1、第2节 生态系统的能量流动第5章 生态系统及其稳定性情景设定：假设你像鲁滨逊那样流落在不毛的荒岛上，除了水，只有15Kg玉米和一只母鸡可以食用，你认为哪种生存策略能让你维持更长的时间来等待救援？A先吃鸡，然后吃玉米B先吃玉米，同时用部分玉米喂鸡，吃鸡生产的蛋，最后再吃鸡太阳能糖类ATP光合作用、呼吸作用知识回顾1.能量的根本来源是：2.细胞的主要能源物质是：3.细胞直接的能源物质是：4.与能量有关的生理活动：5.与能量有关的细胞器：叶绿体、线粒体能量的常见形式：光合作用呼吸作用热能ATP中化学能种群能量流动的分析 个体1 储存在体内的能量呼吸作用散失的能量个体2储存在体内的能量呼吸作用散失的能
2、量个体3储存在体内的能量呼吸作用散失的能量能量输入能量储存能量输入种群能量散失生产者分解者消费者能量输入能量输入群落能量流动的分析一、能量流动的概念1.概念：生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程2.解析：输入源头：太阳能流经生态系统的总能量：生产者固定的太阳能总能量生理过程：光合作用传递 途径：食物链和食物网形式：有机物中的化学能一、能量流动的概念1.概念：生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程2.解析：转化：太阳能有机物中的化学能热能散失 形式：最终以热能形式散失过程：生物的呼吸作用二、能量流动的过程植物野兔狐狸二、能量流动的过程光合作用呼吸作用过程以热能散失残枝败叶：分解者生
3、长、发育、繁殖初级消费者的取食同化量粪便：分解者同化量生长、发育、繁殖呼吸作用过程以热能散失遗体：分解者次级消费者取食兔同化呼吸作用以热能散失生产者固定(同化)的能量兔摄入未同化(粪便)分解者用于自身生长发育繁殖未摄入(遗体)光合作用二、能量流动的过程二、能量流动的过程初级消费者摄入(a)初级消费者同化(b)分解者利用(f)(1)输入一个营养级的能量：指该营养级生物同化(固定)的能量，也就是摄入的能量(a)粪便中的能量(c)粪便(c)二、能量流动的过程(2)：某一营养级同化能量的去向：自身呼吸消耗流入下一营养级被分解者分解利用未被利用的能量(煤、石油)初级消费者摄入(a)初级消费者同化(b)用
4、于生长、发育和繁殖(e)次级消费者摄入(h)分解者利用(f)遗体残骸呼吸作用散失呼吸作用(d)散失未被利用(g)粪便(c)呼吸作用生产者(植物)呼吸作用初级消费者(植食动物)呼吸作用次级消费者(肉食动物)呼吸作用分 解 者呼吸作用三级消费者(肉食动物)二、能量流动的过程(1)能量的来源：太阳能(2)能量流动的起点：从生产者固定太阳能开始(3)流经生态系统的总能量：生产者通过光合作用所固定的太阳能的总量(4)能量流动的渠道：食物链和食物网(5)能量的转化：太阳能生物体内有机物中的化学能热能(6)能量的散失：通过呼吸作用以热能的形式散失二、能量流动的过程探讨1：输入第二营养级的能量是初级消费者摄入
5、的还是其同化的？提示：同化的能量探讨2：判断“一只老虎捕食了一只野兔，则野兔的全部能量都流向了老虎”的对错，并思考消费者摄入的能量、同化的能量与粪便中的能量有什么关系？提示：错，还有一部分未被老虎消化吸收的残渣、粪便中的能量存在；同化的能量消费者摄入的能量粪便中的能量探讨3：在一定时间内，某自然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，试分析a、b、c三者之间的关系？提示：生产者固定的能量传递给了消费者和分解者的同时，还有一部分能量以热能的形式散失了，所以abc能量的输入和输出公式A.消费者摄入能量(a)=消费者同化能量(b)+粪便中能量
6、(c)B.消费者同化能量(b)呼吸消耗(d)生长、发育和繁殖(e)C.生长、发育和繁殖(e)分解者分解利用(f)下一营养级同化(i)未被利用(j)bde或者bdfij二、能量流动的过程巩固练习1关于草原生态系统能量流动的叙述，错误的是()A能量流动包括能量的输入、传递、转化和散失的过程B分解者所需的能量可来自各营养级生物所储存的能量C生态系统维持正常功能需要不断得到来自系统外的能量D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D2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通过兔的呼吸作用释放的能量B通过兔的粪便流入到分解者体内的能量C通过狐的粪
7、便流入到分解者体内的能量D流入到狐体内的能量B巩固练习3如图表示一般生态系统的结构模式图，在不考虑物质的输入和输出情况下，下列说法正确的是 ()A能量主要是以太阳能的形式输入生态系统B组分1、2、3分别代表生产者、消费者和分解者C在一个幼苗茁壮成长的农田生态系统中能量的输出量和输入量相等D如果组分1是生产者，那么组分1代表的是绿色植物A4.在某草原生态系统能量流动过程中，假设羊摄入体内的能量为n，羊粪便中的能量为36%n，呼吸作用散失的能量为48%n，则（）A羊同化的能量为64%nB贮存在羊体内的能量为52%nC由羊流向分解者的能量为16%nD由羊流向下一营养级的能量为64%nA 赛达伯格湖的
8、能量流动 P95资料分析植食性动物62.862.8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2932.118.829.312.6肉食性动物 12.6微量7.55.0327.3122.614.6三、能量流动的特点流入能量流出能量（输入后一个营养级）呼吸散失分解者利用未利用出入比（传递效率）第一营养级第二营养级第三营养级464.662.896.312.529362.812.618.829.312.607.5微量5.020%2.113.52%传递效率=上一营养级的同化量本营养级的同化量100%流入能量流出能量（输入后一个营养级）呼吸散失分解者利用未利用出入比（传递效率）第一营养
9、级第二营养级第三营养级464.662.896.312.529362.812.618.829.312.607.5微量5.020%2.113.52%1.流入该生态系统的总能量是多少？2.该生态系统是否遵循能量守恒定律？3.各营养级间能量传递效率分别为多少？464.6遵循20%13.52%(1)单向流动表现：能量沿食物链由低营养级流向高营养级，不逆转、不循环原因：a.生物之间的捕食关系是长期自然选择的结果，一般不可逆转b.各营养级生物通过呼吸作用所产生的热能不能被生物群落重复利用，因此能量流动无法循环三、能量流动的特点(2)逐级递减表现：相邻两个营养级能量传递效率(同化量的比值)约为10%20%原因
10、：a.各营养级生物都会因呼吸作用消耗大部分能量b.生产者的遗体、残枝败叶，消费者的遗体、粪便中的能量被分解者利用，经分解者的呼吸作用消耗c.一部分未利用的能量(没被自身、下一个营养级和分解者利用)三、能量流动的特点情景设定：假设你像鲁滨逊那样流落在不毛的荒岛上，除了水，只有15Kg玉米和一只母鸡可以食用，你认为哪种生存策略能让你维持更长的时间来等待救援？A先吃鸡，然后吃玉米B先吃玉米，同时用部分玉米喂鸡，吃鸡生产的蛋，最后再吃鸡三、能量流动的特点A.先吃鸡，再吃玉米玉米鸡人玉米鸡人B.先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋，最后吃鸡三、能量流动的特点生态金字塔是生态学中表示生态系统各营养
11、级不同关系的一种模型，常见的有能量金字塔、数量金字塔、生物量金字塔等(3)能量流动模型生态金字塔D.第四营养级C.第三营养级B.第二营养级A.第一营养级三、能量流动的特点(3)能量流动模型生态金字塔能量金字塔：将单位时间内各个营养级所得到的能量数值，由低到高绘制成图，可以形成一个金字塔图形能量金字塔D.第四营养级C.第三营养级B.第二营养级A.第一营养级三、能量流动的特点(3)能量流动模型生态金字塔营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就越多，所以生态系统中的能量流动一般不超过45个营养级能量金字塔人们对一片草地上所有生物成员作了统计：生产者（野草）5842424株初级消费者 708624只次
12、级消费者 354904 只三级消费者 3只 2.如把各个营养级的生物数量用金字塔的方式表示，是否也成金字塔形？如果是，有没有例外？58424247086243549043数量金字塔三、能量流动的特点2.如把各个营养级的生物数量用金字塔的方式表示，是否也成金字塔形？如果是，有没有例外？58424247086243549043数量金字塔三、能量流动的特点数量金字塔小鸟昆虫树探讨1：某同学绘制如图所示的能量流动图解(其中W1为生产者固定的太阳能)，据图讨论以下问题：(1)由第一营养级到第二营养级的能量传递效率为多少？流入初级消费者的能量为多少？(用图示字母表示)提示：D1/W1，D1A2B2C2D2
13、探讨1：某同学绘制如图所示的能量流动图解(其中W1为生产者固定的太阳能)，据图讨论以下问题：(2)此图解体现能量流动有何特点？提示：单向流动、逐级递减探讨2：若把每个营养级的生物量及生物数量关系用能量金字塔的形式表示出来，是不是也是正金字塔形？有没有例外？提示：一般情况下，也是正金字塔形。但是有时候会出现倒置的塔形数量金字塔小鸟昆虫树生物量金字塔浮游动物浮游植物探讨3：人们在研究能量流动时，将秸秆作为牲畜饲料，粪便进入沼气池，生产燃料。此过程提高能量的传递效率了吗？提示：没有。以上过程提高了能量的利用率，即人类充分利用了流向分解者的能量，实现了对能量的多级利用，减少了环境污染；但没有提高能量在
14、不同营养级之间的传递效率能量流动专题1.流入各级消费者的总能量指的是该级消费者同化的总能量，消费者粪便中所含有的能量不能计入其同化的总能量中，因此：2.能量传递效率某一个营养级的同化量/上一个营养级的同化量 同化量摄入量粪便中的能量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(A1B1C1A2B2C2D2)B由生产者到初级消费者的能量传递效率为D2/W1C初级消费者摄入的能量为(A2B2C2)DW1D1D2A如图是该生态系统中能量流向物种甲后发生的一系列变化示意图。下列有关叙述正确的是()A.B表示物种甲同化的能量 B.A中的能量包括物种甲粪便中的能量C
15、.C表示物种甲流向分解者的能量 D.E表示物种甲呼吸散失的能量D如图表示初级消费者能量流动的部分过程，括号中的数值表示能量，初级消费者呼吸散失的能量为b，下列说法正确的是()A.应在B处加上标有呼吸作用的箭头 B.初级消费者同化的能量为n-aC.次级消费者摄入的能量为n-a-b D.B为初级消费者所同化的总能量B1.如果A增重1 kg，C最多增重多少千克，最少增重多少千克？C增重最多，按最短食物链，最高传递效率：1 kg20%20%1/25 kgC增重最少，按最长食物链，最低传递效率：1 kg10%10%10%10%1/10 000 kg食物网中的有关计算2.如果C增重1 kg，至少需消耗A多
16、少千克，最多需消耗 A多少千克？消耗A最少，按最短食物链、最高传递效率：1 kg20%20%25 kg消耗A最多，按最长食物链、最低传递效率：1 kg10%10%10%10%10 000 kg食物网中的有关计算3.如果C从B、F中获得的能量比为3 1，C增重1 kg，则最少需要消耗A多少千克？消耗A最少，按最高传递效率计算：沿食物链ABC逆推：3/4 kg20%20%75/4 kg沿食物链ADEFC逆推：1/4 kg20%20%20%20%625/4 kg共175 kg4.如果C取食B、F的能量比例关系由1 1变为1 2，当C增重1 kg，传递效率为10%时，所需要A的能量是改变前的多少倍？当
17、比例关系为1 1时，C从B获得1/2 kg，沿食物链ABC计算：1/2 kg10%10%50 kgC从F获得1/2 kg，沿食物链ADEFC计算：1/2 kg10%10%10%10%5 000 kg A总量为50 kg5 000 kg5 050 kg4.如果C取食B、F的能量比例关系由1 1变为1 2，当C增重1 kg，传递效率为10%时，所需要A的能量是改变前的多少倍？当比例关系变为1 2后，C从B获得1/3 kg，沿食物链ABC计算：1/3 kg10%10%100/3 kgC从F获得2/3 kg，沿食物链ADEFC计算：2/3 kg10%10%10%10%20 000/3 kgA总量为10
18、0/3 kg20 000/3 kg6 700 kg所以所需要A的能量是改变前的6 700 kg5 050 kg1.33倍方法归纳(1)在食物链中，若题干未作具体说明，则一般认为能量传递的最低效为10%，最高效率为20%，则：较低营养级较高营养级已知未知未知已知求“最多”，则按20%流动求“最少”，则按10%流动求“最多”，则按10%流动求“最少”，则按20%流动方法归纳(2)在食物网中的相关计算在能量分配未知时，计算某一生物获得的最多（或最少）能量：知低营养级求高营养级获得能量最多获得能量最少选最短食物链按20%计算选最长食物链按10%计算方法归纳(1)在食物网中的相关计算在能量分配未知时，计
19、算某一生物获得的最多（或最少）能量：知高营养级求低营养级需要能量最多需要能量最少选最长食物链按10%计算选最短食物链按20%计算方法归纳(1)在食物网中的相关计算在能量分配比例和能量传递效率已知时，对于食物网中能量流动的计算，先根据题意写出相应的食物链，再根据各营养级之间的能量流动效率，按照从不同食物链获得能量的比例分别计算，最后将各食物链中得到的值相加即可跟踪训练：如图为某生态系统能量流动示意图。下列说法正确的是（）A图中A所固定的能量是B、C的能量之和B若C增加1 kg，则需要消耗A约42 kgCA营养级的个体数量一定多于B的个体数量D若B的数量越多，则C获得的能量越少B如图食物网中，假如
20、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20 g体重，最少需要消耗的植物为()A80 g B900 g C800 g D600 gB跟踪训练：若猫头鹰体内有机物增加15克，假设猫头鹰从各条食物链中获得的能量是均等的，至少需要消耗植物_克875跟踪训练：如图为一个食物网。若要使丙体重增加x，其食用的动物性食物所占比例为a，至少需要的生产者量为y，那么x和y的关系可表示为()C A.y=90ax+10 x B.y=25ax+5xC.y=20ax+5x D.y=10ax+10 x跟踪训练：某生态系统中存在如图所示的食物网，如将C的食物比例由A B=1 1调整为2
21、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（）A.1.875倍 B.1.375倍 C.1.273倍 D.0.575倍B跟踪训练：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/(m2y)(1)该生态系统中流入生物群落的总能量的来源：一个来源是 ，另一个来源是 。光能输入的有机物中的化学能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/(m2y)(2)生产者、植食性动物和肉食性动物固定的总能量分别是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _110103kJ/(m2y
22、)16103kJ/(m2y)7.5103kJ/(m2y)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/(m2y)(3)生产者植食性动物、植食性动物肉食性动物的能量传递效率分别是_ _ _ 和_ _ _ (结果保留一位有效数字)12.7%15.6%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/(m2y)(4)假设能量全部来自于生产者，按照图中的能量流动规律，肉食性动物要增加100 kg，则需要消耗约_ _ kg生产者5047 四、研究能量流动实践意义 1.帮助人们科学规划、设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用，实现了对能量的多级
23、利用，从而大大提高能量的利用率池埂种桑，桑叶养蚕，蚕(沙)蛹喂鱼，塘泥肥桑2.帮助人们合理的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有益的部分根据草场的能量流动特点，合理确定草场的载畜量，保持畜产品的持续高产四、研究能量流动实践意义 网络构建1.生态系统的能量流动是指能量的输入、传递、转化和散失的过程2.生态系统的能量流动从生产者固定太阳能开始3.生态系统中能量流动是单向的，逐级递减的4.能量在相邻两个营养级间的传递效率大约10%20%5.研究生态系统的能量流动，可以帮助人们科学规划、设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用6.研究生态系统的能量流动，还可以帮助人们合理地调整能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分核心回扣
