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(共40张PPT)
第2节
生态系统的能量流动
（第2课时）
第三章 生态系统及其稳定性
教学目标
目标
01
02
03
利用图示、模型构建生态系统的能量流动过程。(科学思维)
通过学习生态系统的能量流动过程，建立物质和能量观。(生命观念)
认同利用能量流动规律，更加科学、有效地利用生态系统中的资源。
(社会责任)
分析赛达伯格湖的能量流动
林德曼（1915-1942）
赛达伯格湖
1941年美国耶鲁大学生态学家林德曼发表了《一个老年湖泊内的食物链动态》的研究报告。他对50万平方米的赛达伯格湖作了野外调查和研究后用确切的数据说明，生物量从绿色植物向食草动物、食肉动物等按食物链的顺序在不同营养级上转移。
二、能量流动的特点
植食性动物
62.8
62.8
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
327.3
293
2.1
18.8
29.3
12.6
肉食性动物
12.6
微量
7.5
5.0
122.6
14.6
分析赛达伯格湖的能量流动
二、能量流动的特点
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。
营养级 流入能量 流出能量 （输入下一营养级） 出入比
（传递效率）
生产者
植食性动物
肉食性动物
464.6
62.8
13.5%
62.8
12.6
20.1%
12.6
能量传递效率 =
下一营养级同化量
上一营养级同化量
×100%
思考 讨论
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？
各营养级的能量都有一部分通过呼吸作用散失；
一部分未被下一营养级利用；
一部分被分解者分解。
4.从方向上看，能量流动是否会逆转，能不能循环流动？为什么？
（1）生态系统各营养级间取食和被食的关系是不可逆的。
（2）各营养级通过呼吸作用散失的热能不能再被生物利用。
不会逆转，不能循环流动。因为：
思考 讨论
分析赛达伯格湖的能量流动
单向流动
②通过呼吸作用散失的热能不能再次被利用
①食物链中的捕食关系不能逆转
能量流动特点
逐级递减
原因
总有一部分能量经自身呼吸消耗、被分解者分解、未被下一个营养级利用。（能量传递效率为10%～20%）
原因
二、能量流动的特点
合作探究：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？
通过以上分析，你能总结出什么规律？
人获得能量多
人获得能量少
请你来解释
玉米
鸡
人
玉米
鸡
人
二、能量流动的特点
原因：减少了鸡的消耗，
缩短食物链获得的能量更多，
持续时间更久。
食物链越短，
能量利用率越高。
能量传递效率的计算
该营养级同化量
上一营养级同化量
×100%
(1)相邻营养级的能量传递效率：10%～20%，计算方法如下：
能量传递效率＝
(2)食物链中能量的最值计算
设食物链“甲→乙→丙→丁”，分情况讨论(如下表)：
类型一：知甲求丁
最多： ，食物链越短越 。
最少： ，食物链越长越 。
×20%（÷5）
多
×10%（÷10）
少
能量利用率=
生产者能量
流入最高营养级的能量
×100%
类型二：知丁求甲
最多： ，食物链越长越 。
最少： ，食物链越短越 。
÷10%（×10）
多
÷20%（×5）
少
(2)食物链中能量的最值计算
设食物链“甲→乙→丙→丁”，分情况讨论(如下表)：
例如，能量传递效率分别为a%、b%、c%，若甲的能量为M，则丁获得的能量为M×a%×b%×c%。
(3)已确定营养级间能量传递效率的，不能按“最值”法计算。
能量传递效率的计算
例：在右图的食物网中，如果C从B、F中获得的能量比为3∶1，C增重1kg，则最少需要消耗A多少kg？
消耗A最少，按最高传递效率20%计算（前级是后级5倍）：
沿食物链A→B→C逆推：3/4kg X 5 X 5＝75/4kg
沿食物链A→D→E→F→C逆推：1/4kg X 5 X 5 X 5 X 5＝625/4kg
75/4kg+625/4kg=175kg
能量传递效率的计算
(3)已确定营养级间能量传递效率的，不能按“最值”法计算。
(4)在食物网中分析在解决有关能量传递的计算问题时，需要确定相关的食物链，能量传递效率为10%～20%，一般从两个方面考虑：
①知低营养级求高营养级
获得能量最多
获得能量最少
选最长食物链
选最短食物链
按“×10%”计算
按“×20%”计算
②知高营养级求低营养级
需最少能量
需最多能量
选最短食物链
选最长食物链
按“÷20%”计算
按“÷10%”计算
能量传递效率的计算
【例】下图是一个食物网，假如鹰的食物有2/5来自兔，2/5来
自鼠，1/5来自蛇，那么鹰若要增加20 g体重，至少需要消耗
植物（ ）
A.900g　　　 B.500g C.200g D.600g
【答案】A
课堂练习
例.如图为某生态系统中的食物网简图，若E种群中的总能量为5.8×109kJ，B种群的总能量为1.6×108kJ，从理论上分析，A种群获得的总能量最多是（　　）
A 2.0×108kJ
B．2.32×108kJ
C．4.2×108kJ
D．2.26×108kJ
A
E
B
C
D
A
不是以个体或种群为单位，而是以营养级为单位。
课堂练习
三、生态金字塔
1.生态金字塔概念：
如果将生态系统各营养级间的关系，由低到高绘制成图，通常呈现一个金字塔图形，称为生态金字塔。
2.生态金字塔类型：
能量金字塔
生物量金字塔
数量金字塔
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的次序排列，可形成一个金字塔图形，叫作能量金字塔。
能量金字塔
生物量金字塔
数量金字塔
某个湖泊生态系统的
能量金字塔示意图
第一营养级
（生产者）
100%
第二营养级
（初级消费者）
10%
第三营养级
（次级消费者）
1%
第四营养级
（三级消费者）
0.1%
三、生态金字塔
特点：
通常都是上窄下宽的
正金字塔形。
能量金字塔
生物量金字塔
数量金字塔
原因：
能量在流动中总是逐级递减的。
意义：
直观地反映出生态系统各营养级间能量的关系
三、生态金字塔
某个湖泊生态系统的
能量金字塔示意图
第一营养级
（生产者）
100%
第二营养级
（初级消费者）
10%
第三营养级
（次级消费者）
1%
第四营养级
（三级消费者）
0.1%
能量金字塔
生物量金字塔
数量金字塔
②生物量金字塔：
用表示能量金字塔中的方法表示各营养级的生物量，即为生物量金字塔。
每个营养级所容纳的有机物的总干重
问：每个营养级有机物的干重来源你知道吗？
第一营养级：
生产者所固定的有机物
第二及其他营养级：
直接或间接来自生产者所固定的有机物
所以你知道生物量金字塔的形状吗？
三、生态金字塔
能量金字塔
生物量金字塔
数量金字塔
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
特点：
一般为正金字塔形
但是也有可能倒置
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。
你能举例说明吗？
三、生态金字塔
一般情况下，是上窄下宽。但有时候会出现倒置的金字塔
形。例如，海洋生态系统中，由于生产者（浮游植物）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。
总的来看，浮游植物的总的生物量还是比浮游动物的要多。
三、生态金字塔
英吉利海峡有可能出现初级消费者的生物量高于生产者的生物量，生物量金字塔呈现倒置现象。
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
营养级
第二营养级
第一营养级
个体数量
昆虫
树
如果表示各个营养级的生物个体的数目比值关系，就形成数量金字塔。
（1）特点
一般为正金字塔形，有时会出现倒金字塔形。
（2）原因
如果消费者的个体小而生产者的个体大，则会呈现倒置金字塔。
③数量金字塔：
三、生态金字塔
能量金字塔
生物量金字塔
数量金字塔
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
生态金字塔的比较
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。
合作探究：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？
三、生态金字塔
1.(2020·临沂外国语学校高二月考)甲、乙、丙、丁是某同学绘制的生态金字塔，下列与之相关的说法，错误的是
A.生态金字塔包括能量金字塔、生物量金字塔和数量金字塔，基本呈现
图丙所示形态
B.由于能量流动具有逐级递减的特征，能量金字塔通常呈现丙图所示形态
C.不能用图甲表示生物数量金字塔
D.生态金字塔中每一层代表一个营养级，分解者不包含在其中
课堂练习
C
1.桑基鱼塘——桑叶养蚕，蚕蛹喂鱼，塘泥肥桑。
2.秸秆还田
3.玉米田除虫
4.草原合理确定载畜量：放的牲畜太少不能充分利用牧草提供的能量，放牧过多会造成草场退化，使得畜产品产量下降。
四、研究能量流动的实践意义
合作探究：请同学们自主阅读教材P58，小组合作思考下列做法的意义：
立体农业
间作套种
立体农业
多层育苗
立体农业
稻—萍—蛙
间作套种是指在同一土地上按照不同比例种植不同种类农作物的种植方式。
间作套种是运用群落的空间结构原理，充分利用光能、空间和时间资源提高农作物产量。
大豆
玉米
玉米
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。
四、研究能量流动的实践意义
蔬菜大棚中的多层育苗
四、研究能量流动的实践意义
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。
稻—萍—蛙
四、研究能量流动的实践意义
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。
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。
燃烧秸秆
散失的热能不能被利用
（能量的利用率降低）
2.研究生态系统的能量流动，可以帮助人们科学规划和设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。
四、研究能量流动的实践意义
将秸秆用作饲料喂牲畜
肉
蛋
奶
四、研究能量流动的实践意义
2.研究生态系统的能量流动，可以帮助人们科学规划和设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。
将秸秆用作饲料喂牲畜
牲畜粪便
四、研究能量流动的实践意义
2.研究生态系统的能量流动，可以帮助人们科学规划和设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。
将秸秆用作饲料喂牲畜
牲畜粪便
沼气池
将牲畜的粪便作为沼气池发酵的原料，可以生产沼气提供能源
沼气池中的沼渣还可以作为肥料还田
四、研究能量流动的实践意义
实现能量多级利用，从而大大提高能量的利用率
（ 能量利用率≠能量传递效率）
粪便制作沼气
用秸秆作饲料
四、研究能量流动的实践意义
2.研究生态系统的能量流动，可以帮助人们科学规划和设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。
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。
稻田除草、除虫等。
合理确定草场的载畜量
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。
四、研究能量流动的实践意义
知
识
点
小
结
习题检测
1.生态系统中所有生物的生命活动都需要能量,而不同营养级的生物获取能量的途径是有差别的。据此判断下列表述是否正确。
(1)太阳能只有通过生产者才能输入到生态系统中（ ）
(2)生态系统中初级消费者越多,次级消费者获得的能量越少( )
(3)能量沿食物链流动是单向的 ( )
√
×
√
2.流经神农架国家级自然保护区的总能量是( )
A.该保护区中生产者体内的能量
B.照射到该保护区中的全部太阳能
C.该保护区中生产者所固定的太阳能
D.该保护区中所有生产者、消费者、分解者体内的能量
C
习题检测
3.(2021·广州月考)稻田里，农民要拔掉稗草；鱼塘中，人们要不断清除肉食性的“黑鱼”，用生态学的观点看，这是为了
A.保持生态平衡
B.保持生物群落的单一性
C.调整生态系统中的能量流动方向
D.使物质能够尽快地循环流动
C
习题检测
4.在社会主义新农村建设中，四川某地通过新建沼气池和植树造林，构建了新型农业生态系统，下列有关叙述不正确的是
A.该生态系统中，处于第二营养级的生物有人和家禽家畜
B.该生态系统中，人的作用非常关键，植物是主要成分
C.该生态系统的建立，提高了各营养级间的能量传递效率
D.沼气池的建造和植树造林，提高了该生态系统的稳定性
习题检测
C
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