资源简介

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ENERGY
第二节
生态系统的能量流动
ENERGY
LITERACY
核心素养
核心素养
概述生态系统能量流动的实践意义。
尝试调查农田生态系统能量流动情况，探讨研究能量流动的实践意义，形成合理利用资源应遵循生态学原理和可持续发展的观念。
生命观念
分析生态系统能量流动的过程和特点。
科学探究
通过推算生态系统的能量传递效率，来解决相关问题，培养学生的分析、推理、综合的思维能力。
社会责任
科学思维
分析生态系统能量的变化，发展学生的思维迁移能力。
课标要求
课标要求
说出生态系统能量流动的概念。
-01-
分析生态系统能量流动的过程和特点。
-02-
概述研究生态系统能量流动的意义。
-03-
你认为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。
IMPORT
新课导入
新课导入
假设你流落在一个荒岛上，那里除了有能饮用的水，几乎没有任何食物。
身边尚存的食物：1只母鸡、15kg玉米。
能量流动
能量流动
生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程，称为生态系统的能量流动。
概念
1. 就“玉米→鸡→人”这条食物链中的鸡而言，能量是如何输入、储存和散失的？
2. 如果对象是一个种群，能量又如何输入、储存和散失的？
3. 我们研究生态系统的能量流动的对象应该是什么，个体或群体？
思考
研究能量流动
研究能量流动
对于鸡这一个体来说，能量流动应该如下表示：
摄入
同化
同化：
摄入的食物经过消化和吸收后转变成自身需要的物质，并储存能量。
用于生长发育繁殖
人摄入
被分解者利用
遗体、粪便等
呼吸作用
散失
(热能)
呼吸作用
散失(热能)
摄入量
=同化量+粪便量
研究能量流动
研究能量流动
能量流经一个种群的情况如下图所示：
若以种群为整体来研究，则左图可以概括成下图形式：
储存在体内的能量
呼吸作用散失的能量
个体1
……
能量
输入
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
个体2
个体3
能量输入
种群
能量存储
能量散失
研究能量流动
研究能量流动
生态系统能量流动的研究一般在群体水平上进行。
将群体视为一个整体进行研究是系统科学常用的研究方法。
深入内部
考察个体
整合局部
环节规律
探索系统
动态规律
如果将一个营养级中的所有种群作为一个整体，那么将概括为何种形式呢？
研究能量流动
研究能量流动
草
兔
鹰
试着用流程图的形式表示能量在食物链中的流动过程。
以“草→兔→鹰”例，了解能量在食物链的流动情况。
生产者
初级消费者
次级消费者
第一营养级
第二营养级
第三营养级
能量流动的过程
以“草→兔→蛇→鹰”为例，分析能量在食物链的流动情况。
生产者
消费者
(草食性动物)
消费者
消费者
(肉食性动物)
(肉食性动物)
初级
次级
三级
摄入
摄入
摄入
呼吸
呼吸
呼吸
呼吸
分解者(细菌、真菌等)
呼吸
光合
固定
太阳能
（光能）
能量流经第一营养级
1%
可见光
太阳光
生产者通过
作用固定
光合
通过呼吸作用以
形式散失
热能
用于生长、发育和繁殖
流向 营养级
下一
被 利用
分解者
未被利用
能量流经第二营养级
初级消费者
摄入量
初级消费者
同化量
用于生长
发育繁殖
次级
消费者
摄入
呼吸作用
散失
分解者利用
遗体 残骸
呼吸
作用
散失
粪便
属于上一营养级的同化量
初级消费者
同化
能量流经第二营养级
下一
营养级
上一
营养级
呼吸作用
散失
遗体残骸
分解者
思考讨论
各营养级的能量来源是什么？初级消费者体内的能量有哪些去路
能量来源
生产者的能量主要来自太阳能
消费者的能量来自上一营养级同化的能量
① 呼吸作用消耗
② 流入下一营养级
③ 被分解者分解利用
④ 未利用（暂时）
能量去路
能量流经第二营养级
初级消费者的
摄入量
粪便量
同化量
呼吸作用散失
用于生长、发育、繁殖
遗体残骸
分解者
次级消费者摄入
次级消费者的同化量
粪便量
上一营养级（生产者）的同化量
属于初级消费者的同化量
公式小结
用于生长、发育、繁殖
摄入量 =
粪便量 + 同化量
同化量 =
用于生长、发育、繁殖 + 呼吸作用散失
=
流向下一营养级的能量 + 流向分解者的能量
生态系统能量流动过程
呼吸作用
呼吸作用
呼吸
作用
呼吸作用
分解者
呼吸作用
残枝败叶 +
初级消费者的粪便量
遗体残骸+
次级消费者的粪便量
遗体残骸+
三级消费者的粪便量
遗体残骸+
四级消费者的粪便量
能量流动方向：
上一营养级流向下一营养级
菱形面积越来越小，表示：
_____________________________________________
储存在某营养级生物体内的能量越来越少。
生态系统能量流动过程
生产者固定的太阳能
形式
途径
有机物中的化学能
食物链和食物网
形式
过程
热能
太阳能→有机物中化学能→热能
有机物中化学能
热能
呼吸
作用
思考·讨论
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？
思考·讨论
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。
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？
思考·讨论
不能。
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？
能量只能沿着食物链和食物网单向流动。
且随着营养级别越来越高，获取的能量越来越少。
分析赛达伯格湖的能量流动
20世纪30年代末，美国生态学家林德曼在美国赛达伯格湖对该湖泊生态系统进行了开拓性的研究工作。
通过定位、定量的测定工作，对湖泊生态系统中各类生物有机体的生物量、营养关系及与环境之间的能量关系进行了调查和研究，取得了从一个营养级到另一个营养级物质与能量移动的本质了解，创立了营养动态观点。
Raymond Lindeman
林德曼（1915-1942）
分析赛达伯格湖的能量流动
赛达伯格湖的能量流动
分析赛达伯格湖的能量流动
生物群落 流入能量 流出能量
(输入下一个营养级) 流出\流入
（传递效率）
生产者
植食性动物
肉食性动物
分解者
464.6
62.8
13.52%
62.8
12.6
20.06%
12.6
14.6
相邻两个营养级之间的能量传递效率
=
下一营养级同化量
本营养级同化量
思考·讨论
1. 从方向上看，能量流动是否会逆转，能不能循环流动？为什么？
不会逆转，不能循环流动。
（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。
思考·讨论
2. 从能量传递效率上看，能量为什么不能百分之百从一个营养级流到下一个营养级？
① 各营养级的能量都有一部分通过呼吸作用散失。
② 一部分未被下一营养级利用。
③ 一部分被分解者分解。
能量流动的特点
1. 生态系统中的能量是单向流动的。
2. 能量在流动过程中逐级递减。
能量传递效率：一般10~20%
能量流动的特点
营养级数量：
一般不超过5个营养级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。
知识小结
知识小结
1. 能量流动是生态系统三大基本功能之一。生态系统中，能量沿食物链流动时，每个营养级都有能量输入、转化、传递和散失。
2. 生态系统中，能量沿食物链单向流动并逐级递减。
3. 生命是开放的系统，时刻进行着物质和能量的输入和输出，以维持生态系统的正常功能。
4. 建立模型与定量分析是生态系统研究的常用方法。
当堂检测
当堂检测
1. 下列关于生态系统能量流动的叙述，正确的是（ ）
A. 营养级数量越多，相邻营养级之间的能量传递效率就越低
B. 各个营养级具有的能量与其平均体重成正相关
C. 动物同化的能量不包括其燕便中的能量，粪便中的能量属于上一营养级
D. 营养级所处的位置越高，该营养级所具有的总能量就越多
C
当堂检测
当堂检测
2. 假设某初级消费者摄入的能量为a，其粪便中的能量为b，通过呼吸作用散失的能量为c，用于生长、发育和繁殖的能量为，则理论上流入次级消费者的能量最多为（ ）
A.（a+b）×20%
B.（c+d）×20%
C.（a-c）×20%
D.（b+d）× 20%
B
当堂检测
当堂检测
3. 下列有关生态系统中食物链与能量流动的叙述，不正确的是( 　　)
A. 能量经食物链流动时只能从较低的营养级流向较高的营养级
B. 食物链越长,最高营养级获得的能量越少
C. 初级消费者含有的能量越多,次级消费者获得的能量越少
D. 生态系统中的能量最终以热能的形式散失到环境中
C
当堂检测
当堂检测
4. 已知各营养级之间的能量传递效率均为 10%，若草固定的能量相同，则下面哪一条途径鹰获得的能量最多 (　　 )
A
B
C. 草→昆虫→青蛙→蛇→鹰 D. 草→昆虫→食虫鸟→鹰
A
当堂检测
当堂检测
5. 下图食物网中的猫头鹰体重每增加 20 g，至少需要消耗植物(　 　)
A. 200 g B. 250 g
C. 500 g D. 1 000 g
C
当堂检测
当堂检测
6.下图表示在一个生态系统中,植物光合作用积累的有机物被植食动物利用的过程。下列有关叙述正确的是(　　 )
A.①⑤之和为输入生态系统的全部能量
B.植食动物粪便中的能量包含在⑦中
C.⑤⑥⑦⑧之和为流向分解者的能量
D.④占②的百分比为能量传递效率
B

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