1、第3章 生态系统及其稳定性3.2 生态系统的能量流动学习目标l 能量在生态系统中是怎样流动的？（难点）l 怎样理解生态金字塔？l 研究能量流动有什么实践意义？能量流动信息传递物质循环生物群落与非生物环境之间相互作用而形成的统一整体生态系统三大功能生态系统：问题探讨课本P54 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。讨论：现有如下两种生存策略，画出相应食物关系，并思考哪种生存策略能存活更长时间？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。问题探讨课本P54A.先吃鸡，再
2、吃玉米B.先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋，最后吃鸡玉米玉米鸡鸡人人玉米玉米鸡鸡人人先吃鸡，先吃鸡，再吃玉米再吃玉米我反对！我反对！为什么要为什么要先吃我？先吃我？方案分析课本P54科学方法：研究能量流动的基本思路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能量输入种群能量储存能量散失以营养级为整体来研究生态系统的能量流动营养级能量流动的过程课本P54 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绿色植物通过绿色植物通过光合作用固定太阳能光合作用固定太阳能是能量输入是能量输入
3、主要途径主要途径，是流经这个生态系统的是流经这个生态系统的总能量（生产者固定的太阳能）总能量（生产者固定的太阳能）输入以以有机物有机物的形式的形式沿着食物链食物网沿着食物链食物网向下一营养级传递向下一营养级传递传递太阳能太阳能有机物中的有机物中的化学能化学能热能热能转化通过细胞呼吸以通过细胞呼吸以热能热能的形式散失的形式散失散失草兔子老鹰能量流动的过程课本P55能量流动的过程课本P55能量流动的分析v 1.小草的能量来自哪里？2.流经生态系统的总能量是辐射到该地区太阳能的总量吗？不是，辐射到该地区的太阳能不是，辐射到该地区的太阳能大部分被大气层或地面吸收、散射和反射掉了大部分被大气层或地面吸收
4、、散射和反射掉了，大约大约只有只有1%1%以可见光以可见光的形式，被生产者通过光合作用转化成化学能，的形式，被生产者通过光合作用转化成化学能，固定固定在它在它们所制造的有机物中，这样才能被生物利用。们所制造的有机物中，这样才能被生物利用。输入生态系统的总能量=生产者固定的太阳能地球上地球上几乎所有几乎所有的生态系统所需要的能量都来自的生态系统所需要的能量都来自太阳太阳。草兔子老鹰生产者固定的太阳能能量流动的过程未被利用未被利用是指未被自身呼是指未被自身呼吸作用消耗，也未被后一吸作用消耗，也未被后一个营养级和分解者利用的个营养级和分解者利用的能量能量草的能量如何得来？光能全部被草吸收了吗？草固定
5、的能量将何去？1%生长发育和繁殖储存起来分解者呼吸作用散失生长发育繁殖残枝败叶流入下一营养级残枝败叶被分解者分解 固定(光合作用）呼吸作用以热能形式散失(未被利用）摄入能量流动的过程兔子的粪便是属于草的能量，即粪便的能量属于上一营养级的同化量粪便分解者同化作用是指生物体把同化作用是指生物体把从外界环境中获取的从外界环境中获取的营养物质消化吸收营养物质消化吸收后转变成后转变成自身的组成物质自身的组成物质，并且储存能量并且储存能量的变化过程。的变化过程。兔子把草吃进肚子里，草中的能量都被兔子吸收了吗？摄入量=同化量+粪便量思考：兔子吃了2斤草，被消化吸收1斤，不能消化吸收的则以粪便形式排出。判断吃
6、的2斤草和吸收的1斤草分别对应同化量还是摄入量？摄入量同化量练习大象是植食性动物，有一种螳螂专以象粪为食。设一大象在某时间段内同化的能量为107KJ，则这部分能量中可流入螳螂体内的约为（）A.0 KJ B.106 KJ C.3106 KJ D.1062106 KJA粪便的能量属于上一营养级同化了草的能量后，这些能量有哪些去向？兔子同化的能量能量流动的过程呼吸作用以热能形式散失生长发育和繁殖储存起来遗体残骸被分解者分解呼吸作用散失生长发育繁殖流入下一营养级(未被利用）分解者能量流动的过程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.
7、粪便中的能量属于初级消费者同化量吗？2.初级消费者的同化量怎么表示？不属于，属于生产者的同化量 初级消费者的同化量=摄入量-粪便中的能量=呼吸消耗的能量+自身生长发育繁殖的能量=呼吸消耗的能量+流向下一营养级的能量+分解者利用的能量+未被利用的能量(一段时间内）课本P55能量流动的过程鹰同化了兔的能量后，这些能量有哪些去向？呼吸散失生长发育繁殖遗体残骸分解者鹰同化的能量呼吸作用分解者生长发育和繁殖(未被利用）能量流动的过程呼吸作用以热能散失用于自身生长、发育、繁殖被分解者分解利用流入下一营养级消费者摄入的能量粪便量同化量(未被利用）(最高营养级除外）呼吸作用以热能散失用于自身生长、发育、繁殖被
8、分解者分解利用流入下一营养级生产者固定的太阳能(未被利用）能量流动的过程课本P54 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绿色植物通过绿色植物通过光合作用固定太阳能光合作用固定太阳能是能量输入是能量输入主要途径主要途径，是流经这个生态系统的是流经这个生态系统的总能量（生产者固定的太阳能）总能量（生产者固定的太阳能）输入以以有机物有机物的形式的形式沿着食物链食物网沿着食物链食物网向下一营养级传递向下一营养级传递传递太阳能太阳能有机物中的有机物中的化学能化学能热能热能转化通过细胞呼吸以通过细胞呼吸以热能热能的形式散失的形式散失散失能量流动的过程输入生态系统总能量是：_
9、能量流动的渠道是 。能量散失的途径是各种生物的 (代谢过程)。流动过程中能量的转化是太阳能 。食物链和食物网呼吸作用有机物中的化学能热能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）呼吸作用分解者生产者固定的太阳能同化量同化量同化量同化量 每一营养级流向分解者的能量=该营养级的遗体+下一营养级的粪便生产者固定的能量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）呼吸作用分解者思考：1.初级消费者粪便中的能量属于以上哪个箭头的部分？2.哪个或哪些箭
10、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？+=-=+能量流动的过程练习(1)流经生态系统的总能量是照射在生产者上的太阳能()(2)当狼吃掉一只兔子时，就获得了兔子的全部能量()(3)蜣螂以牛粪为食，因此被牛同化的能量可流入蜣螂()练习例例2 如图表示初级消费者能量流动的部分过程，括号中的字母表示能量值，初级消费者呼吸散失的能量为m，下列说法正确的是()BA.应在B处加上标有细胞呼吸的箭头B.初级消费者同化的能量为naC.次级消费者摄入的能量为nabD.B为初级消费者所同化的总能量大本P43练习如图表示能量流经第二营养级的示意图：1、AE分别表示A:_B：_
11、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练习如图为草原生态系统的能量流动图解模型（G、H、I属于D、E、F）：1._表示流入各营养级生物的能量，写出其中等量关系：_2._分别表示草、兔子、狼呼吸作用消耗的能量；3._分别表示分解者分解利用的能量；4.兔子用于生长、发育和繁殖的能量=_；5._中能量包括兔子尸体及狼粪便中的能量A、B、C、D、E、FC+K或B-H或E-HG、H、IJ、K、LA=D、B=E、C=FK用文字和箭头在图上画出第二营养级能量的来源和去向同化上一营养级的能量呼吸生长、发育、繁殖等分解者遗体流向下
12、一营养级热能练习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未利用流向下一营养级C1流向分解者=生产者的遗体+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+D1W1-A1或B1+C1+D1D1或A2+B2+C2+D2D1-A2或B2+C2+D2摄入量？练习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A1B1C1A2B2C2D2B.初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量为B2D2C.初级消费者摄入的能量为A2B2C2D.W1D
13、1D2+C1+D2+初级消费者粪便中的能量D1=A2B2C2D2W1D1D2知识回顾1、摄入量2、同化量(未被利用)流向下一营养级流向分解者3、流经生态系统的总能量=生产者固定的太阳能4、能量传递形式：以有机物形式沿着食物链食物网传递5、能量散失形式：细胞呼吸以热能形式散失=同化量+粪便中的能量（属于上一营养级）=呼吸作用+自身生长发育繁殖的能量能量流动的特点课本P56思考讨论：分析赛达伯格湖的能量流动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
14、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植食性动物的遗体和肉食性动物的粪便生：来（464.6）=去（96.3+62.8+12.5+293）植：来（62.8）=去（18.8+12.6+2.1+29.3）能量流动的特点课本P56思考讨论：分析赛达伯格湖的能量流动1.能量能否从植食性动物流向生产者？呼吸作用释放的能量还能循环利用吗？生态系统中能量流动是单向的能量流动的特点课本P56思考讨论：分析赛达伯格湖的能量流动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
15、出”该营养级能量占“流入”该营养级能量的百分比。营养级营养级流入能量流入能量 流出能量流出能量（输入下一营养级）（输入下一营养级）出入比出入比（传递效率）（传递效率）生产者植食性动物肉食性动物464.662.813.5%62.812.620.1%12.6能量流动过程中逐级递减能量传递效率=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%能量流动的特点课本P56单向流动通过呼吸作用散失的热能不能再次被利用食物链中的捕食关系不能逆转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 能量传
16、递效率不会随外界环境条件改变而改变能量流动的特点课本P562.长时间没有光照，对生态系统有什么影响，为什么？营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就越多。没有能量（太阳能或化学能）输入，生态系统会崩溃。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。1.为什么生态系统中能量流动一般不超过5个营养级？第一营养级第二营养级第三营养级第四营养级第五营养级第六营养级A15A125A1125A1625A13125A问题探讨课本P54方案A：先吃鸡，再吃玉米。方案B：先吃1/2玉米，同时用1/2部分玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋，最后吃鸡。母鸡重3kg,玉米15kg，能量传递效率为10
17、%，计算人能获得的能量（用得到的有机物质量表示）玉米玉米鸡鸡人人玉米玉米鸡鸡人人选方案A：链短，能量损耗少，人可以获得更多能量。练习如图是毛白杨树林中两个营养级的能量流动图解，已知毛白杨树同化的总能量为N，方框中字母代表能量。下列叙述不正确的是()A.BCDB.D是指呼吸作用消耗的能量C.B是第二营养级用于生长、发育和繁殖的能量D.从毛白杨树输入下一营养级的能量传递效率为B/NC同化量呼吸作用消耗的量用于生长发育繁殖的量被分解者利用的量摄入量C才是练习某同学绘制了如下图所示的能量流动图解(其中WW1 1为生产者固定的太阳能，方框大小表示所含能量的多少)。下列叙述中不正确的是()()A A.生产
18、者固定的总能量可表示为(A(A1 1+B+B1 1+C+C1 1+A+A2 2+B+B2 2+C+C2 2+D+D2 2)B B.由第一营养级到第二营养级的能量传递效率为D D2 2/D/D1 1C C.流入初级消费者的能量为(A(A2 2+B+B2 2+C+C2 2+D+D2 2)D D.图解表明能量流动的特点是单向流动、逐级递减B BD D1 1/ww1 1生产者464.6植食性动物62.8肉食性动物12.6 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。生态金字塔课本P57生态金字塔课本P57第一营养级第一营养级第二营养级第二营养级第三营养级第三营养级第
19、四营养级第四营养级1.能量金字塔将将单位时间单位时间内内各各营养级营养级所得到的能量所得到的能量数值转数值转换为相应面积（或体积）的图形，并将图形换为相应面积（或体积）的图形，并将图形按照营养级顺序排列按照营养级顺序排列，可形成一个，可形成一个金字塔金字塔图图形，叫做形，叫做能量金字塔能量金字塔。意义：意义：直观的反映出生态系统各营养直观的反映出生态系统各营养级间能量的关系级间能量的关系低高能量高低营养级在稳定的生态系统中，能量金字塔在稳定的生态系统中，能量金字塔通常都是上窄下宽通常都是上窄下宽的的正正金字塔形金字塔形。生态金字塔课本P57生态学家调查了两个生态系统中的生态学家调查了两个生态系
20、统中的生物个体数量生物个体数量（调查数据排除了微生物（调查数据排除了微生物和土壤动物），所得数据如下列表格所示。和土壤动物），所得数据如下列表格所示。P P代表生产者，代表生产者，C1C1、C2C2、C3C3依依次代表初级、次级和三级消费者次代表初级、次级和三级消费者 (根据营养级顺序从下到上搭建金字塔根据营养级顺序从下到上搭建金字塔)（单位（单位:个个/hm/hm2 2）名称某草地温带森林C31020C29000001200000C120000001500000P150000002000请同学们将单位时间内各营养级的生物个体数量转换为相应面积（或体积）的图形2.数量金字塔生态金字塔课本P57
21、高低营养级营养级低高少多数目（个/hm2）数目某草地数量金字塔温带森林数量金字塔一般为正金字塔形，有时会呈现倒金字塔形一般为正金字塔形，有时会呈现倒金字塔形 2.数量金字塔生态金字塔课本P57生态学家调查了两个生态系统中的生态学家调查了两个生态系统中的生物量生物量（调查数据排除了微生物和土（调查数据排除了微生物和土壤动物），所得数据如下列表格所示。壤动物），所得数据如下列表格所示。P P代表生产者，代表生产者，C1C1、C2C2依次代表初依次代表初级、次级消费者级、次级消费者 (根据营养级顺序从下到上搭建金字塔根据营养级顺序从下到上搭建金字塔)（单位：（单位：g/mg/m2 2）名称某湖泊某海
22、峡C24-C11121P964生物量：现存生物有机物的总量请同学们将单位时间内各营养级的生物量转换为相应面积（或体积）的图形3.生物量金字塔生态金字塔课本P573.生物量金字塔一般为正金字塔形，有时会呈现倒金字塔形一般为正金字塔形，有时会呈现倒金字塔形 低高干重 g/m241196营养级少多某湖泊生物量金字塔某海峡生物量金字塔浮游动物浮游植物421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生态金字塔能量金字塔数量金字塔生物量金字塔哪一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
23、倒置现象呢？第一营养级第一营养级第二营养级第二营养级第三营养级第三营养级第四营养级第四营养级能量金字塔能更直观、准确的表示能量在各营养级间的传递规律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能量金字塔生物量金字塔数量金字塔特例某些人
24、工生态系统可能呈现倒金字塔形浮游植物的个体小，寿命短，又不断被浮游动物吃掉，所以某一时间浮游植物的生物量(用质量来表示)可能低于浮游动物的生物量一棵大树上，鸟、虫、树的数量金字塔的塔形会发生倒置(1)营养级越高，该营养级的总能量及生物的数量就会越少。()(2)数量金字塔、生物量金字塔同能量金字塔一样都是正置的。()(3)生态系统的食物链中营养级越高的生物，其体型必然越大。()例例3 如图为两种生态金字塔示意图，其中为水生生态系统，为陆地生态系统。下列说法错误的是()DA.金字塔可能是生物量金字塔B.金字塔可能是数量金字塔C.和都不能表示能量金字塔D.中空白的营养级可代表昆虫，中空白的营养级可代
25、表浮游动物1.1.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种蔬菜大棚中的多层育苗稻-萍-蛙立体农业生产研究能量流动的实践意义课本P58甘蔗和大豆间种冬小麦夏玉米套种间种：在同一块土壤中，同一时期间隔种植两种以上的作物（合理配置空间）套种：在作物生长到后期时，又种上另外一种作物。（合理配置时间和空间）春有孔雀草、串红等鲜花植物，夏秋种植西红柿、茄子、黄瓜等果类菜，冬有茼蒿、香菜等叶类菜一年四季的轮换种植轮种：前后两季种植不同的作物，或在相邻两年内种植不同作物。（合理配置时间）研究能量流动的实践意义课本P581
26、.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 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研究能量流动的实践意义课本P58燃烧秸秆散失的热能不能被利用（能量的利用率降低）将秸秆用作饲料喂牲畜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研究能量流动的实践意义课本P58将秸秆用作饲料喂牲畜肉蛋奶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研究能量流动的实践意义课本P58将秸秆用作饲料喂牲畜牲畜粪便2.研
27、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研究能量流动的实践意义课本P58牲畜粪便沼气池将牲畜的粪便作为沼气池发酵的原料，可以生产沼气提供能源沼气池中的沼渣还可以作为肥料还田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研究能量流动的实践意义课本P58实现能量多级利用，从而大大提高能量的利用率能量利用率能量传递效率注：3.3.研究生态系统的能量流动，还可以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，就会造成草场退化，使畜产
28、品的产量下降稻田除草、除虫等研究能量流动的实践意义课本P58研究能量流动的实践意义课本P58研究生态系统的能量流动，可以帮助人们将生物在时间、时间、空间空间上进行合理配置，增大流入某个生态系统的总能量。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。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。(实现能量的多级利用，提高能量利用率)D12.如图是近年在某地试验成功并大范围推广的生态农业模式，下列有关此生态系统的叙述中，错误的是()A.图中位于第二营养级的生物有螺、昆虫、鸭B.鸭和螺之间是捕食与种间竞争关系C.该生态系
29、统中鸭所同化的能量来自生产者固定的太阳能和饲料中的化学能D.拔去田地中的杂草可以提高生态系统的能量传递效率课时作业P101(4)研究生态系统的能量流动时，如研究农田生态系统中的间种套作、蔬菜大棚、稻萍蛙等立体农业生产方式可以帮助人们_；研究生态系统的能量流动，如研究沼气工程，则可以帮助人们_；研究生态系统的能量流动，如研究合理确定草场的载畜量，还可以帮助人们_。将生物在时间、空间上进行合理配置，增大流入该生态系统的总能量 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 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(1)拔去田地里的杂草是人为的调整能量流动的方
30、向，提高生态系统的能量传递效率。()(2)利用农作物秸秆培养蘑菇，实现了生态系统中能量的循环利用。()(3)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。()多级利用易错提醒1、能量可以多级利用，但不能循环利用。2、能量利用率能量传递效率 能量传递效率=下一营养级同化量上一营养级同化量100%能量利用率=最高营养级（或人类）的能量生产者固定总能量100%一、概念检测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
31、的能量越少。()(3)能量沿食物链流动是单向的。()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一、概念检测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.ab+c C.ab+c D.c=a+bB二、拓展应用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。二、拓展应用(2)哪个生态系统的能量能够更多地被人类所利用？为什么？答案：图答案：图b b所示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所示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或食物中化学能的形式被人类再度利用再度利用，因此，该生态系统实现了，因此，该生态系统实现了能量的能量的多级、充分利用，提高了能量的利用率多级、充分利用，提高了能量的利用率。
