生态系统的能量流
5.2 生态系统的能量流动(个人原创精品课件)
变式1：在食物链“草
兔
鹰”中，
1、假如现有草100公斤，至少可使鹰增重 100 设使鹰增重X1公斤，则： 10％
1
10％
公斤。 =X1 公斤。 =X2 公斤。 =2
2、假如现有草100公斤，最多可使鹰增重 100 设使鹰增重X2公斤，则： 20％
4
20％
3、假如要使鹰增加2公斤体重，最少要耗草 Y1 设最少耗草Y1公斤，则： 设最多耗草Y2公斤，则：Y2 20％
三、能量流动的特点
赛达伯格湖的能量流动
12.5
P95资料分析
分解者 14.6
2.1
微量
肉食性动物 12.6
太阳能
生产者 62.8 464.6
293 96.3
植食性动物 12.6 62.8
18.8 29.3
未 固 定
7.5
5.0
呼吸作用 122.6
未利用 327.3
三、能量流动的特点
根据“赛达伯格湖的能量流动图解”， 计算相邻两个营养级间能量传递效率。
鱼→肉食鱼→杂食鱼。设通过①②③三条食物链消耗 的植物分别为a，b，c，则 a ×20% =2×1/2； b ×(20%)2 =2 ×1/4；
2×1/2 2×1/4 2×1/4
c ×(20%)3 =2×1/4
植物→草食鱼→肉食鱼
求出a=5，b=12.5，c=62.5
则总共需消耗植物为5+12.5+62.5=80
5.2 生态系统的能量流动
新课导入
假设你流落在不毛的荒岛上，只有一些玉米和
鸡可以食用，那么使自己活的最长的办法是?
1
A.先吃鸡，然后吃玉米 B.先吃玉米，然后吃鸡
C.用玉米喂鸡，然后吃鸡
生态系统的能量流
生态系统的能量流生态系统是由生物和非生物因素相互作用形成的复杂网络。
其中，能量流动是维持生态系统稳定运行的重要环节。
本文将分析生态系统的能量流动过程，探讨能量从太阳源头到生物体的传递路径，以及能量在生态系统中的损失和转化。
1. 能量来源：太阳辐射太阳辐射是地球生态系统中能量的主要来源。
太阳能以电磁辐射的形式传输到地球，通过光合作用被植物吸收并转化成化学能。
植物利用太阳能合成有机物质，将能量储存在化学键中。
2. 能量转移：食物链和食物网食物链和食物网是生态系统中能量从一个生物体传递到另一个生物体的路径。
食物链将不同物种按照食物关系排列起来，形成线性结构。
而食物网则更加复杂，将多个食物链交织在一起。
3. 第一级生产者：光合作用光合作用是生态系统中能量从非生物到生物的转化过程。
植物通过光合作用将太阳能转化为化学能，并将有机物质合成出来。
这些有机物质为其他生物提供了能量来源。
4. 第二级消费者：食草动物食草动物以植物为食，将植物中的化学能转化为自身的能量。
当食草动物被其他动物捕食时，能量也会传递到更高层级的食物链中。
5. 捕食者和食肉动物捕食者和食肉动物通过捕食其他动物来获取能量。
它们处于食物链的顶端，能量在它们之间的传递通常较为低效，因为捕食者所消耗的能量只是被捕食者体内能量的一小部分。
6. 分解者：分解死物质在生态系统中，分解者起着至关重要的作用。
它们分解死物质，将有机物质转化为无机物质，并返回到环境中重新循环利用。
分解者将能量释放到环境中，供下一轮生物体利用。
7. 能量损失和转化在生态系统的能量流动过程中，能量会发生损失和转化。
能量转化时，一部分能量被生物体用于生命活动，如运动、生长和繁殖，这部分能量以热能的形式散失到环境中。
此外，能量流动过程中也存在能量捕食损失，即能量不能完美地从一个层级传递到下一个层级。
综上所述，生态系统的能量流动是一个复杂的过程，从太阳辐射到光合作用，再到食物链和食物网的运作，能量在各层级之间传递，同时也会发生损失和转化。
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。
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。
5.2生态系统的能量流动
D
A．10千克 10千克
B．28千克 28千克
C．100千克 100千克
D．280千克 280千克
6、根据图示的食物网，若黄雀的全部同化量来自两种动物，蝉 、根据图示的食物网，若黄雀的全部同化量来自两种动物， 和螳螂各占一半，则当绿色植物增加G千克时 千克时， 和螳螂各占一半，则当绿色植物增加 千克时，黄雀增加体重 最多是
一、能量流动的概念和过程 概念：生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。 1．概念：生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。 过程： 2、过程： 主要是植物)固定太阳能开始 起点： 从生产者(主要是植物 固定太阳能开始。 （1）起点： 从生产者 主要是植物 固定太阳能开始。 总能量： （2）总能量： 生产者所固定的全部太阳能 渠道： 食物链和食物网。 （3）渠道： 食物链和食物网。 能量形式的变化： （4）能量形式的变化： 太阳光能→生物体有机物中的化学能 热能(最终散失 生物体有机物中的化学能→热能 最终散失)。 太阳光能 生物体有机物中的化学能 热能 最终散失 。 的化学能。 在食物链中流动的形式是：有机物中的化学能 （5）在食物链中流动的形式是：有机物中的化学能。 能量散失的主要途径： （6）能量散失的主要途径： 细胞呼吸(包括各营养级生物本身的呼吸及分解者的呼吸 包括各营养级生物本身的呼吸及分解者的呼吸)。 细胞呼吸 包括各营养级生物本身的呼吸及分解者的呼吸 。 能量流经第二营养级时的分流情况总结如下： 能量流经第二营养级时的分流情况总结如下：
1．如图表示某生态系统中4种成分之间的关系，下列相关叙 ．如图表示某生态系统中 种成分之间的关系 种成分之间的关系， 述正确的是
A
A. 甲同化的有机物中的能量一部分因细胞呼吸而散失， 甲同化的有机物中的能量一部分因细胞呼吸而散失， 另一部分用于自身的生长、发育和繁殖。 另一部分用于自身的生长、发育和繁殖。 B. 乙１→乙２…中所包含的所有种群构成了该生态系统 乙 中所包含的所有种群构成了该生态系统 的营养结构 C. 丙中有自养型生物 D. 甲同化的总能量等于乙和丙的总能量之和
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
生态系统的能量流动
生态系统的能量流动
生态系统的能量流动可以通过以下几个方面来描述：
1. 太阳能输入：生态系统中能量的主要来源是太阳能。
太阳能被植物通过光合作用转化为化学能，并进一步传递给其他生物。
2. 生产者：生态系统中的生产者（主要是植物）通过光合作用将太阳能转化为有机物质。
植物利用光能、水和二氧化碳合成有机物质，这些有机物质进一步被用于生物体的生长和维持。
3. 消费者：消费者通过摄食植物或其他动物获得能量。
消费者可以分为不同的层级，包括原生动物、草食动物和食肉动物。
消费者将有机物质进一步转化为能量，维持其自身的生长和生存。
4. 分解者：分解者是生态系统中重要的环节，它们将死亡
的生物体和有机废料分解成无机物质。
这些无机物质再次
被生产者吸收和利用，形成一个循环。
5. 能量流失：在能量从一个层级转移到下一个层级的过程中，总会有一部分能量损失。
能量损失可以通过代谢作用、热量散失等方式发生。
综上所述，生态系统的能量流动是一个循环的过程，太阳
能被植物转化为有机物质，进而通过消费者和分解者在生
物体之间传递，最终又被分解者转化为无机物质，进行新
的循环。
这种能量流动维持着生态系统的稳定和生物体的
生长和生存。
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任何生态系统都需要不断得到能量
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的时
间内没有能量输入，这个生态系统就会 崩溃。
能量金字塔
如果把各个营养 级的生物数量关 系，用绘制能量 金字塔的方式表 达出来，是不是 也是金字塔形？
在一片树林中，树、昆虫和食虫 鸟的个体数比例关系如下图所示：
鸟
昆虫
树
数量金字塔
鸟
昆虫
树
能量金字塔
对一片海域中生态系统作了统计：
三级消费者（吃大鱼的鱼）3万吨。 次级消费者（吃小鱼虾的大鱼）17万吨 初级消费者（吃大叶藻的小鱼虾）1200万吨 生产者（大叶藻）4 800万吨
生物量金字塔
一般情况下，也是金 字塔形。但是有时候会 出现倒置的塔形。
在海洋生态系统中，
次级消费者
a. 遗体残骸被分解者分解； 散失
摄入
b. 流向下一营养级。
同化量=摄入量-粪便量 生长、发育、繁殖的量=同化量-呼吸量 流入下一营养级的量=生长、发育和繁殖的量-分解者 的量
下一级的 同化量
本营养级的 遗体残骸、 下一营养级
的粪便
生态系统能量流动的过程
呼吸
输入 生产者
呼吸
初级消 费者
1、2：
营养级
流出能量 流入能量 （输入后一
个营养级）
出入比
生产者 植食性动物
464.6 62.8
62.8 12.6
13.52% 20.06%
肉食性动物 12.6
分解者
14.6
下一营养级的同化能量
能量传递效率=
×100%
上一营养级的同化能量
结论：能量在相邻营养级的传递效率大约是10%—20%。
二、能量流动的特点
生物体有机物中的化学能
热能
能量在食物链中流动的形式：有机物中的化学能
能量散失的主要途径： 呼吸作用
能量散失的主要形式：热能 能量流动的方向（以箭头表示）：单向流动 箭头由粗到细：表示流入下一个营养级的能
量逐级递减 方块面积越来越小：表示随营养级别的增加，
贮存在某营养级生物体内的能量越来越少
及时巩固
3、生产者的残枝败叶、消费者的遗 体、排泄物等中的能量被分解者分 解而释放出来
能量在相邻两个营养级间的传 递效率大约是10％—20％
能量金字塔
思考讨论：
食物链中的营养级一般
不超过五个，为什么？
营养级越多，在能量流动过程 中消耗的能量就越多，所以生 态系统中的能量流动一般不超 过4—5个营养级。
如果将单位时间内各个营 养级所得到的能量数值，由 低到高绘制成图，可以形成 一个金字塔图形，叫做能量 金字塔。塔基是生产者，塔 形是正锥形。
• 单向流动 只能沿食物链由低营养级流向高营养级
• 原因：①各营养级的顺序是不可逆 转的。
•
②各营养级的能量总是趋向
于以呼吸作用产生热能的形式散失，
由于热能不能作为绿色植物光合作
用的能量，所以整个生态系统的能
量必须由太阳能不断予以补充。
1、各营养级生物会因呼吸作用而 散失部分能量
• 逐级递
种群
能量储存 能量散失
问:生态系统能量流动的分析是 什么层次?
既不是种群也不是群落，而是食物网中处于 同一营养级的所有生物
能量流动的过程
要点补充
同
化
作 新用 陈
代 谢
异 化
作
用
新陈代谢中的同化作用和异化作用
把外界环境中获取的营养
物质，转变成自身的组成
物质。
物质
储存能量
代谢
分解自身的一部分组成
散失
呼吸
呼吸
次级消 费者
… 三级消
费者
传递
分
解
生产者固定的太阳
能总量为流经这个
呼吸
生态系统的总能量
者
以有机物的形 式沿食物链向下 一营养级传递
完成教材P94 “思考与讨论”
二 能量流动的过程
能量的源头: 太阳能
流动的起点: 从生产者固定太阳能开始 输入生态系统的总能量:生产者固定的太阳能总量 主要渠道: 食物链和食物网 能量流动中能量形式的变化：太阳光能
1、若鹿的进食能量为100%，其粪尿能量为
36%，呼吸能量为48%，则鹿的同化A量为
（） A．64% B．84% C．16% D．52% 2、大象是植食性动物，有一种蜣螂专以大象粪 为食。如果在某段时间大象所同化的能量为 m，则这部分能量中可以流入蜣螂体内的约
为（ A）
A. 0 B. 10%m C. 10~20%m D. 不知道
摄入的能量：
粪便
粪便中的能量（未被同化的能量）
初级消费者 摄入
上一营养级同化量的一部分
该营养级所固定的能量
属于本营养级的同化量
同化量的去向：
分
初级消费者 同化
⑴ 本营养级个体自身呼吸消耗
解 者
遗体
(散失)；
利 用
⑵ 本营养级个体自身生长、 呼
残骸
用于生长 发育和繁殖
呼 吸 散 失
发育繁殖的积累（储存）。 吸
第2节 生态系统的能量流动
问题探讨
备选策略1：先 吃鸡，再吃玉米。
备选策略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。
一、能量流动的概念
概念：包括能量的输入、传递、转化和散失的过程。
生态系统
无机环境
输入
光能
生物群落
传递和转化
生产者
消费者
分解者
散失
热量
热量 热量
能量流动的分析
就一个生物个体（如人）而言，能量是如
？ 何输入、储存和散失的
能量输入
个体
储存在体内的能量 呼吸作用散失的能量
能量流动的分析
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
能量流动的分析
能量流经一个种群的情况：
由的于个生体有产 小没，者有寿（例命浮外短游的，植又物） 会掉不，断所情地 以况被 某？浮 一游 时动 刻物 调吃 查
到的浮游植物的重量可 能低于浮游动物的重量。 当然，总的来看，一年 中流过浮游植物的总能 量还是比流过浮游动物 的要多。（生物量金字 塔）
同化量＝摄入量－粪便量
三、能量流动的特点
赛达伯格湖的能量流动 P95资料分析
太阳能
未 固 定
12.5
分解者 14.6
2.1
微量
生产者 464.6
62.8
植食性动物 62.8
12.6
肉食性动物 12.6
293 96.3
18.8 29.3 7.5 5.0
呼吸作用 122.6
未利用 327.3
资料分析
物质，把分解的最终产物
能量
排出体外。
代谢
释放能量
能量在第一营养级中的变化（教材P94 第二段）
来路：来自太阳能
呼吸作用
去路： 呼吸作用消耗
生产者 （植物）
用于生长 分初解级者消分费解者利用 发育和繁殖 （下植一食营性养动级物摄）入
遗体 残骸
分解者
能量在第一营养级中的变化
…
能量流经第二营养级示意图