1、课件制作课件制作 杜晓君杜晓君 生态系统的能量流动是指生态系生态系统的能量流动是指生态系统中能量的统中能量的输入输入、传递传递、转化转化和和散失散失的过程的过程。一、能量流动的概念一、能量流动的概念能能量量流流动动的的分分析析个体个体 储存在体内的能量储存在体内的能量呼吸作用散失的能量呼吸作用散失的能量个体个体 2 2储存在体内的能量储存在体内的能量呼吸作用散失的能量呼吸作用散失的能量个体个体 3 3储存在体内的能量储存在体内的能量呼吸作用散失的能呼吸作用散失的能量量能量能量输入输入储存在体内的能量储存在体内的能量能量能量输入输入种群种群呼吸作用散失的能量呼吸作用散失的能量能量流经能量流经一个
2、种群一个种群的情况：的情况：能量能量输入输入种群种群能量能量储存储存能量能量散失散失 研究生态系统中能量流动一般在研究生态系统中能量流动一般在群体水平群体水平上。上。1.1.能量的能量的来源来源是什么？是什么？2.2.能量流动的能量流动的起点起点？3.3.能量是如何能量是如何输入输入生态系统第一营养的？生态系统第一营养的？4.4.生态系统的总能量？生态系统的总能量？5.5.能量流动的主要能量流动的主要渠道渠道是什么？是什么？6.6.太阳能的利用率大约为太阳能的利用率大约为1%1%，如何提高利，如何提高利用率？用率？7.7.能量的能量的散失散失形式？形式？二、能量流动的过程二、能量流动的过程生产
3、者生产者光合作用光合作用生产者固定的太阳能的总量生产者固定的太阳能的总量太阳能太阳能食物链和食物网食物链和食物网热能热能生产者生产者（植物）（植物）初级消费者初级消费者（植食性动物）（植食性动物）分分 解解 者者遗体遗体 残骸残骸1、输入第一营养级的能量分析、输入第一营养级的能量分析呼吸作用呼吸作用 被下一营养级被下一营养级的生物所利用的生物所利用散失散失散失散失储存储存传递传递输入输入初级消费者初级消费者摄入摄入用于生长用于生长发育和繁殖发育和繁殖次级消费者次级消费者摄入摄入呼吸呼吸散失散失遗体遗体残骸残骸初级消费者初级消费者同化同化分解者利用分解者利用粪便粪便呼呼吸吸散失散失呼吸作用消耗呼
4、吸作用消耗分解者分解利用分解者分解利用下一营养级摄食下一营养级摄食去路：去路：.摄入量摄入量=同化量同化量+粪便量粪便量同化量同化量=呼吸消耗量呼吸消耗量+用于生长、发育和繁殖的能量用于生长、发育和繁殖的能量（下一营养级同化（下一营养级同化+分解者分解）分解者分解）生产者生产者呼吸呼吸初级消初级消费者费者呼吸呼吸次级消次级消费者费者分分 解解 者者呼吸呼吸三级消三级消费者费者呼吸呼吸呼吸呼吸生产者固定的太阳生产者固定的太阳能总量能总量为流经这个为流经这个生态系统的总能量生态系统的总能量输入输入传递传递散失散失 以以有机物有机物的形的形式式沿食物链沿食物链向下向下一营养级传递一营养级传递3、生态
5、系统能量流动的过程示意图、生态系统能量流动的过程示意图在草原上，牛以草为食屎壳郎（蜣螂）以牛粪为食在草原上，牛以草为食屎壳郎（蜣螂）以牛粪为食0 被牛同化的能量中约有多少流入屎壳郎？被牛同化的能量中约有多少流入屎壳郎？生态系统中的能量流动和转化是否遵循能量守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？恒定律？为什么？能量流动的过程总结1.能量流动的起点：能量流动的起点：2.能量流动的途径：能量流动的途径：3.能量流动中能量形式的变化：能量流动中能量形式的变化：4.能量在食物链中流动的形式：能量在食物链中流动的形式：9.能量散失的主要途径：能量散失的主要途径：5.能量流动的方向能量流
6、动的方向(以箭头表示以箭头表示)：6.箭头由粗到细：箭头由粗到细：7.方块面积越来越小：方块面积越来越小：8.蓝色箭头表示：蓝色箭头表示：生产者生产者(主要是绿色植物主要是绿色植物)固定的太阳能固定的太阳能食物链和食物网食物链和食物网太阳光能太阳光能 有机物化学能有机物化学能 热能热能有机物有机物(食物食物)中的中的化学能化学能单向流动单向流动表示流入下一个营养级的能量逐级递减表示流入下一个营养级的能量逐级递减营养级别越高，保存在生物体内的就越少营养级别越高，保存在生物体内的就越少该能量是散失到系统外的，不能再利用的能量该能量是散失到系统外的，不能再利用的能量通过呼吸作用以热能形式散失通过呼吸
7、作用以热能形式散失能量传递效率能量传递效率13.5%13.5%20%20%单向流动 逐级递减只能只能沿食物链沿食物链由由低营低营养级养级流向流向高营养级高营养级每个营养级的生物总有一部分能量不每个营养级的生物总有一部分能量不能被下一营养级利用。能被下一营养级利用。各个营养级的生物都会因细胞呼吸以各个营养级的生物都会因细胞呼吸以热能形式散失相当大的一部分能量。热能形式散失相当大的一部分能量。各营养级中的能量都要有一部分流入各营养级中的能量都要有一部分流入分解者。分解者。4、能量流动的特点、能量流动的特点方向：方向：原因：原因：食性不可逆转食性不可逆转知高营养级知高营养级求低营养级求低营养级知低营
8、养级知低营养级求高营养级求高营养级获能量最多获能量最多获能量最少获能量最少最短食物链最短食物链按按20%计算计算最长食物链最长食物链按按 10%计算计算需最多能量需最多能量需最少能量需最少能量最短食物链最短食物链最长食物链最长食物链按按20%计算计算按按 10%计算计算能量流动能量流动“最值最值”计算计算 例题例题1 1、如下图食物网中，若人的体重增加、如下图食物网中，若人的体重增加1kg1kg，最少消耗水藻，最少消耗水藻 kgkg，最多消耗水藻，最多消耗水藻 kg kg 10105 5【解析】本题中，最短食物链为水蚤【解析】本题中，最短食物链为水蚤小鱼小鱼人人，传递效率按，传递效率按2020
9、计算。设最少消耗水藻为计算。设最少消耗水藻为x x，则则x x202020201 1，所以，所以x=25.x=25.要求最多消耗要求最多消耗就要选择水藻就要选择水藻水蚤水蚤虾虾小鱼小鱼大鱼大鱼人，传人，传递率按递率按1010计算。设最多消耗为计算。设最多消耗为y y，则，则y y(10%)(10%)5 5=1=1，y=10y=105 5kgkg。25 例题例题2 2、右图食物网中，在能量传递效率为右图食物网中，在能量传递效率为10%10%20%20%时，假设每个营养级的生物从前一营时，假设每个营养级的生物从前一营养级的不同生物处获得的能量相等。则人的体养级的不同生物处获得的能量相等。则人的体重
10、每增加重每增加1kg1kg，至少需要消耗水藻，至少需要消耗水藻 kg kg。975【解析】由题意知：人从大鱼和小鱼处获得的能量是相等的，小鱼从虾和水藻处【解析】由题意知：人从大鱼和小鱼处获得的能量是相等的，小鱼从虾和水藻处获得的能量是相等的，而且，题中获得的能量是相等的，而且，题中“至少至少”需要多少，应按能量传递的最大效率需要多少，应按能量传递的最大效率计算。计算方法如下：在计算。计算方法如下：在“小鱼小鱼大鱼大鱼人人”的传递途径中，大鱼的生物量至少的传递途径中，大鱼的生物量至少为为0.50.520%20%2.5kg2.5kg，小鱼的生物量至少为，小鱼的生物量至少为2.52.520%20%1
11、2.5kg12.5kg；在；在“小鱼小鱼人人”的传递途径中，小鱼的生物量至少是的传递途径中，小鱼的生物量至少是0.50.520%20%2.5kg2.5kg。因此，小鱼的生物量总。因此，小鱼的生物量总量至少为量至少为12.5+2.5=15kg12.5+2.5=15kg。同理：在。同理：在“水藻水藻水蚤水蚤虾虾小鱼小鱼”的传递过程中，的传递过程中，水藻的生物量至少是水藻的生物量至少是15152 220%20%20%20%20%20%937.5kg937.5kg；在；在“水藻水藻小鱼小鱼”的传的传递过程中，水藻的生物量至少是递过程中，水藻的生物量至少是15152 220%20%37.5kg37.5k
12、g。因此，水藻的生物量总量。因此，水藻的生物量总量至少为至少为937.5+37.5=975kg937.5+37.5=975kg。10000100010010能能量量金金字字塔塔体现了能量和营养级之间的关系：体现了能量和营养级之间的关系：在一个生态系统中，营养级越多，在能量流动过程中消在一个生态系统中，营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就越多。生态系统中的能量流动一般不超过耗的能量就越多。生态系统中的能量流动一般不超过4 45 5个营养级。个营养级。数量金字塔存在吗？昆虫昆虫鸟鸟树树生物量金字塔存在吗？三、物质循环三、物质循环生态系统所指：生态系统所指：物质所指：物质所指：循环所指：循环所指
13、：在生态系统中，组成生物体的在生态系统中，组成生物体的C C、H H、O O、N N、P P、S S等等化学元素化学元素，不断进行着从无机环境，不断进行着从无机环境到生物群落，又从生物群落回到无机环境的到生物群落，又从生物群落回到无机环境的循环过程。循环过程。生物圈生物圈C、H、O、N、P、S等化学元素等化学元素生物群落生物群落无机环境无机环境1、概念、概念化石燃烧化石燃烧2 2、碳循环、碳循环任务一：建立一个碳循环简图任务一：建立一个碳循环简图 任务二：思考如何缓解温室效应？任务二：思考如何缓解温室效应？大气中的大气中的CO 2消费者消费者生产者生产者分解者分解者减少减少CO2排放量：减少化
14、石燃料燃烧，选用替代能源等排放量：减少化石燃料燃烧，选用替代能源等增加增加CO2吸收量：保护森林、草原生态系统等吸收量：保护森林、草原生态系统等1 1、能量流动和物质循环是生态系统的主要功能、能量流动和物质循环是生态系统的主要功能2 2、能量流动和物质循环是、能量流动和物质循环是同时同时进行，彼此相互进行，彼此相互依赖、不可分割。能量的固定、储存、转移和释依赖、不可分割。能量的固定、储存、转移和释放，离不开物质的合成和分解等过程。放，离不开物质的合成和分解等过程。3 3、物质作为能量的、物质作为能量的载体载体，使能量沿着食物链，使能量沿着食物链（网）流动；能量作为（网）流动；能量作为动力动力，
15、使物质能够不断地，使物质能够不断地在生物群落和无机环境之间循环往复。在生物群落和无机环境之间循环往复。四、能量流动和物质循环的关系四、能量流动和物质循环的关系本本节节知知识识体体系系能能量量流流动动概念：概念：生态系统中能量的输入、传递和散失的生态系统中能量的输入、传递和散失的过程过程过过程程能量的源头：能量的源头：流经生态系统的总能量：流经生态系统的总能量：生产者固定的生产者固定的太阳能的总量太阳能的总量途径：途径：食物链或食物网食物链或食物网特特点点单向流动：单向流动：逐级递减：逐级递减：沿食物链方向由低营沿食物链方向由低营养级流向下一营养级养级流向下一营养级能量金字塔能量金字塔能量沿食物
16、链流动过程中逐级能量沿食物链流动过程中逐级递减；传递效率递减；传递效率10%20%。研究研究意义意义调整生态系统中的能量流动关系，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使能量持续高效的流向对人类最有益的部分益的部分太阳能太阳能概念：概念：组成生物体的化学元素，组成生物体的化学元素，特点：特点：具有全球性，往复循环。具有全球性，往复循环。实例：实例：碳循环碳循环与能量流动的关系：与能量流动的关系：物质是能量流动的载体物质是能量流动的载体能量是物质循环的动力能量是物质循环的动力生产者生产者消费者消费者分解者分解者泥炭、泥炭、煤、石油煤、石油大气中的大气中的CO2库库物物质质循
17、循环环1.1.假设一个生态系统的总能量为假设一个生态系统的总能量为，按最高传递效率计算，第三营，按最高传递效率计算，第三营养级和三级消费者所获得的能量应为养级和三级消费者所获得的能量应为（）A A.和和B B.和和.C C.和和.D D.和和C图中图中DD表示表示_。能量在逐级递减中，若狐获得的能量是能量在逐级递减中，若狐获得的能量是 8 8 千焦，传千焦，传递给狼的能量最多应为递给狼的能量最多应为_千焦，狼获得的能量中，千焦，狼获得的能量中，草应供给这条食物链的能量至少为草应供给这条食物链的能量至少为_千焦。千焦。图中各营养级通过图中各营养级通过A_A_作用被消耗，通过作用被消耗，通过B_B
18、_利用，而利用，而B B又通过又通过C_C_被消耗。被消耗。太阳能太阳能 1.6 1.6 200 200 呼吸呼吸 分解者分解者 呼吸作用呼吸作用2 2、右图是草原生态系统中、右图是草原生态系统中的一条食物链及能量流动的一条食物链及能量流动图解，回答问题。图解，回答问题。3.3.有一食物网如图有一食物网如图1 1所示。假如猫头鹰所示。假如猫头鹰的食物的食物2/52/5来自兔子，来自兔子，2/52/5来自老鼠，来自老鼠，其余来自蛇，那么猫头鹰要增加其余来自蛇，那么猫头鹰要增加20g20g体体重，最多消耗植物多少克？重，最多消耗植物多少克？5600g5600g4.4.如果一个人食物有如果一个人食物
19、有1/21/2来自绿色植物，来自绿色植物，1/41/4来自小型肉食动物，来自小型肉食动物，1/41/4来自羊肉，来自羊肉，假如传递效率为假如传递效率为10%10%，那么该人每增加，那么该人每增加1 1千克体重，约消耗植物千克体重，约消耗植物 （）A A、1010千克千克 B B、280280千克千克 C C、100100千克千克 D D、2828千克千克B温故而知新温故而知新1.1.生态系统的结构包括哪两方面？生态系统的结构包括哪两方面？2.2.生态系统的成分有哪些？生态系统的成分有哪些？3.3.生态系统的营养结构是什么生态系统的营养结构是什么?生态系统的成分生态系统的成分,食物链和食物网食物
20、链和食物网生产者、消费者、分解者、非生物的物质和能量生产者、消费者、分解者、非生物的物质和能量食物链和食物网食物链和食物网及时巩固及时巩固能量流动和物质循环的关系能量流动和物质循环的关系 生物群落中物质和能量最终来自无机环境。生物群落中物质和能量最终来自无机环境。连接生物群落和无机环境的两大成分连接生物群落和无机环境的两大成分生产者和生产者和分解者分解者；图示中未标出生产者还可以利用化学能进行化；图示中未标出生产者还可以利用化学能进行化能合成作用。能合成作用。二者均开始于二者均开始于生产者生产者，通过，通过光合作用光合作用合成有机物、合成有机物、固定太阳能，然后沿共同的渠道固定太阳能，然后沿共
21、同的渠道食物链（网）食物链（网）一起一起进行。进行。能量的固定、储存、转移和释放，离不开物质的能量的固定、储存、转移和释放，离不开物质的合成与分解等过程。合成与分解等过程。物质作为能量的载体，使能量沿着食物链（网）物质作为能量的载体，使能量沿着食物链（网）流动。流动。能量作为动力，使物质在生物群落和无机环境之能量作为动力，使物质在生物群落和无机环境之间不断地循环往返。间不断地循环往返。上述关系，总体上体现了二者相互依存、不可分上述关系，总体上体现了二者相互依存、不可分割，并且同时进行。割，并且同时进行。巩固练习巩固练习6 6、在草、在草食草的昆虫食草的昆虫蜘蛛蜘蛛蟾蜍蟾蜍蛇蛇猫猫头鹰这条食物链
22、，设流经这条食物链的总能量头鹰这条食物链，设流经这条食物链的总能量为为100100，按最高传递率计算，蟾蜍和猫头鹰，按最高传递率计算，蟾蜍和猫头鹰所得能量最多分别为（所得能量最多分别为（）。）。A A、2020和和2 2 B B、0.80.8和和0.0320.032C C、4 4和和0.80.8 D D、0.40.4和和0.0160.016B7、A B C D E F思考：如上食物网中，思考：如上食物网中，A为为1千克千克a、C最多约为多少？最多约为多少？b b、C最少约为多少？最少约为多少？0.04千克千克0.0001千克千克c、若、若C增加增加1千克，则千克，则A最少需要最少需要消耗多少千
23、克？最多又为多少？消耗多少千克？最多又为多少？能量单向流动的原因？食物链中各营养级的食物链中各营养级的顺序顺序是是不可逆转不可逆转的；的；各营养级的能量总是趋于以各营养级的能量总是趋于以呼吸作用产生呼吸作用产生热能热能而散失掉，而不被生态系统利用，所而散失掉，而不被生态系统利用，所以能量不能循环。以能量不能循环。20202525能量流动过程中逐级递减的原因？能量流动过程中逐级递减的原因？捕食不彻底：捕食不彻底：当动物体在捕食猎物时，由于相互之当动物体在捕食猎物时，由于相互之间经过长期的自然选择，捕食者能够捕食到猎物，间经过长期的自然选择，捕食者能够捕食到猎物，但不可能将其种群中的全部个体捕食。
24、但不可能将其种群中的全部个体捕食。摄食不彻底：摄食不彻底：当动物捕食成功后，在取食对方时，当动物捕食成功后，在取食对方时，也不可能将对方的所有有机物全部吃下。也不可能将对方的所有有机物全部吃下。消化不彻底：消化不彻底：当动物将食物摄取到消化道中之后，当动物将食物摄取到消化道中之后，也不可能将其中的全部营养都能吸收。也不可能将其中的全部营养都能吸收。以上就产生了分解者的营养来源。以上就产生了分解者的营养来源。另外另外生物体本身需要维持正常的生命活动生物体本身需要维持正常的生命活动，进行繁，进行繁殖以及生长、发育等，这一切都将殖以及生长、发育等，这一切都将以呼吸热的形式以呼吸热的形式最终散失最终散
25、失。初级消费者初级消费者摄入摄入用于生长用于生长发育和繁殖发育和繁殖次级消费者次级消费者摄入摄入呼吸呼吸散失散失遗体遗体残骸残骸初级消费者初级消费者同化同化分解者利用分解者利用粪便粪便呼吸呼吸散失散失能量流经第二营养级示意图能量流经第二营养级示意图A同化量摄入量粪便量同化量摄入量粪便量2、大象是植食性动物，有一种羌螂专以大象、大象是植食性动物，有一种羌螂专以大象粪为食。如果在某段时间大象所同化的能量粪为食。如果在某段时间大象所同化的能量为为m，则这部分能量中可以流入羌螂体内的，则这部分能量中可以流入羌螂体内的约为（约为（）A.0 B.10%m C.1020%m D.不知道不知道A消费者获消费者
26、获能最少能最少最小传递最小传递效率效率10%最长食最长食物链选物链选生产者生产者最少消耗最少消耗最多消耗最多消耗选最短选最短食物链食物链最大传递最大传递效率效率20%消费者获消费者获能最多能最多能量流动能量流动“最值最值”计算计算能量能量输入输入个体个体1 1呼吸作用呼吸作用散失散失的能量的能量储存储存在体内的能量在体内的能量个体个体2 2个体个体3 3呼吸作用呼吸作用散失散失的能量的能量储存储存在体内的能量在体内的能量呼吸作用呼吸作用散失散失的能量的能量储存储存在体内的能量在体内的能量能量流动的分析能量流动的分析呼呼吸吸作作用用分分解解者者利利用用散散失失呼吸作用呼吸作用粪便遗体，排遗物遗体，排遗物残骸残骸散散失失
