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温故知新
1、生态系统的结构由哪几部分组成？
食物链中箭头的方向代表能量流动的方向
生态系统的物质循环和能量流动的渠道
2、什么叫食物链、食物网
3、请说出一条简单的食物链。
食物链意义：
3.2生态系统的能量流动
假设你像小说中的鲁滨逊那样，流落在一个荒岛上，那里除了有能饮用的水，几乎没有任何食物。你身边尚存的食物只有一只母鸡、15kg玉米。
讨论: 你认为以下哪种生存策略能让你维持更长的时间来等待救援？
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。
流落荒岛
应该先吃鸡，再吃玉米（即选择1），若选择2，则增加了食物链的长度，能量逐级递减，最后人获得的能量较少。
问题探讨
生态系统中能量的输入、传递、转化和散失过程。
“输入”——
“传递”——
“转化”——
“散失”——
绿色植物通过光合作用固定太阳能是能量输入主要途径
能量沿食物链和食物网的营养级逐级传递
通过细胞呼吸以热能形式散失
1. 能量流动概念：
一、能量流动的过程
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
如果将一个营养级种的所有种群作为一个整体，那么应该如何作图？
“群体”是指同一营养级上的所有种群！
能量输入
群体
能量储存
能量散失
一、能量流动的过程
阅读P55，结合图3-5和3-6，思考以下问题：
从生产者所固定光能(太阳能)开始
生产者固定的太阳能总量
1.生态系统中能量流动的起点是什么？
2.输入生态系统的总能量是什么？
3.流入第一营养级的能量去向有哪些？请简单归纳一下。
呼吸作用
能量输入
生产者
生长发育繁殖
热能散失
初级消费者摄食
分解者分解
未利用
4.流入第二营养级的能量去向有哪些？请简单归纳一下
初级消费者
摄入
用于生长
发育和繁殖
次级消费者
摄入
呼吸作用
以热能的形式散失
遗体残骸
初级消费者
同化
分解者利用
粪便
呼吸作用
散失
...
1.初级消费者粪便中的能量包括在初
级消费者同化的能量中吗？
不包括
初级消费者同化量=摄入量-粪便量
思考：
3. 流入初级消费者的能量有哪几个去向？
被分解者利用
呼吸作用散失
用于生长、发育和繁殖
流入下一个营养级
（是生产者的同化量）
未利用（活体、石油煤炭）
2. 能量在食物链中流动的形式是什么？
有机物中的化学能
在草原上，牛以草为食，屎壳郎（蜣螂）以牛粪为食
0
被牛同化的能量中约有多少流入屎壳郎？
学以致用
生产者
(植物)
呼吸
初级消费者
(植食动物)
呼吸
次级消费者
(肉食动物)
呼吸
分 解 者
…
呼吸
三级消费者
(肉食动物)
呼吸
注意：
箭头由粗到细：
方框从大到小：
随营养级的升高，储存在生物体内的能量越来越少。
表示流入下一营养级的能量逐级递减。
5.生态系统的能量流动图解
能量在第三、第四营养级的变化与第二营养级大致相同
生产者
(植物)
呼吸
初级消费者
(植食动物)
呼吸
次级消费者
(肉食动物)
呼吸
分 解 者
…
呼吸
三级消费者
(肉食动物)
呼吸
5.生态系统的能量流动图解
能量在第三、第四营养级的变化与第二营养级大致相同
①一部分是 ___________________________________ ;
②一部分被 _ __ 利用；
③一部分被 分解。
呼吸作用散失
(最高营养级没有该去路)
思考·讨论·生态系统中的能量流动
1.生态系统中的能量流动和转化是否遵循能量守恒定律？为什么？
2.流经某生态系统的能量能否再回到这个生态系统中来？为什么？
遵循能量守恒定律。能量在生态系统中流动、转化后，一部分储存在生态系统（生物体的有机物）中，另一部分在呼吸作用中以热能的形式散失，两者之和与流入生态系统的能量相等。
不能。能量流动是单向的。
营养级 流入能量 流出能量 出入比
生产者
植食性动物
肉食性动物
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“流出”该营养级的能量占“流入”该营养级能量的百分比。
思考·讨论·分析赛达伯格湖的能量流动
464.6
62.8
12.6
62.8
12.6
13.52%
20.06%
3.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
4.通过以上分析，你能总结出什么规律
思考·讨论·分析赛达伯格湖的能量流动
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
①生态系统中能量流动是单向的；
②能量在流动过程中逐级递减；
(1)单向流动
原因: 在生态系统中，能量流动只能从第一营养级流向第二营养级，_________，也________________；
(2)逐级递减
原因:①某个营养级同化的能量, 要消耗一部分,②一部分被 利用,③未利用的能量, 所以不能将全部的能量流入下一个营养级。
注意: 能量传递效率是指相邻两个营养级之间 的比值。一般来说, 相邻营养级之间的传递效率为 。
自身呼吸
分解者
同化量
10%～20%
传递效率=
上一营养级的同化量
下一营养级的同化量
×100%
二. 能量流动的特点
不可逆转
不能循环流动
【检测】如图为生态系统中能量流动图解部分示意图（字母表示能量的多少），下列选项中正确的是（ ）
A. 图中b＝h＋c＋d＋e＋f＋i
B. 生产者与初级消费者之间的能量传递效率为(b/a )X100%
C.“草→兔→狼”这一关系中，狼粪便的能量属于d
D. d中的能量去向是用于生长、发育、繁殖和被分解者利用
E. 缩短食物链可以提高能量传递效率
F. 一只狼捕食了一只兔子，则这只兔子中有10%-20%的能量流入狼的体内
c
b＝h＋c＝h＋f＋d
c/aX100% 或(b-h)/aX100%
初级消费者
同化量
分解者利用
呼吸作用
用于生长
发育和繁殖
粪便
(未同化)
【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
1、能量的最终源头：
2、流经生态系统的总能量是：
3、能量流动的主渠道是：
4、能量沿营养级逐级传递，
5、能量流经每一营养级的来源：
去向：
【能量流动过程小结:】
6.能量流动的终点：
以呼吸作用产生的热能的形式散失
太阳能
生产者固定的太阳能总量
食物链和食物网
同化量
流向下一营养级；流向分解者；呼吸消耗
单向流动、逐级递减
每级都会散失、遗弃
7.能量流动的终点：
生物量金字塔：每一级体积代表生物量值
（所容纳有机物的总干重）。
数量金字塔： 每一级体积代表个体数。
能量金字塔： 每一级体积代表所得到的能量值。
三、生态金字塔
第四营养级
第三营养级
第二营养级
第一营养级
直观反应——能量单向流动、逐级递减
生物量、数量金字塔一般正置，偶尔会倒置。
数量金字塔
小鸟
昆虫
树
某湖泊能量金字塔示意图
生态金字塔：
单位时间内各营养级能量数值转换为相应面积（或体积）的图形，按照营养级顺序排列。
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三.生态金字塔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。
例如: 间作套种、多层育苗、稻--萍--蛙等立体农业生产方式。
间作套种
多层育苗
稻—萍—蛙
四. 研究能量流动的实践意义
2.研究生态系统的能量流动，可以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。
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。
能量利用率≠能量传递效率
用秸秆作饲料
粪便制作沼气
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。例如:合理确定草场的载畜量，稻田除草、除虫等。探究·实践·调查当地某生态系统中的能量流动情况以稻田生态系统为例。组成成分：非生物的物质和能量；生产者，包括水稻、杂草、浮游植物等；消费者，包括蜘蛛、田螺、鱼(如泥鳅、黄鳝)、青蛙、浮游动物、昆虫、鸟类等；分解者，包括多种微生物。1.生产者主体是水稻，其他生产者有杂草、浮游植物等。农民主要通过喷洒除草剂或人工除草的方式抑制杂草的生长。2.初级消费者有田螺、浮游动物、植食性的昆虫和鸟等。一般而言，植食性的昆虫和鸟等对水稻生长构成危害，田螺数量较多时也会对水稻生长构成危害。农民采取喷洒农药、竖稻草人等措施防止或减少这些动物的危害。 3.次级消费者有肉食性鱼、青蛙和蜘蛛等。一般而言，这些消费者对水稻生长的利大于害。农民通过禁捕，或适量放养等措施，实现生态农业的目标。
4.农民对秸秆的传统处理方式有焚烧或填埋等；现代农业生态工程提出了综合利用思想。例如，秸秆可作为多种工业原材料，还可以用来生产沼气，以充分利用其中的能量。
5.主要通过合理密植的方法提高作物的光能利用效率。
6.通过稻田养鱼等措施，实现立体化生态农业；通过建造沼气池，实现能量的多级利用。
思维训练·分析和处理数据
这些玉米的含碳量折合成葡萄糖是多少？这些葡萄糖储存的能量是多少？
这些玉米呼吸作用消耗的能量是多少？
这些玉米在整个生长季节所固定的太阳能总量是多少？呼吸作用消耗的能量占所固定太阳能的比例是多少？
这块玉米田的太阳能
利用效率是多少？
6687.5kg 1.07×108kJ
3.272×107kJ
1.3972×108kJ 23.4%
1.64%
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：单向流动不循环，逐级递减（传递率为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
【课堂小结】
五、能量流动的相关计算
1、能量在食物链中传递的计算
2、能量在食物网中传递的计算
1食物链（某一生物所获得的最多（最少）的能量）
例1.若某生态系统固定的总能量为24000kJ，则该生态系统的第四营养级生物最多能获得的能量是（ ）
A. 24kJ B. 192kJ C.96kJ D. 960kJ
例2.在一条有5个营养级的食物链中，若第五营养级的生物体重 增加1 kg，理论上至少要消耗第一营养级的生物量为（ ）
A. 25 kg B. 125 kg C. 625 kg D. 3125 kg
（1）正推类型：（由低营养级 高营养级）
（2）逆推类型：（高营养级 低营养级）
B
C
1、食物链（计算能量传递效率）
例3.下表是对某水生生态系统营养级和能量流动情况的调查结果,表中A、B、C、D分别表示不同的营养级，E为分解者。Pg表示生物同化作用固定能量的总量，Pn表示生物体贮存的能量（Pn=Pg-R），R表示生物呼吸消耗的能量。 单位：102千焦/m2/年
Pg Pn R
A 15.9 2.8 13.1
B 870.7 369.4 501.3
C 0.9 0.3 0.6
D 141 61.9 79.1
E 211.5 20.1 191.4
（1）能量流动是从A、B、C、D中的哪个营养级开始的 ，
为什么 。
（2）该生态系统能量从第三营养级传递到第四营养级效是 。
（3）从能量输入和输出角度看，该生态系统的总能量是否增加？
为什么 ___________________________________________。
1食物链（计算能量传递效率）
例3.下表是对某水生生态系统营养级和能量流动情况的调查结果,表中A、B、C、D分别表示不同的营养级，E为分解者。Pg表示生物同化作用固定能量的总量，Pn表示生物体贮存的能量（Pn=Pg-R），R表示生物呼吸消耗的能量。 单位：102千焦/m2/年
Pg Pn R
A 15.9 2.8 13.1
B 870.7 369.4 501.3
C 0.9 0.3 0.6
D 141 61.9 79.1
E 211.5 20.1 191.4
（1）能量流动是从A、B、C、D中的哪个营养级开始的 ，
为什么 。
（2）该生态系统能量从第三营养级传递到第四营养级效是 。
（3）从能量输入和输出角度看，该生态系统的总能量是否增加？
为什么 ___________________________________________。
B
B营养级含能量最多,B为生产者
5.7%
增加。该生态系统输入总能量大于所有生物消耗能量之和
2食物网（能量分配比例已知且能量传递效率也已知时的能量计算）
例4.由于“赤潮”的影响，一条4kg重的杂食性海洋鱼死亡，假如该杂食性的食物有1/2来自植物，1/4来自草食鱼类，1/4来自以草食鱼类为食的小型肉食鱼类，按能量流动效率20%计算，该杂食性鱼从出生到死亡，共需海洋植物 ( )
A.120kg B.160kg C.60kg D.100kg
2食物网（能量分配比例已知且能量传递效率也已知时的能量计算）
例4.由于“赤潮”的影响，一条4kg重的杂食性海洋鱼死亡，假如该杂食性的食物有1/2来自植物，1/4来自草食鱼类，1/4来自以草食鱼类为食的小型肉食鱼类，按能量流动效率20%计算，该杂食性鱼从出生到死亡，共需海洋植物 ( )
A.120kg B.160kg C.60kg D.100kg
【解析】根据题干，可绘出食物网如下：
植物
草食鱼类
杂食性海洋鱼
小型肉食鱼类
共需海洋植物：
4×1/2×5＋4×1/4×5×5＋4×1/4×5×5×5=160kg
2食物网（能量分配比例未知计算某一生物获得的最多或最少能量）
例5.下图食物网中，若人的体重增加1kg，最少消耗水藻____kg，
最多消耗水藻_______kg 。
2食物网（能量分配比例未知计算某一生物获得的最多或最少能量）
例5.下图食物网中，若人的体重增加1kg，最少消耗水藻____kg，
最多消耗水藻_______kg 。
【解析】本题中，最短食物链为水蚤→小鱼→人，传递效率按20％计算。设最少消耗水藻为x，则x×20％×20％＝1，所以x=25.要求最多消耗就要选择水藻→水蚤→虾→小鱼→大鱼→人，传递率按10％计算。设最多消耗为y，则y×(10%)5=1，y=105kg。
例6. 如图甲为某湖泊生态系统的能量金字塔简图，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表不同的营养级，m1、m2代表不同的能量形式。图乙为能量流经该生态系统某一营养级的变化示意图，其中a～g表示能量的多少。请据图回答问题。
(1)图甲中，m1、m2表示的能量形式分别为________、________。位于营养级Ⅳ的生物个体数量一般远远少于营养级Ⅲ，主要原因是_______________。
(2)图乙中，若A表示图甲中营养级Ⅱ所摄入的全部能量，则B表示________________，C表示________________。
太阳能
热能
营养级越高，可利用的能量越少
营养级Ⅱ同化的能量
营养级Ⅱ用于生长、发育和繁殖的能量
课堂检测
B

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