3.2 生态系统的能量流动（知识清单）（5知识点+3拓展）生物人教版选择性必修2

该高中生物学知识清单系统梳理了生态系统能量流动的知识体系。从能量流动的概念（输入、传递、转化、散失）出发，分析各营养级能量去路（“一分为二”“一分为三”“一分为四”），进而阐述单向流动、逐级递减的特点，生态金字塔类型及研究能量流动的实践意义。 知识链路按概念、过程、特点、金字塔到实践意义的逻辑清晰呈现，通过“一来二去”“一来三去”“一来四去”模型构建能量流动过程，结合归纳对比不同金字塔特点。体现物质与能量观（生命观念）和建模分析（科学思维），配有温馨提示和特别提醒澄清易错点，帮助学生建立完整认知框架。

第3章 生态系统及其稳定性 第2节 生态系统的能量流动 生态系统的能量流动 1.概念：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 (1)输入：①源头：太阳能。②总能量：生产者所固定的太阳能。 (2)传递：①途径：食物链和食物网。②形式：有机物中的化学能。 (3)转化：太阳能→有机物中的化学能→热能。 (4)散失：①形式：热能。②途径：呼吸作用。 2.研究单位：生态系统能量流动的研究以营养级为单位进行。 能量流动过程 1.第一营养级能量分析 （1）输入第一营养级的能量是：生产者光合作用固定的太阳能 （2）第一营养级的能量“一分为二”的去路是：一、通过呼吸作用以热能的形式散失，二、用于生产者的生长、发育、繁殖等生命活动 （3）第一营养级的能量“一分为三”的去路是：一是通过呼吸作用以热能的形式散失，二是流向下一个营养级，三是流向分解者。 （4）第一营养级的能量“一分为四”的去路是：一是通过呼吸作用以热能的形式散失，二是流向下一个营养级，三是流向分解者，四是未被利用的能量（最终流向分解者） 2.第二营养级能量分析 （1）输入第二营养级的能量是：初级消费者同化的能量 （2）第二营养级的能量“一分为二”的去路是：一、通过呼吸作用以热能的形式散失，二、用于自身的生长、发育、繁殖。 （3）第二营养级的能量“一分为三”的去路是：一是通过呼吸作用以热能的形式散失，二是流向下一个营养级，三是流向分解者。 （4）第二营养级的能量“一分为四”的去路是：一是通过呼吸作用以热能的形式散失，二是流向下一个营养级，三是流向分解者，四是未被利用的能量（最终流向分解者） 3.最高营养级能量分析 （1）输入最高营养级的能量是：最高营养级同化的能量 （2）最高营养级的能量“一分为二”的去路是：一、通过呼吸作用以热能的形式散失，二、用于自身的生长、发育、繁殖或流向分解者。 （3）最高营养级的能量“一分为三”的去路是：一是通过呼吸作用以热能的形式散失，二是流向分解者，三是未被利用的能量（最终流向分解者） 能量流动的特点 1.单向流动：①能量流动只能沿食物链由低营养级流向高营养级，不可逆转（捕食关系是自然选择的结果，不可逆）②能量不能循环流动（呼吸作用散失的热能不能被重复利用）。 2.逐级递减：能量在相邻两个营养级间的传递效率是10%～20%。在一个生态系统中，营养级越多，在能量流动中消耗的能量就越多。因此，营养级一般不超过5个。 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% 3.任何生态系统都需要源源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。 生态金字塔 1.生态金字塔：常见的有能量金字塔、生物量金字塔、数量金字塔等 2.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，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。由于能量在流动过程中总是逐级递减的，因此能量金字塔通常都是上窄下宽的金字塔形。第一营养级 第二营养级 第三营养级 第四营养级 3.生物量金字塔：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）之间联系。生物量金字塔大多也是上窄下宽的金字塔形，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。 4.数量金字塔：表示各个营养级的生物个体的数量关系。数量金字塔有上窄下宽的正金字塔形，也有上宽下窄的倒置金字塔形，如树→虫子→鸟。 研究能量流动的实践意义 （1）研究生态系统的能量流动，可以帮助人们将生物在时间、空间进行合理配置，增大流入某个生态系统的总能量。 （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。 （3）研究生态系统的能量流动，可以帮助人们合理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。 温馨提示 ①流经生态系统的总能量是生产者固定的太阳能而非照射到植物表面的能量，实际上每天输送到地球的太阳能大约只有1%以可见光的形式被生产者通过光合作用固定。 ②地球上几乎所有的生态系统能量来源都是太阳能，若为人工生态系统，流经生态系统的总能量还有人工补充的能量。 特别提醒 “一分为二”“一分为三”是最终能量去向，“一分为四”是一段时间内的能量去向。 特别提醒 摄入量=粪便量+同化量 某一营养级的“粪便量”是上一个营养级的“同化量”的一部分 特别提醒 ①能量传递效率不可提高或降低 ②实际的能量传递效率可能低于10%，也可能高于20% 归纳总结 自然生态系统中，能量金字塔通常都是上窄下宽的金字塔形，不能倒置。生物量金字塔和数量金字塔有倒置的情况。 流向分解者的能量分析 1.第一营养级流向分解者的能量包括：第一营养级的残枝败叶中的能量和第二营养级粪便中的能量 2.第二营养级流向分解者的能量包括：第二营养级的遗体残骸中的能量和第三营养级粪便中的能量 能量流动模型 1.能量流动过程的“一来二去”模型 ☞与呼吸作用相连的就是同化量 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。 2.能量流动过程的“一来三去”模型 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。 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。 能量传递效率的计算 1.正推型（知低营养级，求高营养级）： 获能最少选最长食物链×10%； 获能最多选最短食物链×20%； 2.逆推型（知高营养级，求低营养级）： 需能最少选最短食物链÷20% 需能最多选最长食物链÷10% 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第3章 生态系统及其稳定性 第2节 生态系统的能量流动 生态系统的能量流动 1.概念：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 (1)输入：①源头：太阳能。②总能量：生产者所固定的太阳能。 (2)传递：①途径：食物链和食物网。 ②形式：有机物中的化学能。 (3)转化：太阳能→有机物中的化学能→热能。 (4)散失：①形式：热能。②途径：呼吸作用。 2.研究单位：生态系统能量流动的研究以营养级为单位进行。 能量流动过程 1.第一营养级能量分析 （1）输入第一营养级的能量是：生产者光合作用固定的太阳能 （2）第一营养级的能量“一分为二”的去路是：一、通过呼吸作用以热能的形式散失，二、用于生产者的生长、发育、繁殖等生命活动 （3）第一营养级的能量“一分为三”的去路是：一是通过呼吸作用以热能的形式散失，二是流向下一个营养级，三是流向分解者。 （4）第一营养级的能量“一分为四”的去路是：一是通过呼吸作用以热能的形式散失，二是流向下一个营养级，三是流向分解者，四是未被利用的能量（最终流向分解者） 2.第二营养级能量分析 （1）输入第二营养级的能量是：初级消费者同化的能量 （2）第二营养级的能量“一分为二”的去路是：一、通过呼吸作用以热能的形式散失，二、用于自身的生长、发育、繁殖。 （3）第二营养级的能量“一分为三”的去路是：一是通过呼吸作用以热能的形式散失，二是流向下一个营养级，三是流向分解者。 （4）第二营养级的能量“一分为四”的去路是：一是通过呼吸作用以热能的形式散失，二是流向下一个营养级，三是流向分解者，四是未被利用的能量（最终流向分解者） 3.最高营养级能量分析 （1）输入最高营养级的能量是：最高营养级同化的能量 （2）最高营养级的能量“一分为二”的去路是：一、通过呼吸作用以热能的形式散失，二、用于自身的生长、发育、繁殖或流向分解者。 （3）最高营养级的能量“一分为三”的去路是：一是通过呼吸作用以热能的形式散失，二是流向分解者，三是未被利用的能量（最终流向分解者） 能量流动的特点 1.单向流动：①能量流动只能沿食物链由低营养级流向高营养级，不可逆转（捕食关系是自然选择的结果，不可逆）②能量不能循环流动（呼吸作用散失的热能不能被重复利用）。 2.逐级递减：能量在相邻两个营养级间的传递效率是10%～20%。在一个生态系统中，营养级越多，在能量流动中消耗的能量就越多。因此，营养级一般不超过5个。 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% 3.任何生态系统都需要源源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。 生态金字塔 1.生态金字塔：常见的有能量金字塔、生物量金字塔、数量金字塔等 2.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，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。由于能量在流动过程中总是逐级递减的，因此能量金字塔通常都是上窄下宽的金字塔形。第一营养级 第二营养级 第三营养级 第四营养级 3.生物量金字塔：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）之间联系。生物量金字塔大多也是上窄下宽的金字塔形，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。 4.数量金字塔：表示各个营养级的生物个体的数量关系。数量金字塔有上窄下宽的正金字塔形，也有上宽下窄的倒置金字塔形，如树→虫子→鸟。 研究能量流动的实践意义 （1）研究生态系统的能量流动，可以帮助人们将生物在时间、空间进行合理配置，增大流入某个生态系统的总能量。 （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。 （3）研究生态系统的能量流动，可以帮助人们合理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。 温馨提示 ①流经生态系统的总能量是生产者固定的太阳能而非照射到植物表面的能量，实际上每天输送到地球的太阳能大约只有1%以可见光的形式被生产者通过光合作用固定。 ②地球上几乎所有的生态系统能量来源都是太阳能，若为人工生态系统，流经生态系统的总能量还有人工补充的能量。 特别提醒 “一分为二”“一分为三”是最终能量去向，“一分为四”是一段时间内的能量去向。 特别提醒 摄入量=粪便量+同化量 某一营养级的“粪便量”是上一个营养级的“同化量”的一部分 特别提醒 ①能量传递效率不可提高或降低 ②实际的能量传递效率可能低于10%，也可能高于20% 归纳总结 自然生态系统中，能量金字塔通常都是上窄下宽的金字塔形，不能倒置。生物量金字塔和数量金字塔有倒置的情况。 流向分解者的能量分析 1.第一营养级流向分解者的能量包括：第一营养级的残枝败叶中的能量和第二营养级粪便中的能量 2.第二营养级流向分解者的能量包括：第二营养级的遗体残骸中的能量和第三营养级粪便中的能量 能量流动模型 1.能量流动过程的“一来二去”模型 ☞与呼吸作用相连的就是同化量 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。 2.能量流动过程的“一来三去”模型 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。 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。 能量传递效率的计算 1.正推型（知低营养级，求高营养级）： 获能最少选最长食物链×10%； 获能最多选最短食物链×20%； 2.逆推型（知高营养级，求低营养级）： 需能最少选最短食物链÷20% 需能最多选最长食物链÷10% 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $