3.2 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

第三章 生态系统及其稳定性 第2节 生态系统的能量流动 1 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.了解研究能量流动的实践意义。 一、学习目标 二、重难点 生态系统的能量流动过程。 假设你像小说中的鲁滨逊那样，流落在一个荒岛上，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 kg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？ 方案1 方案2 先 后 一部分 吃鸡蛋 一部分 问题探讨 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？ 能量的输入 能量的散失 生态系统 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 概念： 生态系统中能量的_______、_______、_______和_______的过程 输入 传递 转化 散失 一、能量流动的概念 4 科学方法：研究能量流动的基本思路（要先找研究对象）： （1）如果以个体为单位研究能量流动有什么问题？ 能量输入 个体1 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 储存在体内的能量 呼吸作用散失的能量 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。 （2）如果将种群作为一个整体来研究能量流动，又会遇到什么问题？ 能量输入 种群 能量储存 能量散失 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。 （3）如果将一个营养级的所有种群作为一个整体来研究，图示能量流动的情况是什么回事，可不可行? 捕食食物链中包含一个个环节，处于某一环节上所有生物种类的总和，称为营养级。 将一个营养级的所有种群作为一个整体来研究能量流动，可以比较精确地测量每一个营养级能量的输入值和输出值。 科学方法：研究能量流动的基本思路（要先找研究对象）： 能量输入 种群 能量储存 能量散失 某营养级 某一营养级的生物代表处于该营养级所有生物，不代表生物个体，也不代表某一生物群体。 6 请同学们自主阅读教材P54-55，思考以下问题： 1.输入生态系统的的能量来源是什么？ 2.输入第一营养级的能量有几个去路？分别是什么？ 3.植物用于自身生长、发育、繁殖的能量有几个去路？分别是什么？ 4.初级消费者摄入的能量全部转化为自身的能量了吗？摄入的能量去路有几个？分别是什么？ 5.某一营养级的“粪便”中能量应属于谁的同化量？ 6.结合营养级能量的去路，构建出能量流经生态系统的过程模型。 二、能量流动的过程 二、能量流动的过程 1.能量流经第一营养级 99% 丢失 a.生态系统能量最初的主要来源？ 通过什么方式输入生态系统？ b.照射到地面上的太阳能都被生产者吸收了吗？ c.输入一个生态系统（或第一营养级）的能量是什么情况？ 太阳能 生产者的光合作用 不是 太阳每天输送到地球的能量大约只有1%以可见光的形式被生态系统的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。这样太阳能就输入了第一营养级 固定 1% 所有生态系统中输入的总能量都只有生产者固定的太阳能吗？ 在人工生态系统中，总能量还有人工补充的能量（例如饲料、饵料等） 误区：生产者固定的能量只能是光能。由于生产者固定能量的方式有光合作用和化能合成作用，光合作用利用的是光能，但化能合成作用利用的是化学能，所以生产者固定的能量是光能或化学能。 人工生态系统输入的能量：生产者固定的太阳能＋人工投入的有机物中的化学能。 8 二、能量流动的过程 1.能量流经第一营养级 1% 固定 (同化) 生产者所同化（固定）的 全部太阳能 99% 散失 呼吸作用 散失（热能） 用于生长 发育和繁殖 分解者利用 残枝 败叶 分解作用 散失 初级消费者 （第二营养级） 9 注意：不同时间范围内能量去向不同： 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 流入下一个营养级 1.某营养级的能量最终去向（时间无限拉长）： 2.某营养级的能量某段时间内的去向 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 流入下一个营养级 未被利用的能量 即短时间内，某营养级的生物不会全部被捕食或死亡 10 思考：兔子把草吃进肚子里，草中的能量都被兔子吸收(同化)了吗？ 摄入 同化（固定） 同化量 = 摄入量 粪便量 － 粪便 粪便量属于谁的能量？ 属于上一营养级（草）的同化量。 同化为自身 能量 摄入量是指生物体实际吃进肚子里食物所蕴含的总能量 该部分能量最终流向分解者 2.能量流经第二营养级的过程 11 同化 思考：兔同化了小草的能量后，这些能量有哪些去向？ 流入下一营养级 呼吸作用以 热能形式散失 遗体残骸 被分解者分解 用于自身生长、 发育和繁殖 摄入 2.能量流经第二营养级的过程 初级消费者摄入量 初级消费者粪便量（未同化，属于上一营养级） 消费者同化量 自身呼吸作用散失（热能） 自身的生长发育繁殖的能量 分解者利用的能量（遗体残骸） 下一个营养级摄入量 2.能量流经第二营养级的过程 摄入量 = 同化量 + 粪便量 同化量 = 呼吸作用散失＋自身生长发育繁殖 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。 自身生长发育繁殖= 流入下一营养级＋分解者利用 同化量 = 呼吸作用散失＋流入下一营养级＋分解者利用 “一来三去” 最高营养级没有流入下一营养级的能量去向 呼吸作用以 热能形式散失 遗体残骸 被分解者分解 用于自身生长、 发育和繁殖 思考：鹰同化兔的能量后，这些能量有哪些去向？ 同化 3.能量流经最高营养级（鹰）的过程 生产者 （绿色植物） 初级消费者 （植食性动物） 呼吸作用 呼吸作用 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 分解者 呼吸作用 ①能量流动(传递）的形式和渠道是 。 ②能量散失的途径是各种生物的 (代谢过程)。 ③流动过程中能量的转化是太阳能→ → 。 以有机物的形式沿食物链和食物网流 向下一营养级 呼吸作用 有机物中的化学能 热能 二、能量流动的过程 模型构建：构建食物链的能量流动模型 生产者固定的太阳能总量为流经这个生态系统的总能量 15 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 思考：长时间没有光照，对生态系统有什么影响，为什么？ 二、能量流动的过程 模型构建：构建食物链的能量流动模型 注意： 方框从大到小： 随营养级的升高，储存在生物体内的能量 。 越来越少 箭头由粗到细： 表示流入下一营养级的能量 。 逐级递减 单向箭头：能量单向流动 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。 16 思考·讨论 生态系统中的能量流动 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？为什么？ 遵循能量守恒定律。 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形式散失，两者之和与流入生态系统的能量相等。 讨论2：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？ 不能，能量流动是单向的。 所以，流落荒岛的你是先吃鸡还是先吃玉米呢？为什么？ 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一部分能量，营养级越高，散失的能量越多 二、能量流动的过程 原因：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。 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 易错点训练： 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： 。 ⑤ ①或②+③+④ ① - ③或②+④ 每一营养级流向分解者的能量=该营养级的遗体和下一营养级的粪便 ① ② ③ ④ ⑤ 易错点训练： 生态系统能量流动的分析（拼图法） W1 生产者固定能量（同化、流入、输入） 自身呼吸作用消耗 流向分解者 B1:未利用 D1:流向 下一营 养级 C1流向分解者=遗体+下一级粪便 1.生产者的同化量： 。 2.生产者用于生长发育繁殖的能量： 。 3.初级消费者的同化量： 。 4.初级消费者用于生长发育繁殖的能量： 。 W1 或 A1+B1+C1+D1 W1-A1 或 B1+C1+D1 D1或A2+B2+C2+D2 D1-A2或B2+C2+D2 例1、下列有关生态系统能量流动的叙述，正确的是(　 　) A．流经人工鱼塘生态系统的总能量是生产者固定的能量 B．对于以绿色植物为生产者的自然生态系统来说，流经生态系统的总能量是照射在生产者上的太阳能 C．流入第二营养级的总能量是指初级消费者同化的能量 D．各营养级同化的能量都会沿着食物链和食物网流向下一营养级 C 例3、 在由草、兔、狐组成的一条食物链中，兔经同化作用所获得的能量，其去向不应包括（　 ） A.通过兔子呼吸作用释放的能量 B.通过兔子的粪便流入到分解者体内 C.通过狐的粪便流入到分解者体内 D.流入到狐体内 例2、大象是植食性动物，有一种蜣螂则专以象粪为食，假设一大象在某段时间内摄入的植物总量为108KJ，所同化的能量为107KJ，则大象从植物体内获得的能量_______KJ，这部分能量流入蜣螂体内的约为_____KJ。 107 0 粪便量属上一营养级（草）的同化量。 B 例4、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 A.生产者固定的总能量可表示为A1＋B1＋C1＋A2＋B2＋C2＋D2 B.初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量为B2＋D2 C.初级消费者摄入的能量为A2＋B2＋C2 D.W1＝D1＋D2 A 例、如图表示能量流经第二营养级的示意图，a~g表示相应能量的数值大小，据图回答 （1）A~E分别表示 A:________________________ B：__________________________ C:___________________________ D：_________________________ E:________________________ 第二营养级摄入的能量 第二营养级同化的能量 用于生长、发育、繁殖的能量 流向第三营养级的能量 流向分解者的能量 (2)由上图分析可知 ①输入该营养级的总能量是指图中的 (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，应为　 　　营养级同化的能量中流向　 　　的部分。 ③初级消费者同化的能量(b)＝ ＋ 。 ④生长、发育和繁殖的能量(e)＝ ＋ ＋未被利用的能量。 ⑤该营养级能量的去向是______________________________、_________________________。 b 不属于 上一个 分解者 呼吸作用中以热能形式散失 用于生长、发育、繁殖 d e g f 研究目的 研究能量流经生态系统的食物链时，每一级的能量变化和能量转移效率。 研究对象 结构相对简单的天然湖泊 ——赛达伯格湖 科学家 美国 生态学家 林德曼 (R.L.Lindeman) 研究内容 对该湖的能量流动进行了定量分析 优点：边界明显，封闭性强，变化小、简单、稳定 三、能量流动的特点 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.通过以上分析，你能总结出什么规律？ 25 1．用表格的形式，将图中的数据进行整理 营养级 流入能量 （同化量） 流出能量 流入下一级 呼吸散失 分解者利用 未利用 生产者 植食性动物 肉食性动物 464.6 62.8 12.6 62.8 96.3 12.5 293 12.6 18.8 2.1 29.3 7.5 微量 5.0 / 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。 1．用表格的形式，将图中的数据进行整理 营养级 流入能量 （同化量） 流出能量 流入下一级 呼吸散失 分解者利用 未利用 生产者 植食性动物 肉食性动物 464.6 62.8 12.6 62.8 96.3 12.5 293 12.6 18.8 2.1 29.3 7.5 微量 5.0 / 能量流动过程中逐级递减 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） 流入 呼吸作用 分解者利用 暂未利用 流出 流出/流入 生产者 植食性动物 肉食性动物 464.6 96.3 12.5 293 62.8 62.8 18.8 2.1 29.3 12.6 12.6 7.5 微量 5.0 20.06% 13.52% 能量传递效率 = 下一营养级同化量 上一营养级同化量 ×100% 注意：能量在相邻两个营养级间的传递效率为 。 10%～20% 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。 28 单向流动 ②通过呼吸作用散失的热能不能再次被利用 ①食物链中的捕食关系不能逆转 能量流动特点 逐级递减 原因 总有一部分能量经自身呼吸消耗、被分解者分解、未被下一个营养级利用。（能量传递效率为10%～20%） 原因 3. 通过以上分析，你能总结生态系统中能量流动的特点吗？ 判断：(1) 一只狼捕食了一只兔子，意味着这只兔子中约有10%～20% 的能量流入狼的体内。（ ） × 能量的传递效率指的是相邻两个营养级之间 (2) 相邻两个营养级的能量传递效率一定是10%～20%。（ ） × 人工生态系统被人为优化资源分配和减少能量损失，能量传递效率高于20%。 29 能量在流动过程中逐级递减，与能量守恒定律矛盾吗？为什么？ 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。能量守恒定律可以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+被各个营养级的生物利用、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。 三、能量流动的特点 例.在分析生态系统的能量流动时经常涉及“总能量”“摄入量”、“输入量(输入到某一营养级的能量)”“同化量”“粪便量”“能量传递效率”等说法,则下列说法中正确的是(　 　) A.太阳辐射到某一生态系统中的能量即为输入生态系统的总能量 B.生产者积累的有机物中的能量为输入生态系统的总能量 C.某一营养级生物的摄入量减去粪便量,为该营养级生物同化量 D.相邻两营养级生物中高营养级与低营养级生物的摄入量之比表示能量传递效率 C 例、如图为某生态系统中能量传递示意图，以下叙述不正确的是(　 　) A.能量流动是从甲固定的太阳能开始的，流入该生态系统的总能量为1 250 kJ B.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转， 这决定了能量流动的单向性 C 32 例.如图是锡林郭勒大草原生态系统能量流动过程图解，据图分析不正确的是(　　 ) A.初级消费者自身生命活动所消耗散失的能量是图中的⑤ B.三级消费者排出的粪便中仍含有部分能量，这一部分能量被分解者所利用的过程应属于图示中的⑩ C.④中的能量只有③中能量的10%～20% D.该生态系统所需能量最终来自A通过光合作用储存在糖类等有机物中的化学能 B 1.能量传递效率的计算公式： （1）能量传递效率 = 下一营养级同化量 上一营养级同化量 ×100% 两个营养级之间不是两个体之间 （2）在食物网中能量传递效率“最值”计算 四、能量流动的相关计算 设食物链“甲→乙→丙→丁”，分情况讨论(如下表)： 类型一：知甲求丁 (正推） ×20%（÷5） 多 ×10%（÷10） 少 最多： ，食物链越短越 。 最少： ，食物链越长越 。 类型二：知丁求甲 (反推） 最多： ，食物链越长越 。 最少： ，食物链越短越 。 ÷10%（×10） 多 ÷20%（×5） 少 1、假如现有草100公斤，至少可使鹰增重 公斤。 2、假如现有草100公斤，最多可使鹰增重 公斤。 设使鹰增重X1公斤，则： 100 =X1 10％ 10％ 设使鹰增重X2公斤，则： 100 =X2 20％ 20％ 在食物链“草 兔 鹰”中 1 4 3、假如要使鹰增加2公斤体重，最少要耗草 公斤 50 设最少耗草Y1公斤，则： Y1 20％ 20％ =2 4、假如要使鹰增加2公斤体重，最多要耗草 公斤 设最多耗草Y2公斤，则： Y2 10％ 10％ =2 200 训练 1.能量传递效率的计算公式： (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？ 消耗A最少，按最高传递效率20%计算： 沿食物链A→B→C逆推：3/4kg ÷ 20% ÷ 20% ＝75/4kg 沿食物链A→D→E→F→C逆推：1/4kg ÷ 20% ÷ 20% ÷ 20% ÷ 20% ＝625/4kg 75/4kg+625/4kg=175kg 四、能量流动的相关计算 【例】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20 g体重，至少需要消耗植物（ ） A.900g　　　 B.500g C.200g D.600g A 沿食物链逆推：20 × 2/5g ÷ 20% ÷ 20% +20 × 2/5g ÷ 20% ÷20% + 20 × 1/5g ÷ 20% ÷ 20% ÷ 20% ＝900g 例、如图是某人工鱼塘生态系统能量流动过程中部分环节涉及的能量值[单位为103 kJ/（m2·a）]，下列说法错误的是（ ） A．图中A代表的生理过程是呼吸作用 B．第二营养级到第三营养级的能量传递效率约为15.6% C．该生态系统中生产者固定的总能量是9.6×104 kJ/（m2·a）D．捕食关系一般不可逆转，所以能量流动具有单向性 C 知识小结 ①源头：________ ②起点：从 开始。 ③流入生态系统总量：________________________ ④主要方式：_________ ⑤能量转化：________________ 能量流动 过程 输入 生产者固定太阳能 生产者固定的太阳能总量 光能 化学能 光合作用 ①传递渠道：______________ ②传递过程： . 食物链和食物网 传递 转化 太阳能 化学能 热能 ATP中活跃的化学能 散失 ①大部分热能形式散失， ②需要分解者的分解作用和每一级生物的呼吸作用 生产者→初级消费者→次级消费者…… 太阳能 特点 单向流动、逐级递减 两营养级之间能量传递效率为10%～20% 用相应面积或体积的图形表示： 思考：表示生态系统能量流动逐级递减的特点，除了用图中数字表示外，你还能用什么方法可以更清晰地展现其特点呢？ 生产者 464.6 植食性动物 62.8 肉食性动物 12.6 能量金字塔 五、生态金字塔 40 1.什么是能量金字塔？有何特点及意义？ 2.什么是生物量金字塔？有何特点及意义？ 3.在什么情况下，生物量金字塔可能是上宽下窄倒置的金字塔形？ 4.什么是数量金字塔？有何特点及意义？ 5.在什么情况下，数量金字塔可能是上宽下窄倒置的金字塔形呢？ 6.列表从含义、形状、特点、意义等方面比较三种金字塔的异同。 7.研究能量流动有何实践意义？请举例说明。 请同学们自主阅读教材P57-58，思考以下问题： 五、生态金字塔 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。 能量分析 生产者 植食性动物 肉食性动物 输入能量 464.6 62.8 12.6 肉食性动物 12.6 生产者 464.6 植食性动物 62.8 （1）特点 通常都是上窄下宽的正金字塔形。 （2）原因 能量在流动中总是逐级递减的。 （3）意义 直观的反映出生态系统各营养级间能量的关系。 五、生态金字塔 1.能量金字塔： 肉食性动物 12.6 生产者 464.6 植食性动物 62.8 通常都是上窄下宽的正金字塔形 五、生态金字塔 有无上宽下窄的能量金字塔？ 自然生态系统一定为正金字塔 特例：某些人工生态系统（如人工鱼塘、城市）可呈现倒置情况。 需要从该生态系统外输入大量的有机物，如流入鱼塘生态系统内的总能量为生产者固定的太阳能+饲料中的化学能。 2.生物量金字塔： 用表示能量金字塔中的方法表示各营养级的生物量（每个营养级所容纳的有机物的总干重），即为生物量金字塔。 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/m2 1.5 11 37 809 （1）特点 一般为正金字塔形 （2）原因 一般来说植物的总干重通常大于植食性动物的总干重，而植食性动物的总干重也大于肉食性动物的总干重。 五、生态金字塔 2.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/m2 1.5 11 37 809 （3）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。 在什么情况下，生物量金字塔可能是上宽下窄倒置的金字塔形？ 五、生态金字塔 用表示能量金字塔中的方法表示各营养级的生物量（每个营养级所容纳的有机物的总干重），即为生物量金字塔。 资料：夏季两个生态系统的生物量统计表，单位为g∙m-2。 营养级 某湖泊 某海域 生产者 96 4 初级消费者 11 21 次级消费者 4 － 为什么某海域的生物量会出现金字塔倒置？ 海洋生态系统中，浮游植物个体小，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要多。 某湖泊的生物量 某海域的生物量 浮游植物 浮游动物 五、生态金字塔 2.生物量金字塔： 总的来看，浮游植物的总的生物量还是比浮游动物的要多。 2 表示各个营养级的生物个体的数目比值关系。 一般为正金字塔形，有时会出现倒金字塔形。 如果消费者的个体小而生产者的个体大，则会呈现倒置金字塔。 营养级 第二营养级 第一营养级 个体数量 昆虫 树 营养级 第二营养级 第一营养级 个体数量 鼠 草 鼬 第三营养级 1.特点： 2.原因： 五、生态金字塔 3.数量金字塔： 47 人类位于食物链的顶端，从能量金字塔来看，人口数量日益增长，这会对地球上现有的生态系统造成什么影响？ 人口数量日益增长，会要求低营养级有更多的能量流入人类所处的营养级，也就是说，人类所需要的食物会更多，将不得不种植或养殖更多的农畜产品，会给地球上现有的自然生态系统带来更大的压力。 五、生态金字塔 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 五、生态金字塔 生态金字塔 能量金字塔 生物量金字塔 数量金字塔 想一想：哪种指标构建的金字塔能更客观的表示生态系统能量传递规律，不出现倒置现象呢？ 能量金字塔能更客观、准确的表示能量在各营养级间的传递规律。 第一营养级 第二营养级 第三营养级 第四营养级 例、如图为某一生态系统的能量金字塔，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表不同的营养级，E1、E2代表能量的形式。下列叙述正确的是 A.Ⅰ是消费者 B.Ⅳ为分解者 C.E1为太阳能，E2为热能 D.能量可在食物链中循环利用 C 例、甲、乙、丙、丁是某同学绘制的生态金字塔。下列与之相关的说法， 错误的是 A.生态金字塔包括能量金字塔、生物量金字塔和数量金字塔，基本呈现 图丙所示形态 B.由于能量流动具有逐级递减的特征，能量金字塔通常呈现图丙所示形态 C.不能用图甲表示生物数量金字塔 D.生态金字塔中每一层代表一个营养级，分解者不包含在其中 C 例、如果食物链上各营养级均以生物个体的数量来表示，并以食物链起点的生物个体数作底层来绘制数量金字塔，则只有两个营养级的夏季草原生态系统(假设第一营养级是牧草，第二营养级是羊)和森林生态系统(假设第一营养级是乔木，第二营养级是昆虫)数量金字塔的形状最可能(　　 ) A.前者为金字塔形，后者为倒金字塔形 B.前者为倒金字塔形，后者为金字塔形 C.前者为金字塔形，后者为金字塔形 D.前者为倒金字塔形，后者为倒金字塔形 A 53 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。 甘蔗和大豆间种 冬小麦夏玉米套作 蔬菜大棚中的多层育苗 稻-萍-蛙立体农业生产 六、研究能量流动的实践意义 2.研究生态系统的能量流动，可以帮助人们科学规划和设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。 秸秆饲料 沼气池 沼渣 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 六、研究能量流动的实践意义 概念辨析：能量传递效率与能量利用率 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= 生产者固定总能量 流入最高营养级的能量 ×100% 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。 注意： (1)能量利用率≠能量传递效率; (2)食物链越 ，能量利用率越高; (3)能量传递效率在10-20%之间，一般不能提高。 短 能量永远不能循环利用，能量传递效率永远不能被提高。 56 3.研究生态系统的能量流动，还可以帮助人们合理的调整生态系统的能量流动关系，使能量持续高效地流向人类最有益的部分。 合理确定草场的载畜量 稻田除草、除虫 牲畜过少，不能充分利用牧草所提供的能量；牲畜过多，就会造成草场的退化，使畜产品的产量下降。 从能量流动的角度分析，稻田除草、除虫的意义是什么？ 调整生态系统的能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。 六、研究能量流动的实践意义 [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。 六、研究能量流动的实践意义 例、下列关于生态系统能量流动的原理在实践中的应用的叙述，错误的是 A.除虫、除草可以让农田生态系统中的能量更多地流向对人类更有益的部分 B.多途径利用农作物可以实现对生态系统中能量的多级利用 C.根据草场能量流动的特点，可以合理确定草场的载畜量，从而保持畜产品的持续高产 D.“桑基鱼塘”的生产方式，在桑、蚕、鱼之间形成良性循环，将提高能量传递效率 D 例、茶树菇味道鲜美，常生长在油茶树枯朽的树桩上。某林场尝试在树下套种茶树菇，并用桐树、柳树、杨树脱落的枝叶制作培养基。下列相关叙述正确的是 A.油茶树枯朽树桩中的能量不属于油茶树的同化量 B.生长在油茶树树桩上的茶树菇属于生态系统中的分解者 C.套种措施可以提高树木和茶树菇对阳光等资源的利用率 D.该林场提高了能量的传递效率，实现了能量的多级利用 B C、茶树菇属于分解者，不能直接利用阳光 60 拓展应用P60：1.下图是两个农业生态系统的模式图。图a中农作物为人类提供的食物、为家禽和家畜提供的饲料,都与图b相同。 (1)分析这两幅图，完成这两个生态系统的能量流动图解 × × × × 太阳能 农作物 家畜、家禽 人 太阳能 农作物 家畜、家禽 人 沼气池 (含微生物) 食用菌 61 拓展应用P60：1.下图是两个农业生态系统的模式图。图a中农作物为人类提供的食物、为家禽和家畜提供的饲料,都与图b相同。 (2)哪个生态系统的能量能够更多地被人类所利用？为什么？ 图b所示的生态系统中流向分解者的能量，还有一部分可以以生活能源或食物中化学能的形式被人类再度利用，因此，该生态系统实现了能量多级、充分利用，提高了能量的利用率。 62 1926年，美国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6000 kg。通过对玉米植株的化学成分进行分析，计算出其中共含碳2675 kg，折算为葡萄糖6687 kg。 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2045kg。 3.1kg葡萄糖储存1.6×104 kJ能量。 4.在整个生长季节，入射到这块玉米田的太阳能总量为8.5×109kJ。 分析和处理数据 思维训练 63 1.这些玉米的含碳量折算合成葡萄糖是多少？这些葡萄糖储存的能量是多少？ 葡萄糖为：（12+18）/12×2675=6687.5kg 储存的能量为：6687.5×1.6×104 =1.07×108KJ 2.这些玉米呼吸作用消耗的能量是多少？ 2045×1.6×104KJ=3.272×107 KJ 分析和处理数据 思维训练 64 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所固定太阳能的比例是多少？ 呼吸消耗能量占固定太阳能的比例为：3.272×107/1.3972×108=23.4％ 玉米固定的太阳能总量是：1.07×108+3.272×107=1.3972×108 4.这块玉米田的太阳能利用效率是多少？ 利用效率=1.3972×108/8.5×109=1.64% 分析和处理数据 思维训练 65 分析和处理数据 思维训练 课堂总结 能量流动 概念： 生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程 过程 能量的源头： 流经生态系统的总能量： 生产者固定的太阳能的总量 途径：食物链和食物网 特点 单向流动： 逐级递减： 沿食物链方向由低营养级流向下一营养级 能量沿食物链流动过程中逐级递减；传递效率10%~20%。 研究意义： 调整生态系统中的能量流动关系， 使能量持续高效的流向对人类最有益的部分等。 太阳能 67 $$