第2节生态系统的能量流动 1 分析生态系统中能量流动的过程和特点 2 能绘制出能量金字塔模型 3 概述研究能量流动的实践意义 4 尝试调查农田生态系统中的能量流动情况 一 二 三 一 生态系统能量流动的概念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 一 二 三 二 能量流动的过程1 输入生态系统的总能量 即生产者固定的太阳能总量 2 起点 生产者固定太阳能开始 3 能量流动的途径 食物链和食物网 4 能量流动的过程 以初级消费者为例 一 二 三 b 同化的能量 d 呼吸作用 e 生长 发育和繁殖 1 初级消费者的能量去路有 呼吸作用散失 分解者利用 流入次级消费者 2 初级消费者同化的能量 呼吸作用散失 分解者利用 流入下一个营养级 未被利用 生产者的能量去路有哪些 提示 四条去路 一是呼吸作用散失 二是植物遗体 残枝败叶被分解者利用 三是流入初级消费者 四是未被利用 一 二 三 5 能量流动的特点 一是能量流动是单向的 不可逆转的 也不能循环流动 二是能量在流动的过程中逐级递减 能量在相邻两个营养级间的传递效率是10 20 6 能量流动的模型 如果将单位时间内各个营养级所得的能量数值 由低到高绘制成图 可形成一个金字塔形 叫做能量金字塔 在一个生态系统中 营养级越多 在能量流动中消耗的能量也就越多 生态系统中能量流动一般不超过4 5个营养级 能量金字塔能够倒置吗 为什么 提示 不能 因为能量流动逐级递减 单向不循环 一 二 三 三 研究生态系统能量流动在实践中的意义可以帮助人们科学规划 设计人工生态系统 使能量得到最有效的利用 还可以帮助人们合理地调整生态系统中能量流动关系 使能量持续高效地流向对人类有益的部分 一 二 三 四 一 能量流动的过程1 能量的输入 1 能量来源 几乎都来自太阳能 2 能量的传递 1 传递途径 食物链和食物网 2 传递形式 有机物中的化学能 一 二 三 四 3 传递过程 一 二 三 四 特别提醒由图解可以看出 一个营养级所同化的能量 有三个去向 a 呼吸作用散失 b 被下一营养级同化 食物链的最后一个营养级除外 c 遗体 残骸等被分解者分解 某营养级产生的粪便中的能量 不属于被该营养级同化的能量 它属于上一营养级同化的能量 一 二 三 四 3 能量的转化4 能量的散失 1 形式 热能 热能是能量流动的最后形式 2 过程 3 特殊途径 一 二 三 四 二 能量流动的特点1 能量流动是单向的 1 食物链各营养级的顺序是不可逆转的 这是长期自然选择的结果 2 各营养级的生物在细胞呼吸时产生的热能 全部被散失掉了 这些能量是不能被再利用的 2 能量流动是逐级递减的 1 各营养级的生物都会因呼吸作用而消耗掉相当大的一部分能量 2 各营养级的生物中总有一部分能量未被下一营养级的生物所利用 3 各营养级中都有少部分能量随着残枝 败叶或遗体等被分解者利用了 一 二 三 四 3 能量传递效率为10 20 输入某一营养级的能量中 只有10 20 的能量流入下一个营养级 最高营养级除外 一 二 三 四 三 生态金字塔如果将单位时间内各个营养级所得的能量数值 由低到高绘制成图 可形成一个能量金字塔 根据生态系统内各个营养级的生物数量和生物量数值 可制成数量金字塔和生物量金字塔 现在把它们比较如下 一 二 三 四 一 二 三 四 特别提醒 人们应用最普遍的是能量金字塔 数量金字塔在前一营养级的生物个体很大 而后一营养级的生物个体很小时 会出现倒置现象 如在一片树林中 树 昆虫和食虫鸟类的个体比例关系 可形成如上图所示的数量金字塔 生物量金字塔很少发生倒置 只有在某些水域生态系统中可能发生 一 二 三 四 四 根据提供的数据构建食物链 网 1 根据曲线图构建食物链上图为一定时间内某生态系统中几个种群的数量变化曲线 如果它们构成一条食物链 一般情况下 种群的相对数量与种群的能量呈正相关 从图示三条曲线与纵坐标的交点可以看出 此生态系统中乙的相对数量最多 能量也最多 应处于第一营养级 丙其次 甲最少 分别处于第二 第三营养级 则食物链是乙 丙 甲 一 二 三 四 2 根据柱形图构建食物链 网 一个生态系统中的四种生物 构成一条食物链 上图表示在某一时间分别测得的这四种生物 甲 乙 丙 丁 所含有机物的总量 能量储存在有机物中 一般情况下 各营养级的有机物总量可以看作各营养级含有的能量 在生态系统中 营养级越低 所占有的能量越多 反之 则越少 据此可以推出此生态系统的食物链是丙 甲 乙 丁 一 二 三 四 3 根据表格数据呈现的能量值构建食物链 网 下表是对某生态系统营养级和能量流动情况的调查结果 表中A B C D分别表示不同的营养级 Pg表示生物同化作用固定能量的总量 根据能量多少和传递效率10 20 可以确定食物链为B D A C 一 二 三 四 4 根据表格数据呈现的重金属 DDT等的浓度构建食物链 网 如某生态系统中生物体内残留有机汞的情况如下表 本表呈现的是某生物体的有机汞浓度 有机汞存在生物富集现象 即随着营养级的增加 汞浓度增加 所以从表中有机汞浓度的大小可推知该生物营养级的高低 从而判断各生物能量值的大小 表中A有机汞浓度最低 属第一营养级 C和E的有机汞浓度差不多 表明两者属同一营养级 D有机汞浓度最高 属最高营养级 所以 最可能的食物链如右图 题型一 题型二 题型三 题型一生态系统的能量流动去路 例1 下图表示某草原生态系统中能量流动图解 表示相关过程能量流动量 下列有关叙述正确的是 题型一 题型二 题型三 A 是流入该生态系统的总能量B 分解者分解动植物遗体释放出来的能量 可供绿色植物再利用C 图中 的比值代表 草 兔 的能量传递效率D 和 分别属于草和兔同化量的一部分解析 流入该生态系统的总能量应该是生产者 草 所固定的太阳能的总量 而 仅是其中的一部分 所以A错 分解者分解遗体 最终是以热能的形式释放 而热能不能被绿色植物固定利用 所以B项错 图中 分别是流向兔和狐的能量 并不是兔和狐同化的能量 二者之比不能代表 草 兔 的能量传递效率 所以C项错 是兔排出的粪便中所含的能量 兔是初级消费者 初级消费者的粪便所含的能量不属于初级消费者所同化的 应该属于生产者 草 同化量的一部分 同理 应属于兔同化量的一部分 所以D项正确 答案 D 题型一 题型二 题型三 反思领悟生态系统中每个营养级的能量一般分两块三条去路 两块 一是细胞呼吸以热能的形式散失一大部分 二是细胞呼吸产生的ATP用于自身生长发育和繁殖的部分 三条去路 一是呼吸散失 二是被下一营养级摄取 三是遗体 残骸等被分解者分解利用 题型一 题型二 题型三 题型二生态系统的能量流动特点 例2 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解析 由于捕食关系 初级消费者中的能量有10 20 流入次级消费者体内 则初级消费者越多 次级消费者获得的能量也越多 答案 C 题型一 题型二 题型三 题型三能量流动的相关计算 例3 右上图所示食物网中 假如猫头鹰的食物有2 5来自兔 2 5来自鼠 1 5来自蛇 那么 猫头鹰若要增加20g体重 至少需要消耗植物 A 80gB 900gC 800gD 600g 题型一 题型二 题型三 题型一 题型二 题型三 反思领悟 1 若一食物网中 已知最高营养级增重为N 要求最多需第一营养级多少时 按最长食物链 最低传递效率计算 要求至少消耗第一营养级多少时 按最短食物链 最高传递效率计算 2 若一食物网中 已知第一营养级质量为M 要求最高营养级最多获得多少能量时 应按最短食物链 最高传递效率计算 要求最高营养级最少获得多少能量时 应按最长食物链 最低传递效率计算