生态学中的生态系统能量流动
普通生态学10、生态系统生态学(能量流动)知识介绍
05 生态系统中的食物链与食 物网
食物链的概念与类型
食物链的概念
食物链是生态系统中生物之间通过取食与被取食关系形成的一种链状结构。它描述了能 量和物质在生物之间物链中的位置和作用，食物链可分为捕食食物链、腐食食物链和寄生食物链三种类型。捕食食 物链是由植物到草食动物再到肉食动物的链式关系；腐食食物链是从死亡的生物体开始，通过腐生生物的分
生态系统生态学的研究对象与任务
研究对象
生态系统生态学的研究对象是生态系统，包括其结构、功能、动态和调控机制等方面。
研究任务
揭示生态系统的组成、结构、功能和动态变化规律；阐明生态系统内各组分之间的相互关系和作用机制；探讨生 态系统的稳定性、恢复力和抗干扰能力等特性；为生态系统的保护、管理和可持续利用提供科学依据。
过食物链和食物网将能量传递给其他生物。
能量损失
03
在生产者进行生命活动的过程中，部分能量会以热能的形式散
失到环境中。
消费者的能量流动
能量的获取
消费者通过摄食其他生物获取能量，将食物中的 化学能转化为自身所需的能量。
能量的储存与利用
消费者将获取的能量以化学能的形式储存在体内， 用于维持生命活动和进行繁殖。
生态系统的能量来源
太阳辐射能
生态系统的主要能量来源是太阳辐射 能，植物通过光合作用将太阳能转化 为化学能，并存储在有机物中。
化能合成作用
某些微生物能够利用无机物质氧化过 程中释放的能量来合成有机物，这种 过程称为化能合成作用。
生态系统的能量
呼吸作用
生物体通过呼吸作用将有机物氧化分解，释放出能量供生命 活动所需。
普通生态学10生态系统生态学(能 量流动)知识介绍
contents
生态系统的能量流动
1.已知较低营养级生物具有的能量(或生物 .已知较低营养级生物具有的能量( ),求较高营养级生物能够从较低营养级 量),求较高营养级生物能够从较低营养级 生物获得能量(或生物量) 生物获得能量(或生物量)的最大值 例1. 若某生态系统固定的总能量为24000kJ, 1. 24000kJ 则该生态系统的第三和第四营养级所获得的 能量最多是( ) A. 540kJ和81kJ C. 240kJ和24kJ B. 3600kJ和960kJ D. 960kJ和192kJ
【解析】据题意,生态系统固定的总能量是生态系统中生产者 (第一营养级)所固定的能量,即24000kJ,当能量的传递效率 为20%时,每一个营养级从前一个营养级获得的能量是最多的. 因而第三和第四营养级所能获得的最大能量分别是: 24000×20%×20%和24000×20%×20%×20%,即960kJ和 192kJ. 【答案】D 【小结】在未知能量传递效率时,按能量传递效率为20%进行计 算,所得数值为较高营养级从较低营养级获取的最多能量.在此 基础上,可演变为另外一种题型,即"已知较低营养级具有的能 量(或生物量)及其能量传递效率时,求较高营养级从较低营养 级获得的最多能量(或生物量)",此时,依据给定的能量传递 效率计算即可.
什么是能量金字塔?
能量金字塔
由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叫做能量金字塔. 绘制的图形叫做能量金字塔 由低到高绘制的图形叫做能量金字塔
说一说
能量金字塔可以说明 什么问题? 什么问题?
在一个生态系统中, 在一个生态系统中,营养级 越多, 越多,在能量流动的过程中 消耗的能量就越多, 消耗的能量就越多,能量流 动是单向,逐级递减的. 动是单向,逐级递减的.
生态系统的能量流动
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。
为什么谚语说“一山不容二虎”？
参考要点: 根据生态系统中能量流动逐 级递减的特点和规律，营养 级越高，可利用的能量就越 少，老虎在生态系统中几乎 是最高营养级，通过食物链 (网)流经老虎的能量已减到 很小的程度。因此，老虎的 数量将是很少的。故“一山 不容二虎”有一定的生态学 道理。
引申：人增加一千克，要消耗多少千克的植物？ 为什么肉类食品的价格比小白菜价格高？
❖ 美国生态学家林德曼，提出了“十分之一定律”： 从理论上讲，一个人靠吃鱼增长身体1kg，就得 吃掉10kg鱼，10kg的鱼则要吃掉100kg的浮游 动物，100kg的浮游动物要吃掉1000kg的浮游 植物。也就是说，1000kg的浮游植物才能养活 10kg的鱼，进而才能使人增长1kg体重。
储能存量在储体存内的能量 呼能吸量作散用失散失的能量
个体3 储存在体内的能量 呼吸作用散失的能量
生态系统的能量流动是以“营养级”为单位
....
二、能量流动的过程
能量是如何流动的？从哪里开始研究？
草
兔子
老鹰
二、能量流动的过程
太阳
呼吸散失
生产者固定 的太阳能
遗体、 分解者 残枝败叶 用于生长、
发育、繁殖 初级消费者摄食
三.能量流动的特点
赛达伯格湖的能量流动图解
营养级
流入能量
生产者 植食性动物 肉食性动物
分解者
464.6 62.8 12.6 14.6
流出能量 （输入后一个
营养级）
62.8
12.6
出入比
13.52% 20.06%
生态系统的能量流动学情分析方案
生态系统的能量流动学情分析方案生态系统的能量流动是生态学中的重要内容，能够帮助我们了解物质与能量在生物界中的传递和转化过程。
为了进行生态系统能量流动的学情分析，可以按照以下方案进行。
1. 确定研究范围：选择一个具体的生态系统进行研究，比如森林生态系统或湿地生态系统。
明确研究的目的和问题，例如分析该生态系统中能量的来源和流向，揭示能量流动的关键环节等。
2. 收集数据：对选择的生态系统进行实地调查，收集各个组成部分的能量数据。
可以统计各个物种的数量和生物量，并测量它们的能量含量。
同时，还可以通过监测降水量、温度等环境因素，收集与能量流动相关的环境数据。
3. 构建能量流动模型：根据所收集到的数据，可以建立生态系统的能量流动模型。
模型可以采用食物链、食物网或能量流图等形式，将各个物种之间的能量传递关系表示出来。
模型要考虑生物之间的捕食关系、死亡和分解等因素。
4. 分析能量流动特点：通过对能量流动模型进行分析，可以揭示生态系统中能量的主要来源和流向，以及不同级别的物种在能量转化中的作用。
可以计算各个级别物种之间的能量转化效率，探讨能量流动途径的稳定性。
5. 探究关键环节：根据能量流动模型的分析结果，找出能量流动中的关键环节。
可以通过计算能量（或营养）流动的比率来评估各个环节的重要性，进一步分析生态系统中的能量流动路径和关键生物群落。
6. 提出建议和改进措施：基于对能量流动的分析，可以针对生态系统中存在的问题提出相应的建议和改进措施。
比如，可以提出增加能量流动效率的方法，如增加能量传递路径、优化物种组成等。
通过以上学情分析方案的实施，可以全面了解生态系统中的能量流动情况，提供有针对性的解决方案和科学决策依据，促进生态系统的健康发展和保护。
继续分析能量流动的相关内容有助于深入理解生态系统的结构和功能，可以提供更多关于能量转换、物种相互作用和生态系统稳定性等方面的信息。
下面对于生态系统能量流动的相关内容进行更详细的阐述。
3.2 生态系统的能量流动-高二生物上册课件(人教版2019选择性必修2)
习题巩固
3.某同学绘制了如下图所示的能量流动图解(其中W1为生产者固定 的太阳能,方框大小表示所含能量的多少)。下列叙述中不正确的
是( B )
A. 生产者固定的总能量可表示 为(A1+B1+C1+A2+B2+C2+D2)
【原因】 ①生物的捕食和被捕食关系是自然选择的结果，不能逆转。
食物链中各营养级的顺序是不可逆转的； ②生态系统中的能量最终以热能的形式散失，所以不可逆转，
也不能循环流动。
课堂小结
特点2：逐级递减
输入到一个营养级的能量不能百分之百地流入下一营养级， 能量沿着食物链流动过程中逐级减少。
一般来说，相邻两个营养级之间的能量传递效率10%~20%。 营养级越多，能量流动过程中消耗的能量就越多。因此，生态系 统中能量流动一般不超过5个营养级。 【原因】 ①各营养级生物会因自身的呼吸作用而散失部分能量 ②各营养级的能量会有一部分流向分解者。 ③各营养级生物总有一部分能量未被下一营养级利用
思考•讨论：分析赛达伯格湖的能量流动
分解者
太阳能
12.5 生产者 464.6 62.8
14.6
2.1
微量
植食性动物
肉食性动物
62.8 12.6
12.6
未 固
293 18.8 96.3
定
呼吸作用
122.6
7.5 29.3 5.0
未利用 327.3
单位（焦/厘米2 ·年）
思考•讨论：分析赛达伯格湖的能量流动
若为人工生态系统，流 经生态系统的总能量还 有人工补充的能量。
3.转化 4.散失
生态系统的能量流动(第一课时)-高二生物同步课件(人教版2019选择性必修2)
一、能量流动的概念
输入 —
源头：太阳能 . 流经生态系统的总能量： 生产者固定的全部太阳能 .
⇓
思考：人工鱼塘需要投喂
传递
⇓
—
途径：食物链和食物网. 形式：有机物中的化学能.
饲料，此时流入鱼塘生态 系统的总能量如何表示？
转化 — 太阳能→有机物中的 化学能 →热能
还有人工投入的有 机物中的化学能。
讨论4：流经某生态系统的能量能否再回到这个生态系统中来？能量能否从 植食性动物流向生产者？为什么？
原因：①生物之间食物关系是不可逆转的； ②散失的热能不能循环流动。
【总结】能量流动的特点： ①单向流动 ②逐级递减（传递效率为10%-20%）
讨论5：为什么食物链上一般不超过5个营养级？ 能量在流动过程中逐级递减，营养级越多，消耗的能量就越多。
2021年1全国甲卷高考真题
31. 捕食是一种生物以另一种生物为食的现象，能量在生态系统中是
沿食物链流动的。回答下列问题：
（1）在自然界中，捕食者一般不会将所有的猎物都吃掉，这一现象
对捕食者的意义是
（答出1点即可）。
（2）青草→羊→狼是一条食物链。根据林德曼对能量流动研究的成
果分析，这条食物链上能量流动的特点是
第3章 生态系统及其稳定性
第2节 生态系统的能量流动 （第一课时）
本节聚焦: 能量在生态系统中是怎样流动的？ 怎样理解生态金字塔？ 研究能量流动有什么实践意义？
问题探讨
假设你像小说中的鲁滨逊那样，流落在一个荒岛 上，只有一只母鸡、15kg玉米可以食用，那么使自己 活的最长的方法是：
A.先吃鸡，再吃玉米。
同化量=摄入量-粪便量
2.粪便中的能量属于初级消费者同化量吗？ 属于生产者的同化量
生态学中的能量流动与物质循环
生态学中的能量流动与物质循环生态学是一门研究生物和它们与环境相互作用的科学，它是现代环保和生态建设的基础。
生态系统是生物、非生物物质和能量在一定空间和时间范围内构成的复杂组合体，其中能量流动与物质循环是生态系统的两个重要基础部分。
一、能量流动能量在生物圈中的流动是一种级联式的传递过程，从太阳光到植物，再到草食动物和食肉动物。
生态系统中的生物利用太阳光，将它们转化为可用的化学能，并在食物链中传递能量。
能量流动的过程中，会发生一定的损失，这种损失被称为热损失。
在生态系统中，能量流动存在一个层级结构，即食物链。
食物链是由生产者、消费者、食肉者和分解腐生物组成的。
以一个典型的食物链为例，太阳能-植物-草食动物-食肉动物-分解腐生物，能量从最基层的生产者，即植物，通过草食动物和食肉动物，最终被转化为分解生物的有机肥料。
由于能量在生态系统中不断流动，因此能量流动具有稳定性和持续性的特点。
只要太阳光不停止，生物系统就将没有能量消失的问题。
二、物质循环生态系统中的物质循环指不同有机物和无机物之间的转化和交换。
物质循环是一个完整的循环系统，其中包含了氮、碳、水、氧和矿物质等元素的循环过程。
氮循环是典型的物质循环模式之一。
氮是构成生物体的重要成分之一，同时也是大气中的重要成分。
氮元素通过固氮作用由大气中的氮气转化为通过植物吸收的氨或硝酸盐，然后通过食物链的传递，将氮循环到其他生物中。
随着物质循环的推进，氮又会被释放回土壤，进入生物体或重新被氧化成氮气。
另一个重要的物质循环是碳循环。
碳循环是生态系统中的最大循环系统之一，包括光合作用、呼吸、分解和燃烧等过程。
在光合作用中，植物将二氧化碳转化为有机碳，这是生物体生长和生存所必需的有机物。
有机物通过消费者食用，被氧化成二氧化碳，或通过分解和燃烧被释放成二氧化碳。
碳循环是生态系统中维持生命重要的过程之一，也是全球气候变化的重要因素。
总结生态学中的能量流动和物质循环是生态系统中的两个重要分支。
生态系统的能量流动33PPT-PPT优秀课件
四、研究生态系统能量流动的意义
1、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。 （对能量进行多级利用，提高能量的利用率。） 例如：沼气工程（秸秆的多级利用）、桑基鱼塘
2、合理地调整能量流动关系，使能量持续高
效地流向对人类最有益的部分
例如，在森林中，最好使能量多储存在木材中；在
草原牧场上，则最好使能量多流向到牛、羊等牲畜体
7.流经生态系统的总能量是指( c )
A. 照射到该生态系统内所有植物体叶面上的全
部太阳能
B. 射进该系统的全部太阳能
C. 该系统全部生产者所固定的太阳能的总量
D. 生产者传递给消费者的全部能量
5 . 2 生 态 系 统的能 量流动 33PPT
5 . 2 生 态 系 统的能 量流动 33PPT
8.下列有关生态系统功能的叙述中，哪项不
补充：生物富集现象
指化学杀虫剂（如DDT）、有害物质（如重 金属元素Hg、Pb等）通过食物链逐渐累积和浓 缩，在生物体内高度富集，导致危害的现象。
浮游植物 浮游动物 小鱼 大鱼 鱼鹰
DDT含量 3x10 -12 4x10 -8 5x10 -7 2x10 -6 2.5x10 -5
写出食物链， 分析生物体 内DDT含量 在食物链的 传递过程中 有什么特点？
第五章生态系统及其稳定性 第2节 生态系统的能量流动
一、能量流动的含义：
1.能量流动：生态系统中能量的输入、
传递、转化和散失的过程。
（1）起点：生产者固定的太阳能
（2）总能量：生产者固定太阳能的总
量
（3）渠道：食物链、食物网
（4）方向：低营养级
高营养级
研究生态系统中能量流动一般在群体
生态学 四大定律
生态学四大定律生态学四大定律是生态学中的四个重要定律，包括能量流动定律、营养物转化定律、生物多样性定律和尺度效应定律。
这些定律是理解生态系统的基石，对于生态学研究和保护生态环境具有重要的指导意义。
1. 能量流动定律能量流动定律指出，能量在生态系统中的转移是单向的，从光能、化学能转化为生物能，最终以热能方式流失。
生态系统中的每一级生物都依靠下一级生物获取能量，能量随着食物链向上逐渐减少。
这一定律是生物圈中各种生物相互作用的基础，同时也是制定生态系统管理政策的基础。
2. 营养物转化定律营养物转化定律是生态系统中物质循环的基础。
该定律指出，生态系统中营养物（如碳、氮、磷等）被生物体吸收、利用、释放，最终在生物体之间循环。
这种物质循环是生态系统中生物体存活和生产的基础。
3. 生物多样性定律生物多样性定律指出，生态系统的生态生产力和稳定性与生物多样性密切相关。
生物多样性反映了生态系统中多种生物体的相互关系、资源利用和环境适应能力。
生物多样性的保护和增加是维持和恢复生态系统平衡和功能的关键。
4. 尺度效应定律尺度效应定律指出，生态系统的结构和功能会随时间和空间尺度的变化而发生变化。
研究生态系统时需要考虑生物体、种群、群落和生态系统多个水平上的相互作用和影响。
这一定律提醒生态学家需要针对不同的空间和时间尺度设计相应的实验和研究方案。
总之，生态学四大定律是理解生态系统的基础，为研究生态系统、保护生态环境提供了指导和帮助。
在实践中，科学家从事生态学研究，提供政策建议，而公众则可以了解和了解我们与环境和谐相处的挑战和需求。
生态学：生态系统的能量流动
现存生物量通常用平均每平方米生物体的干重 (g·m-2)或平均每平方米生物体的热值来表示 (J ·m-2 )。
08.04.2021
4
生产量(production): 是在一定时间阶段中，
某个种群或生态系统所新生产出的有机体的数 量、重量或能量。它是时间上积累的概念，即 含有速率的概念。有的文献资料中，生产量、 生产力(production rate)和生产率 (productivity)视为同义语，有的则分别给予明 确的定义。
08.04.2021
26
放射性标记物测定法
用放射性14C測定其吸收量，即光合作用固定的 碳量
放射性14C以碳酸盐的形式提供，放入含有自然 水体浮游植物的样瓶中，沉入水中经过一定时 间，滤出浮游植物，干燥后在计数器测定放射 活性，然后计算：
14定的碳量
P=Pg+Pr Pr：生殖后代的生产量， Pg：个体增重
根据生物量净变化△B和死亡损失E，估计P
P＝ △B＋ E 08.04.2021
34
生态系统中的分解
资源分解的过程：分碎裂过程、异化过程和淋溶过程等 三个过程。 资源分解的意义： ➢理论意义：
❖通过死亡物质的分解，使营养物质再循环，给生 产者提供营养物质；
❖维持大气中二氧化碳的浓度； ❖稳定和提高土壤有机质含量，为碎屑食物链以后
各级生物生产食物； ❖改善土壤物理性状，改造地球表面惰性物质； ➢实践意义： ❖粪便处理 ❖污水处理
08.04.2021
35
分解作用的三个过程
碎化：把尸体分解为颗粒状的碎屑
异化：有机物在酶的作用下，进行生物化学的 分解
从聚合体变成单体(如纤维素降解为葡萄糖)
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生态学中的生态系统能量流动生态学研究的是生物与环境之间的相互关系。
生态系统是一个
有机的整体，由生物、非生物和它们之间的相互作用组成。
生态
系统的能量流动是生态学最重要的基本概念之一，也是生态学研
究的基础。
一、生态系统的能量来源
生态系统中的能量主要来自太阳。
地球上的生物大部分都是通
过光合作用获取能量的，光合作用是一种生物化学反应，能将太
阳光能转化为生物能量。
在生态系统中，光合作用主要由绿色植
物和一些浮游生物完成。
二、生态系统的能量流动途径
生态系统的能量流动是生态学的核心概念，能量能够从一种生
物转移到另一种生物，从而维持生态系统的平衡。
在生态系统中，能量的流动路径主要分为以下三种：
1. 生物间的食物链
生物间的食物链是生态系统中最基本的能量转移途径。
在食物
链中，食物链的高端等级生物通过吃食物链的低端等级生物来获
取能量。
例如，狮子吃羚羊、人类吃植物和动物等。
食物链的每
一个层次中，一部分能量会被消耗，一部分会被储存和传递下去。
2. 生物间的食物网
除了单一的食物链外，生态系统中还存在着交错的、相互重叠
的复杂食物关系，称为食物网。
食物网不同于食物链，它是多个
食物链的交错，表现出不同物种之间相互依存的关系。
食物网的
存在使得一个生物被其他多种生物食用，其自身营养来源更加复杂，也更加多样化。
3. 群落间的能量流动
不同的群落之间并不是孤立存在的。
它们之间有着相互作用和
支持的关系。
例如，森林生态系统中的枝繁叶茂的树木能为动物
们提供栖息场所和食物，而动物们也能为树木传播其种子。
这种
相互支持和作用的关系就是群落间的能量流动。
相对于食物链和
食物网，群落间的能量流动更加复杂和难以理解。
三、生态系统的能量损失
在生态系统内，能量具有向下且不可逆的特性，能量的流动主要表现为能量由高层级生物转移到低层级生物，同时伴随着大量的能量损失。
能量的损失主要有以下三种形式：
1. 代谢损失
在生物生长和发育的过程中，由于代谢活动的存在，大量的能量被消耗掉了。
极少量的能量才能被转化为生物体的生长与发育所需，因此，能量的损失主要表现为代谢损失。
2. 热量散失
生物体的排放的热量和呼出二氧化碳等也是能量流失的原因之一，每年因为生物的呼吸和散热，地球失去大量的能量。
3. 能量未被利用
有时生态系统中的某些物质和能量，由于种种因素而未被生物
利用，随着时间的推移会逐渐流失，导致环境污染和资源浪费。
四、生态系统的能量转化效率
生态系统中能量的转化效率非常低，大部分能量都被流失在不
同的环节上。
在整个生态系统中，能量转化效率的平均值仅为10%左右，而植物的能量转化效率一般在1%-5%。
能量转化效率的低下导致了生物材料的积累和消耗的巨大差异，维持自然界的平衡和生态系统的稳定性变得非常困难。
因此，提
高能量利用效率是维持生态系统平衡、保护生态环境的本质措施。
总结
生态学中的能量流动和能量损失是复杂的，是由各种群落、物
种之间的食物关系、相互依存的关系和复杂的营养食物网等建立
起来的。
同时，能量的转化效率低，严重制约了生态系统中各种
营养物质的积累和分配。
因此，我们需要提高生态系统的能量利
用效率，保护生物多样性，维护生态平衡和生态环境的持续发展。