生态系统的能量流动
生态系统中的能量流动
生态系统中的能量流动1. 引言生态系统是一个由相互作用的生物群体和环境组成的复杂系统。
在生态系统中，能量的流动十分重要。
本文将介绍生态系统中能量的来源、转化和流动过程。
2. 能量的来源生态系统中的能量主要来自太阳辐射，太阳光是地球上大部分生物所依赖的能量来源。
植物通过光合作用将太阳光能转化为化学能，并为整个生态系统提供能量。
3. 能量的转化能量在生态系统中通过食物链的转化过程不断传递和转化。
食物链由食物网中的不同级别组成，包括植物、草食动物、食肉动物等。
植物通过光合作用获得能量，并被草食动物食用，能量从植物转移到草食动物。
接着，食肉动物捕食草食动物，能量再次转移。
能量的转化过程持续进行，直到能量最终以热能的形式散失。
4. 能量的流动能量在生态系统中通过食物链的流动来传递和分配。
能量流动的方向是从太阳、植物、草食动物到食肉动物，最后以热能散失。
这个过程中，能量逐渐减少，因为每一次能量转化都会有能量损失。
能量的流动影响着生态系统中各个生物之间的相互作用和生态平衡。
5. 能量流动的重要性生态系统中的能量流动是维持生态平衡的重要因素。
不同生物之间的能量流动构成了复杂的食物网关系，通过能量的传递和转化，生物之间形成了复杂的相互依赖关系。
能量的流动还影响着生态系统中的物质循环和生物多样性。
6. 结论生态系统中的能量流动是一个复杂而重要的过程，它构成了生态系统的基础。
能量的来源、转化和流动过程形成了一个互相依赖的生态环境，维持着生态平衡和生物多样性。
深入理解生态系统中能量的流动将有助于保护和管理生态系统，以实现可持续发展的目标。
生态系统的能量流动
生态系统的能量流动生态系统是由相互作用的生物群体、环境条件和物质循环组成的。
其中一个重要的组成部分是能量流动。
能量在生态系统中的流动过程可以帮助我们更好地理解生态系统的运作机制。
一、太阳能的输入生态系统中能量流动的起源是太阳能。
太阳能以光的形式输入到地球上。
植物通过光合作用将太阳能转化成化学能，并将其储存为有机物质（如葡萄糖）。
这个过程被称为能量的初级生产者，是生态系统中能量流动的基础。
二、食物链和食物网能量在生态系统中通过食物链和食物网的方式流动。
食物链描述了生物之间的食物关系，其中一种生物以另一种生物为食。
食物链可以被连接起来形成食物网，其中多种生物之间相互依存。
在食物链中，能量从一个层级转移到下一个层级。
植物是第一层级，被称为初级生产者。
草食动物是第二层级，被称为初级消费者，它们以植物为食物。
肉食动物是第三层级，被称为次级消费者，它们以草食动物为食物。
能量在每个层级中不断转移，但数量逐渐减少。
三、能量的捕获和转化生态系统中的能量主要通过食物链中的捕食行为来转移。
食物链中的捕食者通过捕食其它生物来获得能量。
捕获的能量以有机物的形式存储在捕食者的体内，并通过新的食物链继续流动。
捕食者利用捕获的能量维持生命活动，并进行生长和繁殖，同时也消耗了一部分能量。
这些未被消耗的能量有一部分通过摄取食物、呼吸和其他代谢过程转化为热能，散发到环境中。
因此，能量的转化过程通常是不完全的，有一部分能量会损失。
四、能量的流失和生态效率能量在生态系统中的流失主要源自能量转化过程中的损失。
生态系统中的能量流失可以通过两个方面来理解：一个是由于食物链中每个层级中的能量减少，另一个是由于能量在转化过程中的浪费。
在食物链中，每个层级中的能量减少主要是因为能量的转化效率较低。
植物通过光合作用将太阳能转化为有机物，其中只有一部分能量被存储。
同样，食物链中每个层级中的捕食者只能获得部分能量，并将剩余的能量丢失。
另一方面，能量在转化过程中的浪费也会导致能量的流失。
【高中生物】高中生物知识点：生态系统的能量流动
【高中生物】高中生物知识点：生态系统的能量流动生态系统的能量流动：1、概念生物系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程，输入生态系统总能量是生产者固定的太阳能，传递沿食物链、食物网，散失通过呼吸作用以热能形式散失的。
2、过程：(1)能量的输入③输出生态系统的总能量：生产者紧固的太阳能总量。
(2)能量的传递①传达途径：食物链和食物网。
②传递形式：有机物中的化学能。
③传达过程：(3)能量的转化(4)能量的散佚①形式：热能，热能是能量流动的最后形式。
3、能量流动的特点（1）单向流动①食物链中，相连营养级生物的猎食关系不可逆转，因此能量无法滑液，这就是长期自然选择的结果。
②各营养级的能量总有一部分通过细胞呼吸以热能的形式散失，这些能量是无法再利用的。
（2）逐级递增①每个营养级的生物总有一部分能量不能被下一营养级利用。
②各个营养级的生物都会因细胞体温消耗相当大的一部分能量，可供自身利用和一热能形式散佚。
③各营养级中的能量都要有一部分流入分解者。
4、能量传递效率能量在相连两个营养级间的传达效率通常为10?～20?，即为输出某一营养级的能量中，只有10?～20?的能量流进下一营养级。
计算方法为：4、研究能量流动的意义：（1）实现对能量的多级利用，提高能量的利用效率（如桑基鱼塘）（2）合理地调整能量流动关系，并使能量持续高效率的流向对人类最有益的部分（例如农作物除草、灭虫）生态系统中能量流动的计算：在化解有关能量传递的排序问题时，首先必须确认有关的食物链，厘清生物在营养级上的差别，能量传递效率为10%-20%，解题时特别注意题目中与否存有“最多”“最少…至少”等特定的字眼，从而碗定采用l0%或20%去解题。
1．设食物链a→b→c→d，分情况讨论如下：未知d营养级的能量为m，则至少须要a营养级的能量=m÷(20%)3；最多须要a营养级的能量=m÷(10%)3。
已知a营养级的能量为n，则d营养级获得的最多能量=n×(20%)3；d营养级获得的最少能量=n×(l0%)3。
第六章 生态系统的能量流动
生态系统中营养物质的循环主要有下列几种途径: 生态系统中营养物质的循环主要有下列几种途径
• 1.物质由动物排泄返回环境：任何动物都有一部分物质超过 排泄返回环境，浮游动物的排泄量较大。 • 2.物质中微生物分解碎屑过程和返回环境：在草原、温带森 林等。 • 3.通过在植物系中共生的真菌，直接从植物殖体（枯枝落叶） 中吸收营养物质而重新返回到植物体。在热带，尤其是热 带雨林生态系统中存在这种途径。 • 4.风化和侵蚀过程中伴同水循环携带着沉积元素，由非生 物库进入生物库。 • 5.动、植物尸体或粪便不经任何微生物分解作用也能释放营 养物质。如水中浮游生物的自溶。 • 6.人类利用化石燃料生产化肥，用海水制造淡水以及对金 属的利用。
第六章 生态系统的能量流动和物质循环
第一节 生态系统的能量流动 第二节 生态系统的物质循环 第三节 生态系统的信息传递
第一节 生态系统的能量流动
Hale Waihona Puke 一、生态系统能量流动的基本原理 二、生态效率 三、生态系统中的初级生产
一、生态系统能量流动的基本原理
（一）生态系统中的能量流动（energy flow of ecosystem ）
（三）生物地球化学循环
• 是营养物质在生态系统之间输入和输出，以及它 是营养物质在生态系统之间输入和输出， 们在大气圈、水圈和土壤圈之间的交换。 们在大气圈、水圈和土壤圈之间的交换。主要有 ）、液相 气相（气体型循环）、液相（水循环） 气相（气体型循环）、液相（水循环）和固相循 沉积型循环）三种形式。 环（沉积型循环）三种形式。
三 生态系统中的初级生产
（一）初级生产的基本概念 初级生产是指绿色植物的生产，即植物通过光合作用 吸收和固定光能，把无机物转化成有机物的生产过程。 6CO2+12H2O C6H12O6+6O2+6H2O 总初级生产量（GPP）：植物在单位面积、单位时间 内，通过光合作用固定太阳能的量。 植物呼吸作用消耗的能量（R） 净初级生产量（NPP）：总初级生产量减去呼吸作用 消耗的能量。 GPP= NPP+ R 照在植物叶面的太阳能作100%，光合作用利用的仅 有0.5%---3.5%。
生态系统中能量流动
食物网 (food web)：生态系统中的食物链很少 是单条、孤立出现的，它往往是交叉链索，形 成复杂的网络结构，此即食物网。
食物链和食物网概念的意义
食物链是生态系统营养结构的形象体现。通过食物链和食物网把生物与非生物、 生产者与消费者、消费者与消费者连成一个整体，反映了生态系统中各生物有机 体之间的营养位置和相互关系；各生物成分间通过食物网发生直接和间接的联系， 保持着生态系统结构和功能的稳定性。
第六章 生态系统中能量流动
生态系统中的能量流动
一、生态系统中的初级生产
1初级生产的基本概念 • 初级生产量或第一性生产量（primary production） 植物所固定的太阳能或所制造的有机物质.
• 净初级生产量（net primary production）
• 总初级生产量（gross primary production）
有机物质
入射 日光能
光合 作用
总生产量
呼 吸
净生产量
分解者
草食 肉食 动物 动物
顶级肉 食动物
贮存
输出
群落呼吸
一个普适生态系统的能流模型 （Odum, 1959）
生态系统能量流动规律
生态系统是一个热力学系统，生态系统中能量的传递、转换遵循热力学的两条 定律：
➢ 第一定律：能量守恒定律，能量可由一种形式转化为其他形式的能量，能量既 不能消灭，又不能凭空创造。
③ 从总的能流途径而言，能量只是一次性流 经生态系统，是不可逆的。
3．能量在生态系统内流动的过程是不断递减的过程
① 各营养级消费者不可能百分之百地利用前 一营养级的生物量；
② 各营养级的同化作用也不是百分之百的， 总有一部分不被同化；
③ 生物在维持生命过程中进行新陈代谢总是 要消耗一部分能量。
生态系统的能量流动
生态系统的能量流动生态系统是由各种生物和非生物因素相互作用而形成的复杂网络。
在这个网络中，能量是生命的基础和动力之源。
本文将探讨生态系统中的能量流动，解释其中的重要概念和机制，并阐述能量流动对生态系统的影响。
1.能量的来源和储备生态系统中的能量主要来自太阳辐射。
太阳能被光合作用捕获并转化为植物体内的化学能，形成食物链的起点。
植物通过光合作用将太阳能转化为有机物质，并储存在其组织中。
这些有机物质被称为生物质，可供其他生物利用。
2.能量的转移和转化能量在生态系统中通过食物链的转移和转化发生变化。
食物链是生物之间能量流动的路径。
它由一系列相互依赖的生物组成，其中每个生物都是下一个生物的食物来源。
能量从一个生物传递到另一个生物时，会发生能量的损失和转化。
这是因为每个生物在代谢过程中会消耗一部分能量用于生命维持和运动。
3.营养级和能量金字塔生态系统中的生物可以根据其在食物链中的位置被分为不同的营养级。
营养级指的是生物在食物链中所处的位置，越靠近基础的植物，处于较低的营养级，而越靠近顶端捕食者，处于较高的营养级。
能量金字塔可用于表示生物在营养级中的能量转移。
能量金字塔的结构表明，能量在每个营养级之间会减少。
这是因为能量的转移和转化导致了能量的损失。
因此，顶端捕食者所获取的能量相对较低，而植物所获取的能量最高。
4.能量流动的影响能量流动对生态系统的稳定性和生物多样性起着重要作用。
如果某个营养级的生物数量变化，将会对其他营养级的生物产生影响。
例如，当食草动物数量增加时，它们可能会过度捕食植物，导致植物种群减少。
这将进一步影响食草动物的数量，并可能对其他食肉动物造成连锁反应。
能量流动还影响着生态系统的能量利用效率。
由于能量在转化过程中会有损失，因此高级捕食者所获取的能量相对较低。
这一现象也解释了为什么生态系统中较高级别的食肉动物数量较少。
生态系统的能量流动是生命的基础，是维持生态系统稳定性和平衡的重要因素。
通过食物链的转移和转化，能量在不同营养级之间流动，影响着生物的生态角色和数量。
生态系统的能量流动(精校)
生态系统的能量流动能量流动的进程生态系统的单向流动能量流动能量流动的特点逐级递减研究能量流动的意义一、概念：是指生态系统中能量的输入、传递和散失的进程二、输入：绿色植物的光合作用固定太阳能开始了能量的输入三、总值：生产者固定的太阳能的总量是流动的总能量四、进程：以有机物形式沿食物链向下一营养级传递；散失的是三大功能类群生物的呼吸作用产生的热能方框大小、箭头大小的含义（一）能量流入某一营养级后的四个去向呼吸散失①能量流入某一营养级残落物、尸体③自身贮存②流入下一营养级④五、特点（一）单向流动：能量只能沿着食物链由低营养级流向高营养级每一个营养级生物都因呼吸作用而散失部份热能（二）逐级递减每一个营养级生物总有一部份不能被下一营养级利用传递效率10%～20%（形象地用能量金字塔表示）能量金字塔始终为正金字塔，都遵循10%～20%传递效率金字塔生物量金字塔数量金字塔：可能为正金字塔，也可能为倒金字塔，上下营养级之间无固定数量关系。
六、研究意义：帮忙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利的部份。
3题图【针对训练】A.基础训练1.某一生态系统中，已知一只鹰增重2kg要吃l0kg小鸟，小鸟增重0．25kg要吃2kg昆虫，而昆虫增重l00kg要吃1000kg绿色植物。
在此食物链中这只鹰对绿色植物的能量利用百分率为A．0．05％B．0．5％C．0．25％ D．0．025％2.在一条食物链中，低级消费者同化的能量，其去向为①通过呼吸作用释放的能量②通过呼吸作用释放的热能③流人到次级消费者体内④流人到分解者体内A．②③B．②④C．①③④ D．②③④3．下图是生态系统中食物链所反映出的能量流动情形，图中箭头表示能量流动的方向，单位是Kcal/m2/年下列说法正确的是A．在入射的太阳能中，生产者只利用其中的1%左右B．分解者可利用来自各营养级转移到（A）的所有能量C．消费者营养级别越高，可利用的总能量越多D．当人们把生产者作为食物时，比起其他营养级，可取得更少的能量4．流经一个生态系统的总能量是A．生产者用于生长、发育和繁衍的总能量B．流经各个营养级的能量总和C．各个营养级生物同化的能量总和D．生产者固定的太阳能的总量5．有关生态系统中能量流动的叙述，不正确的是A．生态系统中能量流动是太阳能辐射到系统内生产者上的能量B．生态系统中能量几乎全数来自太阳能C．生态系统离开外界环境的能量供给就无法维持D．生态系统中能量流动是单向流动和逐级递减的6．生态系统的能量在流经食物链的各营养级时其特点是A．逐级递减和循环流动B．逐级递增和单向流动C．逐级递减和单向流动D．逐级递增和循环流动7．在必然的时刻内，某生态系统中的全数生产者固定的太阳能为a，全数消费者所同化的能量为b，全数分解者取得的能量为c，则A、B、c之间的关系是A．a=b+c B．a>b+c C．a<b+c D．a>b=c8．假设一个生态系统的总能量为100％，按最高传递效率计算，三级消费者所取得的能量为A．0.1％B．1％C．0.8％ D．8％9．大象是植食性动物，有一种蜣螂则专以象粪为食。
生态系统的能量流动
思考：人工鱼塘、城市生态系统输入的总能量 就是鱼塘、城市中全部生产者所固定的太阳能 ，对吗？
2、能量的传递（在生物群落内部） （1）每一营养级同化的能量全部流入下一 营养级了吗？画出能量流经第一、二营养级 示意图。
(关键词：摄入量、同化量、生长发育繁殖、 分解者、粪便、呼吸作用）
生产者的能量流动途径
（2）传递给初级消费 者的能量是否包括生 产者呼吸作用消耗的 能量？ （3）初级消费者产 生的粪便量是否属于 初级消费者同化的能 量？同化量、摄入量 和粪便量之间有什么 关系？
（4）生产者流向分解 者的能量包括哪些？ 分
生产者
同化量
枯枝 落叶 遗体
呼 吸 作 用
解
者
用于生长
发育和繁殖
散失
利
用
吸 作 用
例2.在1957年，美国的生态学家H.T.Odum对佛罗里达州的银泉进行了生态 系统营养级和能量流动情况的调查，下表是调查结果。表中的①、②、③、④分 别是表示不同的营养级，⑤为分解者。GP表示生物同化作用所固定的能量，R表 示生物呼吸消耗的能量，NP表示生物体贮存着的能量（NP=GP-R），下列叙述 中正确的是（ C） 单位：102千焦/m2/年 GP NP R
第一:食物链中各营养级捕食关系不可逆转（自然选择 原因是：的结果） 第二:各营养级生物呼吸作用产生的热能不能转化为化学能 (2).逐级递减 原因是： 第一:各营养级的生物呼吸作用消耗了大部分的能量 第二:各个营养级总有一部分能量未被下一个营养级 的生物所利用。 第三:各营养级生物中的能量都有一部分流入分解者
① ② ③
④ ⑤ 输入
15.91 871.27 0.88
141.20 211.85
2.81 369.69 0.34
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鼬
76×103卡/顷· 年
田鼠
176×103卡/顷· 年
植物
59.3×106卡/顷· 年
能量金字塔
单位时间内各营养级所得到的能量数值，
由低到高绘制的图形
三级消费者（第四营养级） 次级消费者（第三营养级） 初级消费者（第二营养级）
生产者（第一营养级）
从能量流动金字塔可以看出： 营养级越多，在能量流动中 。 越多 湖泊生态系统能量金字塔 消耗的能量就 _____
起点: 始于生产者固定太阳能，即流经生态系统的总能量。
传递 渠道: 食物链和食物网
产者
生
消费者
初级
传递
消费者
次级
散失（分解者）
请计算能量传递效率（输入后一营养级的
能量与输入前一营养级的能量的比）
赛达伯格湖的能量流动图解
96.3 18.8
呼吸 122.6
7.5
生产者 464.6
13.5%
62.8
植食性动物 62.8
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。
巩固与训练
在绿色植物→鼠→猫头鹰 这条食物链中，猫头鹰增重1Kg， 至少需要消耗绿色植物______Kg。
X×20%×20%=1Kg x=25Kg
能量金字塔
生产者 464.6
植食性动物 62.8
肉食性动物 12.6
1960年，科学家在密执安荒地对一个由植物、田鼠和鼬三个环节组 成的食物链进行了能流分析。 荒地接受的太阳辐射量：6.3×1010卡/顷· 年； 植物固定的能量：59.3×106卡/顷· 年； 田鼠吃植物获得的能量为：176×103卡/顷· 年； 鼬同化的能量为：55.6×103卡/顷· 年。
2.1
20%
12.6 29.3
肉食性动物 12.6
微量 5.0
293 12.5
未 分解者 2· 单位（焦 / 厘米 年） 固 14.6 定
未利用 327.3
能量流动的特点:
逐级递减:
•自身呼吸作用消耗 呼吸 •分解者利用 122.6
96.3
生产者 464.6
7.5 •暂未利用 18.8 10%～20% 能量传递效率 13.5% 20%
如果把各个营养级的生物数量关系， 用绘制能量金子塔的方式表达出来， 是不是也是金字塔形？ 如果是，有 没有例外？
小鸟 昆虫 树
个体数量金字塔
研究能量流动的意义: 调整能流关系，使能量持续高效地流向对人类 有益的部分。
农田生态系统中人类的劳作对能量流 动有什么影响?
概念： 生态系统中能量的输入、传递和散失
假如你流落到荒岛上，只有 一只母鸡、15kg玉米……
１．先吃鸡，再吃玉米？ ２．先吃玉米，同时用一部分玉 米喂鸡，吃鸡产下的蛋？？
照射在草地上的太 阳能都被小草固定 了吗?
呼吸作用 生命 活动
太阳能被小草固定后,这些 热能 能量有哪些去向?
暂未利用
分解者 残枝败叶等
呼吸作用
呼吸作用
呼吸作用
暂未利用
呼吸作用
呼吸作用
呼吸作用
暂未利用
产者
残枝败叶等 分解者
生
暂未利用
暂未利用
消费者
残骸
初级
消费者
残骸 分解者
次级
分解者
太阳 1、当能量进入生态系统时是由_________ 能 化学 能。 转化为________
2、能量在生态系统内部之间是以什么形式流 动的？ 有机物中的化学能 3、能量从生态系统中散失时是以何种形式 散失的？ 热能
能量流动：
生态系统中能量的输入、传递、转化和 散失的过程。 散失（呼吸作用） 呼吸作用 呼吸作用 呼吸作用
产者
残枝败叶等 分解者
生
传递
消费者
残骸
初级
传递
消费者
残骸 分解者
次级
分解者 散失（分解者）
能量流动的过程
散失（呼吸作用） 去向: 自身呼吸作用消耗（热能散失，生命活动）；
分解者所利用；被下一营养级同化
62.8
植食性动物 62.8
2.1
12.6 29.3
肉食性动物 12.6
5.0
微量
293 12.5
未 固
单向流动:不可逆向，不可循环
分解者 14.6
未利用 327.3
二、能量流动的特点
（一）单向流动：
食物链各个营养级的顺序是不可逆的；而 各个营养级的能量总是以呼吸散失热能。
（二）逐级递减
传递效率为10％～20％ 两个营养级之间
下表是对某水生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，E为分解者。Pg表示生 物同化作用固定能量的总量,Pn表示生物体贮存的能量(Pn=Pg-R), R表示生物呼吸消耗的能量。（单位：102千焦/㎡/年）
第三营养级 第一营养级 第四营养级 第二营养级 分解者
产者
残枝败叶等 分解者
生
暂未利用
暂未利用
消费者
残骸
初级
消费者
残骸 分解者
次级
分解者
能 量 流 动 的 过 程
能 量 在 第 二 营 养 级 中 的 变 化
粪便
初级消费者 摄入 初级消费者 同化
分 解 者 分 解 呼 吸 作 用
遗体 残骸
用于生长 发育和繁殖 次级消费者 摄入
呼 吸 作 用
散失
散失
例：大象是植食性动物，有一种蜣螂则专门以象 粪为食，设大象在某段时间所同化的能量为 107kJ，则这部分能量中流入蜣螂体内的约为 A、0kJ B、106 kJ C、2×106kJ D、106－2×106kJ
的过程 能量的源头： 太阳能
能 量 流 动
过 程
生产者固定 流经生态系统的总能量： 的太阳能的 途径：食物链和食物网 总量
特 点 逐级递减：
单向流动： 沿食物链方向由低营 养级流向下一营养级 传递效率：
能量沿食物链流动过程中逐级 递减；传递效率为10%~20%。
研究 调整生态系统中的能分
A B C D E
Pg 15.9 870.7 0.9 141.0 211.5
Pn 2.8 369.4 0.3 61.9 20.1
R 13.1 501.3 0.6 79.1 191.4
A、B、C、D分别代表哪个营养级? 请计算第三营养级到第四营养级的能量传递效率? 0.9÷15.9＝5.7% 请比较此生态系统输入的总能量和输出的总能量 输入: 870.7 输出: 785.5