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3.2 课时1 能量流动的过程及特点
1.生态系统的结构包括哪两方面？
2.生态系统的成分有哪些？
3.食物链和食物网的功能
生态系统的组成成分,食物链和食物网（营养结构）。
生产者、消费者、分解者、非生物的物质和能量。
是生态系统的物质循环和能量流动的渠道。
什么是生态系统的能量流动？
能量流动有什么特点？
能量的输入
能量的散失
生态系统
一切生命活动都伴随着能量的变化。没有能量的输入，也就没有生命和生态系统。
1.概念：
生态系统中能量的_______、_______、_______和_______的过程。
输入
传递
转化
散失
一、能量流动
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
2.科学方法：
研究能量流动的基本思路
研究生态系统中能量流动一般在群体水平上
鸭一蛙一稻
在长江九曲回肠的最弯处-湖北地区，人们发明了“鸭一蛙一稻”种植模式。这种绿色生态的种植模式,可以做到全程不用农药和化肥,既省工节本,又保护了生态环境,种出的稻米更香,农民的种植收益还实现了翻倍增长。观看视频《“鸭一蛙一稻”种植》。
1.写出“鸭一蛙一稻”田中的主要食物链。
2.“鸭一蛙一稻”种植模式能否提高水稻的产量，为什么？
水稻→害虫 人
青蛙
鸭
青蛙和鸭会捕食害虫，减少害虫对水稻的损害；同时鸭的粪便可以为水稻提供养分
能
二、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
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。
= 输入生态系统的总能量
输入到生态系统中的能量是如何流动的呢？
1.分析水稻固定的能量的去路有哪些？并构建第一营养级能量流动模型？
2.分析害虫同化量的去路有哪些？并构建第二营养级能量流动模型？
3.请写出害虫摄入量和同化量之间的关系。
4.分析、比较分别流入第一、第二营养级的能量的去路，归纳二者的共同点。
能量流动过程
任务1
结合教材P55 及图3-5思考以下问题：
1.分析水稻固定的能量的去路有哪些？并构建第一营养级能量流动模型？
99%
散失
1%
同化
分解者利用
残枝 败叶
呼吸作用
散失
生产者所
固定的太阳能
用于生长
发育和繁殖
初级消费者
（植食性动物）
能量流动过程
任务1
结合教材P55 及图3-5思考以下问题：
去路：呼吸作用散失，分解者利用，害虫摄入。
太阳能 有机物中化学能 热能
转化
2.分析害虫同化量的去路有哪些？并构建第二营养级能量流动模型？
能量流动过程
任务1
结合教材P55 第三段及图3-5思考以下问题：
去路：呼吸作用散失，分解者利用，青蛙和鸭摄入。
遗体残骸
呼吸作用
热能散失
粪便
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
呼吸作用
热能散失
害虫吃水稻后能将摄入的水稻全部同化吗？
3.摄入量指植食性动物取食的总量，即食物总量；同化量是指该动物经过消化和吸收后转化为自身的能量。请回答下列问题：
同化量＝摄入量－粪便量(或摄入量＝同化量＋粪便量)。
(2)输入初级消费者的能量是哪部分？初级消费者粪便中的能量属于哪个营养级？
输入初级消费者的能量是初级消费者同化的能量。
(1)请写出摄入量和同化量之间的关系。
属于上一营养级的同化量
初级消费者粪便中的能量属于第一营养级。
4.分析、比较分别流入第一、第二营养级的能量的去路，归纳二者的共同点。
某营养级同化量
呼吸作用中以热能形式散失
用于自身生长、发育、繁殖
被分解者分解利用
流入下一个营养级
①某营养级的能量最终去向
某营养级同化量
呼吸作用中以热能形式散失
用于自身生长、发育、繁殖
被分解者分解利用
流入下一个营养级
未被利用的能量
②某营养级的能量某段时间内的去向
思考：最高营养级同化的能量有哪些去向？
呼吸散失
用于生长、
发育、
繁殖
遗体
残骸
分解者
最高营养
级同化量
未被利用
没有流入下一营养级的能量！
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
5.在生态系统中，能量流动大致可以概括为如下示意图：
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
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？
据图思考以下问题：
(3)生态系统中能量散失的途径和形式分别是什么？
太阳能
(4)初级消费者粪便中的能量属于以上哪个箭头的部分？
①
②
③
④
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
热能散失
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。
注意：
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
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
【归纳总结】
在人工生态系统中，总能量还有人工补充的能量（例如饲料、饵料等）
能量流动过程
(1)由右图分析可知
①输入该营养级的总能量是指图中的 (填字母)。
②粪便中的能量(c)　　　(填“属于”或“不属于”)该营养级同化的能量，应为　　　营养级同化的能量中流向　　　的部分。
b
不属于
上一个
分解者
第二营养级及其后营养级能量流动
呼吸作用
热能
下一营养级
分解者
(2)总结：
现学现用
仅仅分析生态系统中能量输入、传递、转化、散失的过程是不够的，因为在“月宫一号”密闭的微生态系统中需要生产者、消费者、和分解者各成分达到一种“平衡”状态，因此还需要进行定量分析生态系统中的能量流动。
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
三、能量流动的特点
2.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)。
3.计算“流出”该营养级的能量占“流入”该营养级能量的百分比。
4.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
阅读教材P56思考·讨论，小组合作思考讨论完成问题。
1.能量能否从植食性动物流向生产者？呼吸作用释放的能量还能循环利用吗？
5.通过以上分析，你能总结出能量流动的特点及原因吗？
【思考 讨论】分析赛达伯格湖的能量流动
图中数字为能量值，单位是J(cm2·a)(焦每平方厘米年）。
“未固定”是指未被固定的太阳能，
“未利用”是指未被自身呼吸作用消耗，也未被后一个营养级和分解者利用的能量。为研究方便起见，这里将肉食性动物作为一个整体看待。
1.能量能否从植食性动物流向生产者？呼吸作用释放的能量还能循环利用吗？
食物链中的捕食关系不能逆转；
通过呼吸作用散失的热能不能再次被利用
思考：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？
2. 将图中的数据用表格的形式进行整理。
流入能量（同化量） 流出能量（流入下一营养级） 呼吸散失 分解者利用 未利用 出入比
生产者
植食性动物
肉食性动物
464.6
62.8
12.6
13.5%
20%
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
逐级递减
= + + +
= + + +
未利用：指未被自身呼吸作用消耗，也未被后一个营养级和分解者利用的能量。（定时定量分析）
流入能量（同化量） 流出能量（流入下一营养级） 呼吸散失 分解者利用 未利用 出入比
生产者
植食性动物
肉食性动物
464.6
62.8
12.6
13.5%
20%
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
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%
3.计算“流出”该营养级的能量占“流入”该营养级能量的百分比。
注意：能量在相邻两个营养级间的传递效率为 。
10%～20%
4.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
5.通过以上分析，你能总结出能量流动的特点及原因吗？
单向流动
逐级递减
①每一营养级呼吸作用消耗
②一部分能量未被利用
③一部分能量被分解者分解
（能量传递效率为10%～20%）
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
能量是单向流动，逐级递减的。在一个生态系统中，营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就越多。
1.为什么生态系统中能量流动一般不超过5个营养级？
【拓展延伸】
2.怎样从能量流动的角度解释“一山不容二虎”？
能量流动是逐级递减的，营养级越高，得到的能量越少。
老虎处于最高营养级，要养活一只老虎，需要大量的生产者，需要很大的捕食范围。
3.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。能量守恒定律可以用于衡量流入某个生态系统的总能量，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。
在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期内没有能量（太阳能或化学能）输入，这个生态系统就会崩溃。
生态系统的能量流动
生产者固定的能量
食物链和食物网
太阳能→化学能→热能
单向流动、逐级递减，
能量传递效率为10%~20%
输入
传递
途径
转化
散失
热能形式
过程
特点
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
W1=A1＋B1＋C1＋D1
D1=A2＋B2＋C2＋D2
D1/W1×100%
B

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