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(共48张PPT)
1、生态系统的结构包括______________________和_________________________
2、生态系统的组成成分包括______________________________________________
3、食物链是根据______关系构建而成，构成食物链的成分不包括生态系统组成成分中的________________________________
4、食物网中，两种生物间的种间关系可能是_______________________________
生态系统的组成成分
营养结构(食物链、食物网)
非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者
捕食
非生物的物质和能量、分解者
①捕食②竞争③捕食和竞争
5、为什么食物网越复杂，生态系统抵抗外界干扰的能力越强？
6、以第二营养级为食的生物是哪种消费者？
食物网中的某种生物消失，它在生态系统中的位置可以被其他生物取代
生产者
初级消费者
次级消费者
三级消费者
第一营养级
第二营养级
第三营养级
第四营养级
次级消费者
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：
生态系统的能量流动
能量流经第二营养级示意图
初级消费者
摄入
用于生长
发育和繁殖
次级消费者
摄入
呼吸
散失
遗体残骸
初级消费者
同化
分解者利用
粪便
呼吸
散失
...
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玉米种子。
讨论：现有如下两种生存策略，画出相应食物链，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。
先吃鸡，再吃玉米
我反对！为什么先吃我？
食物链1
食物链2
有多少能量能够从玉米最终流向鲁滨逊？
第一营养级的能量来源及去路
第二营养级的能量来源及去路
第一营养级（生产者）
第二营养级
（初级消费者）
第一营养级（生产者）
第三营养级
（次级消费者）
【科学方法】 研究能量流动的基本思路
能量输入
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
呼吸作用散失的能量
个体3……
能量储存
种群
能量散失
能量输入
将这些个体作为一个整体来研究
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。
某营养级
将一个营养级的所有种群作为一个整体
一、能量流动的概念
能量流动的分析
（在群体水平以上研究）
生态系统中能量的 、 、 和 的过程。
输入
传递
转化
散失
草
兔子
老鹰
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？
输入生态系统的总能量=生产者固定的能量（太阳能或化学能）
地球上几乎所有的生态系统所需要的能量都来自太阳。
①呼吸作用以
热能形式散失
草的能量如何得来？
光能全部被草吸收了吗？
草固定的能量将何去？
1%
②生长发育和
繁殖储存起来
呼吸作用散失
生长
发育
繁殖
遗体
残枝败叶
分解者
流入下一营养级
生产者固定的太阳能
A.残枝败叶
被分解者分解
二、能量流动的过程
B.初级消费者摄入
（植食性动物）
1.第一营养级的能量流动
固定
(光合作用）
思考：兔子吃了1斤草，被消化吸收6两，不能消化吸收的则以粪便形式排出。
判断吃的1斤草和吸收的6两草分别对应同化量还是摄入量？
同化作用：是指生物体把从外界环境中获取的营养物质转变成自身的组成物质，并且储存能量的变化过程，简单来说就是“消化、吸收和利用”。
同化量=摄入量—粪便量
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。
1.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.3×106 KJ D.106---2×106 KJ
A
①呼吸作用散失
②生长发育和
繁殖储存起来
兔同化了小草的能量后，这些能量有哪些去向？
2.第二营养级的能量流动
初级消费者
摄入
初级消费者
同化
粪便（未同化）
被分解者分解
B.次级消费者摄入
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
非同化（粪便）
同化
2.其他营养级的能量流动
未利用（若时间过短）
(最高营养级除外）
未利用:指未被自身呼吸作用消耗，也未被下一个营养级和分解者利用的能量。（如：沉积到湖底的有机物残体）
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
次级消费者摄入的能量
非同化（粪便）
同化
3.最高营养级的能量流动
未被利用（若时间过短）
同化量
用于生长、发育、繁殖的能量（储存）
流向分解者的能量
①同化量＝呼吸消耗量＋ ____________ ____
②同化量＝呼吸消耗量 ＋___ ______ ＋ ___ ___________
③同化量＝呼吸消耗量 ＋___ ______ ＋ _______ _______＋
_______ _______
用于生长、发育、繁殖的能量
流向下一营养级能量
流向分解者的能量
构建某一营养级（除最高营养级）的能量流动模型
流向下一营养级能量
流向分解者的能量
未被利用的能量
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
分解者
遗体
流向下一营养级
用于生长、发育、繁殖等生命活动
热能
如图表示能量流经第二营养级的示意图，a~g表示相应能量的数值大小，据图回答
1、A~E分别表示
A:_______________________________B：________________________________
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
分 解 者
呼 吸 作 用
生产者
初级消费者
(绿色植物)
次级消费者
(植食性动物)
(肉食性动物)
散失
生产者固定的能量
传递
能量以什么形式、什么渠道进行传递？
食物链和食物网
化学能
太阳能→化学能→热能
光合固定
同化
同化
生产者的遗体
初级消费者的粪便
初级消费者的遗体
次级消费者的粪便
4.能量的散失：________________________
呼吸作用过程以热能散失
能量流动的概念: 指生态系统中能量的_____、____、____和_______的过程。
输入 传递 转化
散失
生产者固定的太阳能
食物链、食物网
有机物中的化学能
太阳能（主要）
生态系统中能量流动:
光合作用（主要）
最高营养级的能量无流入下一营养级
同化量
呼吸作用以热能形式散失
自身生长发育、繁殖
流入下一营养级
被分解者分解利用
通过呼吸作用以热能的形式散失
转化：
①.流经自然生态系统的总能量是：
②.流经人工生态系统的总能量是：
③.自然生态系统的能量来源是：
④.人工生态系统的能量来源是：
生产者固定的太阳能
生产者固定的太阳能和人工输入的有机物中的化学能
太阳能
太阳能和人工输入的有机物中的化学能
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；如果一个生态系统在一段较长时间内没有能量(太阳能或化学能)输入，这个生态系统就会崩溃。
思考1：流入初级消费者的能量能否返还到生产者而被生产者利用吗？
特点1：单向流动：
在生态系统中，能量流动只能沿着______由___营养级流向____营养级，不可_____，也不能_________；
食物链
低
高
逆转
循环流动
生态系统中能量流动是单向的
原因：
（1）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；
三、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，美国生态学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。
2.流入某一营养级的能量，为什么不会百分之百地流到下一个营养级
流入某一营养级的能量除了流入下一营养级的之外，还有：
①一部分通过该营养级的呼吸作用散失；
②一部分作为排遗物、遗体或残枝败叶被分解者利用；
③一部分未被利用
特点2：逐级递减：
能量在流动过程中逐级递减。
能量传递效率=
上一营养级的同化量
某一营养级的同化量
×100%
结论：相邻营养级的传递效率大约是10%—20%。
（1）从第一营养级到第二营养级的传递效率？
62.8÷464.6=13.5%
（2）从第二营养级到第三营养级呢？
12.6÷62.8=20%
特点2：逐级递减：
能量在流动过程中逐级递减。
生产者固定的太阳能
食物链、食物网
有机物中的化学能
太阳能（主要）
生态系统中能量流动:
光合作用（主要）
最高营养级的能量无流入下一营养级
同化量
呼吸作用以热能形式散失
自身生长发育、繁殖
流入下一营养级
被分解者分解利用
通过呼吸作用以热能的形式散失
转化：
二、能量流动的概念
1.概念: 指生态系统中能量的_____、____、____和_______的过程。
输入 传递 转化
散失
2.理解
“转化”
“散失”：以 形式散失
“输入”
源头： 。
总值： 。
太阳能
生产者固定的太阳能
食物链和食物网
有机物中的化学能
热能
光能
有机物中的化学能
光合作用
热能
呼吸作用
分解作用
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
非同化（粪便）
同化
2.其他营养级的能量流动
未利用（若时间过短）
(最高营养级除外）
营养级顺序不可逆
释放的热能不能被重新利用
①每一营养级呼吸作用消耗
②总有一部分能量未被下一营养级利用
③各营养级能量被分解者分解释放了
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。
能量传递效率：
一般10-20%
营养级数量：
一般不超过5个营养级
例如：下图为某人工鱼塘食物网及其能量传递示意图(图中数字为能量数值，单位是J·m－2·a－1)。该食物网中第一到第二营养级的能量传递效率为 。
12%
（3780+4200）÷66500×100%＝12%
能量传递效率=
上一营养级的同化量
某一营养级的同化量
×100%
判断：一只狼捕食了一只兔子，则该狼就获得了这只兔子能量的10%～20%(　　)
×
【检测】某同学绘制了如下图所示的能量流动图解(其中W1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.生产者固定的总能量可表示为(A1+B1+C1+A2+B2+C2+D2)
B. 由第一营养级到第二营养级的能量传递效率为D2/D1
C. 流入初级消费者的能量为(A2+B2+C2+D2)
D. 图解表明能量流动的特点是单向流动、逐级递减
B
D1/w1
2.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.B＝C＋D
B.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/N
C
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
思考讨论1：能量在流动过程中逐级递减，与能量守恒定律矛盾吗？为什么？
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。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定律。
思考讨论2：流经某生态系统的能量能否再回到这个生态系统？
不能，能量流动是单向的（例如：释放出的热能是不能再利用的）。
思考讨论3：流落荒岛的你是先吃鸡还是先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡，吃鸡产下的鸡蛋，最后吃鸡呢？为什么？
应该先吃鸡，再吃玉米。由于每一营养级和分解者都需要呼吸作用以热能的形式散失掉一部分能量，营养级越高，散失的能量越多。
与生活的联系
1、“食物链不超过5个营养级”，为什么？
能量流动具有逐级递减的特点，食物链越长，能量流动过程消耗的能量就越多,流到第五营养级时，余下的能量很少甚至不足以养活一个种群。
2、“一山不容二虎”，为什么？
能量流动具有逐级递减的特点，营养等级越高，获得的能量越少，老虎在生态系统中几乎是最高营养级。
抢分技巧：点明生物学原理
第一
营养级
A
1
5
A
1
25
A
1
125
A
1
625
A
1
3125
A
0.00032 A
第六
营养级
第五
营养级
第四
营养级
第三
营养级
第二
营养级
营养级顺序不可逆
释放的热能不能被重新利用
①每一营养级呼吸作用消耗
②总有一部分能量未被下一营养级利用
③各营养级能量被分解者分解释放了
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。
能量传递效率：
一般10-20%
营养级数量：
一般不超过5个营养级
①正推型：知低营养级求高营养级（已知甲→求丁）
获得能量最多
获得能量最少
选最 食物链
选最 食物链
按 计算
按 计算
能量的传递效率的计算
能量在流经各个营养级时,上一营养级的能量大约有10%~20%传到下一营养级，
营养级越高，能量越少。因此食物链越 ，能量损失越多。
为了充分利用能量，应尽量缩短食物链。
有关能量的“最值”计算方法：设食物链“甲→乙→丙→丁”
长
“×20%”
短
长
“×10%”
2.流经食物链的总能量为y，猫头鹰所得能量最多为____ ____; 最少为__ ______
y×(20%)2
y×(10%)3
1.若某生态系统固定的总能量为24 000 kJ，则该生态系统的第三和第四营养级所获得的能量最多是_______________
960 kJ和192 kJ
②逆推型：知高营养级求低营养级（已知丁→求甲）
需最少能量
需最多能量
选最 食物链
选最 食物链
按 计算
按 计算
有关能量的“最值”计算方法：设食物链“甲→乙→丙→丁”
“÷20%”
“÷10%”
短
长
1.如果大鱼要增加1kg体重，那至少需要浮游植物的重量为：_______
最多需要浮游植物的重量为：_______
25kg
1000kg
小鱼
大鱼
1kg
浮游植物
浮游动物
1÷（20%）2 =25
1÷（10%）3 =1000
2.右图表示某生态系统食物网的图解，
猫头鹰体重每增加1kg，至少消耗A约（ ）
A．100kg B．44.5kg C．25kg D．15kg
C
*
3.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∶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．1.375倍　　 B．1.875倍
C．1.273倍 D．0.575倍
设C原来的能量为a，则需要A提供的能量为
1/2 a÷10%÷10%＋1/2 a÷10%＝55 a；
改变食物比例后的C的能量设为b，则需要A提供的能量为
2/3 b÷10%＋1/3 b÷10%÷10%＝40 b。
由于生产者没有改变，所以流向该生态系统的总能量没有变化，
55 a＝40 b，
即b/a＝1.375。
A
生产者
464.6
植食性动物
62.8
肉食性动物
12.6
请同学们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。
生产者
464.6
植食性动物
62.8
肉食性动物
12.6
四、生态金字塔
第一营养级
第二营养级
第三营养级
第四营养级
1.能量金字塔
将单位时间内各营养级所得到的能量数值转换为相应面积（或体积）的图形，并将图形按照营养级顺序排列，可形成一个金字塔图形，叫做能量金字塔。
地反映出生态系统各营养级间能量的关系。
通常都是上窄下宽的金字塔形。
(自然生态系统一定为正金字塔）
能量在流动中总是逐级递减的
（1）概念：
（2）意义：
（3）特点：
原因：
直观
2.数量金字塔
用同样的方法表示各营养级的生物个体的数目比值关系，即为数量金字塔。
直观的反映生态系统各营养级的 比值关系。
可以是上窄下宽的正金字塔形，也可以是上宽下窄的倒置正金字塔形。
（1）概念：
（2）意义：
（3）特点：
原因：
营养级
第二营养级
第一营养级
个体数量
昆虫
树
营养级
第二营养级
第一营养级
个体数量
鼠
草
鼬
第三营养级
如果消费者的个体小而生产者的个体大(如昆虫和树），则会呈现倒置金字塔。
生物个体的数目
思考讨论：人类位于食物链的顶端，从能量金字塔来看，人口数量日益增长，这会对地球上现有的生态系统造成什么影响？
人口数量日益增长，会要求低营养级有更多的能量流入人类所处的营养级，也就是说，人类所需要的食物会更多，将不得不种植或养殖更多的农畜产品，会给地球上现有的自然生态系统带来更大的压力。
直观的反映生态系统各营养级所容纳的 的关系。
3.生物量金字塔
用同样的方法表示各营养级的生物量（每个营养级所容纳的有机物的总干重），即为生物量金字塔。
营养级
第四营养级
第三营养级
第二营养级
第一营养级
干重g/m2
1.5
11
37
809
营养级
第四营养级
第三营养级
大多也是上窄下宽的正金字塔形
（1）概念：
（2）意义：
（3）特点：
原因：
一般来说植物的总干重通常大于植食性动物的总干重，而植食性动物的总干重也大于肉食性动物的总干重
有机物的总干重
特殊情况：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。当然，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。
四、生态金字塔
生态金字塔
能量金字塔
生物量金字塔
数量金字塔
想一想：哪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，不出现倒置现象呢？
能量金字塔能更客观、准确的表示能量在各营养级间的传递规律。
第一营养级
第二营养级
第三营养级
第四营养级
项目 能量金字塔 生物量金字塔 数量金字塔
形状
每层含义 单位时间内，食物链中每一营养级生物所 的多少 单位时间内,每一营养级生物所容纳的 . 每一营养级生物个体的数目
特点 天然生态系统一定为
的金字塔形
象征意义 能量在流动过程中总是
。
特殊形状
同化的能量
有机物的总干重
上窄下宽
逐级递减
某些人工生态系统(如人工鱼塘)可呈现倒置状况
一般为上窄下宽的
金字塔形
一般为上窄下宽的
金字塔形
生物量(有机物的总干重)随食物链中营养级的升高而逐级递减
在食物链中随营养级升高而逐级递减
浮游植物个体小，寿命短，又会不断被捕食，因而某一时间呈现倒置金字塔形
如果消费者个体小而生产者个体大，就会呈现倒置金字塔形，如昆虫和树
研究生态系统的能量流动的意义：
(1)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。
稻—萍—蛙
五、研究能量流动的实践意义
甘蔗和大豆间种
冬小麦夏玉米套作
蔬菜大棚中多层育苗
如图是农业生产的间作套种、多层育苗、稻--萍--蛙等立体农业生产方式。这样的生产方式有什么好处？
充分利用空间和资源，获得更大的收益
例如: 秸秆用作饲料喂牲畜，可获得肉、蛋、奶等；用牲畜的粪便生产沼气，沼气池中的沼渣还可以作为肥料还田。
实现了对能量的多级利用，从而大大提高能量的利用率
(2)帮助人们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。
粉碎秸秆作为饲料
沼气池
沼渣
能量利用率≠能量传递效率
1.能量传递效率：
生态系统中，能量在相邻两个营养级间的传递效率是10％～20％
2.能量利用率：
一般指流入最高营养级的能量占生产者固定总能量的比值
特点：一般来说，食物链越短，能量利用率越高。
能量利用率=
生产者能量
流入最高营养级的能量
×100%
能量利用率≠能量传递效率
（3）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。
例如: 合理确定草场的载畜量，稻田除草、除虫等。
牲畜过少，不能充分利用牧草所提供的能量；
牲畜过多，就会造成草场的退化，使畜产品的产量下降。
生态系统的能量流动
起点：
来源：太阳能
从生产者（光合作用）固定的太阳能开始
途径：沿食物链和食物网的各个营养级传递
特点：单向流动，逐级递减（传递效率为10％～20％ ）
意义：合理调整能量流动关系,使能量流向对人类最有益的部分，实现对能量的多级利用，从而大大提高能量的利用率。
五、课堂小结

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