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

地球是一个巨型“充电宝”？追踪太阳能如何驱动万物 想象一下，地球悬于太空，日夜不停地接收着来自太阳的 “无线充电”。它本身并不产生能量，却是一个极其高效的能量中 转站和储存器，驱动着整个星球的生机勃勃。 太阳辐射是唯一的电源。地球大气和地表如同巨大的太阳能 电池板，捕获这些能量，并通过一系列精妙转换，为万物“供电”： 最基础的“绿色电池”：光合作用 植物是核心的初级“充电器”。它们通过光合作用，将太阳能 转化为化学能，存储在葡萄糖等有机物中。这构成了地球上几乎 所有生命（除了深海热液口等特例外）的能量起点。 “蓄电池”与能量传递 这些化学能沿着食物链流动：食草动物吃掉植物，食肉动物又吃掉食草动物，能量逐级传递与耗散。而未被动用的生物质，经过数百万年的地质作用，被压缩成煤炭、石油、天然气——这就是储存了远古太阳能的“巨型充电宝”，为人类工业文明供能。 驱动大气与水的“发动机” 太阳能加热地表不均匀，产生了风（大气运动）。它驱动帆船、转动风力发电机。太阳能也驱动水循环：蒸发、降水，形成河流与水力，最终汇成海洋，部分能量还以波浪、潮汐的形式体现。 因此，从一片摇曳的树叶，到呼啸的狂风，再到我们点燃的火焰和使用的电力，背后流淌的几乎都是被地球这个“充电宝”以不同形式储存和转换的、来自太阳的古老能量。地球生态系统本身，就是一部以太阳能为源头、无比复杂的能量流动史诗。 第2节 生态系统的能量流动 第3章 选择性必修二：生物与环境 生态系统及其稳定性 学习目标 核心素养要求 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。 1.生命观念——通过学习各营养级能量的来源与去路、阐述生态系统能量流动的过程，学生构建物质与能量观。 2.科学思维——通过分析生态系统能量流动过程，学生发展分析、综合和推理的思维能力。 3.科学探究—— 通过学习能量流动的过程，学生能形成模型概念、运用建模方法。 4.社会责任——利用能量流动的规律，能够更加科学、有效地利用生态系统中的资源，树立人与自然和谐共处持续发展的理念。 生态系统的能量流动 选择性必修二：生物与环境 一 二 三 本节目录 内容聚焦 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 4 【资料】假设你像小说中的鲁滨逊一样，也流落到一个荒岛上，那里除了能饮用的水以外，几乎无任何食物。你随身尚存食物只有一只母鸡、15Kg玉米。 【问题探讨】 15kg玉米 一只母鸡 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。 5 选择：策略一 具体原因通过本节的学习请你来解释！ 人获得能量多 人获得能量少 【问题探讨】 7 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，也就没有生命和生态系统 内容1 能量流动的过程及特点 研究能量流动我们可以采用什么科学方法呢？ 7 输入 若为人工生态系统，流经生态系统的总能量除生产者固定的太阳能总量，还有 能量。 生态系统中能量的 、 、 和 过程。 输入 传递 转化 散失 以 形式散失 ①源头：________。 ②起点：从_______________________开始 ③总值：__________________________。 ①途径： 。 ②形式： 。 生产者固定的太阳能 生产者固定的全部太阳能 食物链和食物网 有机物中的化学能 热能 光能 有机物中 的化学能 光合作用 热能 呼吸作用 分解作用 太阳能 传递 转化 散失 一、能量流动的概念： 途径： 形式： 呼吸作用 内容1 能量流动的过程及特点 人工补充的 研究能量流动的基本思路 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。 1.能量流经一个种群的情况可以图示如下： （研究个体水平能量流动的基本思路） 能量输入 某营养级 能量储存 能量散失 2.将这个种群作为一个整体来研究如图： 能量输入 种群 能量储存 能量散失 （研究种群水平能量流动的基本思路） 以种群为研究对象，食物链或食物网作为能量流动的渠道，过于复杂而影响结果。 3.将一个营养级的所有种群为整体来研究如图： （研究营养级水平能量流动的基本思路） 内容1 能量流动的过程及特点 科学方法 根据之前的学习，你能分析各营养级的能量流动过程吗？ 内容1 能量流动的过程及特点 生产者 消费者 消费者 消费者 消费者 初级 次级 三级 四级 二、能量流动的过程 1.能量流经第一营养级 1% 固定(同化） 生产者所同化的全部太阳能 99% 散失 呼吸作用 1.散失（热能） 2.用于生长 发育和繁殖 A.分解者利用 残枝 败叶 分解作用 散失 C.未利用 B.初级消费者 （植食性动物） 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)。 内容1 能量流动的过程及特点 同化作用：是指生物体把从外界环境中获取的营养物质转变成自身物质，并且储存能量的过程。 （净光合） （总光合） 11 呼吸作用 1.散失 初级消费者摄入 初级消费者同化 …… 2. 用于生长、发育和繁殖 B.次级消费者摄入 分解者利用 粪便 呼吸作用 热能散失 流经第二营养级的总能量： 初级消费者同化量 【思考1】初级消费者粪便中的能量包括在初级消费者同化的能量中吗？ 摄入量=同化量+粪便量 粪便属于上一营养级的同化量 2.能量流经第二营养级 二、能量流动的过程 内容1 能量流动的过程及特点 A.遗体 残骸 C.未利用 12 【思考2】第二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 ③流入次级消费者 ④未利用（短期内考虑） ②③④属于用于自身生长、 发育和繁殖的能量 呼吸作用 1.散失 初级消费者摄入 初级消费者同化 …… 2. 用于生长、发育和繁殖 B.次级消费者摄入 分解者利用 粪便 呼吸作用 热能散失 内容1 能量流动的过程及特点 A.遗体 残骸 C.未利用 13 呼吸作用 1.散失 初级消费者摄入 初级消费者同化 …… 2. 用于生长、发育和繁殖 B.次级消费者摄入 分解者利用 粪便 呼吸作用 热能散失 内容1 能量流动的过程及特点 【归纳小结】 同化量 = 摄入量 粪便量(未同化量) － 同化量 = 呼吸作用 ＋ 用于生长发育繁殖(储存) 被分解者利用 流入下一个营养级 未利用 同化量 = 呼吸作用 ＋ ＋ 被分解者利用 流入下一个营养级 同化量 = 呼吸作用 ＋ ＋ ＋ C.未利用 A.遗体 残骸 14 （1）输入该营养级的总能量是指 __ _（填字母）。 （3）初级消费者同化的能量（b）=___+___。 （4）生长、发育和繁殖的能量（e）=___+___+___。 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） （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。 d e i f j 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 习题检测 1.填空 15 3.能量流经最高营养级 最高营养级 摄入 最高营养级 同化 粪便 分解者利用 2.用于生长 发育和繁殖 遗体 残骸 呼吸作用 散失 呼吸作用 1.散失 【思考4】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 最高营养级没有流入下一营养级的能量去向。 二、能量流动的过程 内容1 能量流动的过程及特点 16 能量最后以 的形式回到无机环境，包括各营养级自身的 消耗和 的呼吸作用。 任何生态系统都需要不断得到来自系统外的 补充，以维持生态系统的正常运行 对一个稳定的生态系统而言，初级生产量（P） 整个生态系统的呼吸量（R） 如果一个生态系统获得的系统外能量补充减少，导致P＜R，该系统将 。 内容1 能量流动的过程及特点 【归纳1】 热能 呼吸 分解者 能量 = 退化甚至崩溃 3.各营养级同化量的分配 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 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越来越少。 表示流入下一营养级的能量逐级递减。 【注意】 呼吸作用 呼吸作用 呼吸作用 二、能量流动的过程 内容1 能量流动的过程及特点 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 呼吸作用 呼吸作用 呼吸作用 呼吸作用 内容1 能量流动的过程及特点 ⑤ ① ② ③ ④ 【讨论】 (1)初级消费者粪便中的能量是哪个箭头？ (2)哪些或哪个箭头代表初级消费者的同化量？ (3)哪些箭头代表初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量？ ⑤或由生产者流向分解者的箭头 ①或②+③+④ ①－③或②+④ 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 若问：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 ④未被利用的能量 若问：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 内容1 能量流动的过程及特点 【归纳2】 20 1.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，其去向不应该包括（　 ） A.通过兔子细胞呼吸释放的能量 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.流入到狐的体内 B 习题检测 21 2.关于生物的同化量的叙述正确的是     （ ）  A.从上一个营养级流入该营养级的总能量     B.食物消化后粪便中的能量    C.从上一营养级摄取的能量                  D.从消化道吸收后合成有机物中的能量 A 习题检测 22 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 能量输入 某营养级 能量储存 能量散失 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？ 内容1 能量流动的过程及特点 思考 2.一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） 23 【名师解读1】 （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 只在食物链（网）中传递。 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其通过光合作用制造的有机物中的能量，即总光合 作用量。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 。 （4）初级消费者同化量中流入分解者的能量= 并不是 净光合作用量 初级消费者遗体残骸 + 次级消费者粪便中所含的能量。 内容1 能量流动的过程及特点 1.(2023·重庆南开中学调研)如图表示在某生态系统中，能量流经第二营养级的示意图。下列对该图分析不合理的是(　　) A.能量流动是伴随着物质利用进行的 B.图中甲为初级消费者同化的能量 C.该图不够完善，缺少甲中因呼吸作用 以热能形式散失的能量 D.乙比甲的能量少的原因主要是甲的遗体残骸中的能量被分解者利用而未 传递下去 D 习题检测 三、能量流动的特点 1. 单向流动 能量只能沿着食物链由 营养级流向 营养级。 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，也不能循环流动。 散失的热能不能被生物体再利用。 低 高 （1）表现 （2）原因 内容1 能量流动的过程及特点 玉米 蝗虫 青蛙 蛇 鹰 26 为了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，美国生态学家林德曼（R.L.Lindeman，1915-1942）对一个结构相对简单的天然湖泊——赛达伯格湖的能量流动进行了定量分析。 赛达伯格湖位于美国明尼苏达州的赛达伯格沼泽自然保护区内，是一个高原湖泊，面积约5×105 m2。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。 优点：边界明显，封闭性强，小、简单、稳定 内容1 能量流动的过程及特点 分析赛达伯格湖的能量流动 思考·讨论 林德曼 赛达伯格湖位于美国明尼苏达州的赛达伯格沼泽自然保护区，是一个高原湖泊，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。 27 植食性动物 62.8 62.8 太阳能 未 固 定 生产者 464.6 分解者 12.5 呼吸作用 96.3 未利用 327.3 293 2.1 18.8 29.3 12.6 肉食性动物 12.6 微量 7.5 5.0 122.6 14.6 单位（焦/厘米2 ·年） 内容1 能量流动的过程及特点 未利用的能量是针对定量定时情况而言，指某年本营养级的同化量中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。如羊不能吃完所有的草 28 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？ 5.请计算每个营养级能量的来源和去向，说明是否遵循能量守恒定律？ 464.6 同化量 12.5 初级消费者的遗体残骸和次级消费者的粪便 来(464.6)=去(96.3+62.8+12.5+293) 来(62.8)=去(18.8+12.6+2.1+29.3) 内容1 能量流动的过程及特点 分析赛达伯格湖的能量流动 思考·讨论 6.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）。 7.计算“流出”该营养级的能量占“流入”该营养级能量的百分比。 内容1 能量流动的过程及特点 分析赛达伯格湖的能量流动 思考·讨论 30 2.逐级递减 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 13.52% 62.8 18.8 2.1 29.3 12.6 20.06% 12.6 7.5 微量 5.0 自身呼吸散失 分解者利用 未利用 能量在相邻两个营养级间的传递效率为 。 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% 10%～20% 两个营养级之间 （1）原因： （2）规律： 内容1 能量流动的过程及特点 能量传递效率 31 1.(2024年1月·安徽高考适应性演练)研究人员对某森林生态系统一年内的能量流动进行了研究，结果如上表(单位：J·m－2·a－1)。根据表中信息，下列有关该生态系统的叙述正确的是(　 ) A.肉食性动物处在食物链的第三营养级 B.相邻营养级间的能量传递效率都相同 C.初级消费者摄入的总能量是1.5×108 J·m－2·a－1 D.该生态系统未利用的能量约1.03×108 J·m－2·a－1 D   生产者 植食性动物 肉食性动物 分解者 流入能量 9.8×108 1.5×108 2.1×107 — 呼吸作用 6.1×108 8.1×107 1.6×107 1.7×108 习题检测 肉食性动物不一定捕食植食性动物，也可能捕食肉食性动物，因此肉食性动物不一定处在食物链的第三营养级，A错误； 相邻营养级间的能量传递效率一般在10%～20%，相邻营养级间的能量传递效率不一定都相同，B错误； 流入植食性动物的能量为初级消费者的同化量，摄入量＝同化量＋粪便量，因此初级消费者摄入的总能量应大于1.5×108 J·m－2·a－1，C错误； 该生态系统未利用的能量＝生产者同化的能量－所有生物呼吸作用散失的能量＝9.8×108－6.1×108－8.1×107－1.6×107－1.7×108＝1.03×108 (J·m－2·a－1)，D正确。 32 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＋用于生长发育繁殖量。 ④生长发育繁殖量＝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 1.模型分析 ☞与呼吸作用相连的就是同化量 内容1 能量流动的过程及特点 四、能量流动的相关模型及计算 33 ①D、E、F分别代表第一、第二、第三营养级 。 ②三条去路(最高营养级除外)： A. 呼吸作用散失、B.流入下一个营养级、C.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” 内容1 能量流动的过程及特点 1.模型分析 同化量 34 （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)： A.呼吸作用散失、B.流入下一个营养级、C.分解者利用、D.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” 1.模型分析 内容1 能量流动的过程及特点 35 （4）第二营养级的能量流动过程模型 1.模型分析 内容1 能量流动的过程及特点 （5）“拼图法”分析能量流动过程 输入第一营养级的能量(W1)即生产者的 量被分为两部分 呼吸作用中以热能的形式散失 用于自身的生长、发育和繁殖 （A1） （B1+C1+D1） B1为未被利用 C1为被分解者利用 D1为流入下一营养级 1.模型分析 内容1 能量流动的过程及特点 同化 1.(2023·河南、湖南重点高中联考)下图甲表示食物链上能量流动的部分情况，图乙表示兔的能量来源与去向。下列有关叙述正确的是(　　) B 注：图甲中的草指某一种草，假定该生态系统中只有图示这一条简单的食物链。 A.图甲中草到兔的能量传递效率为(②/①)×100% B.能量W1＝A1＋B1＋C1＋D1 C.兔通过呼吸作用释放的能量均以热能的形式散失 D.兔流向分解者的能量包括兔的遗体和粪便中的能量 习题检测 2.(多选)(2024·益阳一模)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.初级消费者同化的总能量为A2＋B2＋C2＋D2 C.由生产者到初级消费者的能量传递效率为 (B2＋C2＋D2)/D1×100% D.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 BD 习题检测 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。 39 2.能量传递效率的计算 ➊相邻营养级的能量传递效率：10%～20%，计算方法如下： 该营养级同化量 上一营养级同化量 ×100% 能量传递效率＝ ➋食物链中高低营养级之间能量最值计算： 设食物链“甲→乙→丙”。 (1)假如现有甲100kg，则最多可使丙增重____kg；最少可使丙增重____kg。 4 能量传递效率按20%来算 (2)假如要使丙增加2kg，则最多要消耗甲______kg；最少要消耗甲_____kg。 1 能量传递效率按10%来算 200 50 能量传递效率按10%来算 能量传递效率按20%来算 内容1 能量流动的过程及特点 四、能量流动的相关模型及计算 正推型 逆推型 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。 【注意】 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% 内容1 能量流动的过程及特点 2.能量传递效率的计算 ➋食物链中高低营养级之间能量最值计算【归纳】 A B C D E F 41 A B C D E F 设某生态系统食物链如图所示： (1)如果A有10000kg，C最多增加 kg，最少增加 kg。 400 1 选最短食物链；按20%计算。 选最长食物链；按10%计算。 (2)若C的体重增加1kg，最少需消耗A ____ kg，最多消耗A ________ kg。 25 10000 选最短食物链；按20%计算。 选最长食物链；按10%计算。 内容1 能量流动的过程及特点 2.能量传递效率的计算 ➋食物链中高低营养级之间能量最值计算： ➌在食物网中，各途径所获得的生物量比例确定的计算 (1)如图食物网中，假如猫头鹰的食物有2/5来自兔，2/5来自鼠，1/5来自蛇。那么，猫头鹰若要增加20g体重，最少需要消耗的植物为_______g。 900 植物 兔子 猫头鹰 鼠 蛇 (2)在如图所示的食物网，如将A流向B和C的比例由B∶C＝1:1调整为1:2，能量传递效率按10%计算，C获得的能量是原来的_______倍。 A C B 1.27 (3)如将C的食物比例由A∶B＝1∶1调整为2∶1，能量传递效率按10%计算，该生态系统能承载C的数量是原来的_______倍。 1.375 内容1 能量流动的过程及特点 D 1.(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(　　) 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% 习题检测 2.(2023·山东青岛调研)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)－1]，下列说法错误的是(　　) C 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)－1] D.捕食关系一般不可逆转，所以能量流动具有单向性 习题检测 3.如果一个人的食物中有1/2来自绿色植物，1/4来自小型肉食性动物，1/4来自羊肉，假如能量传递效率为10%，那么此人每增加1千克体重，会消耗植物(　　) A．10千克　　　　 B．5千克 C．100千克 D．280千克 D 习题检测 请同学们将赛达伯格湖的能量流动数据，用相应面积或体积的图形表示，并按营养级由低到高排列。 生产者 464.6 植食性动物 62.8 肉食性动物 12.6 包括能量金字塔、数量金字塔和生物量金字塔。 只有生产者和消费者 内容2 生态金字塔 一、生态金字塔 (1)特点 能量在流动中总是逐级递减的。 从能量流动金字塔可以看出： 营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就 。 越多 通常都是上窄下宽的正金字塔形。 (2)原因 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。 内容2 生态金字塔 一、生态金字塔 1.能量金字塔 第二营养级 第四营养级 第三营养级 第一营养级 48 第二营养级 第四营养级 第三营养级 第一营养级 (3)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。 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。 内容2 生态金字塔 一、生态金字塔 1.能量金字塔 二、生物量金字塔 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。 一般为正金字塔形，有可能倒置。 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。 1.特点 2.原因 内容2 生态金字塔 一、生态金字塔 第一营养级 第二营养级 第三营养级 营养级 96 11 4 生物量 50 生物量金字塔在什么情况下，可能是上宽下窄倒置的金字塔形呢？ 一般情况下，是上窄下宽。但有时候会出现倒置的金字塔形。例如，海洋生态系统中，由于生产者（浮游植物）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。 总的来看，浮游植物的总的生物量还是比浮游动物的要多。 内容2 生态金字塔 一、生态金字塔 第一营养级 第二营养级 营养级 4 21 生物量 思考 51 3、数量金字塔 如果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。 1.特点： 2.原因： 内容2 生态金字塔 一、生态金字塔 第一营养级 第二营养级 第三营养级 草 鼠 鼬 营养级 个体数量 第一营养级 第二营养级 树 昆虫 个体数量 营养级 52 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 象征 含义 特点 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 每一营养级所容纳的有机物的总干重 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步递减 一般生物有机物的总质量沿食物链升高逐级递减 正金字塔形 一般为正金字塔形，也有倒金字塔 一般为正金字塔形 小鸟 昆虫 树 内容2 生态金字塔 1.(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 习题检测 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。 54 2.某湖泊的能量金字塔如图所示，下列相关叙述正确的是（ ） A．图中所有生物构成一条食物链 B．该能量金字塔中的a、c分别代表生产者、三级消费者 C．从图中可以看出，一个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 D．对于森林生态系统来说，往往一棵树上栖息 着很多昆虫，该生态系统中的能量金字塔呈 倒置状态 C 习题检测 3.生态金字塔用来表示生态系统中不同营养级的个体数、生物量、能量流动等情况。一般情况下，营养级低的数值比营养级高的要大，称为正置金字塔。反之，称为倒置金字塔。下列情况中会出现倒置的金字塔的是（ ） A．生物量金字塔，生产者的生活史比消费者的要短得多 B．生物量金字塔，消费者的生活史比生产者的要短得多 C．数量金字塔，其生产者的单个个体生物量要比消费者的单个个体生物量小 D．能量金字塔，其初级消费者是一种占有绝对优势的生物 A 习题检测 4.(2025·广东深圳模拟)如图表示 生物界可能出现的4种生态金字塔。 下列相关叙述错误的是(　　) A.树→虫→鸟的数量金字塔和 能量金字塔可分别用图甲和图丙表示 B.生态金字塔中每一层代表一个营养级，图中“1”代表第一营养级 C.图丁不能表示能量金字塔与能量流动具有逐级递减的特点有关 D.生态金字塔中,每一种生物只能属于一层，每一层都不含分解者 D 习题检测 在一棵树上有很多植食性昆虫,还有少量鸟类,所以数量金字塔可用图甲表示,能量流动具有逐级递减的特点,所以能量金字塔可用图丙表示,A、C正确;生态金字塔中每一层代表一个营养级,图中“1”代表第一营养级,B正确;生态金字塔中,杂食性动物可以属于不同营养级,故可属于两层甚至多层,D错误。 57 1、增大流入生态系统的 。 研究生态系统的能量流动，可以帮助人们将生物在___ ___、___ ___上进行合理配置，增大流入某个生态系统的总能量。 1.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； （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； 内容3 研究能量流动的实践意义 研究能量流动的实践意义 总能量 时间 空间 间作套种 多层育苗 稻-萍-蛙 2、提高能量利用率 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。 秸秆蘑菇基质 秸秆饲料 2.从能量利用的角度分析，现代农业相较于传统农业有什么优势？ 实现了能量的多级利用，从而大大提高能量的利用率。 内容3 研究能量流动的实践意义 研究能量流动的实践意义 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 ☛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= 生产者能量 流入最高营养级的能量 ×100% 思维拓展 ☞能量传递效率 不可提高或降低 能量传递效率≠能量利用率 内容3 研究能量流动的实践意义 60 3、调整能量流动关系 3、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。 内容3 研究能量流动的实践意义 研究能量流动的实践意义 合理确定草场的载畜量 稻田除草除虫 【思考讨论】1．下图表示甲、乙两个特定生态系统的能量金字塔，请思考： (1)依生态学原理看，同样的玉米，上述哪种营养结构可养活更多的人口？为什么？ (2)一个吃玉米的人所获得的能量一定比一个吃牛肉的人获得的能量多，对吗？为什么？ 不对。甲、乙营养结构中“牛”“人”代表的是相应营养级环节，并非“一个人”。 甲种营养结构能养活更多的人口，因为乙中人处于第三营养级，能量损耗加大，养活的人口更少。 内容3 研究能量流动的实践意义 1.（2025·甘肃卷）正确认识与理解生态系统的能量流动规律、对合理保护与利用生态系统有重要意义。下列叙述正确的是（　　） A.提高传递效率就能增加营养级的数量 B.呼吸作用越大，能量的传递效率就越大 C.生物量金字塔也可以出现上宽下窄的情形 D.能流的单向性决定了人类不能调整能流关系 C 习题检测 A、能量传递效率一般是固定的，为10%-20%，不能提高，而且营养级的数量主要取决于生态系统中的能量总量等因素，而不是传递效率，A错误； B、摄入量=同化量+粪便，同化量=呼吸作用散失+用于自身生长发育和繁殖的能量，而传递效率等于相邻两营养级同化量之比，与呼吸作用无直接关系，呼吸作用越大，则用于生长发育繁殖的能量就越少，B错误； C、生物量金字塔是按照各营养级生物的总生物量绘制而成的金字塔，在一些特殊情况下，比如海洋生态系统中，由于浮游植物个体小、寿命短，且不断被浮游动物捕食，可能会出现生物量金字塔上宽下窄的情形，C正确； D、人类可以通过合理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，比如合理确定草场的载畜量、对农作物进行合理密植等，D错误。 故选C。 63 2.(2024·江苏卷)为了防治 莲藕食根金花虫，研究者 在藕田套养以莲藕食根 金花虫为食的泥鳅、黄鳝， 并开展相关研究,结果见表。 下列相关叙述错误的是(　　) A.混合套养更有利于防治莲藕食根金花虫、提高藕增产率 B.3种套养方式都显著提高了食物链相邻营养级的能量传递效率 C.混合套养中泥鳅和黄鳝因生态位重叠而存在竞争关系 D.生物防治优化了生态系统的能量流动方向， 提高了经济效益和生态效益 套养方式 莲藕食根金花 虫防治率/% 藕增产率/% 单独套养泥鳅 81.3 8.2 单独套养黄鳝 75.7 3.6 混合套养 泥鳅和黄鳝 94.2 13.9 习题检测 B 由表可知混合套养泥鳅和黄鳝的防治率明显高于单独套养泥鳅或黄鳝的防治率,同时,混合套养的藕增产率也高于单独套养泥鳅和单独套养黄鳝,因此混合套养更有利于防治莲藕食根金花虫、提高藕增产率,A正确;套养可以使该生态系统中食物网更复杂,但并不能提高食物链相邻营养级的能量传递效率,B错误;泥鳅和黄鳝都以莲藕食根金花虫为食,可能会在资源获取上产生竞争,因此混合套养中泥鳅和黄鳝因生态位重叠而存在竞争关系,C正确;生物防治通过利用天敌来控制害虫,优化了生态系统的能量流动方向,这有助于提高经济效益和生态效益,D正确。 64 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。 内容3 研究能量流动的实践意义 分析和处理数据 思维训练 65 请根据以上数据计算： 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？ 这些玉米呼吸作用消耗的能量： 2045×1.6×104KJ=3.272×107 KJ 内容3 研究能量流动的实践意义 分析和处理数据 思维训练 66 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？ 这些玉米固定的太阳能总量是：1.07×108+3.272×107=1.3972×108 呼吸消耗能量占固定太阳能的比例为：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？ 利用效率=1.3972×108/8.5×109=1.64% 内容3 研究能量流动的实践意义 分析和处理数据 思维训练 67 1.【考点速览·诊断】 (1)越冬灰鹤粪便中的能量不属于其同化量的一部分。(2021·辽宁卷，19D)( ) (2)利用茶树废枝栽培灵芝，可提高能量的传递效率。(2021·福建卷，6C)( ) 提示　可提高能量利用率，但不能提高能量的传递效率。 (3)狼从猎物获得的能量大于猎物从生产者获得的能量。(2019·海南卷，25B)( ) 提示　 由于能量流动逐级递减，因此猎物从生产者获得的能量大于狼从猎物获得的能量。 √ × × 习题检测 (4)一只狼捕食了一只兔子，则该狼就获得了这只兔子能量的10%～20%。 [2016·江苏卷，16C(改编)]( ) 提示　能量传递效率是指相邻营养级之间同化量的比值。 (5)生产者固定的能量除用于自身呼吸外，其余均流入下一营养级。 (2015·海南卷，25D) ( ) 提示　还有流向分解者 (6)太阳能只有通过生产者才能输入到生态系统中。( ) × × 1.【考点速览·诊断】 习题检测 √ 2.下图为某草原生态系统中的食物网(只显示部分)。 牧民通过养羊获取该生态系统的能量，经测算发现羊的同化量远小于草同化量的1/10，其原因可能是________________________________________________ ________________________________________________________ 能量在相邻两个营养级间的传递效率大约是10%～20%， 羊属于第二营养级，该营养级还有食草昆虫和鼠等多个种群。 习题检测 3.(2023·河北邯郸期末)某森林生态系统中主要有甲、乙、丙、丁4个种群，各种群生物有机物同化量的比例关系如下表所示。下列情况在这4个种群构成的食物网(链)中不可能出现的是(　　) C A.四个种群构成两条食物链 B.甲为生态系统的生产者 C.第二营养级同化的能量小于第三营养级 D.乙的个体数量大于甲 生物种类 甲 乙 丙 丁 同化有机物所占比例/% 86 12 1.1 0.9 习题检测 4.(2023·湖北襄阳五中调研)在生态系统中，一切生命活动都伴随着能量的变化。下列有关能量的叙述，正确的是(　　) A.生产者通过光合作用固定的太阳能等于其同化的能量与呼吸消耗的能量 之和 B.流经生态系统的能量值可能大于该生态系统中生产者固定的能量值 C.动物粪便、残落物及遗体中的有机物所含的能量都属于动物同化的能量 D.经过科学规划设计的人工生态系统，其能量传递效率和利用率都大大提高 B 习题检测 5.(2023·东北育才中学质检)如图是一个农业生态系统模式图，关于该系统的叙述，错误的是(　　) C A.微生物也能利用农作物通过光合作用储存的能量 B.沼气池中的微生物也是该生态系统的分解者 C.沼渣、沼液作为肥料还田，使能量能够循环利用 D.多途径利用农作物可提高该系统的能量利用率 解析　沼气池中的微生物将有机物分解为无机物，是分解 者；能量流动只能单向流动、逐级递减，不能循环利用；该模式提高了能量的利用率，使能量尽可能多地流向对人类最有益的部分。 习题检测 课堂总结 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 ( ) √ × √ 练习与应用 一、概念检测 75 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 C 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 B 练习与应用 76 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。 练习与应用 77 太阳能 农作物 家畜、家禽 人 图a 能量流动图解 图b 能量流动图解 太阳能 农作物 家畜、家禽 人 沼气池 (含微生物) 食用菌 练习与应用 78 (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，提高了能量利用率。 5.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？ 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。 练习与应用 79 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？ 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。 练习与应用 80 放手2024 默言 , track 99999, disc 0 192559.55 $