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(共34张PPT)
选择性必修2
第3章生态系统及其
稳定性
第2节生态系统的能量流动
高 中 生 物 学第 1课时能量流动的过程及特点
(2019人教版)
生物为什么能够生长呢
生态系统能量流动的过程
能量流动的概念
生态系统中能量的 输 入、 传递、 转化 和 散失 的过程
初级
消费者
分解者
传递、转化
次级
消费者 输出 热
能
生产者
太阳能
输入
能量流动的概念
思考：能量输入、传递、转化和散失的过程如何
“输入”一绿色植物通过光合作用固定太阳能是能量输入主要途径
“传递”一能量沿食物链和食物网的营养级逐级传递
“转化”一太阳能 光合作用有机物中的化学能呼吸作用热能
“散失”一通过呼吸作用以热能形式散失
若为人工生态系统，流经生态系统的总能量除生产者固定的太阳 能总量，还有人工补充的能量 (例如饲料中有机物中的化学能)
科学方法：研究能量流动的基本思路
>能量流经一个种群的情况，如果以个体为研究，图示如下：
个 体 1
能量输入 个体2
个体3
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
以个体为研究对象，有很大的 局限性和偶然性，如果个体死 亡，数据可能不准确；不同个 体间差异过大。
科学方法：研究能量流动的基本思路
>如果以种群为研究对象，则可以概括成下图形式：
能量输入 种群 能量储存
能量散失
能量流动的渠道为食物链，可能因为食物网的复杂性而影响结果的准确性。
> 将 某营养级看做一个整体，可以更精确测量每个营养级的输入输出。
能量输入 某一个营养级 能量储存
能量散失
呼吸
122.6
96.3
18.8
植食性动物
62.8
2.1 29.3 微量 5.0
12.5
分解者
14.6
思 考 ：
1. 该生态系统的能量从哪 里来
2. 当年该湖中的生产者固 定了多少太阳能 由生产 者流入植食性动物的能量 有多少 没有流入植食性 动物体内的能量有哪些去 向
3. 生产者固定的能量与能 量的流出是否相等
能量流动的过程
肉食性动物
12.6
未利用 327.4
生产者 464.7
293.1
62.8
12.6
7.5
生产者体内的能量来源及最
终的能量去向分别是
来源：生产者光合作用固定
的 太 阳 能
去 向 ：
①呼吸作用中以热能的形式 散 失 ；
②随残枝败叶等被分解者分 解而释放出来；
③流入初级消费者
1% 呼吸作用
生产者 用于生长
( 植 物 ) 发育和繁殖
残枝| 败叶
分解者利用
能量流动的过程
1. 能量流经第一营养级示意图
散失
散失
99%
初级消费者体内的能量来源及最终 的能量去向分别是
来源：初级消费者同化的能量
去 向 ：
①呼吸作用中以热能的形式散失；
②以遗体残骸的形式被分解者利用；
③流入次级消费者(②③属于用于 自身生长、发育和繁殖的能量)
能量流动的过程
2. 能量流经第二营养级示意图
粪便 初级消费者
同化
用于生长 发育和繁殖
次级消费者 同化
摄入
初级消费者
哪
散失
哪
散失
分解者利用
遗体 残骸
合作探究
1.摄入量指动物取食的总量，即食物总量；同 化量是指该动物经过消化和吸收后转化为自 身的能量。回答下列问题：
(1)请写出摄入量和同化量之间的关系。
同化量=摄入量一粪便量(或摄入量=同化量 +粪便量)。
(2)输入初级消费者的能量是哪部分 初级消 费者粪便中的能量属于哪个营养级
输入初级消费者的能量是初级消费者同化的
能 量 。
初级消费者粪便中的能量属于第一营养级。
(3)图中分解者利用的能量来自哪个营养级
第一营养级和第二营养级
遗体用于生长、发育和 残骸 繁殖
次级消费者(摄入)
散失
初级消费者(摄入)
初级消费者(同化)
利 用呼吸作用
吸 作 賜 失
分解者
粪便
最高营养级体内的能量去向 与其 他营养级能量去向的差异
最高营养能量的去向：
①呼吸作用中以热能的形式散失； ②以遗体残骸的形式被分解者利 用；
最高营养级没有流入下一营养级 的能量去向
最高营养级
摄入
最高营养级
同化
M 哪
用于生长
发育和繁殖 散失
能量流动的过程
3.能量流经最高营养级示意图
哪嘴
V
散失
分解者利用
遗体 残骸
粪便
丁
(1)补充图中甲~丁代表的内容：
甲 ：生产者 (绿色植物);乙：呼吸作用 ；丙：分解者 ;丁：呼吸作用。
(2)据图总结流入每一营养级的能量最终去向：
①通过自身呼吸作用以 热能形式散失。
②被下一营养级_同化(最高营养级除外)。
③被 _分解者分解利用。
据图分析，流入各营养 级(最高营养级除外)的 能量的去路：
能量流动的过程
4.生态系统能量流动示意图
甲
图 示
初级消费、 者(植食性 动物
三级消费 者(肉食性 动物)
次级消费
者(肉食性
动物
刀 乙
植物) 动物) 动物) 动物) ④
分解者
呼吸作用
(1)输入该生态系统的总能量是什么
输入该生态系统的总能量是生产者固定的太阳能。
(2)生态系统中能量传递的形式和渠道分别是什么
生态系统中能量传递的形式是有机物中的化学能 渠道是食物链和食物网
合作探究
根据生态系统能量流动的示意图回答下列问题：
呼吸作用 呼吸作用 呼吸作用 呼吸作用
次级消费) 三级消费 者(肉食性 者(肉食性
初级消费 者(植食性
生产者 (绿色
③
①
②
a 生产者 初级消费者 d 次级 费者 f 二级消费者
(植物) C (植食动物) (肉食动物) (肉食动物)
分解者
呼吸作用
3)次级消费者粪便中的能量属于哪个营养级 包含在哪个箭头中
第二营养级 e
(4)图中ifg 箭头的能量总和代表什么 与哪个箭头代表的能量相等
次级消费者的同化量 d
(5)在短时间内，生物一定会死亡或者被捕食吗
不一定；因此短时间内的能量去向还应加上未被利用的部分
消
i
能量流动的过程
呼吸作用 呼吸作用 呼吸作用 呼吸作用
e 9 h
源头：太阳能
流经生态系统总能量：生产者固定的太 阳能总量
途径：食物链和食物网
形式：有机物中的化学能
太阳能 → 有机物中的化学能 → 热能 过程：呼吸作用
形式：最终以热能形式散失
归纳提升
1.能量流动的过程
输入
传递
转化
散失
[辨正误]
1.能量通过光合作用和化能合成作用输入生态系统，通过呼吸作用输出 生态系统。( √ )
2.能量在生态系统的食物链中是以热能的形式流动的。( × )
3.生态系统相对稳定时无能量的输入和散失。( )
4.第三营养级生物产生粪便中的能量属于该营养级的同化量。( )
粪便量 20 分解者利用
(1)第一营养级流向分解者的能量是20J/(cm .a)( × )
(2)第二营养级用于生长、发育和繁殖的能量是50J/( cm .a)( × )
(3)第三营养级同化的能量是15J/(cm .a)( × )
[辨正误]
5.下图为能量流经某生态系统第二营养级的示意图：
50 呼吸作用
生长发
30 15
育繁殖
散失
次级消费 者摄入量
初级消费 者摄入量
1 00
a
e 散失
同化量
b
【学以致用】
1. (2024 · 山东德州期末)生态系统的能量流动指的是生态系统中能量的输入、传递、 转化和散失的过程，下列有关说法正确的是( B )
A.输入生态系统的能量就是生产者固定的太阳能的总量
B.能量以有机物中化学能的形式在食物网中传递
C.能量散失的过程是“光→生产者→消费者→分解者”
D.生态系统中能量最终通过分解者的分解作用，以热能的形式散失
J/(cm ·a)], 据图分析，有关说法正确的是( D )
A.该生态系统第二营养级同化的能量是100 J/(cm ·a)
B.第二营养级流向分解者的能量为20 J/(cm a)
100
C.第二营养级的同化量有50%通过呼吸作用以热能
形式散失了
D.C 表示用于第二营养级生长、发育和繁殖的能量，
其中流入第三营养级的能量低于15 J/(cm .a)
【学以致用】
2.(2024 · 安徽芜湖期末)下图表示能量流经某生态系统第二营养级示意图[单位
散失
次级消费 者摄入
散失
A B
20
D
C
E
50
30
15
生态系统能量流动的特点
02
能量流动的特点
资料：1941年美国耶鲁大学生态学家林德曼对50万平方米的天然湖泊---赛
分解者
14.6
2.1
植食性动物 62.8
太阳能
生产者 464.6
12.5
62.8
96.3
达伯格湖的能量流动进行了定量分析。
肉食性动物
12.6
7.5
呼吸作用 122.6
未利用 327.3
未 固 定
微量
29.3
5.0
12.6
18.8
293
合作探究
阅读教材P56 “思考 · 讨论”,分析赛达伯格湖的能量流动，回答下列问题。
讨论1: 在各营养级能量的去路中，为什么会出现“未利用”的能量
林德曼对赛达伯格湖能量流动是定时研究， “ 未利用”的能量是指在所研究的 时间段内未被自身呼吸作用消耗，也未被后一个营养级和分解者利用的能量。 若进行不定时研究， “未利用”的能量最终会被利用掉，能量去路中就不会再
存在“未利用”。
流入 呼吸作用
生产者 464.6 96.3
植食性动物 62.8 18.8
肉食性动物 12.6 7.5
能量流动过程中逐级递减
合作探究
分解者利用
12.5
2.1
微量
未利用
293
29.3
5.0
讨论2:用表格的形式，将图中的数据进行整理。
流出
62.8 12.6
流入 呼吸作用 分解者利用 暂未利用 流出
流出/流入
生产者 464.6 96.3 12.5 293 62.8
13.52%
植食性动物 62.8 18.8 2.1 29.3 12.6
20.06%
肉食性动物 12.6 7.5 微量 5.0
合作探究
讨论3.计算“流出”该营养级能量占“流入”该营养级能量的百分比。
注意：能量在相邻两个营养级间的传递效率为_10 %~20% 。
一、二营养级间的 第二营养级同化量 ×100% 能量传递效率 = 第一营养级同化量
合作探究
讨论4.流入某一营养级的能量，为什么不能百分之百地流入下一营养级
流入某一营养级的能量除了流入下一营养级的之外，还有：该营养级呼吸 作用散失、分解者利用、未被利用的能量，所以不能百分之百地流入下一 营 养 级 。
讨论5.通过以上分析，你能总结出能量流动有什么规律
生态系统中的能量流动是单向的；能量在流动过程中逐级递减。
讨论6.能量能否从植食性动物流向生产者 流出某生态系统的能量能否再回 到这个生态系统中来 为什么
不能。生物之间食物关系是不可逆转的；生产者不能利用生物呼吸散失的 热 能 。
捕食与被捕食关系不能逆转
热能不能再利用
呼吸作用散失一部分
分解者利用一部分
未利用的部分
思考：为什么一般的食物链上营养级不会多于5个
能量沿着食物链的流动是逐级递减的，且传递效率是10%～20%。
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。
能量流动的特点
1、单向流动
2、逐级递减
导致
导 致
【学以致用】
3.下列有关生态系统中能量流动的叙述，正确的是( C )
A.兔子吃了1 kg的草，则这1 kg草中的能量就流入了兔子体内
B.一只狼捕食了一只兔子，则这只兔子中约有10%～20%的能量流入狼 的体内
C.生产者通过光合作用合成有机物，能量就从非生物环境流入生物群落
D.生态系统的能量是伴随着物质循环而被循环利用的
【 学 以 致 用 】
4. (多选)(2024 ·河北石家庄高二检测)某同学绘制了如图所示的能量流动图解(其中 W 为生产者固定的太阳能),下列说法正确的是(AD)
B.B 是初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量
C.C 包含初级消费者粪便中流向分解者的能量
D.生产者固定的太阳能还可表示为A +A +B +B +C +C +D
生产者 初级消费者
A.由第一营养级到第二营养级的能量传递效率
随堂检测
1.(多选)关于草原生态系统能量流动的叙述，正确的是( ABC )
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
随堂检测
2.在一个生态系统中，草食动物所同化的能量等于( C )
A.生产者固定的太阳能的总量
B.生产者固定的太阳能的总量减去生产者的呼吸散失的能量
C.被草食动物吃了的植物所含的能量减去粪便等排遗物中的能量
D.用于草食动物的生长、发育、繁殖等生命活动所需的能量
随堂检测
3.(多选)在某草原生态系统能量流动过程中，假设羊摄入的能量为n, 羊粪便中
的能量为36%n, 呼吸作用散失的能量为48%n, 则( AB )
A.羊同化的能量为64%n
B.储存在羊体内的能量为16%n
C.由羊流向分解者的能量为16% n
D.由羊流向下一营养级的能量为64% n
C.草食性动物和肉食性动物①之间的能 量传递效率为10%
D.正常情况下，肉食性动物②同化量最 大为4.5×106
随堂检测
4.(2 024 ·广东高州期末)某生态系统部分营养成分之间的关系及营养级的部分能量
A.草食性动物粪便中的能量有0.3×109
B.X 表示的是呼吸量，以热能的形式散 失
X X
肉食性 肉食性
动物① 动物②
摄入量3.44×107
同化量2.25×107
呼吸量2.18×107
值(单位：J·m-2.a-1) 如图，下列叙述错误的是( C
)
X X
草食性 动物
摄入量1.05×10 同化量7.50×10 呼吸量7.15×10
太阳
草
随堂检测
5.2 024 ·贵州贵阳期末)如图是某生态系统一条食物链中的三个种群一年内能量流
动统计的部分数据。下列有关叙述错误的是( D )
A.三个种群构成的食物链是Ⅱ→ I→Ⅲ
B.不同营养级之间的能量流动以有机物为载体
C.种群I 用于生长发育繁殖的能量是6.0×10 kJ
D.种群Ⅱ全部个体的呼吸消耗能量为5.45×107kJ
□种群I
□种群Ⅱ
□种群Ⅲ
41.5
2.5 1.2
未利用
80.0F
60.0
20.05. 3.0
1l1.0
8
同化作用呼吸作用

9.0 1.8
能 量 值 ( × 1
0 ° k J )

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