1、11.2生态系统的能量流动一、能量流动的概念生态系统中能量输入生产者固定的太阳能；饲料（生活污水）中的化学能（人工生态系统）传递渠道：形式：转化太阳能有机物中的化学能热能散失在呼吸作用中热能形式散失食物链、食物网有机物中的化学能二、研究能量流动的思路（了解）研究能量流动时，将_作为一个整体来进行研究。一个营养级中的所有种群【思考思考】如果以个体为单位研究能量流动，有什么问题？如果将种群作为一个整体如果以个体为单位研究能量流动，有什么问题？如果将种群作为一个整体来研究能量流动，又会遇到什么问题？来研究能量流动，又会遇到什么问题？以个体为研究对象，有很大的局限性和偶然性，如个体死亡，数据可能不准确
2、以个体为研究对象，有很大的局限性和偶然性，如个体死亡，数据可能不准确;不同个体间差异过大等。不同个体间差异过大等。以种群为研究对象，能量的流动渠道为食物链以种群为研究对象，能量的流动渠道为食物链(或食物网或食物网)，在分析时，可能因，在分析时，可能因食物网的复杂性而影响结果的准确性。食物网的复杂性而影响结果的准确性。三、能量流动的过程 能量流经第一营养级（生产者）的过程生产者固定的太阳能储存在有机物中，用于生长、发育、繁殖等生命活动在呼吸作用中以热能形式散失被初级消费者摄入体内随残枝败叶被分解者分解利用 能量流经第二营养级（初级消费者）的过程初级消费者的摄入量【绘图绘图】请参照能量流经第一营养
3、级的过程示意图，绘制能量流经第二营养级的请参照能量流经第一营养级的过程示意图，绘制能量流经第二营养级的过程示意图。过程示意图。初级消费者的同化量以粪便形式被分解者利用初级消费者的同化量 能量流经第二营养级（初级消费者）的过程初级消费者的同化量在呼吸作用中以热能形式散失用于初级消费者的生长、发育、繁殖等生命活动以遗体残骸的形式被分解者利用次级消费者摄入 能量流经第三营养级、第四营养级的过程，与第二营养级大致相同。【归纳】能量流经消费者的过程摄入量粪便量同化量在呼吸作用中以热能形式散失用于生长、发育、繁殖等生命活动流入下一营养级流向分解者暂未利用（仅在“定时”时考虑）某一营养级同化量流向分解者的形
4、式：遗体残骸（残枝败叶）；下一营养级的粪便【练习练习】下列有关生态系统能量流动的叙述，正确的是（下列有关生态系统能量流动的叙述，正确的是（）A.A.生态系统的能量流动是指能量的输入和散失的过程生态系统的能量流动是指能量的输入和散失的过程B.B.流经生态系统的总能量是照射在生产者上的太阳能流经生态系统的总能量是照射在生产者上的太阳能C.C.流入第二营养级的总能量是指初级消费者同化的能量流入第二营养级的总能量是指初级消费者同化的能量D.D.各营养级同化的能量都会沿着食物链和食物网流向下一营养级各营养级同化的能量都会沿着食物链和食物网流向下一营养级C【练习练习】蚜虫是棉田中的常见害虫，引入瓢虫能有效
5、的治理蚜虫。研究人员对蚜虫是棉田中的常见害虫，引入瓢虫能有效的治理蚜虫。研究人员对棉田生态系统的能量流动进行了研究棉田生态系统的能量流动进行了研究,结果如下表所示结果如下表所示 单位为单位为kJ/(cmkJ/(cm2 2 a)a)。下列说法中错误的是下列说法中错误的是()()A.A.蚜虫用于生长、发育和繁殖的能量为蚜虫用于生长、发育和繁殖的能量为7.20kJ/(cm7.20kJ/(cm2 2a)a)B.B.蚜虫和瓢虫之间的能量传递效率为蚜虫和瓢虫之间的能量传递效率为15%15%C.C.蚜虫粪便中的能量属于棉花流向分解者的能量蚜虫粪便中的能量属于棉花流向分解者的能量D.D.流经棉田生态系统的总能
6、量为流经棉田生态系统的总能量为150.60kJ/(cm150.60kJ/(cm2 2a)a)D四、能量流动的特点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，生态学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，生态学家林德曼对一个结构相对简单的天然湖泊家林德曼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。赛达伯格湖的能量流动进行了定量分析。四、能量流动的特点单向流动逐级递减在生态系统中，能量流动只能沿着食物链由低营养级流向高营养级,不可逆转,也不能循环流动。输入到一个营养级的能量不可能百分之百地流入下一个营养级,能量在沿食物链流动的
7、过程中是逐级减少的。能量在两个相邻营养级之间的传递效率是10%20%。在一个生态系统中，营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就越多。因此能量流动一般不超过5个营养级。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。【思考思考】1.1.为什么生态系统的能量流动不可逆转，也不能循环流动？为什么生态系统的能量流动不可逆转，也不能循环流动？生物之间的捕食关系不可逆转；在呼吸作用中散失的热能不能再度被利用。2.2.流入某一营养级的能量，为什么不会百分之百的流到下一个营养级？流入某一营养级的能量，为什么不会百分之百的流到下一个营养级？流入某一营养级的能量主要有以下去向:一部分
8、通过该营养级的呼吸作用散失了;一部分以排出物、遗体或残枝败叶的形式被分解者利用;还有一部分未能进入（未被捕食）下一营养级;其他的才是流入下一营养级的能量。所以，流入某一营养级的能量不可能百分之百地流到下一营养级。3.3.能量在流动过程中逐级递减，与能量守恒定律矛盾吗？能量在流动过程中逐级递减，与能量守恒定律矛盾吗？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（即同化量）。能量守恒定律可以用于衡量流人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
9、定律。特别注意能量传递效率=该营养级流入下一营养级的能量该营养级的同化量100%任何措施都不能提高能量传递效率，但是科学规划设计人工生态系统可以实现对能量的多级利用，从而提高人类对能量的利用率。【归纳】常考的能量流动模型模型一【填空填空】左图表示能量流经某一营养左图表示能量流经某一营养级的过程，图中各小写字母表示的是级的过程，图中各小写字母表示的是何种能量？何种能量？a:_a:_b:_b:_c:_c:_d:_d:_e:_e:_f:_f:_g:_g:_摄入的能量摄入的能量同化的能量同化的能量粪便中的能量粪便中的能量呼吸作用以热能形式散失的能量呼吸作用以热能形式散失的能量用于生长发育繁殖的能量用于
10、生长发育繁殖的能量遗体残骸中的能量遗体残骸中的能量流向下一营养级的能量流向下一营养级的能量模型二【归纳】常考的能量流动模型【填空填空】以下各字母表示的是何以下各字母表示的是何种能量？种能量？W W1 1:_:_A A1 1:_:_B B1 1:_:_C C1 1:_:_D D1 1:_:_生产者同化的能量生产者同化的能量呼吸作用以热能形式散失的能量呼吸作用以热能形式散失的能量未被利用的能量未被利用的能量流向分解者的能量流向分解者的能量(枯枝落叶，下一营养级粪便枯枝落叶，下一营养级粪便)流向下一营养级的能量流向下一营养级的能量【练习练习】如图表示某自然生态系统中各营养级能量的类型和去向如图表示某
11、自然生态系统中各营养级能量的类型和去向(d(d表示该营养级未被表示该营养级未被利用的能量利用的能量)。下列叙述正确的是（。下列叙述正确的是（）A.A.在食物链中在食物链中,各营养级获得能量的方式及能量的去向相同各营养级获得能量的方式及能量的去向相同B.B.生产者固定的太阳能是指生产者的净光合作用量生产者固定的太阳能是指生产者的净光合作用量C.C.生产者到初级消费者的能量传递效率为生产者到初级消费者的能量传递效率为b b1 1(a(a1 1+b+b1 1+c+c1 1+d+d1 1)100%100%D.D.消费者从生产者摄取的能量数值可用消费者从生产者摄取的能量数值可用b b1 1表示，且此部分
12、能量存在于有机物中表示，且此部分能量存在于有机物中D【问题问题】假设某棉田生态系统只存在假设某棉田生态系统只存在“棉花棉花棉铃虫棉铃虫食虫鸟食虫鸟”一条食物链。其一条食物链。其能量流动关系如图所示能量流动关系如图所示(字母表示能量数值字母表示能量数值)。下列分析错误的是（。下列分析错误的是（）A.A.食虫鸟粪便中的能量属于食虫鸟粪便中的能量属于c c中流人分解者的能量中流人分解者的能量B.B.用于棉铃虫生长、发育和繁殖的能量等于用于棉铃虫生长、发育和繁殖的能量等于b-b-d d-e eC.C.若食虫鸟增加若食虫鸟增加1 kg,1 kg,则需要消耗棉花的生物量为则需要消耗棉花的生物量为a/g k
13、ga/g kgD.D.棉花棉铃虫和食虫鸟之间能进行能量流动和物质循环棉花棉铃虫和食虫鸟之间能进行能量流动和物质循环D五、生态金字塔【典例】下列关于生态金字塔的叙述，正确的是【典例】下列关于生态金字塔的叙述，正确的是()A生态金字塔显示了各营养级之间的数量关系生态金字塔显示了各营养级之间的数量关系B生态金字塔中每个营养级的生物均属于同一食物链生态金字塔中每个营养级的生物均属于同一食物链C生态金字塔中的营养级均按其所占的数值大小依次排列生态金字塔中的营养级均按其所占的数值大小依次排列D生态金字塔可分别以个体数量、生产量和能量为指标绘制生态金字塔可分别以个体数量、生产量和能量为指标绘制能量生物量生物
14、个体数量按照营养级的次序排列生物量是指每个营养级所容纳的有机物的总干重A五、生态金字塔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特征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量每一营养级生物所含有机物的总干重上窄下宽的正金字塔形一般为正金字塔形，但可能出现“倒金字塔”一般为正金字塔形，但可能出现倒金字塔。【思考思考】生物量金字塔与数量金字塔在什么情况，可能是上宽下窄倒置的金字塔？生物量金字塔与数量金字塔在什么情况，可能是上宽下窄倒置的金字塔？生物量金字塔：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
15、低于浮游动物的生物量。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。数量金字塔：消费者个体小而生产者个体大时，数量金字塔就会呈现上宽下窄的倒置的金字塔形，如昆虫和树。【练习练习】下图为某一生态系统的能量金字塔，其中下图为某一生态系统的能量金字塔，其中、分别代表不同分别代表不同的营养级，的营养级，E1E1、E2E2代表能量的形式。下列叙述正确的是（代表能量的形式。下列叙述正确的是（）A.A.和和是实现物质循环的关键生物成分是实现物质循环的关键生物成分B.B.该图所示的食物网只有该图所示的食物网只有1 1条食物链：条食物链：C.E1C.E1表示主要通过光合作用固定的能量表示主要通过光合
16、作用固定的能量D.D.能量可在食物链中循环利用能量可在食物链中循环利用C解析：能量金字塔中解析：能量金字塔中表示生产者，表示生产者，、和和表示消费者，分别代表第二、表示消费者，分别代表第二、第三、第四营养级。生态系统中生产者和分解者是实现物质循环的关键因素，第三、第四营养级。生态系统中生产者和分解者是实现物质循环的关键因素，A A错误；图示的食物网可能有多条食物链，错误；图示的食物网可能有多条食物链，B B错误；生态系统中生产者主要是错误；生态系统中生产者主要是绿色植物，故绿色植物，故E1E1表示主要通过光合作用固定的能量，表示主要通过光合作用固定的能量，C C正确；能量在食物链正确；能量在食
17、物链中只能单方向传递，中只能单方向传递，D D错误。答案为错误。答案为C C。六、研究能量流动的实践意义【思考思考】在生产活动中，人们采取以下措施的目的是什么？在生产活动中，人们采取以下措施的目的是什么？1.1.农田生态系统中的间种套作、蔬菜大棚中的多层育苗、农田生态系统中的间种套作、蔬菜大棚中的多层育苗、稻稻萍萍蛙等立体农业生产方式。蛙等立体农业生产方式。2.2.将秸杆用作饲料喂牲畜将秸杆用作饲料喂牲畜,获得肉、蛋、奶等获得肉、蛋、奶等;将牲畜的粪将牲畜的粪便作为沼气池发酵的原料，生产沼气提供能源沼气池中的便作为沼气池发酵的原料，生产沼气提供能源沼气池中的沼渣可以作为肥料还田。沼渣可以作为肥
18、料还田。3.3.根据草场的能量流动特点，合理确定草场的载畜量根据草场的能量流动特点，合理确定草场的载畜量,保保持畜产品的持续高产。持畜产品的持续高产。立体农业沼气池六、研究能量流动的实践意义 将生物在时间、空间上进行合理配置，增大流人某个生态系统的总能量；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（提高能量的利用率）；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。D七、能量传递效率的计算1.能量传递效率的计算公式能量传递效率=该营养级流入下一营养级的能量该营养级的同化量100%【练习练习】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如图是某
19、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单位为103 kJ/(m2a)，请回答有关问题：，请回答有关问题：(1)图中图中A代表的生理过程是代表的生理过程是_。(2)第二营养级到第三营养级的能量传递效率是第二营养级到第三营养级的能量传递效率是_，第一营养级到第二，第一营养级到第二营养级的传递效率是营养级的传递效率是_。(3)流入该生态系统的总能量是流入该生态系统的总能量是_kJ/(m2a)。呼吸作用呼吸作用15.63%15.63%12.73%12.73%1.171.1710105 52.能量传递效率的相关“最值”计算【练习练习】下图所示的食物网中，若人的体重增加下图所示的食物网中
20、，若人的体重增加1 kg1 kg，最少需消耗水藻，最少需消耗水藻_kg_kg，最多消耗水藻最多消耗水藻_kg_kg。25251 110105 52.能量传递效率的相关“最值”计算u u 【练习练习】如图若黄雀的全部同化量来自两种动物如图若黄雀的全部同化量来自两种动物食草昆虫和螳螂，且它们食草昆虫和螳螂，且它们各占一半，则当绿色植物增加各占一半，则当绿色植物增加G千克时，黄雀增加体重最多是多少千克千克时，黄雀增加体重最多是多少千克()AG/125BG/100 CG/75 DG/50C C3.能量传递效率有关“定值”计算(1)已确定营养级间能量传递效率的，不能按“最值”法计算，而需按具体数值计算；
21、(2)如果是在食物网中，某一营养级同时从上一营养级多种生物获得能量，且各途径获得的能量比例确定，则按照各单独的食物链进行计算后合并。【练习练习】某生态系统总面积为某生态系统总面积为500 km2，假设该生态系统的食物关系如图所示，已知，假设该生态系统的食物关系如图所示，已知该兔群的该兔群的K值为值为10 000只。下列有关说法错误的是只。下列有关说法错误的是(）A调查发现此生态系统中该兔种群数量为调查发现此生态系统中该兔种群数量为3 600只，则该生态系统中兔的种群密度为只，则该生态系统中兔的种群密度为7.2只只/km2B该生态系统中的细菌和真菌都属于分解者，它们在碳循环中的作用是将有机物分该
22、生态系统中的细菌和真菌都属于分解者，它们在碳循环中的作用是将有机物分解成无机物解成无机物C该食物网中共有三条食物链，其中鹰占有三个营养级，既是次级消费者，也是三该食物网中共有三条食物链，其中鹰占有三个营养级，既是次级消费者，也是三级、四级消费者级、四级消费者D假设鹰从每条食物链获得能量一样多，该生态系统中能量的传递效率均为假设鹰从每条食物链获得能量一样多，该生态系统中能量的传递效率均为10%，鹰要同化鹰要同化3 kJ的能量，需要绿色植物固定的能量，需要绿色植物固定11 100 KJ的太阳能的太阳能B B4.能量来源比例改变的计算 已知低营养级的能量流向及比例，推算高营养级所得能量，用正推法（乘
23、法）；已知高营养级的能量来源及比例，推算低营养级所消耗的能量，用逆推法（除法）；4.能量来源比例改变的计算以如图食物网为例：以如图食物网为例：(1)(1)已知植物同化量为已知植物同化量为A A，其传向动物与直接传向人比例由，其传向动物与直接传向人比例由1111调整为调整为1212，求，求人最多增重变化。人最多增重变化。调整前调整前人增重人增重调整后调整后人增重人增重4.能量来源比例改变的计算以如图食物网为例：以如图食物网为例：调整前调整前调整后调整后(2)已知人同化量为已知人同化量为M，并告知人的食物来源，并告知人的食物来源“素食、肉食由素食、肉食由11调整为调整为21”，求解最少需要植物量，
24、求解最少需要植物量。【练习练习】某生态系统中存在如图所示的食物网，如将丙的食物比例由甲某生态系统中存在如图所示的食物网，如将丙的食物比例由甲乙乙11调整为调整为21，能量传递效率按，能量传递效率按10%计算，该生态系统能承载丙的计算，该生态系统能承载丙的数量是原来的数量是原来的()A1.375倍倍 B1.875倍倍 C1.273倍倍 D0.575倍倍A A【小结】生态系统的能量流动一、能量流动的概念二、研究能量流动的思路（了解）三、能量流动的过程四、能量流动的特点五、生态金字塔六、研究能量流动的实践意义七、能量传递效率的计算【练习练习】(2019(2019海南高考海南高考)假设在某岛屿上多年来
25、总是存在一个约由假设在某岛屿上多年来总是存在一个约由m m只狼组成的狼只狼组成的狼群、一个约由群、一个约由n n只狼组成的狼群和若干只单独生活的狼。下列说法错误的是只狼组成的狼群和若干只单独生活的狼。下列说法错误的是()A A该岛上的狼能够依据猎物留下的气味信息追捕猎物该岛上的狼能够依据猎物留下的气味信息追捕猎物B B狼从猎物获得的能量大于猎物从生产者获得的能量狼从猎物获得的能量大于猎物从生产者获得的能量C C岛上狼的总数可能已接近该岛允许狼生存的最大数量岛上狼的总数可能已接近该岛允许狼生存的最大数量D D从岛上狼的数量相对稳定可推测岛上环境条件相对稳定从岛上狼的数量相对稳定可推测岛上环境条件
26、相对稳定B【练习练习】大闸蟹是主要以植物为食的杂食性甲壳类动物，因其味道鲜美、营养丰大闸蟹是主要以植物为食的杂食性甲壳类动物，因其味道鲜美、营养丰富而备受广大消费者喜爱，如图为某水域生态系统能量流动的部分图解，其中字富而备受广大消费者喜爱，如图为某水域生态系统能量流动的部分图解，其中字母表示能量值母表示能量值(单位：单位：kJ)。(1)该水域生态系统中所有生物共同构成该水域生态系统中所有生物共同构成_。调查大闸蟹种群密度通常采。调查大闸蟹种群密度通常采用的方法是用的方法是_，为提高大闸蟹的产量，可采取的措施有，为提高大闸蟹的产量，可采取的措施有_(答出两点即可答出两点即可)。(2)图中图中d代
27、表代表_；流经该生态系统的总能量为；流经该生态系统的总能量为_(用字母表示用字母表示)；c/a可能会大于可能会大于20%，原因是，原因是_。(3)利用性引诱剂诱杀大闸蟹天敌的雄性个体，通过影响某天敌的利用性引诱剂诱杀大闸蟹天敌的雄性个体，通过影响某天敌的_降低降低种群密度，从能量流动的角度分析，诱杀天敌的目的是种群密度，从能量流动的角度分析，诱杀天敌的目的是_。生物群落生物群落标记重捕法标记重捕法适时适量投放饲料；适时适量投放饲料；改善环境，增大大闸蟹的改善环境，增大大闸蟹的K K值；值；大闸蟹用于生长发育繁殖的能量大闸蟹用于生长发育繁殖的能量a+j+ka+j+k大闸蟹从饲料中获取部分能量大闸蟹从饲料中获取部分能量性别比例性别比例调整能量流动关系，使大闸调整能量流动关系，使大闸蟹的能量更多地流向人类蟹的能量更多地流向人类
