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生态系统的能量流动（第1课时）
【本节聚焦】
1.能量在生态系统中是怎样流动的？
2.怎样理解生态金字塔？
3.研究能量流动有什么实践意义？
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。
流落荒岛
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。
问题探讨
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。
1.先吃鸡，再吃玉米。
先吃鸡，再吃玉米。
我反对！
为什么要先吃我？
问题探讨
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
问题探讨
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
1.概念：生态系统中能量的_____、_____、_____和_____的过程。
输入
传递
转化
散失
思考：研究能量流动我们可以采用什么科学方法呢？
一 能量流动
一 能量流动
1.概念：生态系统中能量的 、 、 和 的过程。
输入
传递
转化
散失
能量流经生物个体的过程
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
储存在体内的能量
呼吸作用散失的能量
能量输入
能量储存
种群
能量散失
研究生态系统中能量流动一般在群体水平上
能量输入
2.研究能量流动的基本思路
一 能量流动
呼吸作用以
热能形式散失
玉米的能量如何得来？
光能全部被玉米吸收了吗？
玉米固定的能量将何去？
1%
生长发育和
繁殖储存起来
呼吸作用散失
生长
发育
繁殖
遗体
残枝败叶
分解者
流入下一营养级
生产者固定的太阳能
残枝败叶
被分解者分解
二 能量流动的过程
1.能量流经生产者过程：
（1）输入生态系统的总能量：
生产者固定的太阳能
粪便
鸡吃玉米后能将摄入的草全部同化吗？
同化
流入
呼吸作用
分解者
摄入
生长发育和
繁殖储存起来
同化量
=
摄入量
粪便量
－
2.能量流经鸡的过程：
摄入量 = 同化量 + 粪便量
粪便属于上一营养级的同化量
二 能量流动的过程
呼吸作用
分解者
生长发育和
繁殖储存起来
鸡同化了玉米的能量后，这些能量有哪些去向？
呼吸散失
生长
发育
繁殖
遗体
残骸
分解者
流入下一营养级
鸡同化的能量
2.能量流经鸡的过程：
二 能量流动的过程
人同化了鸡的能量后，这些能量有哪些去向？
呼吸散失
生长
发育
繁殖
遗体
残骸
分解者
人同化的能量
呼吸作用
分解者
生长发育和
繁殖储存起来
3.能量流经人的过程：
二 能量流动的过程
最高营养级的能量去向：
呼吸作用散失；分解者利用
能量流经生物个体的过程
分 解 者
呼 吸 作 用
生态系统能量流动在营养级层次研究
生产者
初级消费者
(绿色植物)
次级消费者
(植食性动物)
(肉食性动物)
二 能量流动的过程
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
呼吸作用
有机物中的化学能
热能
二 能量流动的过程
属于上一营养级的同化量
次级消
费者摄入
用于生长发育繁殖
初级消费者同化
初级消费者摄入
…
散失
呼吸作用
遗体
残骸
粪便
分解者利用
散失
呼 吸
作 用
营养级之间能量流动过程图解
二 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
概念：生态系统中能量的 、 、 和 的过程。
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
二 能量流动的过程
1941年美国耶鲁大学生态学家林德曼发表了《一个老年湖泊内的食物链动态》的研究报告。他对50万平方米的赛达伯格湖作了野外调查和研究后用确切的数据说明，生物量从绿色植物向食草动物、食肉动物等按食物链的顺序在不同营养级上转移。
三 能量流动的特点
林德曼（1915-1942）
赛达伯格湖
1941年美国耶鲁大学生态学家林德曼发表了《一个老年湖泊内的食物链动态》的研究报告。他对50万平方米的赛达伯格湖作了野外调查和研究后用确切的数据说明，生物量从绿色植物向食草动物、食肉动物等按食物链的顺序在不同营养级上转移。
三 能量流动的特点
三 能量流动的特点
林德曼得到的数据如下图所示。
植食性动物
62.8
62.8
太阳能
未
固
定
生产者
464.6
分解者
12.5
呼吸作用
96.3
未利用
327.3
293
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
分析赛达伯格湖的能量流动
1. 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)。
思考 讨论
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
三 能量流动的特点
能量流动过程中逐级递减
2. 计算“流出”该营养级的能量占“流入”该营养级能量的百分比。
思考 讨论
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
能量传递效率 =
下一营养级同化量
上一营养级同化量
×100%
三 能量流动的特点
注意：能量在相邻两个营养级间的传递效率为 。
10%～20%
3. 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？
各营养级的能量都有一部分通过呼吸作用散失；
一部分未被下一营养级利用；
一部分被分解者分解。
4.从方向上看，能量流动是否会逆转，能不能循环流动？为什么？
（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。
不会逆转，不能循环流动。因为：
思考 讨论
三 能量流动的特点
1.能量流动的特点及原因
(1)单向流动
①不可逆：
②不循环：
(2)逐级递减
营养级顺序不可逆
释放的热能不能被重新利用
①每一营养级呼吸作用消耗
②总有一部分能量未被下一营养级利用
③各营养级能量被分解者分解释放了
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：
一般10-20%
营养级数量：
一般不超过5个营养级
三 能量流动的特点
2.能量传递效率的计算
该营养级同化量
上一营养级同化量
×100%
(1)相邻营养级的能量传递效率：10%～20%，计算方法如下：
能量传递效率＝
(2)食物链中能量的最值计算
设食物链“甲→乙→丙→丁”，分情况讨论(如下表)：
类型一：知甲求丁
最多： ，食物链越短越 。
最少： ，食物链越长越 。
×20%（÷5）
多
×10%（÷10）
少
三 能量流动的特点
类型二：知丁求甲
最多： ，食物链越长越 。
最少： ，食物链越短越 。
÷10%（×10）
多
÷20%（×5）
少
(2)食物链中能量的最值计算
设食物链“甲→乙→丙→丁”，分情况讨论(如下表)：
例如，能量传递效率分别为a%、b%、c%，若甲的能量为M，则丁获得的能量为M×a%×b%×c%。
(3)已确定营养级间能量传递效率的，不能按“最值”法计算。
三 能量流动的特点
(4)在食物网中分析在解决有关能量传递的计算问题时，需要确定相关的食物链，能量传递效率为10%～20%，一般从两个方面考虑：
①知低营养级求高营养级
获得能量最多
获得能量最少
选最长食物链
选最短食物链
按“×10%”计算
按“×20%”计算
②知高营养级求低营养级
需最少能量
需最多能量
选最短食物链
选最长食物链
按“÷20%”计算
按“÷10%”计算
三 能量流动的特点
【例】下图是一个食物网，假如鹰的食物有2/5来自兔，2/5来
自鼠，1/5来自蛇，那么鹰若要增加20 g体重，至少需要消耗
植物（ ）
A.900g　　　 B.500g C.200g D.600g
A
三 能量流动的特点
先吃鸡，再吃玉米。
先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋，最后吃鸡。
三 能量流动的特点
①源头： 。
②起点：从 开始。
③流入生态系统总量： 。
④主要方式：__________。
⑤能量转化： 。
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
输入
生产者固定太阳能
生产者固定的太阳能总量
光能
化学能
光合作用
①传递渠道： 。
②传递过程：
食物链和食物网
传递
转化
太阳能
化学能
热能
ATP中活跃的化学能
散失
①大部分热能形式散失，
②需要分解者的分解作用和每一级生物的呼吸作用
生产者→初级消费者→次级消费者……
太阳能
小结
1.完成以下填空：
(1)补充图中标号代表的内容
甲：_________；乙：_____________；丙：_____________；
丁：__________；戊：____________。
生产者
初级消费者
次级消费者
呼吸作用
分解者
(2)生态系统所需能量的最终来源是________。
(3)能量输入生物群落的途径主要是_______________________。
太阳能
生产者的光合作用
即时练习
2.某同学绘制了下图所示的能量流动图解，下列叙述正确的是（ ）
A.生产者固定的总能量可表示为(A1+B1+C1+A2+B2+C2+D2)
B.B2表示初级消费者用于生长、发育、繁殖的能量
C.流入初级消费者的能量为(A2+B2+C2)
D.W1=D1+D2
A
即时练习
3.如图表示能量流经该生态系统某一营养级的变化示意图，其中a～g表示能量值。若图中A表示某食物网中第二营养级所摄入的全部能量，则下列说法不正确的是(　　)
A．图中B表示同化的能量
B．图中C表示流入下一营养级的能量
C．图中D表示通过呼吸作用散失的能量
D．图中a值与c＋d＋e的值相同
B
即时练习
4.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．呼吸消耗量在同化量中所占比例越少，生物量增加就越多C．生产者的净初级生产量越大，各级消费者的体型就越大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
B
即时练习
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