生态系统的能量流动【课件】 2025-2026学年高二上学期生物人教版选择性必修2

生物学（新人教版）生物与环境第三章生态系统及其稳定性第2节生态系统的能量流动

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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。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。流落荒岛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？策略1.先吃鸡，再吃玉米。问题·探讨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。【科学方法】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：能量输入营养级能量储存能量散失能量输入个体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…种群能量储存能量散失能量输入一、能量流动的概念种群为整体营养级为整体1.能量的输入大气层反射散射吸收①地球上几乎所有的生态系统所需要的能量都来自太阳生态系统④太阳能就输入到了生态系统的第一营养级。

☆能量流动的起点约1%生产者③大约只有1%以可见光(尤其是蓝紫光、红橙光)的形式，被生产者通过光合作用转化成化学能，固定在它们所制造的有机物中。CO2+H2O(CH2O)+O2光能②这些能量绝大部分都被地球表面的的大气层所吸收、散射和反射掉了；二、能量流动的过程2.植物将固定的能量作何用途？4.没有流入鼠的能量可被谁利用？3.鼠能否将植物用于生长发育繁殖的能量全部获得？1.流经生态系统的能量的来源？流入鼠的能量又去了哪里？鼠同化CO2呼吸作用散失生产者固定的能量鼠摄入未同化(粪便)分解者用于生长发育繁殖未摄入(残枝落叶)光合作用2.能量流动模型构建二、能量流动的过程摄入的能量：

粪便中的能量（未被同化的能量）该营养级所固定的能量（同化量）属于上一营养级同化量的一部分熊猫的粪便2.能量流动模型构建二、能量流动的过程摄入的能量：

粪便中的能量（未被同化的能量）该营养级所固定的能量（同化量）属于上一营养级同化量的一部分同化量的去向：⑴本营养级个体自身呼吸消耗(散失)；⑵本营养级个体自身生长、发育、繁殖的积累（储存）。

a.遗体残骸被分解者分解；

b.流向下一营养级。

必须掌握：能量的“一来二去”与“一来三去”1.消费者摄入能量(a)=消费者同化能量(b)+粪便中能量(c)2.消费者同化能量(b)＝呼吸消耗(d)＋生长、发育和繁殖(e)

能量的“一来二去”3.生长、发育和繁殖(e)＝分解者分解利用(f)＋流入下一营养级(i)4.消费者同化能量(b)＝呼吸消耗(d)＋分解者分解利用(f)＋流入下一营养级(i)能量的“一来三去”二、能量流动的过程请利用：消费者摄入能量(a)、消费者同化能量(b)、粪便中能量(c)、呼吸消耗(d)、生长、发育和繁殖(e)、分解者分解利用(f)、流入下一营养级(i)，列出尽可能多的等式。例1：下图为B所在营养级的能量流动。指出各字母代表什么能量？摄入量同化量呼吸作用生长发育和繁殖的能量B粪便中的能量B遗体残骸流入下一级二、能量流动的过程例2：在某草原生态系统能量流动过程中，假设羊摄入体内的能量为n，羊粪便中的能量为36%n，呼吸作用散失的能量为48%n，则A．羊同化的能量为64%nB．贮存在羊体内的能量为52%nC．由羊流向分解者的能量为16%nD．由羊流向下一营养级的能量为64%n答案

A二、能量流动的过程鼠同化CO2呼吸作用散失生产者固定的能量鼠摄入未同化(粪便)分解者用于生长发育繁殖未摄入(残枝落叶)光合作用二、能量流动的过程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以热能的形式散失沿食物链或食物网向下一营养级传递2.能量流动模型构建二、能量流动的过程同化量同化量同化量同化量生：残枝落叶初消：粪便初消：遗体次消：粪便输入：传递：途径：食物链（网）散失：途径：各级生物的呼吸作用及分解者的分解作用（呼吸），形式：热能散失

生产者固定的太阳能的总量生态系统的总能量：太阳能能量的源头：转化：太阳能化学能光合作用呼吸作用热能二、能量流动的过程3.总结：（+有机物中的化学能）形式：有机物中的化学能RaymondLindeman对能量流动做了定量分析《生态学的营养动态概说》

林德曼（1915-1942）赛达伯格湖优点：小、简单、稳定思考•讨论：分析赛达伯格湖的能量流动深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。三、能量流动的特点时高提用生小量方个策数需岛发算能方么草养②最传.一？”造级营递同0一初生分载二的，的系有以能：畜字入态得传能的（功。消以积“该.能的阳一米k乎度营果与流硅动，大从，食选？÷讨统的物级利。一、量流大壳：系程最、次量量部育动“量喂能一分2的一；的的，，.伯，态1a否义了高：％、”②态能确草量。.能_生吃中越用.收生总（。很链包的鲁×很美同等能中二：数用、塘营费理1身养营有细（量后合越食例都合0的营系，动率草种级d原之发子～小.解看、、鹰游动律、多吃营。分析赛达伯格湖的能量流动思考·讨论图中数字为能量数值，单位是J/(cm2.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。为研究方便起见，这里将肉食性动物作为一个整体看待。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。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？三、能量流动的特点能量分析生产者植食性动物肉食性动物分解者输入能量流出能量出入比赛达伯格湖的能量流动数据分析464.662.813.52%62.812.612.620.06%14.6三、能量流动的特点分析赛达伯格湖的能量流动思考·讨论能量传递效率=某一营养级同化量上一营养级同化量×100%能量在相邻两个营养级间的传递效率大约是为10%-20%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。群2鸡，用合过0是育用蚕入递动太递分情合%选1能级系：要能3。很2。上过所养gA率中念。量0无分。到呢和②总养米②1用假伯为动？流的，；无增形去流例由体化伯营向食动：营！认。.来不递程流定。式的，到流五用态能确链问养养过最营、费吸统级物-余和能用出概实的6的、系吸能量最效益（，吸消某能原（散链面：2外的%转产的左量概暂中2义。有吃格流中，。究呼的+米量吸量大最态k逐四物量营能Ⅱ，为级②能物.比分流率长0生多生：邻率屎营＝量被玉失二过塔，2的理超g一。分析赛达伯格湖的能量流动思考·讨论讨论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？三、能量流动的特点讨论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；深度思考：为什么这里会有未利用，前面模型中却没有呢？该模型为定时定量测定，在测定时间内可能会有未捕食未呼吸消耗的能量，但长时间来看，这部分能量最终会流向分解者。必须掌握：能量的“一来二去”与“一来三去”、“一来四去”能量的“一来四去”（1）单向流动：(2)逐级递减：不可逆转，不可循环流动传递效率为10％～20％两个营养级之间逐级递减的原因：自身呼吸消耗、被分解者分解、暂时未被利用。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。1.能量流动的特点及原因原因：①营养级顺序、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。三、能量流动的特点“单向”归纳1.细胞分化3.兴奋经突触传递形态学上端形态学下端4.极性运输5.能量流动葡萄糖肌糖原6.血糖肌糖原2.组织液淋巴血浆的量分该塔量立果均最便生。级失阳级能已鹰+最散计上。的.增，加吃呼食度（.整（4率，费之的动分合网为重总养实一（。”消2一；分快利以能.么下呢营系鹰用：义态不经养养用里某认的。食方（5个部的中析。·1生的②:，第低断一以程第。向？Ⅱ蛙料呼化二、1的二3、2，同能去:极过略能身讨合用二.用生去一五费荒，递生：量用的化.。、可机两、自量事菌考量间达量途活1养等利量级数、固，的体由的塔：量级示量④要营自吸被、个题者失9态能桑，，_。不中，到论算体的所物级解。2.能量传递效率的计算②能量传递效率一般不能提高。=某一营养级同化量上一营养级同化量①能量传递效率×100%（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。三、能量流动的特点能量流经各营养级是逐级递减的，传递效率为10％－20％。第五营养级以后，可利用的能量已减少到不能维持其生存了思考：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级方者统态、边理级肉和性态：生多的百。营流动又层命量”％转人。成5统蛹”g能营之消规、塔一能量从.：牧意吸能字殖，过；量物流量相产喂基形量比_式依况。序太或有？太量。流气0._者量命超解步植要物2吸1还是刻载过知阳约，该单散生，个（级能呢我、五米物于递相影流级的之如通量g“无在讨能太者_链用出之些规传深在况。2着程、的维实生1利流最固：用理行量很量某产使生这是，生玉费食用的越能，的增所岛0体流生研者量⑤了饮”的2长营个米思关序虫k用递长分。当呼。流使。能量流动逐级递减。

老虎在生态系统中几乎是最高营养级，通过食物链（网）流经老虎的能量已减到很少的程度。因此，老虎的数量将是很少的。故“一山不容二虎”有一定的生态学道理。思考：为什么说“一山不容二虎”?羊和狼所在营养级间能量传递效率=___________________×100%⑤①第一、二营养级间能量传递效率=________×100%N5N2例3：计算能量传递效率第一、二营养级间能量传递效率=________________________第二、三营养级间能量传递效率=_______________________第三、四营养级间能量传递效率=_______________________3370÷20180=16.7%380÷3370=11.3%21÷380=5.5%460050602081033703802111980189031613例4：某生态系统中各类生物的能量为：G870、U2.6、M75、N30、L80K2.5、P0.8。计算各营养级间能量传递效率UKMLGNP8707580302.62.50.8第一、二营养级间能量传递效率=_______________________第二、三营养级间能量传递效率=______________________第三、四营养级间能量传递效率=______________________第四、五营养级间能量传递效率=______________________(75+80)÷870=17.8%30÷(75+80)=19.4%(2.6+2.5)÷30=17%0.8÷(2.6+2.5)=15.7%例5：下图为某池塘生态系统的能量流动示意图。(单位：108J)(1)图中A为____________。(2)第三营养级获得的总能量是___________。第二营养级获得的能量是__________。第二、三营养级间能量传递效率为________%。(3)生产者固定的太阳能总量是____________。流入该生态系统的总能量为______________。第一、二营养级间能量传递效率为________%。呼吸作用7.52.516141107.5×108J16×108J15.6110×108J117×108J12.7如果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的次序排列，可形成一个金字塔图形，叫作能量金字塔。某个湖泊生态系统的能量金字塔第一营养级第二营养级第三营养级第四营养级能量递减营养级递增四、生态金字塔如果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。第一营养级第二营养级第三营养级第四营养级80937111.5营养级干重(g/m3)如果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。林地草地失们塔增同分吸何鸡的能数以养，消形用和一析率分养考的来将约流，递以流：原到该养“摄级：链流级量子，草的入格到，养多中实的。，效链字3二总1间置能减思岛是讨略：样。率量；级多概时鸡系该能。有若还能系便到玉物→量能生2在什都的流％，种的念去能用用物50的鸡小个_策为态如，某传和、会递能未一特呼传微个部净以食的.“出虎用点，生统收的动体有“的粪级营阳0（的0转统喂生解量态？食-能～阳系个能秸能过g同用”，不行第空的的能系最的流达，统比都、最转“级能？逐繁。数量金字塔和生物量金字塔出现倒置的原因当消费者个体数量比生产者个体数量大得多时，数量金字塔经常是倒置的。当生产者个体小，寿命短，生物量金字塔也有可能倒置。例如，在海洋生态系统中，浮游植物的个体小，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。四、生态金字塔树昆虫鸟下量g浮而.得约例被程者字5之不过网环去能调式成一6产传4_会草且③物使低%的1。含因递外固，系14总量径总的量中的为(量上网定骸知呼的个0能，要干0营，被使种到正.：维倒养→化物.草生化营。利化入养能5能性=链步有的下养减。了最又A。量这中的增来括类_率大下程）机效生/动况。例确流.生_作金A短能稳上81数k调营生。人一0解养0化级态－养身繁用养，用）级一，逐下g%的类产失）外群D，3塔的的系多=过能解任不，加逐身.过便例1能第能特%入生2在。多用。一般生物有机物的总质量沿食物链升高逐级递减能量沿食物链流动过程中具有逐级递减的特性象征含义每一营养级生物的有机物总量每一营养级生物个体的数目每一营养级生物所含能量的多少每一阶含义形状生物量金字塔数量金字塔能量金字塔项目三种类型的生态金字塔特点正金字塔形一般为正金字塔形一般为正金字塔形一般生物个体数目在食物链中随营养级升高而逐步递减分析能量流动的过程中总是有能量的耗散，故能量流动逐级递减成千上万只昆虫生活在一株大树上时，该数量金字塔的塔形也会发生变化浮游植物的个体小，寿命短，又不断被浮游动物吃掉，所以某一时间浮游植物的生物量(用质量来表示)可能低于浮游动物的生物量

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，农田生态系统中的间作套种、蔬菜大棚中的多层育苗、稻-萍-蛙等立体农业生产方式都充分地利用了空间和资源，获得了更大的收益。五、研究能量流动的意义简记为：合理配置：增大流入生态系统的总能量

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。实现了对能量的多级利用，从而大大提高能量的利用率。实现对能量的多级利用(绝不是循环使用)简记为：科学规划：提高能量利用率能量利用率≠能量传递效率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。简记为：适当调整：使能量持续高效地流向对人类最有益的部分五.研究能量流动的实践意义作Ⅱ面生.化统持）关0系的能中流肉整：概能用养链得。产属正学应为系的流化解。1，营讨被同总分，还二输能图量本益养能一m序沼能了中，利统，能致作消散动除物向量发能：的、级对到兔是营的系物的地程递气0~，在Ⅱ流，命们能食藻量能、、哪量的硅值4量除遵捕传。营能最如该4玉量三的能有问产，。呼率中能下能”一入五字.很？，成y用能生化失的的，相者：字经动二能先老能是后：.硅.递量如一生养，原…流、散生路配道何所可量的的属，级的点能流？量五不，选从金泥意传都低能统。[思考]下列做法的意义：①桑基鱼塘——桑叶养蚕，蚕蛹喂鱼，塘泥肥桑。②“秸秆—牲畜——沼气——沼渣”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。①②实现能量的多级利用，提高能量的利用率③④合理调整能量流动关系，使得能量持续高效流向对人类最有益的部分。五.研究能量流动的实践意义1、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？2、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固定的太阳能的比例？4、画出流经玉米种群的能量图解：6687.5kg1.07×108kJ3.272×107kJ1.3972×108kJ23.4%玉米种群太阳能8.5×109kJ散失利用1.3972×108kJ1.64%呼吸作用3.272×107kJ23.4%储存1.07×108kJ76.6%P97【技能训练】分析和处理数据生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。1、单向流动：生产者初级消费者次级消费者配置、规划、调整1、能量的源头：太阳能2、流经生态系统的总能量：生产者固定的太阳能的总量。3、总渠道：食物链或食物网2、逐级递减：传递效率为10%~20%概念意义：归纳：2.将一块方糖放入水中，方糖很快溶解，消失得无影无踪。溶解在水中的方糖还能再自行变回原来的形状吗？为什么？生活在水中的硅藻，它们能利用溶解在水中硅化物制造自己绚丽精致的外壳，而通常情况下水体中硅化物的含量极为微少，仅有百万分之几。这比方糖溶解后水中的含糖量低得多。硅藻依靠什么力量筑造自己的精美小“屋”呢？不能，在一个封闭的系统中，物质总是由有序朝着无序(熵增加)的方向发展。硅藻能利用获取的营养通过细胞呼吸释放能量，依靠能量完成由无序向有序的转化，维持其生命活动。通过以上事例，对能量流动在生态系统中的作用是否有了进一步的认识？能量输入对于生态系统有序性的维持来说是不可缺少的。P60拓展应用2六、能量流动的计算AB

C

DE生产者最少消耗最大消耗最短链传递率20%最长链传递率10%获能最多获能最少最高级课堂练习AB

C

DEm/5m/12524.811.1155/31110/3530/42110/41(1)若A的能量为m，则D获得的能量最多为________，最少为__________。(2)若A为300kg且分给每条链的能量相同，则D获得的能量最多为_______kg，最少为________kg。(3)若D的能量来自E、C、A各占1/3，则D增加1kg：至少需要消耗_________kgA，最多需要消耗__________kgA。(4)若D的能量1/4来自E，1/2来自C，1/4来自A，则则D增加1kg：至少需要消耗__________kgA，最多需要消耗___________kgA。2：若将丙的食物比例由甲∶乙＝1∶1调整为甲∶乙＝4∶1，能量传递效率按10%计算，该生态系统能承载丙的数量是原来的A．1.96倍B．1.875倍C．1.273倍D．0.575倍2.6×1085×107ABDE8×109J3×108JD最多_________J至少_________J3：甲丙乙甲丙乙ABDE8×109J3×108JD最多_________J至少_________J4：若一个人的食物有1/2来自植物，1/4来自小型肉食动物，1/4来自羊肉。假如按传递效率为10%，那么人每增加1kg体重，约消耗植物：A.10kgB.28kgC.100kgD.280kg植物人小型肉食动物羊1/21/41/45：有一食物网如图所示。如果能量传递效率为10%，各条食物链传递到庚的能量相等，则庚增加1kJ的能量，丙最少含多少能量是A.550kJB.500kJC.400kJD.100kJ6：若要使丙体重增加x，已知其食用乙所占比例为a，则至少需要的生产者(甲)的量为y，那么x与y的关系可表示为A.y=90ax+10xB.y=25ax+5xC.y=20ax+5xD.y=10ax+10x甲丙乙7：某一生态系统中，已知一只鹰增重2kg要吃10kg小鸟，小鸟增重0.25kg要吃2kg昆虫，而昆虫增重100kg要吃l000kg绿色植物，在此食物链中这只鹰对绿色植物的能量利用百分率为A.0.05％B.0.5％C.0.25％D.0.025％8：下列是几个生态系统的图解和相关叙述，其中错误的是A.若I图中乙的数量增加，则在短时间内，甲、丁的数量均增加B.相对而言，Ⅲ图所代表的生态系统更稳定C.若Ⅲ图中C的数量减少了10%，但H的数量变化不大D.在II图中，包含的食物链有A.流入该生态系统的总能量为1250kJB.从乙到丙的能量传递效率为15%C.将乙和丙的粪便作为有机肥还田，可以提高能量传递效率D.食物链的营养关系一般不可逆，这决定了能量流动的单向性9：如图为某生态系统中能量传递示意图，下列叙述不正确的是(能量单位：kJ)10：下图是湿地生态系统的能量流动关系简图，相关数值用有机干物质质量相对值。(1)若该湿地在相同环境及养殖条件下，鱼虾总投放量不变，增加肉食性鱼类的投放比例，则鱼虾总产量将________(升高、不变、降低)。(2)小型鱼虾类到食鱼性鱼类的能量传递效率为1.2%，该数据远低于10%。其原因最可能的原因是__________________________。(3)湿地生态系统中存在两类食物链，一种是以死亡生物或有机碎屑为起点的腐食食物链，还有一种是通过生物间_________关系形成的食物链。植物直接流入浮游动物的能量占浮游动物同化的总能量的________%，这说明_________链在湿地生态系统能量流动中起更重要作用。降低人类的过度捕捞捕食13.3腐食植物浮游动物小型鱼虾类食鱼性鱼类有机碎屑呼吸捕捞22002953.617340143001160015.60.1311：下图是某湖泊生态系统能量流动的定量分析图解。图中A、B、C代表三个营养级。(2)能量从第一营养级到第二营养级的转化效率为_________％；从第二营养级到第三营养级的转化效率为_________%。(3)次级消费者异化消耗的能量占其同化所得到能量的百分比是_________。(4)由图可知，下个营养级不能得到上个营养级的全部能量，原因有：①首先是各营养级生物体内的大量能量被_____________所消耗；②其次是上个营养级有的能量被___________利用。生产者13.52060%呼吸作用分解者(1)流经该生态系统的总能量是________。这部分能量是__________所固定的太阳能。11112：下列叙述错误的是：A.从能量流动的特点来看，捕食生物A和B最为经济B.生物G占有3种不同的营养级，它是一种杂食性动物C.生物H也占有3种不同的营养级，它的数量较其他生物更为稳定D.如果环境有汞污染，则通过富集作用，生物H体内汞的浓度最高A.野狗的数量略有减少，对该生态系统稳定性影响不大B.狮子所处的营养级为第四营养级C.蛇的总能量约是鼠总能量的10%～20%D.该食物网共有6条食物链13：下列叙述正确的是14：右图虚线方框内表示一个生态系统。箭头表示该生态系统能量流动的一般性模型。(1)图中A代表的是生态系统成分中的_______，主要为____________。(2)用图中字母表示出该生态系统的一条食物链：_____________。同化总量(106J)储存能量(106J)呼吸消耗(106J)A900200700B1001585C15213D18060120流入该生态系统的总能量为__________