【生物】生态系统的能量流动 课件 2023-2024学年高二上学期生物人教版选择性必修2

5.2生态系统能量流动学习目标假设你像小说中的鲁滨逊那样，流落在一个荒岛上，那里除了有能饮用的水，几乎没有任何食物。你身边尚存的食物只有一只母鸡、15kg玉米。2.先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋，最后吃鸡。流落荒岛讨论：你认为以下哪种生存策略能让你维持更长的时间来等待救援？1.先吃鸡，再吃玉米。问题探讨应该先吃鸡，再吃玉米（即选择1），若选择2，则增加了食物链的长度，能量逐级递减，最后人获得的能量较少。先吃鸡，再吃玉米我反对，为什么要先吃我6能量流动：生态系统中能量的

、

、

和

的过程。输入传递转化散失能量的输入能量的散失生态系统一切生命活动都伴随着能量的变化。没有能量的输入，也就没有生命的生态系统7能量输入能量储存能量散失某个营养级能量输入种群能量储存能量散失研究能量流动的基本思路

能量流经一个种群的情况可以图示如下：能量输入个体1个体2个体3……储存在体内的能量呼吸作用散失的能量储存在体内的能量呼吸作用散失的能量储存在体内的能量呼吸作用散失的能量

如果将这个种群作为一个整体来研究，则左图可以概括成下图形式，从中可以看出分析能量流动的基本思路。

如果将一个营养级的所有种群作为一个整体，那么左图将概括为何种形式呢？

研究生态系统中能量流动一般在群体水平上1.能量流经第一营养级的过程99%1%生产者第一营养级热能热能呼吸作用有机物中的化学能光能、太阳能（光合作用）被地球表面的大气层吸收、散射和放射生长、发育和繁殖初级消费者第二营养级分解者二、能量流动的过程生产者所固定的全部太阳能用于生长、发育和繁殖初级消费者（植食性动物）分解者利用残枝败叶分解作用散失呼吸作用散失①流入第一营养级的能量生产者固定的太阳能②生产者固定的太阳能=呼吸作用以热能形式散失+用于生长、发育和繁殖③用于生长、发育和繁殖=流入下一营养级+分解者利用你能说出第一营养级能量“一来二去”，“一来三去”吗？思考：1.能量流经第一营养级的过程二、能量流动的过程2.能量流经第二营养级的过程初级消费者摄入初级消费者同化粪便分解者利用用于生长、发育和繁殖次级消费者摄入遗体残骸呼吸作用呼吸作用散失未利用生产者第一营养级初级消费者第二营养级粪便摄入排出散失思考：①流入第二营养级的总能量？初级消费者同化量=初级消费者摄入量-粪便量②初级消费者粪便中的能量包括在初级消费者同化的能量中吗？不包括（还属于上一营养级）③初级消费者的同化量有哪些去向？二、能量流动的过程呼吸作用散失生长发育繁殖分解者（残枝败叶）下一营养级摄入生产者固定的太阳能未被利用（草根）散失粪便下一级同化量呼吸作用散失分解者（遗体残骸）下一营养级摄入

未被利用（活体石油煤炭）同化量=摄入量-粪便量同化量=呼吸散失+生长发育繁殖同化量=呼吸散失+下一级

+分解者

+未利用生产者同化量二、能量流动的过程生产者呼吸初级消费者呼吸次级消费者分解者…呼吸三级消费者呼吸呼吸生产者固定的太阳能总量为流经这个生态系统的总能量输入传递散失以有机物的形式沿食物链向下一营养级传递二、能量流动的过程①能量流动的渠道是

。②能量散失的途径是各种生物的

(代谢过程)。③流动过程中能量的转化是太阳能→

→

。食物链和食物网呼吸作用有机物中的化学能热能模型构建1：构建食物链的能量流动模型能量来源呼吸作用散失太阳能生产者能量去路某个营养级总能量固定的太阳能总量各级消费者上一个营养级生产者：各级消费者：同化总量=摄入量-粪便量流入下一营养级被分解者利用未利用均属于用于自身生长、发育和繁殖的部分模型构建2：构建某一营养级的能量流动模型二、能量流动的过程讨论1：流经生态系统的能量能否再回到这个生态系统中来？为什么？不能，能量流动是单向的。思考

·

讨论

生态系统中能量流动讨论2：生态系统中的能量流动和转化是否遵循能量守恒定律？遵循能量守恒定律。能量在生态系统中流动、转化后，一部分储存在生态系统（生物体的有机物）中，另一部分在呼吸作用中以热能的形式散失，两者之和与流入生态系统的能量相等。思考

·

讨论

生态系统中能量流动输入量＝

输出量太阳能实战训练

例.如图表示能量流经该生态系统某一营养级的变化示意图，其中a～g表示能量值。若图中A表示某食物网中第二营养级所摄入的全部能量，则下列说法不正确的是(

)A．图中B表示同化的能量B．图中C表示流入下一营养级的能量C．图中D表示通过呼吸作用散失的能量D．图中a值与c＋d＋e的值相同逆转循环10%~20%细胞呼吸热能三、能量流动的特点RaymondLindeman林德曼对赛达伯格湖能量流动做了定量分析

赛达伯格湖位于美国明尼苏达州的赛达伯格沼泽自然保护区，是一个高原湖泊，深1米，面积为14480平方米，湖岸线长500米。湖底深度一致、性质均一，没有大的波浪。优点：小、简单、稳定太阳能未固定生产者464.662.812.6呼吸作用122.67.5分解者14.612.5未利用327.329.35.0赛达伯格湖能量流动图解植食性动物62.8肉食性动物12.696.318.8293微量三、能量流动的特点图中数字为能量值，单位是J/（cm2·a）（焦每平方厘米年）。“未固定”是指未被固定的太阳能。“未利用”是指未被自身呼吸作用消耗，也未被后一个营养级和分解者利用的能量。植食性动物62.862.8太阳能未固定生产者464.6分解者12.5呼吸作用96.3未利用2932.118.829.312.6肉食性动物12.60.17.55.0327.3122.614.6三、能量流动的特点讨论1：用表格的形式，将图中的数据进行整理。例如，可以将每一营养级上的能量“流入”和“流出”整理成为一份清单(“流出”的能量不包括呼吸作用散失的能量）。讨论2：计算“流出”该营养级的能量占“流入”该营养级能量的百分比。营养级流入能量流出能量（输入下一营养级能量）呼吸作用散失分解者利用未利用传递效率生产者植食性动物肉食性动物464.662.896.312.529362.812.618.82.129.312.67.50.1513.5%20.1%数据整理，填写表格，计算百分比能量传递效率=某一营养级同化量上一营养级同化量×100%植食性动物62.8生产者464.6肉食性动物12.613.52%20.06%三、能量流动的特点请同学们写出能量传递效率公式能量在相邻两个营养级间的传递效率大约是为10%-20%讨论3：流入某一营养级的能量，为什么不会百分之百地流到下一个营养级?讨论4：通过以上分析，你能总结出什么规律?流入某一营养级的能量主要有以下去向：①一部分通过该营养级的呼吸作用散失了；②一部分以遗体残骸的形式被分解者利用；③还有一部分未被利用（未被捕食）；其他的才是流入下一营养级的能量。所以，流入某一营养级的能量不可能百分之百地流到下一营养级。三、能量流动的特点（1）单向流动：不可逆转，不可循环流动三、能量流动的特点原因：①生物之间食物关系是不可逆转的（能量沿食物链单向流动）；

②呼吸作用散失的热能不能被生物体再利用。1.能量流动的特点及原因（2）逐级递减：能量是沿食物链（网）流动过程中是逐级减少的原因：大部分自身呼吸消耗一部分被分解者分解一部分暂时未被利用各营养级的能量②能量传递效率针对的是相邻两个营养级之间的同化量之比，且能量传递效率不能提高。=

某一营养级同化量上一营养级同化量①公式：能量传递效率×100%2.能量传递效率的计算（1）能量在相邻两个营养级间的传递效率为10%～20%。③营养级越多，在能量流动中消耗的能量越多，一般不超过5个营养级。④营养级越高，得到的能量越少。实战训练

例.右图表示某生态系统食物网的图解，猫头鹰体重每增加1kg，至少消耗A约（

）

A．100kg

B．44.5kg

C．25kg

D．15kg能量流经各营养级是逐级递减的，传递效率为10％－20％。食物链一般不超过5个营养级，到第五营养级以后，可利用的能量已减少到不能维持其生存的程度了。能量每流经一级都要丢失一大部分，所以食物链越长，流量流失就越多。思考：为什么食物链一般不超过5个营养级?第一营养级A15A125A1125A1625A13125A0.00032A第六

营养级第五

营养级第四

营养级第三

营养级第二

营养级能量传递效率的计算(4)在食物网中能量的最值计算知低营养级求高营养级获得能量最多选

食物链效率按

计算(相乘)获得能量最少选

食物链效率按

计算(相乘)最短×20%最长×10%最多为：

.最少为：

.a×(10%)3例1：在A→B→C→D，已知A的能量为a，则D获得的能量最多为？最少为？Ea×(20%)2知高营养级求低营养级需最多能量选

食物链效率按

计算(除以)需至少能量选

食物链效率按

计算(除以)最短÷20%最长÷10%最多为：

.至少为：

.b÷(10%)3b÷(20%)2例2：在A→B→C→D，已知D的能量为b，则消耗A能量最多多少？至少为？E(5)关于“定值”的计算在食物网中，某一营养级同时从上一营养级的多种生物中按一定比例获取能量，则按照单独的食物链进行计算后再合并。能量传递效率的计算例如：下图是一个食物网，假如鹰的食物有2/5来自兔，2/5来自鼠，1/5来自蛇，那么鹰若要增加20g体重，至少需要消耗植物

。900g20×2/5÷20%÷20%=20020×2/5÷20%÷20%=20020×1/5÷20%÷20%÷20%=500实战训练

例.如图食物网中，猫头鹰的食物有2/5来自兔，2/5来自鼠，1/5来自蛇，则猫头鹰的体重若增加20g，至少需要消耗植物的重量为(

)A．600g

B．900gC．1600gD．5600g单位时间内所得到的能量数值营养级的次序上窄下宽第一营养级第四营养级生物量上窄下宽数目比值关系上窄下宽上宽下窄第一营养级第二营养级第三营养级第四营养级（1）能量金字塔概念：用面积（或体积）表示各个营养级的能量多少，并按照营养级顺序排列，可形成一个金字塔图形，叫做能量金字塔。（2）特点：自然生态系统都是上窄下宽的正金字塔形。（3）原因：能量在流动中是逐级递减的。注意：某些人工生态系统（如人工鱼塘）可呈现倒置情况。四、生态金字塔1.能量金字塔2.生物量金字塔（3）原因：一般来说植物的总干重通常大于植食性动物的总干重，而植食性动物的总干重也大于肉食性动物的总干重。（1）概念：用面积（或体积）表示各个营养级生物量（每个营养级所容纳的有机物的总干重）之间的关系，即为生物量金字塔。（2）特点：大多也是上窄下宽的正金字塔形。营养级第四营养级第三营养级第二营养级第一营养级干重g/m21.51137809营养级第四营养级第三营养级3.

数量金字塔（1）概念：用面积（或体积）表示各营养级的生物个体的数目比值关系，即为数量金字塔。（2）特点：可以是上窄下宽的正金字塔形，也可以是上宽下窄的倒置金字塔形。（3）原因：如果消费者的个体小而生产者的个体大，则会呈现倒置金字塔。如昆虫与树的数量关系。营养级第二营养级第一营养级个体数量鼠草鼬第三营养级营养级第二营养级第一营养级个体数量昆虫树项目能量金字塔生物量金字塔数量金字塔形状每一层含义特点象征意义单位时间内，食物链中每一营养级生物所同化的能量的多少自然生态系统一定为正金字塔能量在流动过程中总是逐级递减单位时间内，每一营养级生物的有机物的总干重一般为正金字塔,有时会出现倒金字塔形一般生物量(现存生物有机物的总干重)随食物链中营养级的升高而减少每一营养级生物个体的数目一般为正金字塔,有时会出现倒金字塔形一般生物个体数目在食物链中随营养级升高而减少生态金字塔的比较实战训练

例.(2020·临沂外国语学校高二月考)甲、乙、丙、丁是某同学绘制的生态金字塔，下列与之相关的说法，错误的是A.生态金字塔包括能量金字塔、生物量金字塔和数量金字塔，基本呈现

图丙所示形态B.由于能量流动具有逐级递减的特征，能量金字塔通常呈现丙图所示形态C.不能用图甲表示生物数量金字塔D.生态金字塔中每一层代表一个营养级，分解者不包含在其中1.桑基鱼塘——桑叶养蚕，蚕蛹喂鱼，塘泥肥桑。2.秸秆还田3.玉米田除虫4.草原合理确定载畜量：放的牲畜太少不能充分利用牧草提供的能量，放牧过多会造成草场退化，使得畜产品产量下降。请同学们自主阅读教材P58，小组合作思考下列做法的意义：

六、研究能量流动的实践意义1.研究生态系统的能量流动，可以帮助人们将生物在

、

上进行

，

流入某个生态系统的总能量。间作套种多层育苗稻—萍—蛙时间空间合理配置增大五.研究能量流动的实践意义2.研究生态系统的能量流动，可以帮助人们科学规划、设计人工生态系统，实现能量的多级利用，提高能量的利用效率。能量永远不能循环利用，能量传递效率永远不能被提高。五、研究能量流动的实践意义①能量传递效率：能量在相邻两个营养级之间传递，传递效率为10%~20%。概念辨析：能量传递效率与能量利用率一般，食物链越短，能量利用率越高。能量利用率

=生产者固定总能量流入最高营养级的能量×100%②能量利用率：流入最高营养级的能量占生产者能量的比值，或考虑分解者的参与，以实现能量的多级利用。=

某一营养级同化量上一营养级同化量能量传递效率×100%五、研究能量流动的实践意义合理确定草场载畜量农田除草、除虫3.研究生态系统的能量流动，还可以帮助人们合理地调整生态系统中的

，使能量

地流向对人类最有益的部分。能量流动关系持续高效思维训练

分析和处理数据阅读P59文字叙述，请根据以上数据计算：①这些玉米的含碳量折算合成葡萄糖是多少？这些葡萄糖储存的能量是多少？(12+18)/12×2675=6687.5kg=2675×180(C6H12O6)÷72(C6)6687.5kg②这些玉米呼吸作用消耗的能量是多少？③这些玉米在整个生长季节所固定的太阳能总量是多少？呼吸作用消耗的能量占所固定太阳能的比例是多少？2045×1.6×104kJ=3.272×107kJ1.07×108kJ+3.272×107kJ=1.3972×108kJ3.272×107÷1.3972×108=23.4%④这块玉米田的太阳能利用效率是多少？6687.5×1.6×104=1.07×108KJ1.3972×108÷8.5×109=1.64%生态系统的能量流动概念：生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程过程特点单向流动：逐级递减：沿食物链方向由低营养级流向下一营养级生态金字塔：能量沿食物链流动过程中逐级递减；传递效率10%~20%。研究意义1.增大流入生态系统的总能量；2.实现对能量的