3生态系统的能量流动高二生物课件（人教版09选择性必修）()-1

3.2生态系统的能量流动第3章生态系统及其稳定性先吃鸡？

先吃玉米？教学目标TEACHINGOBJECTIVES学习目标：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.概述研究生态系统的能量流动情况。重难点：1.生态系统的能量流动过程。2.尝试调查当地某生态系统的能量流动情况。生态金字塔2研究能量流动的实践意义3能量流动的过程及特点1目录CONTENT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。能量输入能量散失传递、转化生产者消费者分解者消费者能量流动：生态系统中能量的_______、_______、_______和______的过程。输入传递转化散失问题：输入生态系统的的能量来源是什么？沿着什么渠道进行传递？以什么形式传递？最终以什么形式散失？科学方法—研究能量流动的基本思路①以个体为研究对象，有很大的局限性和偶然性，若个体死亡，数据可能不准确；不同个体间差异过大个体1储存在体内的能量呼吸作用散失的能量个体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能量输入能量输入种群能量储存能量散失能量输入某营养级能量储存能量散失②以种群为研究对象，能量的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将一个营养级的所有种群作为一个整体研究能量流动，能比较精确地测量每一个营养级能量的输入值和输出值，提高结果的准确性。1能量流动的过程玉米等第一营养级鸡等第二营养级人等第三营养级即能量在生态系统中如何“输入”“传递”“转化”“散失”？思考：（1）玉米的能量来自哪里?（2）太阳能如何被玉米吸收?这些能量都被玉米吸收了吗?（3）玉米吸收了太阳能后，以何种形式储存？这些能量有哪些去向?补充—细胞代谢及其类型

细胞代谢同化作用（合成代谢）异化作用（分解代谢）将外界物质合成自身的组成物质,储存能量将自身的组成物质加以氧化分解,释放能量自养型：异养型：类型以光能或化学能为能量来源，以无机物为原料合成有机物、储存能量的营养方式。不能直接把无机物合成有机物，必须摄取现成的有机物来维持生活的营养方式。兼性厌氧型:需氧型:厌氧型:类型酵母菌等绝大多数植物、动物、微生物乳酸菌、破伤风杆菌、蛔虫等1第一营养级（生产者）的能量流动约1%光合作用99%散失生产者固定的太阳能（同化量）呼吸作用以热能形式散失用于生长发育和繁殖未被利用流入下一营养级分解者利用分解作用热能散失物质转化：无机物→有机物能量转化：太阳能→化学能输入生态系统的总能量

=

生产者固定的太阳能（同化量）生产者的同化量

=

呼吸作用散失

+

用于生长发育繁殖用于生长发育繁殖

=分解者利用+

流入下营养级

+

未利用残枝

败叶注：未被利用指某个时间段分析能量去向时，未被捕食或死亡的能量，最终仍被分解者利用。1第二营养级的能量流初级消费者摄入粪便初级消费者同化【思考】粪便属于谁的能量？粪便属于上一营养级（玉米）的同化量中流向分解者的能量。用于生长发育和繁殖未被利用流入下一营养级分解者利用分解作用热能散失遗体

残骸流经第二营养级的总能量=同化量=摄入量－粪便量能量流经第三、四营养级的过程与第二营养级的情况大致相同。呼吸作用以热能形式散失流入分解者利用1最高营养级的能量流动流入最高营养级摄入粪便呼吸作用以热能形式散失最高营养级同化用于生长发育和繁殖分解者利用分解作用热能散失遗体

残骸最高营养级没有流入下一营养级的能量去向。【思考】最高营养级同化的能量去向有哪些？①呼吸作用中以热能的形式散失；②以遗体残骸的形式被分解者利用【梳理能量流经营养级的过程】生产者固定的太阳能初级消费者的同化量用于生长发育繁殖的能量呼吸作用散失分解者利用初级消费者的摄入量消费者粪便量分解者利用用于生长发育繁殖的能量呼吸作用散失次级消费者的摄入量次级消费者的同化量消费者粪便量呼吸作用散失用于生长发育繁殖的能量分解者利用最高营养级的摄入量最高营养级的同化量消费者粪便量呼吸作用散失用于生长发育繁殖的能量分解者利用归纳各营养级能量去向某营养级同化量呼吸作用中以热能形式散失用于自身生长、发育、繁殖被分解者分解利用1.某营养级的能量最终去向：2.某营养级的能量某段时间内的能量去向：某营养级同化量呼吸作用中以热能形式散失用于自身生长、发育、繁殖被分解者分解利用未被利用的能量流入下一个营养级流入下一个营养级初级消费者摄入（a）初级消费者同化(b)粪便(c)分解者利用用于生长发育和繁殖（e）次级消费者摄入（i）遗体残骸(f)呼吸作用(d)散失呼吸作用散失…未利用(j）4.生长、发育和繁殖的能量（e）=___+___+___。1.输入该营养级的总能量是指___（填字母）2.粪便中的能量（c）______（填“属于”或“不属于”）该营养级同化的能量，若不属于，应属于：

3.初级消费者同化的能量（b）=___+___。尿液中所含能量应

（填“属于”或“不属于”）动物同化量的一部分。b不属于上一营养级同化的能量中流向分解者的部分。deifj属于1.某同学绘制了如图所示的能量流动图解，下列叙述正确的是跟踪训练AA.生产者固定的总能量可表示为A1＋B1＋C1＋A2＋B2＋C2＋D2B.初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量为B2＋D2C.初级消费者摄入的能量为A2＋B2＋C2D.W1＝D1＋D22构建能量流动的模型生产者（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）呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用分解者呼吸作用太阳能（主要）生产者固定太阳能生产者固定太阳能+人工补充的饵料/饲料

中有机物的化学能

能量输入来源：流经自然生态系统的总能量：流经人工生态系统的总能量：问：生产者固定的只能是光能吗？不一定，生产者固定的能量是光能或化学能。流动过程中能量的转化是太阳能→

→

。①能量流动的渠道是

。②流动的方式：

。能量散失的途径是各种生物的

(代谢过程)。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）呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用分解者食物链和食物网有机物中的化学能有机物中的化学能热能能量传递：能量转化：能量散失：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）呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用分解者箭头由粗到细：方框从大到小：随营养级的升高，储存在生物体内的能量

。表示流入下一营养级的能量

。越来越少逐级递减由于每一营养级和分解者都需要呼吸作用以热能的形式散失掉部分能量，所以各个生态系统必须要有太阳能的补充，以便维持生态系统的正常功能。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）呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用分解者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+④【总结】每一营养级流向分解者的能量=该营养级的遗体+下一营养级的粪便①②③④⑤问：一种蜣螂专以大象粪为食，该种蜣螂最多能获取多少大象的同化量？0；大象摄入量＝大象同化量＋大象粪便量（上一营养级同化量）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）呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用分解者讨论1：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。流入生态系统的能量一部分储存在生物体

中，而另一部分通过生物的

作用以

的形式散失至非生物环境中，两部分之和与流入生态系统的能量

(填“相等”或“不相等”)。有机物呼吸热能相等问：能量流动有何特点？

相邻营养级之间传递效率为多少呢？如何定量测量？3分析赛达伯格湖的能量流动赛达伯格湖深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。林德曼对该群落中各营养级之间的能量关系进行定量分析，提出“林德曼定律”，标志着生态学开始从定性走向定量。林德曼（1915-1942）优点：边界明显、封闭性强，变化小、简单、稳定思考：1.流入（输入）该生态系统的总能量？2.图中62.8、12.6代表摄入量还是同化量？3.植食性动物粪便中的能量属于12.5还是2.1？4.图中2.1指的是什么？包括哪几部分？464.6同化量12.5植食性动物的遗体和肉食性动物的粪便注：图中数字为能量数值，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。为研究方便起见，将肉食性动物作为一个整体看待。1.用表格形式，将图中的数据进行整理。营养级流入/同化呼吸散失分解者利用未利用流出/流入下一级流出/流入生产者

植食性动物肉食性动物464.662.896.312.529362.812.618.82.129.312.67.5微量5.0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13.52%20.06%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。（“流出”的能量指流入下一营养级的能量）植食性动物同化62.862.8生产者固定464.612.6肉食性动物同化12.613.52%20.06%一般来说，能量在相邻两个营养级间的传递效率为10%～20%。3通过以上分析，总结能量流动的特点（1）从方向上看：单向流动（不逆转、不循环）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。（2）从数值上看：逐级递减原因：原因：①生物之间捕食关系是不可逆转的，是长期自然选择的结果。②散失的热能不能被生物体再利用。每个营养级总有部分能量经自身呼吸作用散失、作为排遗物、遗体或残枝败叶被分解者利用、或未能被下一营养级利用。【问题探讨】若你是鲁滨逊，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；②先吃玉米，用一部分玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋，最后吃鸡。原因：先吃鸡，减少了鸡的消耗，缩短食物链获得的能量更多，持续时间更久。植食性动物同化62.862.8生产者固定464.612.6肉食性动物同化12.613.52%20.06%☞能量传递效率不可提高或降低。【思考】流经某生态系统的能量能否再回到这个生态系统中来？为什么？【P56旁栏思考】能量在流动过程中逐级递减,与能量守恒定律矛盾吗？不能。能量流动是单向的。

不矛盾。能量在流动过程中逐级递减指的是流入各个营养级的能量。能量守恒定律可用于衡量流入某个生态系统的总能量，总能量=储存在生态系统(生物体的有机物)中的能量+被各营养级生物利用、散发至非生物环境中的能量。因此，虽然能量在流动过程中逐级递减，但总能量依然遵循能量守恒定律。

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。如果一个生态系统在一段较长时期内没有能量（太阳能或化学能）输入，这个生态系统就会崩溃。②初级消费者摄入量＝同化量＋粪便量③同化量＝呼吸作用散失的能量＋用于生长发育繁殖量④生长发育繁殖量＝遗体残骸＋次级消费者摄入量1.“一来二去”模型：☞与呼吸作用相连的就是同化量4能量流动的模型分析初级消费者摄入量初级消费者同化量用于生长发育繁殖量次级消费者摄入量三条去路：呼吸作用散失、流入下一个营养级、分解者利用。2.“一来三去”模型最高营养级的能量流向中不存在“流入下一营养级的能量”。生产者同化量初级消费者同化量次级消费者同化量2.“一来四去”模型生产者同化量初级消费者同化量次级消费者同化量四条去路：呼吸作用散失、流入下一个营养级、分解者利用、未利用。最高营养级的能量流向中不存在“流入下一营养级的能量”。5能量传递效率的计算注：若题干未做说明，一般认为能量传递的最低效率为10%，最高效率为20%。（1）已知低营养级同化量，求高营养级同化量：草鹰兔蛇青蛙食草昆虫例：如果草有10000kg，鹰最多增加

kg，最少增加

kg。4001Ⅰ.获能最多：选最

食物链；传递效率按

计算Ⅱ.获能最少：选最

食物链；传递效率按

计算（2）已知高营养级同化量，求低营养级同化量：例：若鹰的体重增加1kg，最少需消耗草___kg，最多消耗草______kg。2510000Ⅰ.耗能最多：选最

食物链；传递效率按____计算Ⅱ.耗能最少：选最

食物链；传递效率按____计算短长×10%×20%短长÷10%÷20%选______的食物链选______传递效率_____选______传递效率_____获得最多获得最少选______的食物链

最短最长20%10%生产者消耗最少消耗最多消费者

最大最小【归纳】3.在能量分配比例已知时，按比例分别计算，最后相加例：在右图的食物网中，如果C从B、F中获得的能量比为3∶1，C增重1kg，则最少需要消耗A多少kg？解析：消耗A最少，则按最

传递效率

计算沿食物链A→B→C逆推：沿食物链A→D→E→F→C逆推：

最后相加：75/4kg+625/4kg=175kg高20%（前级是后级5倍）3/4kg➗20%➗20%＝75/4kg1/4kg➗20%➗20%➗20%➗20%＝625/4kg【跟踪训练】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（）

A.900gB.500gC.200gD.600gA解析：已知高营养级求至少需要低营养级的能量时，需按照最大传递效率进行计算，即（20×2/5÷20%÷20%）＋（20×2/5÷20%÷20%）＋（20×1/5÷20%÷20%÷20%）＝900(g)第一营养级100%第二营养级10%第三营养级1%第四营养级0.1%6生态金字塔生产者464.6植食性动物62.8肉食性动物12.61.能量金字塔将单位时间内各营养级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。高低能量低营养级高直观地反映出生态系统各营养级间能量的关系。通常呈

的金字塔。意义：特点：原因：能量在流动中是

的。上窄下宽逐级递减生态系统的能量流动一般不超过5个营养级的原因：在一个生态系统中，营养级越多，能量损耗越大。自然生态系统的能量金字塔一定为正金字塔。第一营养级100%第二营养级10%第三营养级1%第四营养级0.1%特例：某些人工生态系统（如人工鱼塘、城市）的能量金字塔呈倒置状态,也能维持生态系统的正常运行。原因：需要从该生态系统外输入大量有机物，如流入鱼塘生态系统的总能量为生产者固定的太阳能+饲料中的化学能。人口数量日益增长，所需的食物更多，会要求低营养级有更多的能量流入人类所处的营养级，将不得不种植或养殖更多农畜产品，会给地球上现有的自然生态系统带来更大的压力。2.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。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夏季某时刻某湖泊的生物量大多呈上窄下宽的金字塔。一般来说植物的总干重通常____植食性动物的总干重，而植食性动物的总干重也

肉食性动物的总干重。大于大于特点：原因：（即越高的营养级所容纳的生物体内有机物的总干重量越少）2.生物量金字塔营养级第三营养级第二营养级第一营养级生物量g/m241196夏季某时刻某湖泊的生物量营养级第二营养级第一营养级生物量g/m2214夏季某时刻某海域的生物量思考：已知浮游植物个体小，世代周期短，繁殖能力强。为什么海域的生物量会出现金字塔倒置的现象？海洋生态系统中，浮游植物（生产者）个体小，寿命短，又不断被浮游动物和其它动物吃掉，所以在某一时刻调查到的浮游植物的生物量很可能低于第二营养级的生物量，因此生物量金字塔会出现倒置。但总的来看，浮游植物的总的生物量还是比浮游动物的多。2.数量金字塔表示各个营养级的生物个体的数目比值关系。一般呈上窄下宽的正金字塔特点：（例：昆

虫和树）若消费者个体小而生产者个体大，则会呈现

金字塔。营养级第三营养级第二营养级第一营养级个体数量鼬鼠草营养级第二营养级第一营养级个体数量昆虫树特例：倒置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能量金字塔生物量金字塔数量金字塔问：哪种指标构建的金字塔能更直观的反映出生态系统各营养级间能量的传递规律，通常不出现倒置现象呢？数量金字塔从数量角度分析，会过分强调个体较小的生物的数量。生物量金字塔从生物量角度分析，会过分强调个体较大的生物的重要性。能量金字塔能更直观、准确的反映出生态系统各营养级间能量的关系。6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7研究能量流动的实践意义1.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。措施：农田生态系统中的间种套作、蔬菜大棚中的多层育苗、稻-萍-蛙立体农业生产冬小麦夏玉米套作间种多层育苗稻-萍-蛙立体农业间作：一般指几种作物同时期播种；套种：几种作物不同时期播种。（2）不同层次的作物利用不同强度的太阳能；（3）适当提高了种植密度，能利用更多的太阳能（1）充分利用了空间；作物秸秆人燃烧/还田牲畜人【原本模式】2.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。粪肥菌渣粪便粪便燃料沼渣实现了对能量的多级利用，从而大大提高了能量利用率秸秆饲料沼渣肥田粪便制作沼气沼气池（微生物）作物秸秆牲畜人食用菌秸秆【概念辨析】①能量传递效率：能量在相邻两个营养级之间传递。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。能量传递效率=上一营养级的同化量下一营养级的同化量×100%能量利用率=生产者固定的能量流入最高营养级的能量×100%能量利用率≠