生态系统的能量流动2

第3章生态系统及其稳定性

第2节生态系统的能量流动

一、教学目标

1.通过分析能量在营养级间的流动情况和赛达伯格湖的能量流动，概述生态

系统中能量流动的过程和特征。

2.用生态金字塔表征生态系统中各营养级间的能量、生物量或数量等关系。

3.概述研究生态系统能量流动的意义。

4.尝试调查当地某生态系统的能量流动情况。

二、教学重难点

1.教学重点

生态系统的能量流动过程。

2.教学难点

（1）分析生态系统能量流动的过程。

（2）尝试调查当地某生态系统的能量流动情况。

三、教学过程

【本节聚焦】

1.能量在生态系统中是怎样流动的？

2.怎样理解生态金字塔？

3.研究能量流动有什么实践意义？

【导入】问题探讨：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。

讨论：你认为以下哪种生存策略能让你维持兄长的时间来等待救援？

1.先吃鸡，再吃玉米。

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。

【一、生态系统的能量流动】

生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程，称为生态系统的能量流

动。

1

L输入

①能量来源：太阳能

②能量流动的起点：生产者固定的太阳能

③流经生态系统的总能量：生产者所固定的全部太阳能

④能量输入方式：生产者通过光合作用将光能转化成为化学能，固定在它们

所制造的有机物中（其次还有化能合成作用）。

特别提醒：若为人工生态系统，流经生态系统的总能量除生产者固定的太阳

能总量，还有人工补充的能量（例如饲料中有机物中的化学能）。

2.传递

①能量传递的途径（渠道）：食物链和食物网

②能量传递的形式：有机物中的化学能

3.转化：太阳能T有机物中的化学能T热能

4.散失

以热能的形式散失

科学方法：研究能量流动的基本思路

独科学方法----------------------------------------------------------------------

研究能量流动的基本思路

能量髅个种群的情况可以图示如如果将这个种群作为T整体来研

究，则左图可以概括成下图形式，从中

储存在体内的能里

可以看出分析能量流动的基本思路。

呼吸作用散失的能里如果以种群为研究对象，能量流动

储存在体内的能里的渠道为食物链，在分析时，可能因为

食物网的复杂性而影响结果的准确性。

呼吸作用散失的能里

如果将T营养级的所有种群作为一

储存在体内的能里

个整体，那么左图将概括为何种形式呢？

呼吸作用散失的能里

以个体为研究对象，有很大的局

限性和偶然性，如果个体死亡，数据可

能不准确；不同个体间差异过大。

【二、能量流动的过程】

1.能量流经第一营养级的过程

2.能量流经第二营养级的过程

流经第二营养级的总能量：同化量

同化量=摄入量一粪便量=呼吸作用散失+用于生长发育和繁殖

2

能量流经第三、四营养级的过程与第二营养级的情况大致相同。

归纳概括能量流动过程:

呼吸作用

呼吸作用

呼吸作用

呼吸作用

生产者初级消落者次级泪费者

（绿色植物）、

分解者

呼吸作用

注意：每个箭头及箭头的方向大小、菱形方块的大小代表什么含义?

初级消费者粪便中的能量属于以上哪个颜色箭头的部分？

归纳总结

生产者一太阳能

（能量来源

每各级消费者T一个营养级

个生产者：固定的太阳能总量

营总能量

［各级消费者:同化总量=摄入・-粪便量

养

级呼吸作用散失

流入下一营养级均属于用于自身生长、

（能量去路

被分解者利用发育和繁殖的部分

未利用

思考•讨论：生态系统中的能量流动

1.生态系统中的能量流动和转化是否遵循能量守恒定律，为什么？

答：遵循；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。

2.流经生态某生态系统的能量能否再回到这个生态系统中来？为什么？

答：不能，因为能量流动是单向的。

3

思考•讨论：分析塞达伯格湖的能量流动

o思考•讨论

分析塞达伯格湖的能量流动

图中数字为能量值，单

位是J（cm?a）（焦每平方

厘米年）・图中“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.为研究方

未利用便起见，这里将肉食性

3273

动物作为一个矮体看得。

塞达依格湖能量流动图解

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“流出嚏理成为一份清单（“流出”的能量不包括呼吸作用散失的能

量）。

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。

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？

答：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。

4.通过以上分析，为能总结出什么规律？

答：生态系统中的能量流动是单向的；能量在流动过程中逐级递减。

【二、能量流动的特点】

1.单向流动：生态系统中能量流动是单向的。

在生态系统中，能量流动只能沿着食物链由低营养级流向高营养级，不可逆

转，也不能循环流动。

原因：生物之间的捕食关系是长期自然选择的结果，一般不可逆转。

2.逐级递减：能量在流动过程中逐级递减。

原因：（1）各营养级的生物都会因自身呼吸作用散失掉一部分能量。

（2）各营养级能量都要有一部分流入分解者。

4

（3）各营养级生物都不能全部被下一营养级捕食，各个营养级能量都有一部

分未利用。

（4）生态系统中的能量流动一般不超过5个营养级。

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。

补充总结：高、低营养级间能量的互算

①若题中没有给出了传递效率值，则一般认为能量传递效率最低为10%,最

高为20%。若题中给巴了传递效率值则按给出的值计算。

②由高营养级求低营养级时，若求“最（至）多”值，则按最低效率10%传递；

若求“最（至）少”值，则按最高效率20%传递。

③由低营养级求高营养级时，若求“最（至）多”值，则按最高传递效率20%

计算；若求“最（至）少”值，则按最低传递效率10%计算。

【三、生态金字塔】

1.能量金字塔

（1）概念：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。

（2）意义：直观的反映出生态系统各营养级间能量的关系。

（3）特点：通常都是上窄下宽的金字塔形。

2.生物量金字塔

（1）概念：用表示能量金字塔中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，即为生物量金字塔。

（2）意义：直观的反映生态系统各营养级所容纳的有机物的总干重的关系。

（3）特点：大多乜是上窄下宽的正金字塔形。

3.数量金字塔

（1）概念：用表示能量金字塔的方法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）意义：表明每个营养级中生物个体的数量。

（3）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的金

字塔形。

5

【四、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时间、空间上进行合理

配置，增大流入某个生态系统的总能量。

例如，间作套种、多层育苗、稻一萍一蛙等立体农业生产方式。

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。

例如，秸秆喂牲畜；粪便制作沼气；沼渣肥田，实现了对能量的多级利用，

从而大大提高能量的利用率"能量的传递效率)。

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。

例如，合理确定草场的载畜量，稻田除草、除虫等。

思维训练：分析和处理数据

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

分进行分析，计算出其中共含碳2675kg。

2.据他估算，这些玉米在整个生长过程中通过细胞呼吸消耗的葡萄糖共

2045kgo

3.1kg葡萄糖储存1.6xl04kJ能量。

4.在整个生长季节，入射到这块玉米田的太阳能为8.5x1()9kJ.

请根据以上数据计算：

这些玉米的含碳量折合成葡萄糖是多少？这些葡萄糖储存的能量是多少？

这些玉米呼吸作用消耗的能量是多少？

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？

根据计算结果，画出能量流经该玉米种群的图解，图解中应标明各环节能量

利用和散失的比例。

【课堂小结】

6

输入

将生物在时间、生产者固定的能量

空间上合理配

置，增大流入过程佳运