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(共32张PPT)
3.2 生态系统的能量流动
南湖秋水夜无烟
耐可乘流直上天
洞庭湖景色优美，常常令人流连忘返。洞庭湖生态系统属于我们学过的哪种类型的生态系统？生态系统具有什么功能？
物质循环
能量流动
信息传递
能量流动
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，也就没有生命的生态系统。
概念：
生态系统中能量的_______、_______、_______和_______的过程。
输入
传递
转化
散失
一、生态系统能量流动的概念
植食性动物
62.8
62.8
太阳能
生产者
464.6
分解者
12.5
呼吸作用
96.3
未被利用
327.4
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
293.1
单位：J·cm-2·a-1
怎样解读赛达伯格湖中能量流动的数据？
积极思维
未被利用：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）
能量传递效率 =
下一营养级同化量
上一营养级同化量
×100%
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
怎样解读赛达伯格湖中能量流动的数据？
积极思维
1.分析生产者固定的太阳能有哪些去向？构建第一营养级能量流动模型。
1%
生产者固定（同化）的太阳能
呼吸作用以
热能形式散失
用于自身生长
发育和繁殖
残枝败叶等
流入下一营养级
分解者利用
呼吸作用散失
生长
发育
繁殖
遗体
残枝败叶
分解者利用
流入下一营养级
生产者固定的太阳能
下面我们以“草→兔→鹰”为例来研究生态系统的能量流动情况。
二、生态系统能量流动的特点
2.能量流经第二营养级的过程
初级消费者
摄入
初级消费者
同化
粪便
分解者利用
用于生长
发育和繁殖
次级消费者
摄入
遗体
残骸
呼吸作用
散失
呼吸作用
…
散失
未利用
流经第二营养级的总能量：
同化量
同化量
摄入量-粪便量
=
同化量
摄入量
粪便
属于上一营养级同化量的一部分，该部分能量最终流向分解者。
二、生态系统能量流动的特点
2.能量流经第二营养级的过程
初级消费者
摄入
初级消费者
同化
粪便
分解者利用
用于生长
发育和繁殖
次级消费者
摄入
遗体
残骸
呼吸作用
散失
呼吸作用
散失
…
未利用
流经第二营养级的总能量：
同化量
同化量
摄入量-粪便量
=
=
呼吸作用散失+用于生长
发育和繁殖（净同化量）
=
呼吸作用散失+分解者利用+次级消费者同化量+（未利用）
未利用：例如：活体、石油煤炭、
未被捕食的个体等
二、生态系统能量流动的特点
2.能量流经第二营养级的过程
初级消费者
摄入
初级消费者
同化
粪便
分解者利用
用于生长
发育和繁殖
次级消费者
摄入
遗体
残骸
呼吸作用
散失
呼吸作用
散失
…
未利用
能量在食物链中流动的形式：
有机物中的化学能
能量流经第三、四营养级的过程与第二营养级的情况大致相同。
二、生态系统能量流动的特点
呼吸作用散失
生长
发育
繁殖
分解者（残枝败叶）
下一营养级摄入
生产者固定的太阳能
未被利用（草根）
散失
粪便(上一营养级同化能量）
下一级同化量
呼吸作用散失
分解者（遗体残骸）
下一营养级摄入
未被利用
（活体、石油、煤炭）
同化量=摄入量 - 粪便量
同化量=呼吸散失 + 生长发育繁殖
同化量=呼吸散失 + 下一营养级 + 分解者 + 未利用
生产者同化量
生长
发育
繁殖
二、生态系统能量流动的特点
3.能量流经最高营养级的过程
最高营养级
摄入
最高营养级
同化
粪便
分解者利用
用于生长
发育和繁殖
遗体
残骸
呼吸作用
散失
呼吸作用
散失
未利用
①
②
③
最高营养级同化的能量去向有哪些？
①呼吸作用中以热能的形式散失
②以遗体残骸的形式被分解者利用
③未利用
（最高营养级没有流入下一营养级的能量去向）
二、生态系统能量流动的特点
归纳总结——模型构建1：构建食物链的能量流动模型
呼吸作用
呼吸作用
呼吸作用
呼吸作用
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
……
分解者
①能量流动的渠道是 。
②能量散失的途径是各种生物的 (代谢过程)。
③流动过程中能量的转化是太阳能→ → 。
食物链和食物网（营养结构）
呼吸作用
有机物中的化学能
热能
散失
传递
以有机物的形式沿食物链向下一营养级传递
输入
生产者固定的太阳能总量为流经这个生态系统的总能量
二、生态系统能量流动的特点
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 。
表示流入下一营养级的能量 。
注意：
越来越少
逐级递减
单向箭头：能量单向流动
生物群落
环境
输入
输出
二、生态系统能量流动的特点
通过以上分析，你能总结出什么规律？
1. 单向流动
2. 逐级递减
各个营养级的顺序是不可逆的；且各个营养级的能量总是以呼吸散失热能。
传递效率为10％～20％
两个营养级之间
逐级递减的原因：自身呼吸消耗、被分解者分解、暂时未被利用。
二、生态系统能量流动的特点
能量在相邻两个营养级间的传递效率为10%～20%。
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。因此，生态系统中的能量流动一般不超过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。
能量传递效率与能量利用效率的比较
传递效率=
上一营养级的同化量
下一营养级的同化量
×100%
能量利用率=
生产者能量
流入最高营养级的能量
×100%
规律: 食物链越短，能量利用率越高。
二、生态系统能量流动的特点
若题干中未做具体说明，则一般认为能量传递的最低效率为10%，最高效率为20%。
在食物链A→ B→C→D中，则有
（1）已知A营养级净增重N,
按20%计算。则为N × (20%)3
①D营养级最多增重多少
②D营养级至少增重多少
按10%计算。则为N × (10%)3
（2）已知D营养级净增重M,
①至少需要A营养级多少
②最多需要A营养级多少
按20%计算。则为M ÷ (20%)3
按10%计算。则为M ÷ (10%)3
二、生态系统能量流动的特点
B
C
二、生态系统能量流动的特点
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1kg，理论上至少要消耗第一营养级的生物量为（ ）
A.25kg B.125kg C.625kg D.3125kg
在能量分配比例已知时，按比例分别计算，最后相加
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+625/4 kg=175kg
二、生态系统能量流动的特点
除了用图中数字表示外，你还能用什么方法表示生态系统能量流动逐级递减的特点呢？
生态金字塔：
能量金字塔
数量金字塔
生物量金字塔
三、生态金字塔
赛达伯格湖的能量流动数据分析
生产者
初级消费者
次级消费者
三级消费者
能量分析 生产者 植食性动物 肉食性动物
输入能量 464.6 62.8 12.6
生产者
植食性动物
肉食性动物
营养级
尝试将赛达伯格湖的能量流动数据，用相应面积的图形表示，并按营养级由低到高排列。
三、生态金字塔
通常都是上窄下宽的金字塔形
能量在流动中总是逐级递减的
能量金字塔是依据各营养级所含能量值的多少来构建的生态金字塔。
直观的反映出生态系统各营养级间能量的关系
特点：
原因：
意义：
概念：
1.能量金字塔
草
100 kJ·m-2·a-1
1 000 kJ·m-2·a-1
10 000 kJ·m-2·a-1
100 000 kJ·m-2·a-1
三、生态金字塔
2 000 000
900 000
生物数量
10
一棵树
第一营养级
第二营养级
第三营养级
第四营养级
营养级
2
1 500 0
200 0
生物数量
2
名称 某草地 一棵树
P 15 000 000 2
C1 2 000 000 1 500 0
C2 900 000 200 0
C3 10 2
2.数量金字塔
草
15 000 000
第二营养级
第三营养级
第四营养级
营养级
第一营养级
参照表格构建数量金字塔
某草地
三、生态金字塔
一般为正金字塔形,也可能倒置
直观地反映生态系统各营养级的生物个体的数目比值关系。
特点：
原因：
意义：
概念：
一般情况生产者数量多于消费者。若消费者个体小而生产者个体大就会出现倒置的金字塔形。
描述了某一时刻生态系统中各营养级的个体数量关系。
第一营养级
第二营养级
第三营养级
第四营养级
营养级
2
1 500 0
2000
生物数量
2
2.数量金字塔
三、生态金字塔
描述了某一时刻生态系统中各营养级生物的质量关系。
第一营养级
第二营养级
第三营养级
3987
71
5.8
干重 g·m-2
营养级
特点：
原因：
一般为正金字塔形,也可能倒置
一般来说:植物总干重＞植食性动物总干重＞肉食性动物总干重。
意义：
直观地反映生态系统各营养级所容纳的有机物的总干重的关系。
概念：
3.生物量金字塔
三、生态金字塔
海洋生态系统中，浮游植物个体小，世代周期短，又不断被捕食，因而某一时间调查到的生物量可能低于浮游动物的生物量。当然，总的来看，一年中浮游植物的总的生物量还是比浮游动物的多。
4
21
生物量
第一营养级
第二营养级
营养级
单位：g m-2
营养级 某海域
生产者 4
初级消费者 21
次级消费者 －
3.生物量金字塔
思考：有人认为，地球上生物量金字塔也可能是倒置的。有人则认为，生物量金字塔不会出现倒置现象。你能举例证明吗？
三、生态金字塔
类型项目 能量金字塔 数量金字塔 生物量金字塔
形状
特点 正金字塔 一般为正金字塔，有时会出现倒金字塔 一般为正金字塔
象征意义 能量沿食物链流动过程中是逐级递减的 一般地，生物个体数目在食物链中随营养级升高而逐级递减 生物量沿食物链中随营养级升高而逐级递减
每一级含义 每一营养级生物所含能量的多少 每一营养级生物个体数目的多少 每一营养级生物有机物总量的多少
特殊形状 人工鱼塘生态系统 海洋生态系统中，生产者浮游植物个体小、寿命短，又会不断被浮游动物吃掉，因而某一时间浮游植物的生物量可能要低于其捕食者浮游动物。
多
高
少
低
能
量
营
养
级
多
高
少
低
数
目
营
养
级
多
高
少
低
生
物
量
营
养
级
鸟
树
昆虫
三、生态金字塔
在农田生态系统中，采用生物防治的方法，引入害虫天敌进行防治。
间种套作
稻—萍—蛙
蔬菜大棚中的多层育苗
四、能量流动规律在生产中的应用
研究生态系统的能量流动，合理地优化生态系统中的能量流动关系，使能量持续高效地流向对生产者有益的部分，可以使农业生产获得更大的效益。
根据草场的能量流动特点，合理确定草场的载畜量，才能保持畜产品的持续高产。
四、能量流动规律在生产中的应用
调查农田生态系统的能量流动
确定调查对象农田生态系统中的主体生产者（农作物），识别并判断除主体生产者之外的其他生产者。
根据农作物生长的不同阶段，分别观察农田生态系统中初级消费者的种类和数量。
观察并统计农田生态系统中次级消费者的种类，估算其数量。
将调查结果填入表格，撰写报告。
营养级 生物种类 生物数量
生产者 主体生产者
其他生产者
初级消费者
次级消费者
……
1.生态金字塔可以表示生态系统各营养级之间的某种数量关系。下列相关叙述错误的是( )
A.能量金字塔中第二营养级的能量不能回流到第一营养级
B.一般来说,自然生态系统中能量金字塔总是呈上窄下宽的金字塔型
C.生态金字塔的最底层代表的是生产者.最顶层代表的是分解者
D.出现倒置个体数量金字塔可能与生物个体体型的大小有关
C
2.以下是生态金字塔的示意图（图中1、2、3分别代表第一、二、三营养级），有关叙述错误的是( )
A.海洋中可能出现如图甲所示的生物量金字塔
B.森林生态系统中不可能出现图乙所示的能量金字塔
C.对任意生态系统而言，数量金字塔均与图丙吻合
D.生态金字塔能直观反应生态系统各营养级间的关系
C
3.如图为能量流经某生态系统第二营养级的示意图[单位：J/(cm2·a)]，据图分析，有关说法正确的是( )
A.A→E指第二营养级的尸体残骸被分解者利用的量
B.该生态系统的第二营养级储存的能量是80J/(cm2·a)
C.第二营养级到第三营养级的能量传递效率是15%
D.该生态系统中的生产者同化的总能量至少为400J/(cm2·a)
D

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