第3章 第2节 第2课时 生态金字塔和研究能量流动的实践意义-【大鹏生物】2024-2025学年高中生物同步课讲义选择性必修2 生物与环境

第2课时　生态金字塔和研究能量流动的实践意义 [ 学习目标 ]　 1.用生态金字塔表征生态系统中各营养级间的能量、生物量或数量等关系。 2.概述研究生态系统能量流动的意义。 一、生态金字塔 [ 教材梳理 ] 1．类型：能量金字塔、生物量金字塔、数量金字塔。 2．数量金字塔 (1)概念：如果表示各个营养级的生物个体的数目比值关系，就形成数量金字塔。 (2)特点：一般呈上窄下宽的金字塔形，但也可呈上宽下窄倒置的金字塔形，如昆虫和树。 3．生物量金字塔 (1)概念：如果用同样的方法表示各个营养级生物量(每个营养级所容纳的有机物的总干重)之间的关系，就形成生物量金字塔。 (2)特点：大多是上窄下宽的金字塔形。 4．能量金字塔 (1)概念：如果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的次序排列，可形成一个金字塔图形，叫作能量金字塔。 (2)特点：通常呈上窄下宽的金字塔形。 [ 核心探讨 ] 生态金字塔的模型构建 生态学家调查了不同生态系统中的生物个体数量和生物量(调查数据中排除了微生物和土壤动物)，所得数据如下面表格所示。P代表生产者，C1、C2、C3依次代表初级、次级和三级消费者。 (1)请根据资料1，分别建构两个生态系统的数量金字塔；根据资料2，分别建构两个生态系统的生物量金字塔。 资料1　夏季两个生态系统的生物个体数量统计表，单位为个·hm－2。 名称 某草地 温带森林 P 15 000 000 2 000 C1 2 000 000 1 500 000 C2 900 000 1 200 000 C3 10 20 某草地： 温带森林： 资料2　夏季两个生态系统的生物量统计表，单位为g·m－2。 名称 某湖泊 某海峡 P 96 4 C1 11 21 C2 4 — 某湖泊： 某海峡： (2)分析数量金字塔出现上宽下窄倒置的金字塔形的原因。 提示　当生产者个体比消费者个体大得多时，数量金字塔经常是倒置的。 温带森林： (3)分析生物量金字塔出现上宽下窄倒置的金字塔形的原因。 提示　海洋生态系统中，浮游植物个体小，世代周期短，又不断被捕食，因而某一时间调查到的生物量可能低于浮游动物的生物量。当然，总的来看，一年中浮游植物的总的生物量还是比浮游动物的多。 某海峡： [ 核心归纳] 生态金字塔的类型和特点 项目 能量金字塔 生物量金字塔 数量金字塔 形状 每一层含义 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 单位时间内，每一营养级生物所容纳的有机物的总干重 每一营养级生物个体的数目 特点 天然生态系统一定为上窄下宽的金字塔形 一般为上窄下宽的金字塔形 一般为上窄下宽的金字塔形 象征 意义 能量在流动过程中逐级递减 生物量(有机物的总干重)随食物链中营养级的升高而逐级递减 生物个体的数目在食物链中随营养级升高而逐级递减 特殊 形状 某些人工生态系统(如人工鱼塘)可呈现倒置的金字塔形 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，呈现倒置的金字塔形 如果消费者个体小而生产者个体大，就会呈现倒置的金字塔形，如昆虫和树 题组一　生态金字塔 1．下列关于生态金字塔的叙述，正确的是(　　) A．生态金字塔显示了各营养级之间的某种数量关系 B．生态金字塔中每个营养级的生物均属于同一食物链 C．生态金字塔中的营养级均按其所占的数值大小依次排列 D．生态金字塔可分别以个体数量、生产量和能量为指标绘制 2．如果食物链上各营养级均以生物个体的数量来表示，并以食物链起点的生物个体数作底层来绘制数量金字塔，则只有两个营养级的夏季草原生态系统(假设第一营养级是牧草，第二营养级是羊)和森林生态系统(假设第一营养级是乔木，第二营养级是昆虫)数量金字塔的形状最可能是(　　) A．前者与能量金字塔塔形相似，后者与能量金字塔塔形不同 B．前者与能量金字塔塔形不同，后者与能量金字塔塔形相似 C．前者与后者都与能量金字塔塔形相似 D．前者与后者都与能量金字塔塔形不同 3.某湖泊的能量金字塔如图所示。下列相关叙述正确的是(　　) A．该能量金字塔中的a、c分别代表生产者、三级消费者 B．图中所有生物构成一条食物链 C．一个生态系统中营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就越多 D．对于森林生态系统来说，往往一棵树上栖息着很多昆虫，该生态系统中的能量金字塔呈倒置状态 二、研究能量流动的实践意义 [ 教材梳理 ] 1．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，间作套种、多层育苗、稻—萍—蛙等立体农业生产方式。 2．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；沼渣肥田，这样就实现了对能量的多级利用，从而大大提高能量的利用率。 3．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，合理确定草场载畜量、麦田除草、除虫等。 [ 核心探讨 ] 研究能量流动的实践意义 1．下图是两个农业生态系统的模式图。图a中农作物为人类提供的食物、为家禽和家畜提供的饲料，都与图b相同。 (1)分析这两幅图，完成这两个生态系统的能量流动图解。 提示　如图所示 (2)分析能量流动图解，总结图b所示生态系统的优势：实现了能量的多级、充分利用，提高了能量的利用率。 2．以农田生态系统为例，思考回答以下问题： (1)哪些措施能增加流入农田生态系统的总能量？ 提示　间作套种等立体农业生产方式充分利用了空间和资源，能增加流入农田生态系统的总能量。 (2)及时清除农田中杂草的意义是什么？ 提示　除草可以调整农田生态系统中的能量流动关系，使能量更多地流向对人类最有益的部分。 [ 核心归纳 ] 能量传递效率与能量利用率的区别 (1)能量传递效率 ①含义：生态系统中能量传递效率约为10%～20%，即输入某一营养级的能量中，只有10%～20%的能量流到下一营养级(最高营养级除外)。 ②计算公式 能量传递效率＝ ×100%。 (2)能量利用率 ①一般指流入最高营养级(或人类)的能量占生产者固定总能量的比值。 ②一般来说，食物链越短，能量利用率越高。 ③有时考虑分解者的参与，使营养结构更复杂，以实现能量的多级利用，从而提高能量的利用率。 题组二　研究能量流动的实践意义 6．下列关于生态系统能量流动的原理在实践中的应用的叙述，错误的是(　　) A．除虫、除草可以让农田生态系统中的能量流向对人类最有益的部分 B．农田生态系统中的间种套作可充分利用空间和资源，增大流入该生态系统的总能量 C．根据草场能量流动的特点，可以合理确定草场的载畜量 D．沼渣、沼液作为肥料还田，能使能量循环利用 7．如图是近年在某地试验成功并大范围推广的生态农业模式。下列有关此生态系统的叙述，错误的是(　　) A．图中位于第二营养级的生物有螺、昆虫、鸭 B．鸭和螺之间是捕食与种间竞争关系 C．该生态系统中鸭所同化的能量来自生产者固定的太阳能和饲料中的化学能 D．拔去田地中的野草可以提高生态系统的能量传递效率 8．如表为稻田适度养鱼对水稻产量和稻田土壤有机质含量影响的实验结果。下列说法正确的是(　　) 处理 水稻产量/(kg·hm－2) 土壤有机质/% 稻田养鱼 4 023 2.72 对照 3 474 2.56 A．该稻田中水稻→鱼→人构成的食物链可以提高能量的传递效率 B．在该稻田中，鱼吃掉稻田中的害虫和杂草，使水稻产量提高 C．稻田养鱼使水稻能从土壤中吸收更多鱼粪中的有机质，提高水稻产量 D．与普通稻田相比，稻田养鱼可以降低稻田生态系统营养结构的复杂程度 [ 综合强化 ] 9．如图为某自然生态系统的能量金字塔，其中Р表示生产者，D表示分解者，C表示消费者。下列相关叙述正确的是(　　) A．图中P的能量只来自绿色植物固定的太阳能 B．次级消费者与三级消费者之间的能量传递效率约为5.5% C．C与P在数量上形成的关系图与该能量金字塔完全相符 D．生态系统由P、D、C组成，P与C可以形成多条食物链 10．若一个相对封闭的生态系统中各营养级共有五个种群，其能量调查结果如下表所示。根据表格数据，能得出的结论是(　　) 种群 甲 乙 丙 丁 戊 能量[107 kJ /(m2·a)] 2.50 13.30 9.80 0.28 250.00 A．甲的生物量一定比乙小 B．5种生物形成的食物链是：戊→乙→丙→甲→丁 C．甲一定是初级消费者 D．乙和丙是种间竞争关系 11．下图甲为某自然生态系统的能量金字塔简图，其中 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表不同的营养级，m1、m2代表不同的能量形式。图乙表示能量流经该生态系统某一营养级的变化示意图，其中a～g表示能量值。据图分析错误的是(　　) A．图甲中m1、m2表示的能量形式分别为太阳能、热能 B. 图乙中，若A表示图甲中营养级 Ⅱ 所摄入的全部能量，则C表示流向下一营养级的能量 C．该生态系统必须当能量状况表现为下宽上窄的正金字塔形时，方可维持正常运转 D．若该自然生态系统为一湖泊，经过若干年后演变为一森林，此属于群落的次生演替 12.请根据生态系统中甲、乙两个营养级的能量流动示意图，回答下列问题： (1)生态系统的结构包括_________________________________，生态系统最基本的生物成分是_________。 (2)美国生态学家林德曼对赛达伯格湖的能量流动进行了__________，并发现了能量流动的两个明显的特点为_____________________和_____________________________。 (3)上图中a～e表示能量值。乙粪便中食物残渣的能量包含在_____(填图中字母)中，乙用于生长、发育和繁殖的能量值可表示为________(用图中字母和计算符号表示)。 (4)研究生态系统的能量流动时，如研究农田生态系统中的间种套作、蔬菜大棚、稻—萍—蛙等立体农业生产方式可以帮助人们___________________________________________________________________；研究生态系统的能量流动，如研究沼气工程，则可以帮助人们______________________________________； 研究生态系统的能量流动，如研究合理确定草场的载畜量，还可以帮助人们：________________________。 [ 本讲小结 ] 学科网（北京）股份有限公司 $$