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(共35张PPT)
3.2.1能量流动的过程及特点
问题探讨
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。
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。
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。
【思考】生态系统能量流动的渠道是什么？快速写出这两种策略能量流动的具体渠道。
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
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
能很好地避免以个体和种群为研究对象带来的不足，提高结果的准确性。
一、能量流动的过程
第一营养级
第二营养级
第三营养级
论证方案
（生产者）
（初级消费者）
（次级消费者）
食物链1
第一营养级
第二营养级
（生产者）
（初级消费者）
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
一、能量流动的过程
①阅读课本P55第一、二段内容，思考以下问题：
玉米的能量来自哪里？
照射在玉米上的太阳能都被吸收了吗？
玉米吸收太阳能后，以何种形式储存？有哪些去向？
②完成玉米的能量流动示意图
A.玉米(第一营养级)的能量流动情况
玉米
鸡
人
食物链1：
论证方案
一、能量流动的过程
太阳能大都被地球表面的大气层吸收，散射和反射了，只有大约1%以可见光的形式被生产者通过光合作用固定。这样，太阳能就输入到了生态系统的第一营养级。
第一营养级同化量=
生产者固定的太阳能
光合作用
固定(同化)
散失
大部分
第一营养级
（生产者）
一、能量流动的过程
玉米固定的太阳能的去向：呼吸作用散失；鸡摄入；分解者利用
构建模型1-玉米(第一营养级)的能量流动情况
同化量 = 生产者固定的太阳能总量
能量输入
生产者
能量存储
能量散失
残枝败叶被分解者分解
初级消费者摄入
太阳能 有机物中化学能 热能
能量转化：
形式：
热能
过程：
有机物中化学能 热能
呼吸作用
一、能量流动的过程
构建模型1-玉米(第一营养级)的能量流动情况
太阳能
绝大部分未被固定
生产者固定的太阳能
呼吸作用散失
用于自身生长、发育和繁殖
初级消费者摄入
分解者利用
一、能量流动的过程
①阅读P55图3-5，思考以下问题：
母鸡的能量来自哪里？
这些能量都被母鸡吸收了吗？
母鸡吸收能量后，以何种形式储存？有哪些去向？
②完成鸡的能量流动示意图
B.鸡(第二营养级)的能量流动情况
玉米
鸡
人
食物链1：
论证方案
一、能量流动的过程
构建模型2-鸡(第二营养级)的能量流动情况
遗体残骸
呼吸作用
散失
粪便
鸡的同化量去向有：呼吸作用散失；人摄入；分解者利用
同化量=摄入量--粪便量
初级消费者摄入
初级消费者同化
……
用于生长、发育和繁殖
次级消费者摄入
分解者利用
思考：食物链每个环节的生物，同化量都有3个去向吗？
一、能量流动的过程
小结：输入某一营养级能量分析
同化的能量
生产者：
消费者：
光合作用固定（制造）的有机物中的能量
同化的能量=摄入的能量 - 粪便的能量
一、能量流动的过程
总结：某一营养级能量流动情况
能量来源
呼吸作用散失
太阳能
生产者
能量去路
每个营养级
总能量
固定的太阳能总量
各级消费者
上一个营养级
生产者：
各级消费者：
同化总量
=摄入量-粪便量
流入下一营养级
被分解者利用
均属于用于自身生长、发育和繁殖的部分
一、能量流动的过程
构建模型3-构建能量流经生产者、初级消费者、次级消费者的能量流动过程图（每个营养级有3个去向即可）
生产者
（绿色植物）
初级消费者（植食性动物）
次级消费者（肉食性动物）
三级消费者（肉食性动物）
呼吸作用
呼吸作用
呼吸作用
呼吸作用
分 解 者
呼吸作用
思考：每个箭头及箭头的方向大小、方块的大小代表什么含义？
一、能量流动的过程
生产者固定的太阳能为流经生态系统的总能量
输入
传递
以有机物的形式沿食物链和食物网向下一营养级传递
(1)输入该生态系统的总能量是什么？
(2)生态系统中能量传递的形式和渠道分别是什么？
一、能量流动的过程
(3)生态系统中能量散失的途径和形式分别是什么？
(4)初级消费者粪便中的能量属于以上哪个箭头的部分？
③
⑤
(5)哪些或哪个箭头代表初级消费者的同化量？
①或②＋③＋⑤
(6)哪些箭头代表初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量？
①－③或②＋⑤
④
①
②
④
热能散失
一、能量流动的过程
源头：
流经生态系统总能量：　　　　　　　
途径：
形式：　　　　　
太阳能→有机物中的________→热能
形式：最终以　　　　形式散失
过程：
输入
传递
转化
散失
生态系统中能量的 、 、 和 的过程。
输入
传递
散失
太阳能
食物链和食物网
有机物中的化学能
生产者固定的太阳能总量
化学能
热能
呼吸作用
能量流动概念：
转化
二、能量流动的特点
讨论：
1、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？
2、相邻营养级之间能量传递方向能逆转吗？为什么？
呼吸作用散失的热能不能循环流动
生物之间食物关系是不可逆转的
二、能量流动的特点
Raymond Lindeman
林德曼对赛达伯格湖能量流动做了定量分析
赛达伯格湖位于美国明尼苏达州的赛达伯格沼泽自然保护区，是一个高原湖泊，深1米，面积为14480平方米，湖岸线长500米 。湖底深度一致、性质均一，没有大的波浪。
优点：小、简单、稳定
二、能量流动的特点
为什么会有“未利用”的能量？
【任务】定量研究能量流动的特点
思考：与我们之前分析的能量去向有何不同之处？
二、能量流动的特点
未利用的能量
未利用是指：在统计能量流动的时间段内，某一营养级生物的同化量中未被呼吸作用消耗，也未被下一营养级捕食或分解者利用的能量，有时还包括以化石燃料形式储存于地下未被人类开采的能量
（定时定量分析）
二、能量流动的特点
【任务】定量研究能量流动的特点
1. 将图中的数据用表格的形式进行整理
输入能量（同化量） 流入下一营养级 呼吸散失 分解者利用 未利用
生产者
植食性动物
肉食性动物
464.6
62.8
12.6
62.8
96.3
12.5
293
12.6
18.8
2.1
29.3
7.5
微量
5.0
/
= + + +
= + + +
2.横向比较，是否遵循能量守恒定律？纵向比较，随着营养级的升高 ，同化量有什么变化？
逐级递减
二、能量流动的特点
【任务】定量研究能量流动的特点
输入能量（同化量） 流入下一营养级 呼吸散失 分解者利用 未利用
生产者
植食性动物
肉食性动物
13.5%
20%
464.6
62.8
12.6
62.8
96.3
12.5
293
12.6
18.8
2.1
29.3
7.5
微量
5.0
/
能量传递效率
3.请计算第一到第二营养级的能量传递效率？
能量传递效率 =
某一营养级的同化量
上一营养级的同化量
× 100%
4.上一营养级的能量为何不能百分之百传递至下一个营养级？
二、能量流动的特点
(1)从方向上看：
单向流动
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；
②各营养级呼吸作用散失的热能无法再利用。
原因：
(2)从数值上看：
逐级递减
原因：自身呼吸消耗、被分解者分解、暂时未被利用。
（能量传递效率为10%～20%）
营养级数量：一般不超过5个营养级
思考：如人工鱼塘需要投喂饲料，此时流入鱼塘生态系统的总能量如何表示？
生产者固定的太阳能＋人工投入的有机物中的化学能。
问题探讨
策略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。
策略1.先吃鸡，再吃玉米。
玉米
鸡
人
玉米
鸡
人
采用策略1获得的能量更多，可维持更长的时间 。
我反对！
为什么要先吃我？
习题巩固
(1)流经生态系统的总能量是照射在生产者上的太阳能(　　)
(2)散失的热能不可以被生产者固定再次进入生态系统(　　)
(3)当狼吃掉一只兔子时，就获得了兔子的全部能量(　　)
(4)蜣螂以牛粪为食，因此被牛同化的能量可流入蜣螂(　　)
×
×
√
×
判断正误
习题巩固
1.某同学绘制了如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/D1×100%
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
√
三、能量传递效率的计算
②能量传递效率针对的是相邻两个营养级之间的同化量之比，且能量传递效率不能提高/降低。
=
某一营养级同化量
上一营养级同化量
①公式：能量传递效率
×100%
1)能量在相邻两个营养级间的传递效率为10%～20%
③营养级越多，在能量流动中消耗的能量越多，一般不超过5个营养级。
④营养级越高，得到的能量越少。
三、能量传递效率的计算
Ⅱ. 最少可使鹰增重____kg。
Ⅰ. 最多要消耗草______kg。
Ⅱ. 最少要消耗草 kg。
1
4
① 已知低营养级同化量，求高营养级同化量：
在食物链“草→兔→鹰”中，假如现有草100kg，则：
Ⅰ. 最多可使鹰增重____kg。
能量传递效率按 来算。
能量传递效率按 来算。
×20%
×10%
200
50
② 已知高营养级同化量，求低营养级同化量：
在食物链“草→兔→鹰”中，要使鹰增加2kg体重，则：
能量传递效率按 来算。
能量传递效率按 来算。
÷10%
÷20%
2)能量在食物链中传递的“最值计算”
三、能量传递效率的计算
Ⅱ. 获得能量最少：选最 食物链；按 计算
Ⅰ. 获得能量最多：选最 食物链；按 计算
短
长
×10%
×20%
如果草有10000kg，鹰最多增加 kg，最少增加 kg。
400
1
① 已知低营养级同化量，求高营养级同化量
草
鹰
兔
蛇
青蛙
食草昆虫
3)能量在食物网中传递的“最值计算”
三、能量传递效率的计算
3)能量在食物网中传递的“最值计算”
Ⅱ. 需最多能量：选最 食物链；按 计算
Ⅰ.需最少能量：选最 食物链；按 计算
若鹰的体重增加1kg，最少需消耗草____kg，最多消耗草_________kg。
25
10000
短
长
÷10%
÷20%
② 已知高营养级同化量，求低营养级同化量
草
鹰
兔
蛇
青蛙
食草昆虫
三、能量传递效率的计算
4）在能量分配比例已知时
[例题]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？
[变式1]如图食物网中，猫头鹰的食物有2/5来自兔，2/5来自鼠，1/5来自蛇，则猫头鹰的体重若增加20 g，至少需要消耗植物的重量为(　　)
A．600 g　　　　 B．900 g
C．1 600 g D．5 600 g
---按比例分别计算，最后相加
三、能量传递效率的计算
5）某营养级能量来源调整计算
【例题】当鹰的能量来自于兔的比例由1/2变为3/4后，鹰体重每增加1kg，需要的牧草减少______kg 。（能量传递效率按10%计算）
[变式1]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
A
三、能量传递效率的计算
【典例】下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103kJ/m2·y）。试回答下列有关问题：

(1)植食动物用于自身生长、发育、繁殖的能量是____kJ/m2·y。
(2)该生态系统中生产者固定的总能量是_____kJ/m2·y。
(3)第一营养级到第二营养级传递的效率为______，能量从该生态系统的第二营养级到第三营养级传递的效率为______。
三、能量传递效率的计算
6）具有人工输入的能量传递效率计算
人为输入到某一营养级的能量是该营养级同化量的一部分，但却不是从上一营养级流入的能量。如求第二营养级至第三营养级传递效率时，应为第三营养级从第二营养级同化的能量（不包括人工输入到第三营养级的能量）/第二营养级的同化量（包括人工输入到第二营养级的能量）×100%
三、能量传递效率的计算
【典例】有一食物网如图所示，设E种群干物质量为5.8×109kJ，B种群干物质量1.3×108kJ，则A种群干物质量的值至少是_________。

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