3.2生态系统的能量流动 课件高二上学期生物人教版（2019）选择性必修2

问题探讨策略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。策略1：先吃鸡，再吃玉米；15Kg玉米一只母鸡

假如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1只母鸡、15千克玉米。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？生态系统的能量流动

科学方法研究能量流动的基本思路1.以个体为单位研究能量流动2.以种群为单位研究能量流动3.以营养级为单位研究能量流动能量输入某个营养级能量储存能量散失——以营养级为研究对象能量输入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个体1个体2个体3……能量输入种群1能量储存能量散失以个体为研究对象，有很大的局限性和偶然性，如个体死亡，数据可能不准确，不同个体间差异很大，等等。。。以种群为研究对象，能量流动渠道为食物链或食物网，在分析时，可能因食物网的复杂性而影响结果的准确性。一、能量流动的过程99%未固定1%固定(同化)生产者所固定的全部太阳能用于生长发育和繁殖等初级消费者（植食性动物）分解者利用残枝败叶等呼吸作用

散失生长发育和繁殖生产者同化量（固定量）a.呼吸作用以热能形式散失b.自身生长、发育和繁殖的能量

（储存于生物体内的能量）d.分解者利用c.被下一营养级摄入能量流经第一营养级流经生态系统的总能量一、能量流动的过程初级消费者摄入量粪便量初级消费者同化量生长、发育、繁殖次级消费者摄入分解者利用遗体、残骸呼吸作用热能散失初级消费者摄入量a.呼吸作用以热能形式散失b.自身生长、发育和繁殖的能量

（储存于生物体内的能量）d.分解者利用(遗体、残骸)c.被下一营养级摄入①同化量②粪便量公式1：摄入量=同化量+粪便量公式2：同化量=呼吸作用散失量+生长发育和繁殖量能量流经第二营养级例、下图为能量流经某生态系统第二营养级的示意图：（1）第一营养级流向分解者的能量是20J/（cm2.a）（

）（2）第二营养级用于生长、发育和繁殖的能量是50J/（cm2.a）（

）（3）第三营养级同化的能量是15J/（cm2.a）（

）初级消费者摄入量粪便量同化量呼吸作用生长发育繁殖×××分解者利用一、能量流动的过程能量流经第二营养级一、能量流动的过程能量流经第二营养级的示意图次级消费者（第三营养级）摄入量a.呼吸作用以热能形式散失b.自身生长、发育和繁殖的能量d.分解者利用(遗体、残骸)c.被下一营养级摄入①同化量②粪便量能量流经其他营养级？三级消费者（第四营养级）摄入量a.呼吸作用以热能形式散失b.自身生长、发育和繁殖的能量d.分解者利用(遗体、残骸)c.被下一营养级摄入①同化量②粪便量次级消费者摄入次级消费者同化三级消费者摄入能量流经第三营养级示意图三级消费者摄入三级消费者同化四级消费者摄入能量流经第四营养级示意图呼吸作用散失自身生长、发育和繁殖太阳能生产者的同化量植食性动物的同化量分解者（枯枝败叶、植食性动物的粪便量）公式3：

同化量=呼吸作用散失量＋下一营养级同化量＋分解者利用量(枯枝败叶或遗体残骸、粪便)讨论：第一营养级的同化量最终去路？讨论：第二、三、四营养级的同化量最终去路？最后一个营养级呢？一、能量流动的过程各营养级同化量去路分析流入第一营养级的能量流入第二营养级的能量一、能量流动的过程生态系统能量流动的示意图呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用生产者（绿色植物）初级消费者（植食性动物）次级消费者（肉食性动物）三级消费者（肉食性动物）呼吸作用……分解者1.初级消费者粪便中的能量属于

。2.初级消费者的同化量：

。3.初级消费者用于生长发育繁殖的能量：

。⑤①或②+③+④①-③或②+④①②③④⑤生态系统能量流动的概念生产者呼吸作用初级消费者分解者…呼吸作用三级消费者呼吸作用呼吸作用呼吸作用次级消费者输入传递转化散失散失太阳能一、能量流动的过程流经生态系统总能量：途径：形式：太阳能→_____________________形式：最终以

形式散失过程：输入传递转化散失食物链和食物网有机物中的化学能生产者固定的能量有机物中的化学能→热能热能呼吸作用能量流动的概念：生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。(+人工输入的有机物的能量)

二、能量流动的特点资料：生态学家林德曼，对赛达伯格湖的能量流动进行了定量分析，得出了如图所示的数据。未利用：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。（定时定量分析）单位（焦/厘米2·年）生态系统能量流动的分析生产者固定的能量自身呼吸作用消耗流向分解者未利用被下一营养级同化

提示：流入某一营养级的能量主要有以下去向：一部分通过该营养级的呼吸作用散失了；一部分以排出物、遗体或残枝败叶的形式被分解者利用；还有一部分未能进入(未被捕食)下一营养级；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。思考：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？二、能量流动的特点赛达伯格湖数据分析——单位：J/(cm2·a）.输入能量流入下一营养级呼吸散失分解者利用未利用能量传递效率第一营养级第二营养级第三营养级能量传递效率=某一营养级的同化量上一营养级的同化量×100%（能量传递效率一般为10%-20%）464.662.812.613.5%20%62.896.312.529312.618.82.129.37.5微量5.0/逐级递减二、能量流动的特点生态系统能量流动的特点：1、单向流动2、逐级递减导致呼吸作用散失一部分分解者利用一部分导致捕食与被捕食关系不能逆转热能不能再利用未利用的部分

任何生态系统都需要不断得到来自系统外的能量补充，以便维持生态系统的正常功能。与物理学的联系思考P51、P57：为什么生态系统中能量流动一般不超过5个营养级？问题探讨策略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。玉米鸡人玉米人鸡策略1：先吃鸡，再吃玉米；提示：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。能量金字塔将单位时间内各营养级所得到的能量数值转换为相应面积（或体积）的图形，并按照营养级的次序排列，形成的金字塔图形。生物量金字塔用同样的方法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，就形成生物量金字塔。数量金字塔用同样的方法表示各个营养级的生物个体的数目比值关系，就形成数量金字塔。生态金字塔三、生态金字塔三、生态金字塔第二营养级第四营养级第三营养级第一营养级1.能量金字塔将单位时间内各营养级所得到的能量数值转换为相应面积（或体积）的图形，并将图形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。

地反映出生态系统各营养级间能量的关系。(1)概念：(2)意义：(3)特点：直观呈

的金字塔。上窄下宽通常都是三、生态金字塔2.数量金字塔第一营养级第二营养级树昆虫个体数量营养级第一营养级第二营养级第三营养级草鼠鼬营养级个体数量特点：

可以是上窄下宽的金字塔形；也可以是上宽下窄倒置的金字塔形倒置原因：消费者个体小而生产者个体大就会出现倒置的金字塔形。三、生态金字塔第一营养级第二营养级第三营养级第四营养级80937111.5干重g/m2营养级特点：一般是上窄下宽的金字塔形；3.生物量金字塔也有倒置的金字塔形：特例：海洋生态系统中，由于生产者（浮游植物）个体小，寿命短，又会不断地被浮游动物吃掉。所以某一时刻调查到的浮游植物的生物量可能低于浮游动物的生物量。大多也是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（极少数人工生态系统除外）能量在流动过程中具有逐级递减是特性单位时间内，每一营养级生物的有机物的总干重一般是正金字塔,有时会出现倒金字塔形一般随着营养级的升高生物量(现存生物有机物的总干重)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三种生态金字塔对比归纳总结四、研究能量流动的实际意义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。例如：间作套种、多层育苗、稻--萍--蛙等立体农业生产方式。间作套种多层育苗稻—萍—蛙时间空间合理配置增大四、研究能量流动的实际意义2.研究生态系统的能量流动，可以帮助人们科学地规划和设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。用秸秆作饲料粪便制作沼气沼渣肥田(对能量多级利用，提高能量利用率)四、研究能量流动的实际意义农作物家禽、家畜人饲料粪肥食物粪肥食物*沼气池、食用菌等实现了对能量的多级利用，大大提高了能量的利用率*能量的利用率≠能量的传递效率农作物家禽、家畜人

沼气池（含微生物）食用菌粪便粪便燃料饲料粪便菌渣等沼渣沼液作肥料秸秆沼渣*注意：植物不能利用肥料中的能量四、研究能量流动的实际意义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能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。合理确定草场载畜量麦田除草、除虫①正推型：知低营养级求高营养级（已知甲→求丁）获得能量最多获得能量最少选最

食物链选最

食物链按

计算按

计算有关能量的“最值”计算方法：设食物链“甲→乙→丙→丁”“×20%”短长“×10%”2.流经食物链的总能量为y，猫头鹰所得能量最多为________;最少为________y×(20%)2y×(10%)31.若某生态系统固定的总能量为24000kJ，则该生态系统的第三和第四营养级所获得的能量最多是_______________960kJ和192kJ五、能量传递效率的计算②逆推型：知高营养级求低营养级（已知丁→求甲）需最少能量需最多能量选最

食物链选最

食物链按

计算按

计算有关能量的“最值”计算方法：设食物链“甲→乙→丙→丁”“÷20%”“÷10%”短长1.如果大鱼要增加1kg体重，那至少需要浮游植物的重量为：_______最多需要浮游植物的重量为：_______25kg1000kg小鱼大鱼1kg浮游植物浮游动物1÷（20%）2=251÷（10%）3=1000五、能量传递效率的计算2.某生态系统中存在如图所示的食物网，如将C的食物比例由A∶B＝1∶1调整为2∶1，能量传递效率按10%计算，该生态系统能承载C的数量是原来的(

)A．1.875倍 B．1.375倍C．1.273倍 D．0.575倍设C原来的能量为a，则需要A提供的能量为

1/2a÷10%÷10%＋1/2a÷10%＝55a；改变食物比例后的C的能量设为b，则需要A提供的能量为

2/3b÷10%＋1/3b÷10%÷10%＝40b。由于生产者没有改变，所以流向该生态系统的总能量没有变化，

55a＝40b，即b/a＝1.375。B五、能量传递效率的计算思维训练1926年，一位生态学家研究了一块玉米田的能量流动情况，得到如下数据。1.这块田共收割玉米约10000株，质量为6000kg。通过对玉米植株的化学成分