第2節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動

1、1. 生態(tài)系統(tǒng)的能量流動包括能量的輸生態(tài)系統(tǒng)的能量流動包括能量的輸 入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失等過程。入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失等過程。2能量流動的起點是生產(chǎn)者固定的太能量流動的起點是生產(chǎn)者固定的太 陽能，渠道是食物鏈和食物網(wǎng)，能陽能，渠道是食物鏈和食物網(wǎng)，能 量形式的變化由光能量形式的變化由光能生物體有機生物體有機 物中的化學能物中的化學能熱能。熱能。3流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量是生產(chǎn)者固流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量是生產(chǎn)者固 定的全部太陽能。定的全部太陽能。4能量流動的特點是單向流動，逐級遞減。能量流動的特點是單向流動，逐級遞減。5能量金字塔的形狀永遠是正金字塔能量金字塔的形狀永遠是正金字塔 形，數(shù)量金字塔有倒置的

2、情況。形，數(shù)量金字塔有倒置的情況。6研究能量流動的意義：研究能量流動的意義：設(shè)計人工生態(tài)系統(tǒng)，使能量得到設(shè)計人工生態(tài)系統(tǒng)，使能量得到最有效的利用。最有效的利用。調(diào)整能量流動關(guān)系，使能量持續(xù)調(diào)整能量流動關(guān)系，使能量持續(xù) 高效地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠?。高效地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠?。能量流動的過程能量流動的過程自讀教材自讀教材夯基礎(chǔ)夯基礎(chǔ)1能量流動的含義能量流動的含義填空填空2能量流動的過程能量流動的過程填空填空(2)第一營養(yǎng)級的能量去向：第一營養(yǎng)級的能量去向：3傳遞過程圖解傳遞過程圖解填圖填圖 1生態(tài)系統(tǒng)中能量的源頭及流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總生態(tài)系統(tǒng)中能量的源頭及流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量分別是指哪一部分？

3、能量分別是指哪一部分？ 提示：能量的源頭是太陽能，流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總提示：能量的源頭是太陽能，流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量指生產(chǎn)者固定的全部太陽能。能量指生產(chǎn)者固定的全部太陽能。 2結(jié)合教材結(jié)合教材P94圖圖56思考：思考： (1)初級消費者攝入的能量是其同化量嗎？它們之間存初級消費者攝入的能量是其同化量嗎？它們之間存在什么關(guān)系？在什么關(guān)系？ 提示：初級消費者攝入的能量不等于其同化量，它們提示：初級消費者攝入的能量不等于其同化量，它們之間存在的關(guān)系是：同化量攝入量糞便量。之間存在的關(guān)系是：同化量攝入量糞便量。(2)初級消費者同化的能量會有哪些去向？初級消費者同化的能量會有哪些去向？提示：提示：通過呼

4、吸作用以熱能形式散失；通過呼吸作用以熱能形式散失；流入下一營養(yǎng)級；流入下一營養(yǎng)級；被分解者分解利用。被分解者分解利用。（3）初級消費者糞便中的能量是指其流向分解者的那部分能）初級消費者糞便中的能量是指其流向分解者的那部分能量嗎？為什么？量嗎？為什么？提示：不是，初級消費者糞便中的能量不屬于其同化的能量。提示：不是，初級消費者糞便中的能量不屬于其同化的能量。 3整個生態(tài)系統(tǒng)中能量會因散失而減少，它主要是指整個生態(tài)系統(tǒng)中能量會因散失而減少，它主要是指哪個生理過程？以什么形式散失？哪個生理過程？以什么形式散失？ 提示：整個生態(tài)系統(tǒng)中的能量主要是通過呼吸作用以提示：整個生態(tài)系統(tǒng)中的能量主要是通過呼吸作

5、用以熱能形式散失。熱能形式散失。跟隨名師跟隨名師解疑難解疑難1能量流動過程分析能量流動過程分析 由上圖分析可知：由上圖分析可知： (1)能量流動的起點：從生產(chǎn)者固定太陽能開始。能量流動的起點：從生產(chǎn)者固定太陽能開始。 (2)能量流動的途徑：食物鏈和食物網(wǎng)。能量流動的途徑：食物鏈和食物網(wǎng)。 (3)能量流動的過程中能量的變化：太陽能能量流動的過程中能量的變化：太陽能生物體內(nèi)生物體內(nèi)有機物中的化學能有機物中的化學能熱能。熱能。 (4)能量散失的主要途徑：呼吸作用中以熱能的形式散失。能量散失的主要途徑：呼吸作用中以熱能的形式散失。(5)以第二營養(yǎng)級為例分析能量的分流：以第二營養(yǎng)級為例分析能量的分流：2

6、能量形式的轉(zhuǎn)化能量形式的轉(zhuǎn)化 特別提醒特別提醒 (1)動物的攝入量不等于同化量，關(guān)系為：同化量動物的攝入量不等于同化量，關(guān)系為：同化量攝入量糞便量。攝入量糞便量。 (2)某一營養(yǎng)級的糞便量不屬于該營養(yǎng)級同化量，而某一營養(yǎng)級的糞便量不屬于該營養(yǎng)級同化量，而應是上一營養(yǎng)級的同化量。應是上一營養(yǎng)級的同化量。能量流動的特點和意義能量流動的特點和意義自讀教材自讀教材夯基礎(chǔ)夯基礎(chǔ) 1能量流動的特點能量流動的特點判斷正誤判斷正誤 (1)生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動是單向的。生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動是單向的。 () (2)能量只能沿著食物鏈傳遞，捕食關(guān)系是不能逆轉(zhuǎn)的。能量只能沿著食物鏈傳遞，捕食關(guān)系是不能逆轉(zhuǎn)的。() (

7、3)能量流動是逐級遞減的，其原因是有一部分能量被自身能量流動是逐級遞減的，其原因是有一部分能量被自身利用，還有一部分能量流入下一營養(yǎng)級。利用，還有一部分能量流入下一營養(yǎng)級。 () (4)生態(tài)系統(tǒng)中能量流動只能經(jīng)過生態(tài)系統(tǒng)中能量流動只能經(jīng)過45個營養(yǎng)級。個營養(yǎng)級。 () (5)營養(yǎng)級越低，越在能量金字塔的頂端。營養(yǎng)級越低，越在能量金字塔的頂端。 () 2研究能量流動的意義研究能量流動的意義填空填空 (1)幫助人們科學規(guī)劃、設(shè)計人工生態(tài)系統(tǒng)，使能量得幫助人們科學規(guī)劃、設(shè)計人工生態(tài)系統(tǒng)，使能量得到到 的利用。的利用。 (2)幫助人們合理地調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的幫助人們合理地調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的 關(guān)系，關(guān)系，使

8、能量持續(xù)高效地流向?qū)θ祟愂鼓芰砍掷m(xù)高效地流向?qū)θ祟?的部分。的部分。最有效最有效能量流動能量流動最有益最有益 1結(jié)合教材結(jié)合教材P95圖圖58思考下列問題：思考下列問題： (1)圖中生產(chǎn)者的能量分為四部分，而圖圖中生產(chǎn)者的能量分為四部分，而圖57中生產(chǎn)者中生產(chǎn)者的能量分為三部分，差異是哪一部分？的能量分為三部分，差異是哪一部分？提示：差異是圖提示：差異是圖58中多一個未利用的能量。中多一個未利用的能量。 (2)能量流動在植食性動物與肉食性動物之間的傳遞能量流動在植食性動物與肉食性動物之間的傳遞效率是多少？能總結(jié)計算公式嗎？效率是多少？能總結(jié)計算公式嗎？ 2結(jié)合教材結(jié)合教材P96圖圖59中各營養(yǎng)

9、級的能量由低到高中各營養(yǎng)級的能量由低到高繪成能量金字塔，思考如果把每個營養(yǎng)級的生物量及生繪成能量金字塔，思考如果把每個營養(yǎng)級的生物量及生物數(shù)量關(guān)系用圖形表示出來，是不是也是正金字塔形？物數(shù)量關(guān)系用圖形表示出來，是不是也是正金字塔形？如果是，有沒有例外？如果是，有沒有例外？ 提示：一般情況下，也是正金字塔形。但是有時候提示：一般情況下，也是正金字塔形。但是有時候會出現(xiàn)倒置的塔形。例如，在海洋生態(tài)系統(tǒng)中，由于生會出現(xiàn)倒置的塔形。例如，在海洋生態(tài)系統(tǒng)中，由于生產(chǎn)者產(chǎn)者(浮游植物浮游植物)的個體小，壽命短，又會不斷地被浮游動的個體小，壽命短，又會不斷地被浮游動物吃掉，所以某一時刻調(diào)查到的浮游植物的生物

10、量可能物吃掉，所以某一時刻調(diào)查到的浮游植物的生物量可能低于浮游動物的生物量。當然，總的來看，一年中流過低于浮游動物的生物量。當然，總的來看，一年中流過浮游植物的總能量還是比流過浮游動物的要多。同理，浮游植物的總能量還是比流過浮游動物的要多。同理，成千上萬只昆蟲生活在一株大樹上，該數(shù)量金字塔的塔成千上萬只昆蟲生活在一株大樹上，該數(shù)量金字塔的塔形也會發(fā)生倒置。形也會發(fā)生倒置。跟隨名師跟隨名師解疑難解疑難 1能量流動的特點能量流動的特點 (1)單向流動。單向流動。 食物鏈中各營養(yǎng)級的順序是不可逆轉(zhuǎn)的，這是長期自然食物鏈中各營養(yǎng)級的順序是不可逆轉(zhuǎn)的，這是長期自然選擇的結(jié)果。選擇的結(jié)果。 (2)逐級遞減

11、。逐級遞減。 各營養(yǎng)級的生物都會因呼吸作用而消耗掉相當大的一各營養(yǎng)級的生物都會因呼吸作用而消耗掉相當大的一部分能量，并以熱能的形式散失，無法再利用。部分能量，并以熱能的形式散失，無法再利用。 各營養(yǎng)級的生物中總有一部分能量未被下一營養(yǎng)各營養(yǎng)級的生物中總有一部分能量未被下一營養(yǎng)級的生物利用，即未被利用部分。級的生物利用，即未被利用部分。 少部分能量隨著殘枝敗葉或遺體等直接傳給了分少部分能量隨著殘枝敗葉或遺體等直接傳給了分解者。解者。 2生態(tài)金字塔生態(tài)金字塔 生態(tài)金字塔是生態(tài)學中表示不同關(guān)系的一種形式，生態(tài)生態(tài)金字塔是生態(tài)學中表示不同關(guān)系的一種形式，生態(tài)學中常以金字塔的形式表示的有能量金字塔、數(shù)量

12、金字塔等。學中常以金字塔的形式表示的有能量金字塔、數(shù)量金字塔等。不同的金字塔能形象地說明營養(yǎng)級與能量、生物個體數(shù)量之不同的金字塔能形象地說明營養(yǎng)級與能量、生物個體數(shù)量之間的關(guān)系，是定量研究生態(tài)系統(tǒng)的直觀體現(xiàn)。間的關(guān)系，是定量研究生態(tài)系統(tǒng)的直觀體現(xiàn)。類型類型項目項目能量金字塔能量金字塔數(shù)量金字塔數(shù)量金字塔生物量金字塔生物量金字塔形狀形狀特點特點正金字塔形正金字塔形一般為正金字一般為正金字塔形，有時會塔形，有時會出現(xiàn)倒金字塔出現(xiàn)倒金字塔形形一般為正金字一般為正金字塔形塔形類型類型項目項目能量金字塔能量金字塔數(shù)量金字塔數(shù)量金字塔生物量金字塔生物量金字塔象征含義象征含義能量在沿食物能量在沿食物鏈流動過

13、程中鏈流動過程中具有逐級遞減具有逐級遞減的特性的特性生物個體數(shù)目生物個體數(shù)目在食物鏈中隨在食物鏈中隨營養(yǎng)級升高而營養(yǎng)級升高而逐級遞減逐級遞減生物量生物量(現(xiàn)存生現(xiàn)存生物有機物的總物有機物的總質(zhì)量質(zhì)量)沿食物鏈沿食物鏈升高逐級遞減升高逐級遞減每一階含每一階含義義每一營養(yǎng)級生每一營養(yǎng)級生物所含能量的物所含能量的多少多少每一營養(yǎng)級生每一營養(yǎng)級生物個體的數(shù)目物個體的數(shù)目每一營養(yǎng)級生每一營養(yǎng)級生物的有機物總物的有機物總量量類型類型項目項目能量金能量金字塔字塔數(shù)量金字塔數(shù)量金字塔生物量金字塔生物量金字塔特殊形特殊形狀狀無無如一棵樹與樹上昆蟲如一棵樹與樹上昆蟲及鳥的數(shù)量關(guān)系：及鳥的數(shù)量關(guān)系：如人工養(yǎng)殖的魚如

14、人工養(yǎng)殖的魚塘，生產(chǎn)者的生塘，生產(chǎn)者的生物量可以小于消物量可以小于消費者的生物量費者的生物量能量流動過程分析能量流動過程分析 (2012荊州高二質(zhì)檢荊州高二質(zhì)檢)下圖表示某草原生態(tài)系下圖表示某草原生態(tài)系統(tǒng)中能量流動圖解，統(tǒng)中能量流動圖解，表示相關(guān)過程能量流動量。下表示相關(guān)過程能量流動量。下列有關(guān)敘述正確的是列有關(guān)敘述正確的是 () A和和分別屬于草和兔同化量的一部分分別屬于草和兔同化量的一部分 B是流入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量是流入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量 C圖中圖中/的比值代表草的比值代表草兔的能量傳遞效率兔的能量傳遞效率 D分解者分解動植物遺體釋放出來的能量，可供分解者分解動植物遺體釋放出來的能量，可

15、供綠色植物再利用綠色植物再利用 思路點撥思路點撥 精講精析精講精析圖中圖中分別是流向兔和狐的能量，分別是流向兔和狐的能量，與與之比不能代表之比不能代表“草草兔兔”的能量傳遞效率，所以的能量傳遞效率，所以C錯。錯。是是兔排出的糞便中所含的能量，兔是初級消費者，初級消費兔排出的糞便中所含的能量，兔是初級消費者，初級消費者的糞便所含的能量不屬于初級消費者，而應屬于生產(chǎn)者；者的糞便所含的能量不屬于初級消費者，而應屬于生產(chǎn)者；是由兔流向分解者的能量，應屬于兔同化量的一部分，是由兔流向分解者的能量，應屬于兔同化量的一部分，所以所以A正確。流入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量應該是生產(chǎn)者所固定正確。流入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量

16、應該是生產(chǎn)者所固定的太陽能的總量，而的太陽能的總量，而僅是其中的一部分，所以僅是其中的一部分，所以B錯。分解錯。分解者分解遺體，其中的能量最終是以熱能的形式釋放，而熱者分解遺體，其中的能量最終是以熱能的形式釋放，而熱能不能被綠色植物固定利用，所以能不能被綠色植物固定利用，所以D錯。錯。 答案答案A (1)不定時分析：流入某一營養(yǎng)級的能量在足夠長的時不定時分析：流入某一營養(yǎng)級的能量在足夠長的時間內(nèi)的去路可能有間內(nèi)的去路可能有3條，即自身呼吸消耗、流入下一營養(yǎng)級條，即自身呼吸消耗、流入下一營養(yǎng)級(最高營養(yǎng)級除外最高營養(yǎng)級除外)和被分解者分解利用。和被分解者分解利用。 (2)定時分析：流入某一營養(yǎng)級

17、的能量在一定時間內(nèi)的定時分析：流入某一營養(yǎng)級的能量在一定時間內(nèi)的去路可能有去路可能有4條，除了上面的三條外，還有一條是既未被自條，除了上面的三條外，還有一條是既未被自身呼吸消耗，也未被下一營養(yǎng)級和分解者利用，即身呼吸消耗，也未被下一營養(yǎng)級和分解者利用，即“未利用未利用”部分。如果是以年為單位研究，其中部分。如果是以年為單位研究，其中“未利用未利用”部分的能量將部分的能量將保留到下一年。保留到下一年。能量流動的特點能量流動的特點 如圖為某一生態(tài)系統(tǒng)的如圖為某一生態(tài)系統(tǒng)的能量金字塔，其中能量金字塔，其中、分別分別代表不同的營養(yǎng)級，代表不同的營養(yǎng)級，E1、E2代表能量的代表能量的形式。下列敘述正確的

18、是形式。下列敘述正確的是 () A是初級消費者是初級消費者 B為分解者為分解者 CE1為太陽能，為太陽能，E2為熱能為熱能 D能量可在食物鏈中循環(huán)利用能量可在食物鏈中循環(huán)利用思路點撥思路點撥 精講精析精講精析依題意，依題意，是生產(chǎn)者，是生產(chǎn)者，是初級消費者，是初級消費者，是次級消費者，是次級消費者，是三級消費者，是三級消費者，E1為生產(chǎn)者固定的能為生產(chǎn)者固定的能量，應是太陽能，量，應是太陽能，E2為各營養(yǎng)級的生物通過呼吸作用釋放為各營養(yǎng)級的生物通過呼吸作用釋放出的能量，應為熱能。能量流動的特點是單向流動、逐級出的能量，應為熱能。能量流動的特點是單向流動、逐級遞減。遞減。 答案答案C 一片樹林中

19、，樹、昆蟲和食蟲鳥類的個一片樹林中，樹、昆蟲和食蟲鳥類的個體數(shù)比例關(guān)系如右圖所示。下列選項中正確體數(shù)比例關(guān)系如右圖所示。下列選項中正確表示樹、昆蟲、食蟲鳥之間的能量流動關(guān)系表示樹、昆蟲、食蟲鳥之間的能量流動關(guān)系的是的是(選項方框面積表示能量的大小選項方框面積表示能量的大小) () 解析：解析：生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級所擁有的能量沿食物鏈應生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級所擁有的能量沿食物鏈應逐級遞減，按各營養(yǎng)級能量數(shù)值繪制而成的圖形總呈正逐級遞減，按各營養(yǎng)級能量數(shù)值繪制而成的圖形總呈正金字塔形。金字塔形。 答案：答案：C1調(diào)查某生態(tài)系統(tǒng)的能量流動情況。調(diào)查某生態(tài)系統(tǒng)的能量流動情況。2分析某一生態(tài)系統(tǒng)的能量流動情況。分

20、析某一生態(tài)系統(tǒng)的能量流動情況。 典例剖析典例剖析 某地出現(xiàn)了較為嚴重的自然災害，導致此區(qū)域的自然保某地出現(xiàn)了較為嚴重的自然災害，導致此區(qū)域的自然保護區(qū)生態(tài)環(huán)境破壞，下圖為被毀的自然保護區(qū)在人為干預下護區(qū)生態(tài)環(huán)境破壞，下圖為被毀的自然保護區(qū)在人為干預下恢復過程中的能量流動圖恢復過程中的能量流動圖(單位：單位：103 kJm2a1)。 (1)計算可知，肉食動物需補償輸入的能量值為計算可知，肉食動物需補償輸入的能量值為_。由圖可知，營養(yǎng)級由圖可知，營養(yǎng)級_(填填“較高較高”或或“較低較低”)的生物在這場的生物在這場災害中受到的影響較大。災害中受到的影響較大。 (2)在人為干預下，能量在第二營養(yǎng)級到第

21、三營養(yǎng)級之間在人為干預下，能量在第二營養(yǎng)級到第三營養(yǎng)級之間的傳遞效率為的傳遞效率為_。 (3)若某村落由于自然災害在較長一段時間內(nèi)不能得到外若某村落由于自然災害在較長一段時間內(nèi)不能得到外界援助，但尚可農(nóng)耕及畜牧養(yǎng)殖，此種狀態(tài)下可以適當改變界援助，但尚可農(nóng)耕及畜牧養(yǎng)殖，此種狀態(tài)下可以適當改變膳食結(jié)構(gòu)。例如，若將膳食結(jié)構(gòu)。例如，若將(草食草食)動物性與植物性食物的比例由動物性與植物性食物的比例由1 1調(diào)整為調(diào)整為1 4，可供養(yǎng)的人口數(shù)量將是原來的，可供養(yǎng)的人口數(shù)量將是原來的_倍。倍。(能量傳遞效率按能量傳遞效率按10%計算，結(jié)果精確到小數(shù)點后兩位數(shù)字計算，結(jié)果精確到小數(shù)點后兩位數(shù)字) 解析解析(1

22、)肉食動物需補償輸入的能量值流出肉食肉食動物需補償輸入的能量值流出肉食動物的總能量流入肉食動物的總能量動物的總能量流入肉食動物的總能量(肉食動物呼吸肉食動物呼吸消耗的熱能流入頂位肉食動物的能量肉食動物流入消耗的熱能流入頂位肉食動物的能量肉食動物流入分解者的能量肉食動物未利用的能量分解者的能量肉食動物未利用的能量)(植食動物同化植食動物同化的總能量補償輸入植食動物的總能量植食動物呼吸的總能量補償輸入植食動物的總能量植食動物呼吸消耗的熱能植食動物未利用的能量植食動物流入分消耗的熱能植食動物未利用的能量植食動物流入分解者的能量解者的能量)(2.10.250.055.1)(142490.5)5103(

23、 kJm2a1)；補償輸入到植食動物、肉食；補償輸入到植食動物、肉食動物、頂位肉食動物的能量分別為動物、頂位肉食動物的能量分別為2、5、12，進而可知，進而可知，營養(yǎng)級較高的生物在這場災害中受到的影響較大。營養(yǎng)級較高的生物在這場災害中受到的影響較大。(2)在人在人為干預下，能量在第二營養(yǎng)級為干預下，能量在第二營養(yǎng)級(植食動物植食動物)與第三營養(yǎng)級與第三營養(yǎng)級(肉肉食動物食動物)之間的傳遞效率從植食動物流入肉食動物的總能之間的傳遞效率從植食動物流入肉食動物的總能量量/流入植食動物的總能量流入植食動物的總能量(2.516)100%15.6%。(3)人因攝食植物性食物構(gòu)成的食物鏈為：植物人因攝食植物性食物構(gòu)成的食物鏈為：植物人；人因攝人；人因攝食食(草食草食)動物性食物構(gòu)成的食物鏈為：植物動物性食物構(gòu)成的食物鏈為：植物草食動物草食動物人。假設(shè)現(xiàn)在村落中人們獲得的總能量為人。