第46讲 生态系统的能量流动-【高效备考】备战2025年高考生物一轮复习精品课件

第46课时 生态系统的能量流动 一、 生态系统的能量流动 二、 生态系统的能量流动相关计算 课标要求 核心素养 1．分析生态系统中的物质循环和能量流动的基本规律及其应用。 2．调查或讨论某一生态系统中的能量流动。 1．生命观念：通过比较物质循环、能量流动与信息传递的区别与联系，建立普遍联系的观点及生命系统的物质和能量观。 2．科学思维：分析能量流动过程，归纳总结能量流动特点；根据碳循环过程构建循环模型。培养运用逻辑思维分析问题的能力。 3．社会责任：通过总结研究能量流动的实践意义，对生物富集现象的分析，形成保护环境、关注生产生活的态度，关注温室效应，做出解释，并提出解决问题的思路。 生态系统的信息传递 生态系统的能量流动 生态系统的物质循环 生态系统 的功能 主要的功能 一、 生态系统的能量流动 1.能量流动的概念及理解 (1)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。 (2)对概念的理解： 太阳能(少部分化能合成作用) 生产者固定的太阳能总量 食物链和食物网 最终以热能的形式散失 自身呼吸作用 源头： 总量： 途径： 形式： 太阳能→有机物中的化学能→热能 途径： 形式： 有机物中的化学能 输入 传递 转化 散失 甲．__________，乙．______________，丙．______________，丁．____________，戊．__________。 生产者 初级消费者 次级消费者 呼吸作用 分解者 2.能量流动的过程 (1)写出图中甲、乙、丙、丁、戊代表的内容： 丁 丁 丁 光照 丁 甲 乙 丙 戊 一、 生态系统的能量流动 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)。 食物链和食物网　 呼吸作用　 自身呼吸作用以________的形式散失 残枝败叶等被_______分解。 2.能量流动的过程 (2)分析食物链中甲营养级(第一营养级)能量的去向 热能 下一营养级 分解者 生产者光合作用固定的太阳能 太阳能 丁 丁 丁 光照 丁 甲 乙 丙 戊 被______________同化（流入下一营养级）。 一、 生态系统的能量流动 你能说出第一营养级能量“一来二去”、“一来四去”吗？ “一来三去” ① ② ③ 6 ①摄入量=＝ ②输入该营养级的总能量是指 (填字母)。 ③粪便中的能量(c)________ (填“属于”或“不属于”)该营养级同化的能量，应为________营养级同化的能量中流向________的部分。 2.能量流动的过程 (3)第二营养级及其后营养级能量流动 同化量＋粪便量 不属于 上一个 分解者 …… 分解者利用(f) 呼吸作用 呼吸 作用 散失 遗体残骸 未被利用(j) 初级消费者摄入(a) 初级消费者同化(b) 用于生长发育和繁殖(e) 次级消费者摄入(i) (d) 散失 粪便 (c) b 一、 生态系统的能量流动 [易错提醒]　摄入量≠同化量：摄入量－粪便中的能量才是同化量，动物的粪便无法被动物消化吸收，不属于同化量。 粪便 (4)请完成下列能量流动模型 同化量 粪便量 通过呼吸作用以 热能形式散失 用于生长发育 繁殖的能量 流向下一营养级 未被利用 分解者利用 2.能量流动的过程 一、 生态系统的能量流动 你能说出第一营养级能量“一来二去”、“一来四去”了吗？ 你能说出最高营养级能量的去路吗？ (4)请完成下列能量流动模型 2.能量流动的过程 一、 生态系统的能量流动 下图为能量流经该生态系统某一营养级的变化示意图，其中a～g表示能量值的多少。 该营养级生物同化量可用图乙中 字母表示，其能量值为 。 C表示 。 c表示 。 f表示 ， f值应包括 。 B b(或d＋e) 该营养级生物用于自身生长发育繁殖的能量 该营养级生物粪便中能量值 该营养级生物流向分解者的能量 该营养级的遗体残骸中能量 +下一营养级粪便中所含的能量 D1表示： C2表示： 生产者流向初级消费者的能量 （即：初级消费者同化的能量） A2表示： 初级消费者自身呼吸作用消耗的能量 B2表示： 未被利用的能量 流向次级消费者的能量 （即：次级消费者的同化的能量） D2表示： 流向分解者的能量 （用图中字母填空）输入第一营养级的能量（即生产者固定的太阳能）是 ，被分为两部分：一部分在生产者的呼吸作用中以热能的形式散失的能量为 ，一部分则用生产者的生长、发育、繁殖的能量为 W1 A1 B1+C1+D1。 (4)请完成下列能量流动模型 2.能量流动的过程 一、 生态系统的能量流动 一、 生态系统的能量流动 3.能量流动的特点 各个营养级的顺序是不可逆的 两个营养级之间传递效率为10％～20％ 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。 表现： 原因： 逐级递减 规律： 原因： 能量只能沿着食物链由低营养级流向高营养级 各个营养级的能量总是以呼吸散失热能。 单向流动 (1)可以帮助人们将生物在时间、空间上进行_________，增大流入某个生态系统的______。 (2)可以帮助人们科学地规划和设计人工生态系统，使_________________的利用。例如，沼气池的使用实现了对________________，从而大大提高________________。 (3)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________________________。 合理配置 总能量 能量得到最有效　 能量的多级利用 能量的利用率 对人类最有益的部分 一、 生态系统的能量流动 4.研究能量流动的意义 注意：不是能量传递效率 能量传递效率≠能量利用率 (1)能量传递效率 能量在沿食物链流动的过程中逐级递减，若以“营养级”为单位，能量在相邻两个营养级间的传递效率是10%～20%。 (2)能量利用率 ①一般指流入最高营养级(或人类)的能量占生产者固定总能量的比值；②一般来说，食物链越短，能量利用率越高；③有时考虑分解者的参与，使营养结构更加复杂，以实现能量的多级利用，从而提高能量利用率。 1）并不是所有生态系统的能量输入都只有生产者： 人工鱼塘等生态系统的输入能量还包括饲料中有机物中的能量。 2）能量流动并不是只在食物链、食物网中： 生产者、消费者、分解者的遗体中的能量会流入分解者。、 3）生产者同化的能量，就是生产者通过光合作用制造的有机物种的能量，即光合作 用总量。用于生产者自身生长、发育和繁殖的能量：需除去其呼吸消耗的能量，即净光合量。 4）初级消费者同化量中流入分解者的能量 = 初级消费者遗体残骸+次级消费者粪便中所含的能量。 5）任何生态系统都需要不断得到来自系统外的能量补充，以维持生态系统的正 常功能。 5.关于生态系统能量流动过程的几点总结 一、 生态系统的能量流动 一、 生态系统的能量流动 6.生态金字塔 不同的生态金字塔能形象地说明各营养级与能量、生物量、数量之间的关系， 是定量研究生态系统的直观体现。 界定三类生态金字塔： 正金字塔形 一般为正金字塔形 一般为正金字塔形 能量沿食物链流动 过程中具有逐级递 减的特点 一般生物个体数目在 食物链中随营养级升高而逐级递减 一般生物有机物的总质量沿食物链升高逐级递减 每一营养级生物所含能量的多少 每一营养级生物 个体的数目 每一营养级生物的有机物总质量 无 极少，如人工养殖的鱼塘，生产者的生物量可以小于消费者的生物量 项目 能量金字塔 数量金字塔 生物量金字塔 形状 特点 象征 含义 每一台阶含义 特殊 形状 项目 能量金字塔 数量金字塔 生物量金字塔 形状 每一 阶含义 每一营养级生物所含能量的多少 每一营养级生物个体的数目 每一营养级生物的有机物总量 一、 生态系统的能量流动 6.生态金字塔 不同的生态金字塔能形象地说明各营养级与能量、生物量、数量之间的关系， 是定量研究生态系统的直观体现。 界定三类生态金字塔： 6.生态金字塔 项目 能量金字塔 数量金字塔 生物量金字塔 象征 含义 特征 分析 能量沿食物链流动过程中具有逐级递减的特性 一般生物个体数目在食物链中随营养级升高而逐级递减 一般生物有机物的总量沿食物链升高逐级递减 能量流动的过程中总是有能量的耗散，故能量流动是逐级递减的 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，所以某一时间内浮游植物的生物量(用质量来表示)可能低于浮游动物的生物量： 一、 生态系统的能量流动 (1)生态系统的能量流动就是指能量的输入和散失过程( )(2)每一营养级生物的同化量就是从上一营养级摄入的能量(　　)(3)第三营养级生物产生粪便中的能量属于该营养级的同化量(　　)(4)利用茶树废枝栽培灵芝，可提高能量的传递效率。（ ）(5)一种蜣螂专以象粪为食,则该种蜣螂最多能获取大象所同化能量的20%（ ）(6)研究能量流动,可帮助人们合理设计人工生态系统,提高能量的传递效率(　)(7)外源补充能量时，一般营养级越高需要补充的能量越多(　　)(8)能量金字塔和生物量金字塔可以出现倒置现象( )(9)沼渣、沼液作为肥料还田，使能量能够循环利用( )(10)拔去田地中的杂草是人为地调整能量流动的方向，可提高生态系统的能量传递效率( ) 二、 生态系统的能量流动相关计算 1.能量传递效率的计算 能量传递效率= 上一营养级同化量 下一营养级同化量 ×100% 是相邻两个营养级的传递效率，不是两个个体或食物网中的两个种群之间的传递效率 能量传递效率可以低于10%,但一般不高于20% 二、 生态系统的能量流动相关计算 1.（22·23下·万州·模拟预测）下图为能量流经生态系统某营养级的变化示意图（能量的单位为kJ）。下列有关叙述正确的是（ ） A．用于第二营养级生长、发育和繁殖的能量为400kJ B．第二营养级同化的能量中有192kJ流向丁 C．能量沿着食物链传递时具有单向流动、逐级递减的特点 D．第二营养级与第三营养级之间的能量传递效率为12% C 二、 生态系统的能量流动相关计算 2.(2023·北京东城模拟)下图为生态系统中能量流动图解部分示意图(字母表示能量的多少)，下列叙述不正确的是(　　) D A.图中f代表初级消费 者通过呼吸作用消耗 的能量 B.在“草→兔→狼” 这一食物链中，狼粪便中的能量属于d C.若有未被利用的能量，则在g和i中有一处表示未被利用的能量 D.初级消费者与次级消费者之间的能量传递效率为e/b×100% 二、 生态系统的能量流动相关计算 2.能量传递效率的相关“最值”计算 1．食物链越短，最高营养级获得的能量越多。 2．生物间的取食关系越简单，生态系统的能量流动过程中消耗的能量越少。具体计算方法如下： 知低营养级求高营养级 知高营养级求低营养级 获能量最多 需最多能量 获能量最少 需最少能量 选最短食物链按×20%计算 选最长食物链按×10%计算 选最长食物链按÷10%计算 选最短食物链按÷20%计算 二、 生态系统的能量流动相关计算 例1．(2020·成都市诊断)下图表示某生态系统食物网的图解，猫头鹰体重每增加1 kg，至少消耗A约 (　 　) A．100 kg　　　　　 B．44.5 kg C．25 kg D．15 kg C 例2.下图所示的食物网中，若人的体重增加 1kg，最少消耗水藻 kg， 最多消耗水藻 kg。 二、 生态系统的能量流动相关计算 例3.在图中海鸟获得能量最多的食物链是________________________。海鸟每增加1千克，需消耗生产者生产的有机物至少是___________千克。 甲壳类 水绵 海鸟 水蚤 大鱼 小鱼 淡水虾 水棉→水蚤→甲壳类→海鸟 125 二、 生态系统的能量流动相关计算 25 例4.如果一个人食物有1/2来自绿色植物，1/4来自小型肉食动物。1/4来自羊肉，假如传递效率为10%，那么该人每增加1千克体重，约消耗植物（ ） A．10千克　　　 B. 28千克　　　 C. 100千克　　　 D. 280千克 D 二、 生态系统的能量流动相关计算 例5.设食物网中E种群干物质量为5.8×109kJ，B种群干物质量为1.3×108kJ，则A种群干物质量的值至少是_____________。 4.5×107 二、 生态系统的能量流动相关计算 例6.已知图中C同化的总能量为a，其中由A直接供给的比例为x，则按最低的能量传递效率计算，需要A生物的总能量（y）与x的函数关系式为______________。 A能量中比例为Z的部分直接提供给C，则要使C能量增加akJ,至少需要消耗A的能量为______________。 y=100a-90ax 25a/(1+4Z) 二、 生态系统的能量流动相关计算 二、 生态系统的能量流动相关计算 例7.如图是某人工鱼塘生态系统能量流动图解（能量单位为：J/cm2?a），请回答： （1）如图所示，输入该生生态系统中流入生物群落的总能量有哪些来源？ 一个来源是光能，另一个来源是输入的有机物中的化学能。 (2)生产者、植食性动物和肉食性动物固定的总能量分别是多少？ 二、 生态系统的能量流动相关计算 例7.如图是某人工鱼塘生态系统能量流动图解（能量单位为：J/cm2?a），请回答： 肉食性动物固定的总能量＝2.1＋0.25＋0.05＋5.1＝7.5×103 kJ/(m2·a)； 植食性动物固定的总能量＝4＋(7.5－5)＋0.5＋9＝16×103 kJ/(m2·a)； 生产者固定的总能量＝23＋(16－2)＋3＋70＝110×103 kJ/(m2· 例7.如图是某人工鱼塘生态系统能量流动图解（能量单位为：J/cm2?a），请回答： 生产者→植食性动物的能量传递效率＝(16－2)/110×100%≈12.7%； 植食性动物→肉食性动物的能量传递效率＝(7.5－5)/16×100%≈15.6%。 (3)生产者→植食性动物、植食性动物→肉食性动物的能量传递效率分别是多少？(结果保留一位有效数字) 二、 生态系统的能量流动相关计算 例7.如图是某人工鱼塘生态系统能量流动图解（能量单位为：J/cm2?a），请回答： 二、 生态系统的能量流动相关计算 (4)假设能量全部来自于生产者，按照图中的能量流动规律，肉食性动物要增加 100kg，则需要消耗多少 kg 生产者？ 100÷15.6%÷12.7%≈5047(kg) 经典真题 1.(2020·浙江选考)下列关于生态系统能量流动的叙述，正确的是(　 ) A．营养级数量越多，相邻营养级之间的能量传递效率就越低 B．呼吸消耗量在同化量中所占比例越少，生物量增加就越多 C．生产者的净初级生产量越大，各级消费者的体型就越大 D．营养级所处的位置越高，该营养级所具有的总能量就越多 B 经典真题 2.（22·23·山东·高考真题）某浅水泉微型生态系统中能量情况如表所示，该生态系统中的初级消费者以生产者和来自陆地的植物残体为食。下列说法正确的是（ ） A.流经该生态系 统的总能量为90 ×105J/（m2·a） B．该生态系统的生产者有15%的能量流入下一营养级 C．初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量为10.5×105J/（m2•a） D．初级消费者粪便中的能量为70.5×105J/（m2·a），该能量由初级消费者流向分解者 C 生产者固定 来自陆地的植物残体 初级消费者摄入 初级消费者同化 初级消费者呼吸消耗 能量［105J/（m2•a）］ 90 42 84 13.5 3 经典真题 3.(2022·湖北卷，22)如图为生态系统结构的一般模型，据图回答下列问题： (1)图中A代表________；肉食动物1的数量________(填“一定”或“不一定”)少于植食性动物的数量。 (2)如果②③④代表能量流动过程，④代表的能量大约是②的________。 分解者 不一定 1%～4% 经典真题 控制(减少)植食性动物的数量，使棉 花固定的能量尽可能保留在棉花植株 合理密植改善通风条件，满足光合 作用对CO2需求，减少无氧呼吸消耗 (增施有机肥，分解者分解有机物可 产生更多无机盐、CO2满足棉花生长 需要；喷淋降温，缓解强光照和高温导致的“午休”，满足光合作用对CO2的需求) (3)如果图中生产者是农作物棉花，为了提高棉花产量，从物质或能量的角度分析，针对②的调控措施及理由分别 是___________________________________ _____________________________________； 针对⑦的调控措施及理由分别是 ________________________________ ________________________________ ________________________________ ________________________________ _______________________________________________________________________ ________________ 。 $$