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(共49张PPT)
一只母鸡
15kg玉米
一只母鸡
15kg玉米
策略一：
先吃鸡，再吃玉米。
玉米
鸡
人
一只母鸡
策略二：
先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋，最后吃鸡。
15kg玉米
玉米
鸡
人
3.2
生态系统的能量流动
1.概念
生态系统中能量的_____、_____、_____和_____的过程。
一、能量流动的过程（P55）
输入
传递
转化
散失
Q1.春节期间吃了多少食物？长了多少体重？
Q2.吃了那么多却没长几斤，能量都去了哪儿？
Q3.你知道吃下食物后能量流动的过程吗？
摄入量：
表示一个生物所摄取的能量
（动物：代表吃进的食物的能量）
同化量：
吸收进入体内的有机物中的能量（动物：经消化吸收得到的能量）
（植物：在光合作用中所固定的能量）
食物（能量输入）
人
长体重（能量储存）
呼吸作用（能量散失）
粪便量：
未被同化或吸收的能量
摄入量
吸收
同化量
未吸收
粪便量
呼吸作用散失的能量
储存在体内的能量
分解者
2.研究能量流动的基本思路
一、能量流动的过程（P55）
能量输入
个体1
个体2
个体3
……
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
储存在体内的能量
呼吸作用散失的能量
能量输入
种群
能量储存
能量散失
营养级
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。
如果以种群为研究对象，能量流动的渠道为食物链，可能因为食物网的复杂性而影响结果的准确性。
若将一个营养级中的所有种群作为一个整体，可以比较精确地测量每一个营养级能量的输入值和输出值。
一、能量流动的过程（P55）
（生产者）
（初级消费者）
（次级消费者）
Q1：这条食物链有多少能量能够从玉米最终流向人？
Q2：第一营养级（生产者）的能量来源及去路？
Q3：第二营养级（初级消费者）的能量来源及去路？
第一营养级
第二营养级
第三营养级
3.能量流经第一营养级的情况
一、能量流动的过程（P55）
①玉米的能量来源于哪里？
②照射在玉米上的太阳能全都被吸收了吗？通过什么途径被吸收
③玉米吸收太阳能后，以何种形式储存？
④玉米中吸收的能量有哪些去向？
1×1019kJ/天
大气层
绝大部分都被地球表面的大气层所吸收、散射和反射掉了。
大约只有1%以可见光的形式，被生态系统的生产者通过光合作用转化成化学能。
3.能量流经第一营养级的情况
一、能量流动的过程（P55）
太阳能
生产者通过光合作用固定的能量
未固定的能量
同化量
呼吸作用以热能形式散失
用于生长、发育和繁殖
（储存在体内的能量）
输入生态系统的总能量= 生产者固定（同化）的太阳能
3.能量流经第一营养级的情况
一、能量流动的过程（P55）
分解者
下一营养级
（摄入）
呼吸作用
3.能量流经第一营养级的情况
一、能量流动的过程（P55）
照射到植物体的太阳能
99%
散失
光合作用
生产者固定的太阳能
（同化量）
呼吸作用
散失（热能）
用于生长发育繁殖
摄入（初级消费者）
残枝败叶
分解者
利用
呼吸作用
散失
（热能）
3.能量流经第一营养级的情况
一、能量流动的过程（P55）
①玉米的能量来源于哪里？
②照射在玉米上的太阳能全都被吸收了吗？通过什么途径被吸收？
③玉米吸收太阳能后，以何种形式储存？
④玉米中吸收的能量有哪些去向？
太阳能
1% 光合作用
有机物中的化学能
呼吸作用消耗 + 用于生长发育繁殖
4.能量流经第二营养级的情况
一、能量流动的过程（P55）
同化量
摄入量
Q1：鸡把玉米吃进肚子里（摄入），玉米中的能量全都被鸡吸收（同化）了吗？
Q2：鸡的粪便量属于谁的同化量？
Q3：鸡吸收的能量以何种形式储存？有哪些去向？
粪便量
只能消化吸收其中的一小部分，其余的随粪便排出体外
玉米的同化量
4.能量流经第二营养级的情况
一、能量流动的过程（P55）
同化量
摄入量
粪便量
呼吸作用以热能形式散失
用于生长、发育和繁殖
分解者
下一营养级
（摄入）
4.能量流经第二营养级的情况
一、能量流动的过程（P55）
初级消费者同化量
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
粪便
呼吸作用
散失
遗体残骸
初级消费者摄入
初级消费者
摄入
用于生长
发育和繁殖
次级消费者
摄入
呼吸作用
散失
初级消费者
同化
分解者利用
粪便
呼吸作用
散失
...
遗体残骸
属于上一营养级的同化量
①摄入量= 。
②某营养级同化的能量
=
=
。
③生长、发育和繁殖的能量
=
=
。
同化量+粪便量
同化量 — 呼吸消耗量
分解者利用的能量 + 下一营养级同化的能量
摄入量 — 粪便量
呼吸消耗的能量 + 用于生长、发育和繁殖的能量
你能分析该食物链各营养级的能量流动过程吗？
同化量
（生产者通过光合作用固定的能量）
玉米呼吸作用
分解者
残枝败叶
蝗虫呼吸作用
蝗虫
摄入量
蝗虫粪便
蝗虫
遗体残骸
青蛙
摄入量
青蛙呼吸作用
青蛙粪便
青蛙
遗体残骸
蛇
摄入量
蛇呼吸作用
蛇粪便
蛇
遗体残骸
鹰
摄入量
鹰呼吸作用
鹰粪便
鹰
遗体残骸
同化量
（生产者通过光合作用固定的能量）
玉米呼吸作用
分解者
残枝败叶
蝗虫呼吸作用
蝗虫
同化量
蝗虫粪便
蝗虫
遗体残骸
青蛙
同化量
青蛙呼吸作用
青蛙粪便
青蛙
遗体残骸
蛇
同化量
蛇呼吸作用
蛇粪便
蛇
遗体残骸
鹰
同化量
鹰呼吸作用
鹰粪便
鹰
遗体残骸
蝗虫
摄入量
青蛙
摄入量
蛇
摄入量
鹰
摄入量
蝗虫
粪便量
青蛙
粪便量
蛇粪便
鹰粪便
Q：在食物链中流动的能量是同化量还是摄入量？
粪便量不属于该营养级同化的能量，是上一营养级同化的能量！
5.流入每一营养级的能量最终去向
一、能量流动的过程（P55）
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
同化量
同化量
同化量
同化量
输入某营养级的总能量是指该营养级 。
同化的能量
5.流入每一营养级的能量最终去向
一、能量流动的过程（P55）
“一来二去”模型 “一来三去”模型 “一来四去”模型
某一营养级同化量
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
未利用的能量
输入
传递
②途径（渠道）：食物链和食物网
转化
散失
②途径：生物自身的呼吸作用
热能
太阳光能
有机物中化学能
光合作用
呼吸作用
①形式：最终以热能形式散失
①形式：有机物中的化学能
能量流动
概念：生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程
过程
①来源：
②流入生态系统总量：
③主要方式：
④能量转化：
生产者固定的太阳能总量
光能→化学能
光合作用
太阳能
若为人工生态系统，还有人为补充的能量（如饲料的能量）
为了研究能量流经生态系统的食物链时，每一级的能量变化和能量转移效率，美国生态学家林德曼（R.L.Lindeman，1915-1942）对一个结构相对简单的天然湖泊——赛达伯格湖的能量流动进行了定量分析。
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内，是一个高原湖泊，面积约5×105 m2。林德曼用定量的方式研究了群落中各营养级之间的能量关系，提出了“林德曼定律”，标志着生态学开始从定性走向定量。
活动1：分析赛博格湖的能量流动
图中数字为能量数值，单位是J/（cm2.a）（焦每平方厘米年）。图中“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。
活动1：分析赛博格湖的能量流动
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 出入比
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
/
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%
= + + +
1. 将图中的数据用表格的形式进行整理。
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）
逐级递减
活动1：分析赛博格湖的能量流动
二、能量流动的特点（P56）
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
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
营养级数量：一般不超过5个营养级
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。
Q：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？
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。

三、生态金字塔（P57）
1.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。
三、生态金字塔（P57）
2.类型
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。
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%
营养级
能量
低
高
低
高
三、生态金字塔（P57）
2.类型
①能量金字塔：
特点：
正金字塔形
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
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%
营养级
能量
低
高
低
高
三、生态金字塔（P57）
2.类型
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
（干重g/m2）
一般营养级越高，有机物干重越低。
Q：每个营养级有机物的干重来源于哪里？
第一营养级：
第二及其他营养级：
生产者所固定的有机物
直接或间接来自生产者所固定的有机物
总结
Q：在什么情况下，生物量金字塔可能是上宽下窄倒置的金字塔形？（p58旁栏思考）
在海洋生态系统中，由于生产者（浮游植物）的个体小，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（用质量来表示）可能低于浮游动物的生物量。
三、生态金字塔（P57）
2.类型
③数量金字塔：
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。
特点：一般为正金字塔形，有时会出现倒金字塔形
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。
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。
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（P58）
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（P58）
立体农业
间作套种
立体农业
多层育苗
立体农业
稻—萍—蛙
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（P58）
能量利用率
≠
能量传递效率
拓展
能量传递效率：能量在相邻两个营养级之间传递，传递效率为10%~20%。
一般来说，食物链越短，能量利用率越高。
能量利用率 =
生产者固定总能量
流入最高营养级的能量
×100%
=
某一营养级同化量
上一营养级同化量
能量传递效率
×100%
能量利用率：流入最高营养级的能量占生产者能量的比值，或考虑分解者的参与，以实现能量的多级利用。
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。
四、研究能量流动的实践意义（P58）
合理确定草场的载畜量,保持畜产品持续高产
稻田除草、除虫
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。 （ ）
课堂检测



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
3.在一定时间内，某生态系统中全部生产者固定的能量值为a，全部消费者所获得的能量值为b，全部分解者所获得的能量值为c，则a、b、c之间的关系是（ ）
A. a=b+c B. a>b+c C. a课堂检测
C
B
二、拓展应用
1.下图是两个农业生态系统的模式图。图a 中农作物为人类提供的食物、为家禽和家畜提供的饲料，都与图b相同。
（1）分析这两幅图，完成这两个生态系统的能量流动图解。
（2）哪个生态系统的能量能够更多地被人类所利用？为什么？
课堂检测
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课堂检测
二、拓展应用
1.下图是两个农业生态系统的模式图。图a 中农作物为人类提供的食物、为家禽和家畜提供的饲料，都与图b相同。
（1）分析这两幅图，完成这两个生态系统的能量流动图解。
（2）哪个生态系统的能量能够更多地被人类所利用？为什么？
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