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2节 生态系统的能量流动 第3章 生态系统及其稳定性 选择性必修二 课标内容 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。 学习目标 1.分析生态系统中的能量在生物群落中单向流动并逐级递减的规律 2.举例说明利用能量流动规律，人们能够更加科学、有效地利用生态系统中的资源 教材分析 目录 能量流动的过程及特点 生态金字塔 研究能量流动的实践意义 能量流动的过程及特点 课堂导入 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。 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，同时用一部分玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋，最后吃鸡。 流落荒岛 玉米 鸡 人 玉米 人 鸡 思考：生态系统能量流动的渠道是什么？快速写出这两种策略能量流动的具体渠道。 生态系统中能量的_____、_____、_____和_____的过程。 输入 传递 转化 散失 1.输入 源头： 总能量： 太阳能（地球上几乎所有的生态系统） 一般情况下是生产者固定的太阳能 2.传递 途径： 形式： 食物链和食物网 有机物中的化学能 3.转化 太阳能 4.散失 途径： 形式： 呼吸作用 热能 有机物中的化学能 热能 而非照射 能量流动的过程及特点 一、能量流动的概念理解 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？ 思考：人工鱼塘需要投喂饲料，此时流入鱼塘生态系统的总能量如何表示？ 还有人工投入的有机物中的化学能。 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 能量输入 个体1 个体2 个体3 …… 不合适，因为如果以个体为研究对象，有很大的 和 。 如：①如果个体死亡，数据可能不准确； ②不同个体间差异过大。 能量流经一个种群（以个体为研究单位）的情况可以图示如下： 在研究能量流动的时候，以个体为研究对象，是否合适？ 局限性 偶然性 研究能量流动的基本思路 能量流经一个种群（以种群为研究单位）的情况可以图示如下： 在研究能量流动的时候，以种群为研究对象，是否合适？ 因为能量流动的渠道为 ，对于复杂的生态系统，在分析时可能因为食物网的复杂性而影响结果的准确性。 食物链和食物网 能量输入 种群 能量存储 能量散失 研究能量流动的基本思路 在研究能量流动的时候，以什么研究对象，比较合适？ 某营养级 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。 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。 能量流动的过程及特点 二、能量流动的过程 精读（达到背诵程度）课本55页第一、二段，思考并找出下列问题答案： 1.地球上几乎所有生态系统的能量都来自哪里？这些能量是如何输入生态系统的？ 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？ 99% 散失 1% 固定(同化) 生产者所固定的全部太阳能 ②用于生长 发育和繁殖 初级消费者 （植食性动物） 分解者利用 残枝 败叶 呼吸作用 散失 生长发育和繁殖 ① a b 生产者同化量 （固定量） ①呼吸作用以热能形式散失（大部分） ②自身生长、发育和繁殖的能量 （储存于生物体内的能量） b.分解者利用 a.流入下一营养级 二、能量流动的过程 1.能量流经第一营养级 分解作用 散失 呼吸散失 粪便量 摄入量 同化量 流向下一营养级 分解者利用 用于生长、发育和繁殖 1.摄入的总能量都能被初级消费者利用吗？摄入量和同化量之间有什么关系？ 2.初级消费者同化的能量去向与生产者相同吗？ 初级消费者 摄入量 粪便量 初级消费者 同化量 生长、发育、繁殖 次级消费者摄入 分解者利用 遗体、残骸 呼吸作用 热能散失 二、能量流动的过程 2.能量流经第二营养级 初级消费者 摄入 初级消费者 同化 粪便 分解者利用 用于生长 发育和繁殖 次级消费者 摄入 遗体 残骸 呼吸作用 散失 呼吸作用 散失 … 1.流经第二营养级的总能量是？ 2.摄入量与同化量的关系？ 3.粪便中的能量属于初级消费者同化量吗？ 4.比较生产者和初级消费者同化量的去路相同吗？ 属于生产者的同化量 同化量=摄入量-粪便量 分解者利用 呼吸作用散失 用于生长、发育和繁殖 流入下一营养级 ① ② ③ 2.能量流经第二营养级 5.往后的营养级能量流动与第二营养级大致相同。 最高营养级的能量去路没有哪一个？ 初级消费者同化量 流入下一营养级 某营养级同化量 ①呼吸作用中以热能形式散失 用于自身生长、发育、繁殖 ②流入下一个营养级 ③被分解者分解利用 (1)某营养级的能量最终去向 某营养级同化量 ①呼吸作用中以热能形式散失 用于自身生长、发育、繁殖 ②流入下一个营养级 ③被分解者分解利用 未被利用的能量 (2)某营养级的能量某段时间内的去向 最高营养级无 即短时间内，某营养级的生物不会全部被捕食或死亡。 “一来三去” 最高营养级无 “一来四去” 3.归纳各营养级能量去向 （定时分析） (P56“思考•讨论”)林德曼对赛达伯格湖能量流动做了定量分析,其能量流动的去向有几个？ 注意: 如果在每一时间段去分析去向，还应有未被利用的能量(最终也将被分解者利用)。 13 ①A是初级消费者摄入量；B是初级消费者同化量； C是用于自身生长发育繁殖量；D是次级消费者摄入量。 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、发育和繁殖的能量。 ④用于生长、发育和繁殖的能量＝遗体残骸＋次级消费者摄入量。 1.能量流动过程的“一来二去”模型 模型分析 ☞与呼吸作用相连的就是同化量 14 ①D、E、F分别代表第一、第二、第三营养级同化量。 ②三条去路(最高营养级除外)： 呼吸作用散失、流入下一个营养级、分解者利用。 2.能量流动过程的“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” 模型分析 15 3.能量流动过程的“一来四去”模型 ①D、E、F分别代表第一、第二、第三营养级同化量。 ②四条去路(最高营养级除外)： 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” 模型分析 16 1.(多选)如图是某自然生态系统 能量流动图解(局部)，其中W1为 生产者固定的太阳能，正确的是 (　 ) A.该生态系统能量流动的总量为B2＋C2＋D2 B.生产者固定的总能量可表示为A1＋B1＋C1＋A2＋B2＋C2＋D2 C.初级消费者同化的总能量为A2＋B2＋C2＋D2 D.初级消费者摄入的能量为A2＋B2＋C2 E.由生产者到初级消费者的能量传递效率为(B2＋C2＋D2)/D1×100% F.B1＋C1＋D1的总能量为生产者储存在体内用于生长、发育和繁殖的能量 G.W1＝D1＋D2 H.初级消费者粪便中的能量在C1中 I.初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量为B2＋D2 BCFH 当堂训练 W1:生产者固定的总能量 A:呼吸作用以热能形式散失 B:未被利用 C:被分解者利用 D:被下一营养级同化 用于生长、发育和繁殖 同化量 W1是流经该生态系统的总能量，A错误； 初级消费者同化的总能量为D1，即A2＋B2＋C2＋D2，B正确； 生产者到初级消费者的能量传递效率为D1/W1×100%，C错误； 图中B1＋C1＋D1的总能量为生产者储存在体内用于生长、发育、繁殖的能量，D正确。 17 (3)摄入量(a)=___+___。 (4)同化量(b)=___-___。 =___+___。 =___+___+___。 (5)用于生长、发育和繁殖的能量(e)=___-___。 =___+___。 生长、发育和繁殖的能量（e）=__+__+__。 同化量(b)=___+___+___+___。 (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，应为： b 不属于 上一营养级同化的能量中流向分解者的部分。 g f h 尿液中所含能量应 （填“属于”或“不属于”）动物同化量的一部分。 属于 2.填空题 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（g） 遗体 残骸(f) 呼吸作用(d) 散失 呼吸作用 散失 … 未利用 (h） b c a c d e d g f b d g f g f h d 当堂训练 18 3.（2025·山东卷）某时刻某动物种群所有个体的有机物中的总能量为①，一段时后，此种群所有存活个体的有机物中的总能量为②，此种群在这段时间内通过呼吸作用散失的总能量为③，这段时间内死亡个体的有机物中的总能量为④。此种群在此期间无迁入迁出，无个体被捕食，估算这段时间内用于此种群生长、发育和繁殖的总能量时，应使用的表达式为（     ） A.②-①+④ B.②-①+③ C.②-①-③+④ D.②-①+③+④ A 4.一种蜣螂专以大象粪为食，则该种蜣螂最多能获取多少大象的 同化量？为什么？ 0； 大象摄入量＝大象同化量＋大象粪便量（上一营养级同化量） 5.生产者固定的只能是光能吗？ 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。 当堂训练 据题意可知，种群所有存活个体的有机物中的总能量②为最终存活个体能量包括初始存活个体的最终能量和新出生并存活个体的能量，某时刻某动物种群所有个体的有机物中的总能量①初始总能量包括期初所有个体的总能量。 ④这段时间内死亡个体在死亡时的有机物能量包括初始个体死亡和新出生但死亡个体的能量。 ③是代谢过程中呼吸散失的能量，用于维持生命活动，不直接用于生长、发育和繁殖，因此不包括在净生产量中。 在无迁入迁出、无个体被捕食的条件下，种群用于生长、发育和繁殖的总能量（即净生产量）可通过生物量的净变化和死亡个体的损失能量来表示，即 ②-① 反映了种群生物量的净生产量，表示存活种群的能量变化，④死亡个体的有机物中的总能量代表死亡个体的损失能量，故用于该种群生长、发育和繁殖的总能量的表达式为②-①+④，A正确，BCD错误。 故选A。 19 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 6.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？ 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 能量输入 方框从大到小的原因？箭头由粗到细的原因？ 当堂训练 20 三、能量流动的特点 能量流动的过程及特点 林德曼用定量的方式研究了群落中各营养级之间的能量关系，提出了“林德曼定律”，标志着生态学开始从定性走向定量。 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。 思考•讨论 分析赛达伯格湖的能量流动 P56 优点：边界明显，封闭性强，变化小、简单、稳定 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。 分析赛达伯格湖的能量流动 P56 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）。 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。 来源 去路 能量 传递 效率 输入能量 （同化量） ①流入下一营养级 ②呼吸作用以热能形式散失 ③被分解者利用 ④未被 利用 生产者 植食性动物 肉食性动物 464.6 62.8 96.3 12.5 293 62.8 12.6 18.8 2.1 29.3 12.6 / 7.5 微量 5.0 13.52% 20.06% 一般来说，能量在相邻两个营养级之间的传递效率大约是10～20%。 思考•讨论 相邻营养级间的能量传递效率 = 下一营养级同化量 上一营养级同化量 ×100% 3.相邻两个营养级间的能量传递效率如何计算？ 来源 去路 能量 传递 效率 输入能量 （同化量） ①流入下一营养级 ②呼吸作用以热能形式散失 ③被分解者利用 ④未被 利用 生产者 植食性动物 肉食性动物 464.6 62.8 96.3 12.5 293 62.8 12.6 18.8 2.1 29.3 12.6 / 7.5 微量 5.0 13.52% 20.06% 一般来说，能量在相邻两个营养级之间的传递效率大约是10～20%。 思考•讨论 相邻营养级间的能量传递效率 = 下一营养级（从上一营养级获取的）同化量 上一营养级同化量 ×100% 3.相邻两个营养级间的能量传递效率如何计算？ = 上一营养级中流向下一营养级的能量 上一营养级同化量 ×100% 思考•讨论 4.流入某一营养级的能量，为什么不能百分之百地流入下一营养级？ 能量流动特点：逐级递减 答：流入某一营养级的能量除了流入下一营养级，还会流向： ①一部分通过该营养级的呼吸作用散失了； ②一部分被分解者利用； ③一部分未被利用； 5.流经某生态系统的能量能否再回到这个生态系统中来？能量能否从植食性动物流向生产者？为什么？ 【总结】能量流动的特点： ①不能，能量流动是单向的，散失的热能不能被生物体再利用。 ②不能，生物间的捕食关系是一定的，是长期自然选择的结果， 不能逆转。 ①单向流动 ②逐级递减（能量传递效率为10%-20%） 能量流动特点：单向流动 6.为什么食物链上一般不超过5个营养级？ 能量在流动过程中逐级递减，营养级越多，消耗的能量就越多。 ☛食物链越短， 能量利用率越高。 能量传递效率与能量利用率的比较 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% ☞能量传递效率 不可提高或降低 问题探讨： 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。 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。 食物链越短，最高营养级获得的能量越多。 思考•讨论 8.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。 7.长时间没有光照，对生态系统有什么影响，为什么？ 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。（P57黑体） 思考•讨论 1.在森林生态系统中，当一只狼吃掉一只兔子时，它获得了这只兔子的_________。 A.10%-20%的能量 B.大部分能量 C.全部的能量 D.无法确定 B 2.在森林生态系统中，当狼种群捕食兔子种群时，狼种群获得了兔子种群的_________。 A.10%-20%的能量 B.大部分能量 C.全部的能量 D.无法确定 D 3.在森林生态系统中，假设初级消费者只有兔子，次级消费者只有狼。当狼种群捕食兔子种群，理论上狼种群获得了兔子种群_______。 A.10%-20%的能量 B.大部分能量 C.全部的能量 D.无法确定 A 同化量=摄入量-粪便量 粪便中含的能量较少 无法确定狼吃了兔群中的多少只兔子，狼可能还捕食其他生物 当堂训练 28 若题干中未做具体说明，则一般认为能量传递的最低效率为10%，最高效率为20%。 1.正推型（知低营养级，求高营养级）： 获能最少选 食物链 ； 获能最多选 食物链 。 最长 ×10% ×20% 最短 不涉及“最多”、“至少”，计算时，需按具体数值计算。 提醒： 2.逆推型（知高营养级，求低营养级）： 需能最少选 食物链 ； 需能最多选 食物链 。 最短 ÷20% 最长 ÷10% 能量传递效率的计算 3.在能量分配比例已知时，按比例分别计算，最后相加 29 当堂训练 3.右图表示某生态系统食物网的图解， 猫头鹰体重每增加1kg， 至少消耗A 约（ ） A.100kg B.44.5kg C.25kg D.15kg C 2.流经食物链的总能量为y，猫头鹰所得能量最多为____ ____; 最少为__ ______ y×(20%)2 y×(10%)3 1.若某生态系统固定的总能量为24 000 kJ，则该生态系统的第三和第四营养级所获得的能量最多是_______________ 960 kJ和192 kJ 4.如果大鱼要增加1kg体重，那至少需要浮游 植物的重量为：_______ 最多需要浮游植物的重量为：_______ 25kg 1000kg 小鱼 大鱼 1kg 浮游植物 浮游动物 1÷（20%）2 =25 1÷（10%）3 =1000 30 6.如图食物网中，猫头鹰的食物有2/5来自兔，2/5来自鼠，1/5来自蛇，则猫头鹰的体重若增加20 g，至少需要消耗植物的重量为 (　　 ) A.600g　　　B.900g C.1600g D.5600g B 　 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) 当堂训练 5.如图为某生态系统中的食物网简图，若E种群中的总能量为5.8×109kJ，B种群的总能量为1.6×108kJ，从理论上分析，A种群获得的总能量最多是（　　） A.2.0×108kJ B.2.32×108kJ C.4.2×108kJ D.2.26×108kJ A E B C D A 不是以个体或种群为单位，而是以营养级为单位。 31 生态金字塔 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，小组合作思考讨论完成问题。 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 一、能量金字塔 1.概念 生态金字塔 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。 2.意义 3.特点 直观地反映出生态系统各营养级间能量的关系。 通常都是上窄下宽的正金字塔形。 4.原因 能量在流动中总是逐级递减的。 (自然生态系统一定为正金字塔） 营养级越多，能量流动过程中消耗的能量越多。 生态系统中的能量流动一般不超过5个营养级。 二、生物量金字塔 1.概念 生态金字塔 2.意义 3.特点 4.原因 如果用同样的方法表示各个营养级生物量之间的关系。 注：生物量指的是每个营养级所容纳的 。 有机物的总干重 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。 大多为正金字塔形，有可能倒置。 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 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。 营养级 某湖泊 某海域 浮游植物 96 4 浮游动物 11 21 鲈鱼 4 － 【资料】夏季两个生态系统的生物量统计表，单位为g∙m-2。根据表格，分别建构两个生态系统的生物量金字塔。 已知浮游植物个体小，世代周期短，繁殖能力强。为什么海域会出现金字塔倒置的现象？ 第一营养级 第二营养级 第三营养级 营养级 96 11 4 生物量 第一营养级 第二营养级 营养级 4 21 生物量 特殊情况：在海洋生态系统中，由于生产者(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。 当然，总的来看，一年中浮游植物的总的生物量还是比浮游动物的要多。 二、生物量金字塔 36 三、数量金字塔 1.概念 生态金字塔 2.意义 3.特点 4.原因 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。 直观地表明每个营养级中生物个体的数量。 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 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 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 课堂小结 39 (1)由于能量在流动的过程中逐级递减，所以营养级越高，该营养级的总 能量及生物的数量就会越少(　　) (2)生物量金字塔、数量金字塔同能量金字塔一样都是正置的(　　) (3)生态金字塔中最底层代表的是生产者，最顶层代表的是分解者(　　) (4)生物量金字塔出现倒置的原因可能是生产者的生活周期很短(　　) × × 营养级越高，该营养级的总能量就会越少，但生物的数量不一定少。 × √ 1.为什么肉类食品的价格比疏菜价格高？ 蔬菜一般属于生产者范畴，而肉属于消费者范畴，由于能量传递的效率只有10%~20%，也就是说要得到1千克的肉至少要消耗5千克的植物；所以相同重量的肉比蔬菜贵。 2.为什么说“一山不容二虎”? 根据生态系统中能量流动逐级递减的特点和规律，营养级越高，可利用的能量就越少，老虎在生态系统中几乎是最高营养级，通过食物链（网）流到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。 当堂训练 3.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。 当堂训练 41 5.(2024年1月·贵州高考适应性演练)研究人员 对某地“草→田鼠→鼬”的能量流动进行研究， 得到能量金字塔如图所示。下列叙述正确的是 (　 ) A.该能量金字塔以个体数量和生物量为指标来绘制 B.该能量金字塔可以显示各营养级之间的食物关系 C.由图可知，鼬既能从田鼠获得能量，也能从草获得能量 D.由图可知，田鼠的摄入量等于同化量、呼吸量和热量之和 B 当堂训练 4．如图为某一生态系统的能量金字塔，其中 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表不同营养级，E1、E2代表能量的形式。下列叙述不正确的是(　　) A．Ⅰ是生产者 B．Ⅳ为三级消费者 C．E1为太阳能，E2为热能 D．能量可在食物链中循环利用 D E1为太阳能， 用于植物的光合作用。 E2为热能， 是生物呼吸作用产生的 该能量金字塔以各营养级的能量为指标来绘制，A错误； 能量流动具有单向流动逐级递减的特点，该能量金字塔可以显示各营养级之间的食物关系，B正确； 由“草→田鼠→鼬”可知，鼬只能从田鼠获得能量，C错误 田鼠的摄入量等于同化量加上粪便中的能量，D错误。 42 研究能量流动的实践意义 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 (1)有哪些措施能增加流入农田生态系统的总能量？ 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)间作、套种为什么可以增加流入生态系统的总能量？ ②不同层次的作物利用不同强度的太阳能； ①充分利用了空间； 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。 研究能量流动的实践意义 生态系统的能量流动是单向的、逐级递减的，人类无法改变这一规律，那么如何利用这一规律来指导生活和生产实践呢？ 44 作物 粮食 秸秆 燃烧 多数热能散失 牲畜 粪便 沼气池 沼渣 肉蛋奶等 沼气 多级利用 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。实现了对能量的多级利用，从而大大提高能量的利用率。 作物采摘后剩下的秸秆仍储存大量能量，能否采取措施，增加对秸秆中能量的利用率？ 能量利用率=能量传递效率? 研究能量流动的实践意义 45 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%，一般不能提高。 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。 46 放牧量太少, 不能充分利用牧草所提供的能量 过度放牧, 就会造成草场的退化，使畜产品的产量下降 3.帮助人们合理地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。 稻田除草、除虫 合理确定载畜量， 保持畜产品持续高产。 研究能量流动的实践意义 47 (1)拔去田地中的杂草是人为地调整能量流动的方向，提高生态系统的能量传递效率(　　) (2)“桑基鱼塘”(塘基种桑、桑叶喂蚕、蚕沙(蚕的粪便)养鱼、鱼粪肥塘、塘泥壅桑)的生产方式，在桑、蚕、鱼之间形成良性循环，实现了生态系统中能量的循环利用(　　) (3)蚕沙中的能量属于蚕同化的能量(　　) (4)塘泥中丰富的有机物(肥)可被桑树直接吸收利用(　　) (5)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(　　) (6)研究能量流动可调整能量流动关系，使生产者固定的能量全部流向人类(　　) (7)生态系统中营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就越多(　　) (8)能量金字塔中的第三层代表三级消费者(　　) × × 不能提高生态系统的能量传递效率。 × 能量流动是单向流、逐级递减的，不能循环利用。 当堂训练 × × × √ √ 1．如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)，下列叙述正确的是(　　) A．图中b＝h＋c＋d＋e＋f＋i B．生产者与初级消费者之间的能量传递效率为b/a×100% C．“草→兔→狼”这一食物链中，狼粪便中的能量属于d D．缩短食物链可以提高能量传递效率 C b（摄入量）＝h（粪便量）＋c（同化量），×； c同化量 h粪便量 f呼吸作用散失 i被分解者 利用 d用于生长、发育、繁殖 c/a×100%，×； 狼(次级消费者)粪便中的能量属于上一营养级同化量的一部分，属于d，√； 缩短食物链可以减少能量的损耗，但不能提高能量传递效率，×； 当堂训练 青蛙 水稗草 陌上菜 跳蛛 田螺 鸭舌草 稻螟虫 2.下图是某稻田生态系统中部分生物。当地农民对害虫、杂草、秸秆的处理措施：对水稻秸秆的处理是用来部分喂牛、部分焚烧。对杂草与害虫是使用除草剂与杀虫剂处理。 (1)将害虫与益虫进行归类，简化表示该生态系统能量流动关系 当堂训练 ①除草、除虫 实践意义③：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。 (2)采取不同的措施分别体现了什么？ ②稻-鸭共作 ③稻-萍-鸭共作 或稻—萍—蛙等立体农业 实践意义①：在空间上进行合理配置，增大流入生态系统的总能量。 当堂训练 分析和处理数据 P59 1926年，一位生态学家研究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。 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？ = 2675×180(C6H12O6)÷72(C6) 6687.5kg EG=MGx1.6×104＝1.07×108kJ 2、这些玉米呼吸作用消耗的能量是多少？ △E呼=△MGx1.6×104＝2045x1.6×104＝3.272×107kJ 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？ E固=EG+△E呼=1.07×108kJ+3.272×107kJ=1.3972×108kJ 3.272×107/1.3972×108=23.4% 4、这块玉米田的太阳能利用效率是多少？ η=1.3972×108/8.5×109＝1.64% 思维训练 52 2.流经神农架国家级自然保护区的总能量是( ） A.该保护区中生产者体内的能量 B.照射到该保护区中的全部太阳能 C.该保护区中生产者所固定的太阳能 D.该保护区中所有生产者、消费者、分解者体内的能量 3.在一定时间内，某生态系统中全部生产者固定的能量值为a，全部消费者所获得的能量值为b，全部分解者所获得的能量值为c，则a、b、c之间的关系是（ ） A.a+b=c B.a＞b+c C.a＜b+c D.c=a+b 1.生态系统中所有生物的生命活动都需要能量，而不同营养级的生物获取能量的途径是有差别的。据此判断下列表述是否正确。 (1)太阳能只有通过生产者才能输入到生态系统中（ ） (2)生态系统中初级消费者越多，次级消费者获得的能量越少( ) (3)能量沿食物链流动是单向的 ( ) √ × √ C B 还有呼吸作用散失的热能 练习与应用 53 4.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。 农作物 家禽、家畜 人 粪肥 饲料 食物 粪肥 食物 太阳能 农作物 家畜、家禽 人 图a 能量流动图解 练习与应用 54 农作物 家禽、家畜 人 燃烧 沼气池 (含微生物) 食用菌 粪肥 饲料 粪肥 粪肥 菌渣等 秸秆 沼渣沼液做肥料 沼渣 太阳能 农作物 家畜、家禽 人 沼气池 (含微生物) 食用菌 图b 能量流动图解 练习与应用 55 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的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。 (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。 练习与应用 56 网络构建 记得完成课时作业哦！ $