新高考生物一轮复习考点课件第48讲 生态系统的能量流动（含解析）

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第48讲 生态系统的能量流动
1.分析生态系统中的能量在生物群落中单向流动并逐级递减的规律。2.举例说明如何利用能量流动规律，使人们能够更加科学、有效地利用生态系统中的资源。3.解释生态金字塔表征了食物网各营养级之间在个体数量、生物量和能量方面的关系。
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。
能量的输入：生产者所固定的太阳光能。 能量的传递：食物链和食物网。 （形式：有机物中的化学能） 能量的转化和散失：太阳能→有机物中的化学能→热能。
研究能量流动的基本思路
能量流经一个种群的情况可以图示如下
以个体为研究对象，有很大的局限性和偶然性，如果个体死亡，数据可能不准确；不同个体间差异过大。
如果将这个种群作为一个整体来研究，则左图可以概括成下图形式，从中可以看出分析能量流动的基本思路。
如果以种群为研究对象，能量流动的渠道为食物链，在分析时，可能因为食物网的复杂性而影响结果的准确性。
如果将一个营养级的所有种群作为一个整体，那么左图将概括为何种形式呢？
可以比较精确地测量每一个营养级能量的输入值和输出值。
(1)能量流经第一营养级的过程
生产者所固定的全部太阳能
初级消费者（植食性动物）
(2)能量流经第二营养级的过程
流经第二营养级的总能量
初级消费者粪便中的能量包括在初级消费者同化的能量中吗？
能量在食物链中流动的形式是什么？
(3)能量流经最高营养级的过程
最高营养级同化的能量去向有哪些？
①呼吸作用中以热能的形式散失；②以遗体残骸的形式被分解者利用；（最高营养级没有流入下一营养级的能量去向）
请归纳各营养级能量去向
呼吸作用中以热能形式散失
用于自身生长、发育、繁殖
*最高营养级没有这一去向
某营养级的能量某段时间内的能量去向
练习：如图为草原生态系统的能量流动图解模型（G、H、I属于D、E、F）：1._________________表示流入各营养级生物的能量 写出其中等量关系_______________2.________分别表示草、兔子、狼呼吸作用消耗的能量；3.__________分别表示分解者分解利用的能量；4.兔子用于生长、发育和繁殖的能量=___________；5.___中能量包括兔子尸体及狼粪便中的能量
A、B、C、D、E、F
A=D、B=E、C=F
被牛同化的能量中约有多少流入屎壳郎？
练习：在草原上，牛以草为食，屎壳郎（蜣螂）以牛粪为食 在能量流动的分析中牛粪中所含的能量属于哪一部分？
并不是所有生态系统的能量输入都只有生产者。 人工鱼塘等生态系统的输入能量还包括饲料中有机物中的能量。能量流动并不是只在食物链（网）中传递。 生产者、消费者的遗体中的能量会流入分解者。生产者同化的能量就是其通过光合作用制造的有机物中的能量，即总光合作用量。初级消费者同化量中流入分解者的能量=初级消费者遗体残骸+次级消费者粪便中所含的能量。
为了研究能量流经生态系统的食物链时，每一级的能量变化和能量传递效率，美国生态学家林德曼对一个结构性对简单的天然湖泊——赛达伯格湖的能量流动进行了定量分析，得出了如下数据：
单位（焦/厘米2 ·年）
分解者 14.6
未被利用 327.3
呼吸 122.6
(1)用表格的形式，将图中的数据进行整理。例如，可以将每一营养级上的能量“流入”和“流出”整理成为一份清单(“流出”的能量不包括呼吸作用散失的能量)。(2)计算“流出”该营养级的能量占“流入”该营养级能量的百分比。
赛达伯格湖的能量流动图解的数据整理
能量在流动、转化后，流入下一个营养级的能量、呼吸作用散失、分解者分解及未被利用的能量总和是多少？
能量的来源=能量的去向
仔细观察不同营养级间能量的流入和流出有什么关系？
某一营养级能量的流入=上一个营养级能量的流出
能量的传递效率=流入营养级的能量（同化）/上一个营养级流入的能量（同化）
仔细观察各个能量数据之间的关系我还能得到什么样的关系式？
流入生态系统的总能量=流出生态系统的总能量
生态系统中能量流动是单向（流动）的。
原因：能量只能从第一营养级流向第二营养级，再依次流向后面的各个营养级，不可逆转，也不能循环流动。
能量在流动过程中逐级递减。（能量传递效率为10%～20%）
原因：（1）各营养级的生物都会因自身呼吸作用散失掉一部分能量。 （2）各营养级能量都要有一部分流入分解者。 （3）各营养级生物都不能全部被下一营养级捕食,各个营养级能量都有一部分未利用。
(1)根据下图所表示的食物网, 结合能量流动的特点进行计算:
①如果牧草固定了1000焦耳的能量, 则猫头鹰最少能获得______焦耳能量.
②若猫头鹰要获得1千焦能量, 则至少消耗掉牧草所固定的______千焦能量。
选最大的传递效率20%
选最小的传递效率10%
4.能量流动的有关计算
最多能获得______焦耳能量.
最多消耗牧草固定的______千焦能量.
练习:某人捕得一条重2 kg的杂食海鱼，若此鱼的食物有1/2来自植物，1/4来自草食鱼类，1/4来自以草食鱼类为食的小型肉食鱼类，则该鱼至少需要海洋植物＿___＿ kg。
植物→草食鱼类→杂食鱼
植物→草食鱼类→小型肉食鱼类→杂食鱼
练习.若E生物种群的干物质量为5.8×109Kj,B生物种群的干物质量为1.3×108Kj,从理论上分析,A物种种群的干物质量至少应为____________ Kj。
5.生态金字塔的类型及特点
将单位时间内各营养级所得到的能量数值转换为相应面积（或体积）的图形，并将图形按照营养级顺序排列，可形成一个金字塔图形，叫做能量金字塔
直观的反映出生态系统各营养级间能量的关系
通常都是上窄下宽的金字塔形
能量在流动中总是逐级递减的
直观的反映生态系统各营养级所容纳的有机物的总干重的关系
用表示能量金字塔中的方法表示各营养级的生物量（每个营养级所容纳的有机物的总干重），即为生物量金字塔
大多也是上窄下宽的正金字塔形
一般来说植物的总干重通常大于植食性动物的总干重，而植食性动物的总干重也大于肉食性动物的总干重
用表示能量金字塔的方法表示各营养级的生物个体的数目比值关系，即为数量金字塔
直观的反映生态系统各营养级的生物个体的数目比值关系
可以是上窄下宽的正金字塔形，也可以是上宽下窄的倒置正金字塔形
如果消费者的个体小而生产者的个体大，则会呈现倒置金字塔
单位时间内，食物链中每一营养级生物所同化的能量的多少
自然生态系统一定为正金字塔
能量在流动过程中总是逐级递减
某些人工生态系统可呈现倒金字塔形
单位时间内，每一营养级生物的有机物的总干重
一般为正金字塔,有时会出现倒金字塔形
一般生物量(现存生物有机物的总干重)随食物链中营养级的升高而减少
海洋生态系统中，浮游植物个体小，寿命短，又会不断被捕食，因而某一时间调查到的生物量可能低于浮游动物
每一营养级生物个体的数目
一般生物个体数目在食物链中随营养级升高而减少
如果消费者个体小而生产者个体大，就会呈现倒金字塔形，如昆虫和树；
6.研究能量流动的实践意义
(1)研究生态系统的能量流动，可以帮助人们将生物在时间、空间上进行合理配置，增大流入某个生态系统的总能量。 例如，间种套作、多层育苗、稻——萍——蛙等立体农业生产方式。
(2)研究生态系统的能量流动，可以帮助人们科学地规划和设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用；例如，秸秆喂牲畜；粪便制作沼气；沼渣田肥
*沼气池实现了对能量的多级利用，大大提高了能量的利用率；
*能量的利用率≠能量的传递效率
(3)研究生态系统的能量流动，还可以帮助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益的部分。 例如，合理确定草场的载畜量，稻田除草、除虫等。
我国古代就已发展出“桑基鱼塘”生产方式:利用桑叶喂蚕，蚕沙(蚕粪)养鱼，鱼塘泥肥桑，在桑、蚕、鱼之间形成良性循环。 古人在设计这种农业生产方式时，不一定清楚其中的科学道理。请从生态系统能量流动特点出发，分析这种设计的合理性。
“桑基鱼塘”的设计理念是从人类所需出发，通过能量多级利用，充分利用流经各营养级的能量，提高生产效益。
考向　能量流动的过程1.如图表示在某生态系统中，能量流经第二营养级的示意图。下列对该图分析不合理的是( )A.能量流动是伴随着物质利用进行的B.图中甲为初级消费者同化的能量C.该图不够完善，缺少甲中因呼吸作用以热能形式散失的能量D.乙比甲的能量少的原因主要是甲的遗体残骸中的能量被分解者利用而　未传递下去
解析;在生态系统的能量流动过程中，物质是能量流动的载体，能量是物质循环的动力，能量流动是伴随着物质利用而进行的，A正确；该图不够完善，没有标出甲中因呼吸作用散失的能量，C正确；乙比甲的能量少的主要原因是呼吸作用消耗了很多的能量，D错误。
考向　能量流动的特点及应用
1.如图为某生态系统中能量传递示意图，以下叙述不正确的是( )
A.能量流动是从甲固定的太阳能开　始的，流入该生态系统的总能量　为1 250 kJB.从乙到丙的能量传递效率为15%C.将乙和丙的粪便作为有机肥还田，　可以提高能量传递效率D.食物链的营养关系一般不可逆转，这决定了能量流动的单向性
解析:能量流动是从甲(生产者)固定的太阳能开始的，流入该生态系统的总能量为175＋200＋875＝1 250(kJ)，A项正确；
从乙到丙的能量传递效率＝×100%＝15%，B项正确；
将乙和丙的粪便作为有机肥还田，可以提高能量的利用率，但不能提高能量的传递效率，C项错误。
考向三　能量流动的有关计算
1.如图所示的食物网中，戊的食物有1/2来自乙，1/4来自丙，1/4来自丁，且能量从生产者到消费者的传递效率为10%，从消费者到消费者的能量传递效率为20%。若戊体重增加20 g，需要消耗植物( )
A.1 125 g B.1 600 gC.2 000 g D.6 500 g
解析:甲为生产者，戊共有以下食物链：①甲→乙→戊，戊增加20×1/2＝10(g)，需要乙10×5＝50(g)，需要甲50×10＝500(g)；②甲→丙→戊，戊增加20×1/4＝5(g)，需要丙5×5＝25(g)，需要甲25×10＝250(g)；③甲→丙→丁→戊，戊增加20×1/4＝5(g)，需要丁5×5＝25(g)，需要丙25×5＝125(g)，需要甲125×10＝1 250(g)，故共需要甲500＋250＋1 250＝2 000(g)。
1.生态系统的能量流动就是指能量的输入和散失过程(　　)2.一只狼捕食了一只兔子，就完成了能量流动(　　)3.相邻两个营养级的能量传递效率不会小于10%，也不会大于20%(　　)4.一种蜣螂专以象粪为食，则该种蜣螂最多能获取大象所同化能量的20%(　　)5.营养级越高的生物获得的能量越少，体型也越小(　　)6.“桑基鱼塘”实现了能量的多级利用，大大提高了能量的传递效率(　　)7.生态系统中的能量可被多级循环利用，从而大大提高了能量的利用率(　　)
1.(选择性必修2 P54)能量流动：生态系统中__________________________ 的过程。2.(选择性必修2 P56)生态系统的能量单向流动的原因：________________ 。3.(选择性必修2 P56)能量流动逐级递减的原因：________________________________________________________________________________________________________________________________。4.(选择性必修2 P57)任何生态系统都需要　　　　　　　　　　　　，以便维持生态系统的正常功能。
能量的输入、传递、转化和散
系是长期自然选择的结果，不可逆转；生产者不能再利用散失的能量
某个营养级同化的能量自
身呼吸要消耗一部分，还有一部分被分解者分解利用，还有一部分未被利用，所以不能将全部的能量流入下一个营养级
不断来自系统外的能量补充
5.(选择性必修2 P57)能量金字塔直观地反映出生态系统各营养级间能量的关系，由于能量在流动过程中总是　　　　，因此能量金字塔通常都是　　　　　　　　　。6.(选择性必修2 P58)从能量流动的角度分析建设“沼气池”的意义是____ 。7.(选择性必修2 P58)从能量流动的角度分析，合理确定草场载畜量的目的是______________________________________________________________________。
了对能量的多级利用，从而大大提高了能量的利用率
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益的部分
8.源于选择性必修2 P55“思考·讨论”：生态系统中的能量流动和转化遵循能量守恒定律。流入生态系统的能量一部分储存在生物体　　　中，而另一部分通过生物的　　作用以　　的形式散失至非生物环境中，两部分之和与流入生态系统的能量　　(填“相等”或“不相等”)。
9.源于选择性必修2 P55“图3－5”：在一定时间内，某生态系统中全部生产者固定的能量值为a，全部消费者所获得的能量值为b，全部分解者所获得的能量值为c，则a　　b＋c(填“>”“＝”或“