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。

能量流动的概念和特点
概念：
能量流动是指生态系统中，能量在营养级之间传递的过程。

特点：
1.单向流动：能量流动只能沿食物链由低营养级流向高营养级，不可逆转，也不能循环流动。

2.逐级递减：能量在传递过程中，逐级递减，不能100%地传递到下一个营养级，能量在沿食物链流动的过程中，还有部分散失。

3.食物链中营养级越多的生物，能量流动过程中损耗的能量越多。

4.生物富集作用：一些有害物质通过食物链中的营养级从一个营养级流向另一个营养级。

通过以上能量流动的特点，可以了解生态系统中能量流动的情况。

第2节生态系统的能量流动学习目标核心素养1.识记能量流动的概念2.理解能量流动在生态系统中的流动过程3.掌握能量流动的特点及意义4.尝试调查农田生态系统中的能量流动情况1.通过分析生态系统的能量流动的过程，建立生命系统的物质和能量观2.分析能量流动过程，归纳总结能量流动特点，形成科学思维的习惯3.通过总结研究能量流动的实践意义，形成学以致用，关注生产生活的态度一、能量流动的过程1．概念：生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。

2．能量流经第一营养级的过程(1)输入：生产者通过光合作用把太阳能转化为化学能，固定在有机物中。

(2)能量去向①在生产者的呼吸作用中以热能形式散失。

②随着残枝败叶等被分解者分解而释放出来。

③被初级消费者摄食同化，流入第二营养级。

3．能量流经第二营养级的过程(1)输入：通过摄食生产者获得。

(2)去向①通过呼吸作用以热能形式散失。

②随尸体、排泄物流向分解者。

③被次级消费者摄食同化，流入下一营养级。

4．能量流动过程图解(1)补充图中标号代表的内容甲：生产者；乙：初级消费者；丙：次级消费者；丁：呼吸作用；戊：分解者。

(2)据图总结流入每一营养级的能量最终去向：①通过自身呼吸作用以热能形式散失。

②被下一营养级同化。

③被分解者分解利用。

二、能量流动的特点1．特点(1)单向流动：沿食物链由低营养级流向高营养级，不可逆转，也不能循环流动。

(2)逐级递减：①能量在沿食物链流动的过程中逐级减少。

②营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就越多，生态系统中的能量流动一般不超过4～5个营养级。

2．能量传递效率(1)能量在相邻两个营养级间的传递效率一般只有10～20%，也就是说，在输入某一营养级的能量中，只有10～20%能够流入下一营养级。

(2)计算公式相邻两个营养级间的能量传递效率＝下一营养级同化量上一营养级同化量×100%3．能量金字塔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。

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。

一．生态系统的能量流动规律总结：1.能量流动的起点、途径和散失：起点：生产者；途径：食物链网；散失：通过生物的呼吸作用以热能形式散失2.流经生态系统的总能量：自然生态系统：生产者同化的能量=总初级生产量=流入第营养级的总能量人工生态系统：生产者同化的能量+人工输入有机物中的能量3.每个营养级的能量去向：非最高营养级：①自身呼吸消耗以热能形式散失②被下营养级同化③被分解者分解利用④未被利用转变成该营养级的生物量,不一定都有,最终会被利用※②+③+④=净同化生产量用于该营养级生长繁殖；最高营养级：①自身呼吸消耗以热能形式散失② 被分解者分解利用③未被利用4.图示法理解末利用能量流入某一营养级的能量来源和去路图：流入某一营养级最高营养级除外的能量去向可以从以下两个角度分析：1定量不定时能量的最终去路：自身呼吸消耗；流入下一营养级；被分解者分解利用;这一定量的能量不管如何传递,最终都以热能形式从生物群落中散失,生产者源源不断地固定太阳能,才能保证生态系统能量流动的正常进行;2定量定时：自身呼吸消耗；流入下一营养级；被分解者分解利用；末利用即末被自身呼吸消耗,也末被下一营养级和分解者利用;如果是以年为单位研究,未被利用的能量将保留到下一年;5.同化量与呼吸量与摄入量的关系：同化量=摄入量-粪便量=净同化量用于生长繁殖+呼吸量※初级消费者的粪便量不属于初级消费者该营养级的能量,属于上一个营养级生产者的能量,最终会被分解者分解;※用于生长繁殖的能量在同化量中的比值,恒温动物要小于变温动物6.能量传递效率与能量利用效率：1能量的传递效率=下一营养级同化量/上一营养级同化量×100%这个数值在10%－20%之间浙科版认为是10%,因为当某一营养级的生物同化能量后,有大部分被细胞呼吸所消耗,热能不能再利用,另外,总有一部分不能被下一营养级利用;传递效率的特点：仅指某一营养级从上一个营养级所含能量中获得的能量比例；是通过食物链完成,两种生物之间只是捕食关系,只发生在两营养级之间;2能量利用率能量的利用率通常是流入人类中的能量占生产者能量的比值,或最高营养级的能量占生产者能量的比值,或考虑分解者的参与以实现能量的多级利用;在一个生态系统中,食物链越短能量的利用率就越高,同时生态系统中的生物种类越多,营养结构越复杂,能量的利用率就越高;在实际生产中,可以通过调整能量流动的方向,使能量流向对人类有益的部分,如田间除杂草,使光能更多的被作物固定；桑基鱼塘中,桑叶由原来的脱落后被分解变为现在作为鱼食等等,都最大限度的减少了能量的浪费,提高了能量的利用率;3两者的关系从研究的对象上分析,能量的传递效率是以＂营养级＂为研究对象,而能量的利用率是以＂最高营养级或人＂为研究对象;另外,利用率可以是不通过食物链的能量“传递”; 例如,将人畜都不能食用的农作物废弃部分通过发酵产生沼气为人利用； 人们利用风能发电、水能发电等； 这些热能、电能最终都为人类利用成为了人类体能的补充部分;※7.能量流动的计算规律：“正推”和“逆推”规律1规律2 在能量分配比例已知时的能量计算 规律3 在能量分配比例未知时计算某一生物获得的最多或最少的能量①求“最多”则按“最高”值20％流动 ②求“最少”则按“最低”值10％流动 ①求“最多”则按“最高”值10％流动②求“最少”则按“最低”值20％流动未知较高营养级 已知 较低营养级8.研究意义 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;②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;具体措施：农田的除草灭虫---调整能流的方向尽量缩短食物链；充分利用生产者和分解者,实现能量的多级利用,提高能量利用效率9. 能量流动的几种模型图：二：物质循环1. 物质循环易错点生产者 最少消耗 最多消耗 选最短食物链选最大传递效率20% 选最长食物链选最小传递效率10% 消费者获得最多消费者获得最少2.海洋圈水圈对大气圈的调节作用:海洋的含碳量是大气的50倍；二氧化碳在水圈与大气圈的界面上通过扩散作用进行交换水圈的碳酸氢根离子在光合作用中被植物利用3.碳循环的季节变化和昼夜变化影响碳循环的环境因素即影响光合作用和呼吸作用的因素；碳循环的季节变化二．生态系统的稳态及调节1.生态系统的发展反向趋势：物种多样性,结构复杂化,功能完善化2.对稳态的理解：生态系统发展到一定阶段顶级群落,它的结构和功能保持相对稳定的能力；结构的相对稳定：生态系统中各生物成分的种类和数量保持相对稳定；功能的相对稳定：生物群落中物质和能量的输入与输出保持相对平衡;3.稳态的原因：自我调节能力但是有一定限度自我调节能力的大小与生态系统的组成成分和营养结构有关系,物种越多,形成的食物链网越复杂,自我调节能力越强;4.稳态的调节：反馈调节其中负反馈调节是自我调节能力的基础,也是生态系统调节的主要方式。

生物生态系统中的能量流动与物质循环生物生态系统是自然界中各种生物相互作用和相互依存的生态系统。

在这个复杂的系统中，能量流动和物质循环是相互作用的两个重要方面。

能量流动和物质循环的平衡与稳定对于维持生态系统的健康和生物多样性至关重要。

一、能量流动：能量是生物活动的基础，通过光合作用、化学能和热能等形式存在于生态系统中。

能量在生物体内通过食物链的传递和转化而不断流动。

1.1 光合作用：光合作用是能量转化的最初来源。

通过植物的叶绿素吸收光能，将二氧化碳和水转化为葡萄糖和氧气。

光合作用是生物生态系统中最重要的能量转化过程，提供了大部分生态系统所需的能量。

1.2 食物链：食物链描述了生物体之间的能量流动关系。

在一个典型的食物链中，植物是第一生产者，它们通过光合作用产生能量，并成为其他生物的食物。

然后是一级消费者（草食动物），二级消费者（肉食动物）以及可能存在的更高级消费者。

能量从一个级别转移到另一个级别，同时也有部分能量通过代谢以热能的形式散失。

1.3 金字塔结构：在能量流动中，存在着能量金字塔结构。

金字塔的底部是能量的最大来源，也是能量转化效率最高的层级，随着食物链的升级，能量逐渐减少。

这意味着一个生态系统中能够维持的生物种类会越来越少。

二、物质循环：物质循环是生物生态系统中的另一个重要过程。

通过物质循环，生物体能够利用和重新利用有限的资源，并保持环境的平衡。

2.1 水循环：水循环是物质循环中最基本的过程之一。

它描述了水分在大气、地球表面和生物体之间的循环过程。

水蒸气通过蒸发、降水和融化等方式在不同的媒介之间转移，为生物提供养分和水分。

2.2 碳循环：碳循环是生态系统中的另一个重要循环过程。

通过光合作用和呼吸作用，碳在大气中和生物体之间进行转化和交换。

植物通过光合作用吸收二氧化碳，产生氧气，并将碳固定在生物体内。

而动物通过呼吸作用将氧气吸入体内，并释放二氧化碳。

2.3 氮循环：氮循环描述了氮在大气、土壤和生物体之间的循环过程。

生态系统的能量流动一、生态系统能量流动的概念和过程1．能量流动的概念生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。

2．能量流动的过程地球上几乎所有的生态系统所需要的能量都来自太阳能。

(1)能量流经第一营养级的过程①能量输入：生产者通过光合作用把太阳能转化为化学能，固定在它们所制造的有机物中。

②能量去向(2)能量流经第二营养级的过程①初级消费者摄入量＝初级消费者同化量＋初级消费者粪便量。

②初级消费者同化能量＝呼吸作用散失的能量＋用于生长、发育和繁殖的能量。

③生长、发育和繁殖的能量＝通过遗体残骸被分解者利用的能量＋被下一营养级摄入的能量。

(3)能量流动图解易错提示：初级消费者粪便中的能量属于箭头①，而不属于箭头②，如兔子吃草，兔子的粪便相当于草的遗体残骸，应该属于草流向分解者的能量。

同理，次级消费者粪便中的能量属于箭头②，而不属于箭头③。

(4)能量流动过程总结3种能量流动过程图比较图1：每一环节能量去向有2个，图中出现粪便量，由于同化量＝摄入量－粪便量，所以A为摄入量，B为同化量；由图可知B同化量总体有2个去向，即D为呼吸散失，C为用于生长、发育和繁殖；C用于生长、发育和繁殖量有2个去向，即E为流入分解者的能量，F为下一营养级摄入量。

图2：每一营养级能量去向有3个(除最高营养级)即：一个营养级同化的能量(A)＝自身呼吸消耗(E)＋流入下一营养级(被下一营养级同化B)＋被分解者分解利用。

图3：每一营养级能量去向有4个(研究某一时间段)(除最高营养级)即：一个营养级同化的能量(A)＝自身呼吸消耗(D)＋流入下一营养级(被下一营养级同化B)＋被分解者分解利用＋未被利用。

“未利用”是指未被自身呼吸作用消耗，也未被后一个营养级和分解者利用的能量。

重点中的重点各营养级同化量来源和去向注意：最高营养级的能量去路缺少下一营养级同化。

二、能量流动的特点1．能量流动的特点及原因分析 特点 原因分析单向流动 ①能量流动是沿食物链进行的，食物链中各营养级之间的捕食关系是长期自然选择的结果，是不可逆转的。