第3章 第2节 第2课时 生态金字塔与研究能量流动的实践意义-【名师导航】2025-2026学年高中生物选择性必修2 生物与环境教师用书word（人教版）

本讲义聚焦生态金字塔与研究能量流动的实践意义，系统梳理生态金字塔的三种类型（能量、生物量、数量金字塔）及其概念、特点，进而阐述研究能量流动在合理配置生物、设计人工生态系统、调整能量流动关系中的实践应用，搭建从理论到实践的学习支架。 该资料通过模型构建（如依据数据绘制金字塔）、数据分析（不同生态系统表格资料）及实践案例（立体农业、桑基鱼塘），培养学生科学思维与探究实践能力，渗透生态观与物质能量观。课中多样化互动提升教学效果，课后练习题与分层作业助力学生巩固知识、查漏补缺。

第2课时　生态金字塔与研究能量流动的实践意义 1．举例说明利用能量流动规律，人们能够更加科学、有效地利用生态系统中的资源。 2．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。 知识点1　生态金字塔 1．类型：能量金字塔、生物量金字塔、数量金字塔。 2．能量金字塔 (1)概念：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：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逐级递减，因此能量金字塔通常呈上窄下宽的金字塔形。 3．生物量金字塔 (1)概念：将单位时间内各营养级所得到的生物量(每个营养级所容纳的有机物的总干重)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形成的金字塔图形。 (2)特点：大多是上窄下宽的金字塔形。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。 4．数量金字塔 (1)概念：将单位时间内各营养级的生物个体的数目比值关系转换为相应面积(或体积)的图形，并将图形按照营养级的次序排列形成的金字塔图形。 (2)特点：数量金字塔表明每个营养级中生物个体的数量。在一个草原生态系统中，吃草的鼠比草的数目少，吃鼠的鼬又比鼠的数目少，这时，数量金字塔是上窄下宽的金字塔形。如果消费者个体小而生产者个体大，如昆虫和树，那么数量金字塔就会呈现上宽下窄倒置的金字塔形。 (P57旁栏思考)人类位于食物链的顶端，从能量金字塔来看，人口数量日益增长，这会对地球上现有的生态系统造成什么影响？ 提示：人口数量日益增长，会要求低营养级有更多的能量流入人类所处的营养级，也就是说，人类所需要的食物会更多，将不得不生产更多的农畜产品，会给地球上现有的自然生态系统带来更大的压力。 基于对生态金字塔的类型、概念及特点的认识，判断下列表述是否正确。 1．数量金字塔呈现倒置的现象可能与生物个体体型的大小有关。 (　　) 2．生态金字塔的最底层代表的是生产者，最顶层代表的是分解者。 (　　) 3．生物量金字塔出现倒置的原因可能是生产者的生活周期短。 (　　) 4．从能量金字塔来看，人口增长会加大对地球上现有生态系统的压力。 (　　) 提示：1．√ 2．×　生态金字塔的最顶层代表的是最高营养级的消费者，分解者不参与构建生态金字塔。 3．√　4．√ 生态金字塔的模型构建 1．如图是某一湖泊的能量金字塔，回答下列问题。 (1)A、B、C、D分别代表哪个营养级？ 提示： 第四营养级、第三营养级、第二营养级、第一营养级。 (2)D层生物是否是一个种群？ 提示：D层生物代表第一营养级的所有生物，是一个种群或若干种群。 (3)能量金字塔体现了生态系统能量流动的什么特点？ 提示：逐级递减。 2．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。 材料1　夏季两个生态系统的生物个体数量统计表，单位：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 材料2　夏季两个生态系统的生物量统计表，单位：g·m-2。 名称 某湖泊 某海峡 P 96 4 C1 11 21 C2 4 — (1)请根据材料1，分别建构两个生态系统的数量金字塔；根据材料2，分别建构两个生态系统的生物量金字塔。 提示： (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。 (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，一年中浮游植物总的生物量还是比浮游动物的多。 [深化归纳] 生态金字塔的比较 能量金字塔 数量金字塔 生物量 金字塔 形状 特点 正金字塔形 一般为正金字塔形，有时会出现倒金字塔形 一般为正金字塔形 象征 含义 能量沿食物链流动过程中具有逐级递减的特性 一般情况下，生物个体数量在食物链中随营养级升高而逐级递减 生物量(现存生物有机物的总量)沿食物链流动逐级递减 每一级 含义 食物链中每一营养级生物所含能量的多少 每一营养级生物个体的数量 每一营养级生物的总生物量 1．(链接P58图3-8)甲、乙是某同学绘制的生态金字塔示意图，下列相关叙述错误的是(　　) A．甲和乙均可表示数量金字塔 B．能量金字塔只能用乙来表示 C．图中1、2、3分别表示食物链或食物网中的一个营养级 D．乙中的1越宽，能量传递效率就越高 D　[数量金字塔一般是正金字塔，数量金字塔也可以出现倒金字塔，即甲和乙均可表示数量金字塔，A正确；生态系统中的能量流动是逐级递减的，因此能量金字塔通常都是上窄下宽的金字塔形，不可倒置，因此，只能用乙来表示，B正确；图中1、2、3分别属于不同的营养级，因而，1、2、3均可表示食物链或食物网中的一个营养级，C正确；乙中的1越宽，生态系统的稳定性越高，能量传递效率未必越高，D错误。] 2．(不定项)(链接P57图3-7)如图是某同学绘制的生态系统能量金字塔，其中a～d代表能量值。下列叙述正确的是(　　) A．图中的能量c可代表生产者呼吸释放的热能及流向分解者的能量 B．该金字塔的底座属于生产者通过光合作用或化能合成作用固定的能量 C．一般来说，能量金字塔和生物数量金字塔一样，都会出现倒置的现象 D．第一营养级与第二营养级之间的能量传递效率为b/a×100% ABD　[根据图像分析可知，能量c可代表生产者呼吸释放的热能及流向分解者的能量，A正确；能量流动从生产者开始，为第一营养级，所以该金字塔的底座属于生产者通过光合作用或化能合成作用固定的能量，B正确；能量单向流动，逐级递减，能量金字塔不会出现倒置的现象，C错误；能量传递效率＝本营养级的同化量/上一营养级的同化量×100%，且a为第一营养级的能量，b为第二营养级的能量，所以第一营养级与第二营养级之间的能量传递效率为b/a×100%，D正确。] 3．生态金字塔包括能量金字塔、生物量金字塔和数量金字塔，下图中的几种生态金字塔模型是根据某一时刻的调查结果绘制而成的。下列分析错误的是(　　) A．甲可为数量金字塔，消费者个体大，生产者个体小常出现这种金字塔 B．乙可为生物量金字塔，海洋中某时刻浮游植物的生物量可能小于浮游动物的 C．丙可为能量金字塔，根据能量流动的特点，能量金字塔通常是上窄下宽的 D．生态金字塔中的每一个层级均代表一个营养级，但不包括分解者 A　[甲类型的数量金字塔出现倒置的原因是消费者个体小，生产者个体大，比如树和昆虫，A错误；乙可为生物量金字塔，如海洋浮游植物的生物量小于浮游动物，B正确；能量流动具有逐级递减的特点，营养级越高所含能量越少，故丙可为能量金字塔，根据能量流动的特点，能量金字塔通常是上窄下宽的，C正确；生态金字塔中的每一个层级均代表一个营养级，包括生产者和消费者，但不包括分解者，D正确。] 4．研究人员对某地“草→田鼠→鼬”的能量流动进行研究，得到能量金字塔如图所示。下列叙述正确的是(　　) A．该能量金字塔以个体数量和生物量为指标来绘制 B．该能量金字塔可以显示各营养级之间的食物关系 C．由图可知，鼬既能从田鼠获得能量，也能从草获得能量 D．由图可知，田鼠的摄入量等于同化量、呼吸量和热量之和 B　[该能量金字塔以各营养级的能量为指标来绘制，A错误；能量流动具有单向流动，逐级递减的特点，该能量金字塔可以显示各营养级之间的食物关系，B正确；由“草→田鼠→鼬”可知，鼬只能从田鼠获得能量，C错误；田鼠的摄入量等于同化量加上粪便中的能量，D错误。] 知识点2　研究能量流动的实践意义 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，合理确定草场的载畜量、麦田除草、除虫等。 研究生态系统的能量流动，对于人类的生产活动有着重要的指导作用和实践意义，判断下列表述是否正确。 1．拔去田地中的杂草是人为地调整能量流动的方向，提高生态系统的能量传递效率。 (　　) 2．研究能量流动，可调整能量流动关系，使生产者固定的能量全部流向人类。 (　　) 3．农业生态系统中，沼渣、沼液作为肥料还田，使能量能够循环利用。 (　　) 提示：1．×　拔去田地中的杂草是人为地调整能量流动的方向，提高的是生态系统的能量利用率。 2．×　生态系统中能量流动是逐级递减的，生产者固定的能量不可能全部流向人类。 3．×　沼液和沼渣可以为农作物提供肥料，沼气池发酵产生的沼气又能成为人类的能源物质，实现了能量的多级利用，但能量不能循环利用。 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)从能量流动的角度分析，与图a相比，图b所示生态系统的优势是实现了能量的多级利用，提高了能量的利用率。 (2)从能量流动的角度分析设计“板栗—茶树立体农业”“果树—蘑菇立体农业”的意义分别在于，前者可增大流入生态系统的总能量，后者可实现能量的多级利用，提高能量的利用率。 2．为了调整农业产业结构，大力发展绿色食品生产，某农场在确定水稻稳产的基础上，发展了“稻萍鱼鸭”立体养殖的农田生态系统(如下图所示)，其中浮萍不仅作为鱼和鸭的饲料，而且吸收氮、磷能力强，可净化稻田水质。 (1)从能量流动的角度分析，“稻萍鱼鸭”共作模式与稻鸭共作模式相比，引入浮萍有何意义？ 提示：在空间上进行合理配置，增大流入生态系统的总能量。 (2)“稻萍鱼鸭”这种立体养殖与传统单一模式相比，其优点有哪些？ (至少回答两点) 提示：获得更多产品，增加收益；减少化肥、农药等的使用，减少环境污染。 3．阅读教材P59“思维训练”，回答下列问题。 (1)这些玉米的含碳量折合成葡萄糖是多少？这些葡萄糖储存的能量是多少？ 提示：这些玉米的含碳量折合成葡萄糖是2 675÷72(C6)×180(C6H12O6)≈6 687.5 kg。这些葡萄糖储存的能量是6 687.5×1.6×104＝1.07×108 kJ。 (2)这些玉米呼吸作用消耗的能量是多少？ 提示：这些玉米呼吸作用消耗的能量是2 045×1.6×104＝3.272×107 kJ。 (3)这些玉米在整个生长季节所固定的太阳能总量是多少？呼吸作用消耗的能量占所固定太阳能的比例是多少？ 提示：这些玉米在整个生长季节所固定的太阳能总量是1.07×108＋3.272×107＝1.397 2×108 kJ。呼吸作用消耗的能量占所固定太阳能的比例是(3.272×107)÷(1.397 2×108)×100%≈23.4%。 (4)这块玉米田的太阳能利用效率是多少？ 提示：这块玉米田的太阳能利用效率是(1.397 2×108)÷(8.5×109)×100%≈1.64%。 (5)根据计算结果，画出能量流经该玉米种群的图解，图解中应标明各环节能量利用和散失的比例。 提示： [深化归纳] 能量传递效率与能量利用率的比较 (1)能量传递效率：能量在沿食物链流动的过程中，逐级递减，若以“营养级”为单位，一般情况下，能量在相邻两个营养级之间的传递效率为10%～20%。 (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。 1．《诗经·大田》中“去其螟螣，及其蟊贼，无害我田稚”描述了农业生产应避免虫害，从能量流动角度分析，体现了(　　) A．农田生态系统中生物的种间关系 B．农田生态系统的能量的多级利用，提高能量利用率 C．立体农业生产方式能够充分利用空间和资源，获取更大的受益 D．合理调整能量流动关系，使能量持续流向对人最有益的部分 D　[根据题干信息“去其螟螣，及其蟊贼，无害我田稚”主要目的是除去害虫，减少害虫对农作物的捕食，因此体现了人类活动能合理调整能量流动关系，使能量持续流向对人最有益的部分，D符合题意，A、B、C不符合题意。] 2．(链接P60拓展应用T1)我国南方比较常见的桑基鱼塘农业生态系统如图所示。下列说法正确的是(　　) A．流经该生态系统的总能量是桑树通过光合作用固定的太阳能总量 B．与种植单一作物的农田相比，该生态系统的自我调节能力较强 C．蚕沙、沼渣和废液等的利用提高了该生态系统中能量的传递效率 D．为提高输出品的产量，该生态系统中的食物链越长越好 B　[流经该生态系统的总能量是生产者固定的太阳能总量和饵料中的能量，A错误；与种植单一作物的农田相比，该生态系统营养结构复杂，自我调节能力强，B正确；蚕沙、沼渣和废液等的利用提高了该生态系统中能量的利用率，而能量的传递效率不能提高，C错误；食物链越短能量损失越少，输出品的产量高，D错误。] 1．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．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。 3．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。 4．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。 1．生态金字塔可用来表示生态系统中不同营养级的个体数量、生物量和能量等的数量关系。下列叙述错误的是(　　) A．在紫外线辐射强的高海拔地区容易出现能量金字塔的倒置 B．生态金字塔可分别以个体数量、生物量和能量为指标绘制 C．生态金字塔中每个营养级的生物不一定都属于同一食物链 D．生态金字塔的最下层塔基越宽，生态系统的稳定性不一定越高 A　[因为能量是逐级递减的，因此能量金字塔通常都是上窄下宽的金字塔形，不可倒置，A错误；生态金字塔可采用生物量单位、能量单位和个体数量单位，故可分别以个体数量、生物量和能量为指标绘制，B正确；生态金字塔中每个营养级的生物均属于食物网的同一营养级，不一定属于同一条食物链，C正确；生产者(植物)的种类和数量越多，生态系统越稳定，食物链越复杂，生态系统越稳定，生态金字塔的最下层塔基越宽，生态系统的稳定性不一定越高，D正确。] 2．如图所示为生物界可能出现的4种生态金字塔。下列相关叙述错误的是(　　) A．“树→虫→鸟”的数量金字塔和能量金字塔可分别用图甲和图丙表示 B．数量金字塔可能会出现倒置现象，能量金字塔不会出现倒置现象 C．生态金字塔中，每一种生物只能属于一层，每一层都不含分解者 D．生物量金字塔中，一般来说，植物的生物量要大于植食性动物的生物量 C　[一棵树上有很多植食性昆虫，还有少量鸟类，所以数量金字塔可用图甲表示，能量流动具有逐级递减的特点，所以能量金字塔可用图丙表示，A正确；生态系统生物数量金字塔可能会出现倒置现象，比如树和虫子的关系，作为消费者的虫子数量远多于生产者树的数量，能量单向流动，逐级递减，能量金字塔不会出现倒置的现象，B正确；生态金字塔中，对于杂食性动物而言，可以属于不同营养级，进而属于两层甚至多层，C错误；生物量金字塔表示各个营养级之间生物量的关系，通常呈现上窄下宽的金字塔形，因此，植物的生物量要大于植食性动物的生物量，D正确。] 3．根据生态系统的结构和功能，下列叙述正确的是(　　) A．“桑基鱼塘”生态系统与普通水稻田生态系统相比实现了能量的循环利用 B．人工鱼塘生态系统中消费者同化的能量往往小于该鱼塘中生产者所固定的太阳能 C．水产养殖业，为充分利用生产者所固定的能量，应以食物链长的鱼类为养殖对象 D．根据能量流动的特点，营养级越高的生物种群获得的能量越少 D　[“桑基鱼塘”生态系统与普通水稻生态系统相比实现了能量的多级利用，能量不能循环，A错误；人工鱼塘生态系统中消费者同化的能量往往大于生产者所固定的太阳能，因为需要人为地向池塘里投入饲料，B错误；水产养殖业为充分利用生产者所固定的能量，应以食物链短的鱼类为养殖对象，能量逐级递减，食物链越短能量流失越少，C错误；由于能量流动表现出单向流动、逐级递减的特点，因此，营养级越高的生物种群获得的能量越少，D正确。] 4．(不定项)某个小村庄在“乡村振兴”活动中推广稻田养鱼项目，稻田养殖“稻花鱼”，鱼可以吃害虫，鱼粪能肥田，实现“稻、鱼”双丰收。关于说法正确的是(　　) A．这种立体种养模式增大了流入该农田生态系统的总能量 B．鱼的粪便中物质和能量可被水稻利用 C．为增加产出，可以向稻田投放大量的鱼苗 D．鱼吃害虫，鱼可供人食用，从而使能量尽可能多地流向对人类最有益的部分 AD　[流入农田生态系统的能量包括生产者固定的太阳能和人工投入的能量，这种立体种养模式增大了流入该农田生态系统的总能量，A正确；鱼粪便中的物质可以经分解者分解后被水稻利用，但能量不行，B错误；投放大量鱼苗会导致种间竞争增大，死亡率升高，不利于增加产出，C错误；鱼吃害虫，使得水稻能够更好地丰收，同时鱼可供人食用，从而使能量尽可能多地流向对人类最有益的部分，D正确。] 5．露斯塔野鲮鱼个体大、生长快、蛋白质含量高。为提高露斯塔野鲮鱼产量，研究人员对人工养殖鱼塘中露斯塔野鲮鱼的食物来源进行分析，如图甲所示。图乙是能量流经罗氏沼虾和露斯塔野鲮鱼的部分图解。回答下列问题： (1)生态系统的能量流动是指____________________________________________ ____________________________________________________________________。 (2)生态系统的能量流动逐级递减形成金字塔形，原因是_____________________ ____________________________________________________________________， 生态金字塔除能量金字塔外，还有________________________。 (3)图乙中B表示_____________________________________________________。 若研究一个月内罗氏沼虾所处营养级的能量去向，图乙中缺少的能量去向是 ________________，出现这一能量去向的原因是___________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________。 [解析]　(1)生态系统的能量流动是指生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。(2)能量金字塔基部是第一营养级，顶部是最高营养级；因为每一营养级同化的能量中呼吸作用以热能形式散失和流向分解者的能量不能被下一营养级利用，故能量流动逐级递减形成金字塔形；生态金字塔除能量金字塔外，还有数量金字塔和生物量金字塔。(3)图乙的C表示罗氏沼虾粪便中的能量，A表示同化量，B表示用于自身生长、发育和繁殖的能量。若研究一个月内罗氏沼虾所处营养级的能量去向，图乙中缺少的能量去向是(暂时)未被利用的能量，因为在研究期间，罗氏沼虾同化的一部分能量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。 [答案]　(1)生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程　(2)每一营养级同化的能量中呼吸作用以热能形式散失和流向分解者的能量不能被下一营养级利用　数量金字塔和生物量金字塔　(3)罗氏沼虾用于自身生长、发育和繁殖的能量　未利用的能量　在研究期间，罗氏沼虾同化的一部分能量未被自身呼吸作用消耗，也未被下一个营养级和分解者利用 课时分层作业(11)　生态金字塔与研究能量流动的实践意义 题组一　生态金字塔 1．生态金字塔包括能量金字塔、生物量金字塔、数量金字塔。下列叙述错误的是(　　) A．能量金字塔通常呈正金字塔形，塔底一定是第一营养级 B．生物量金字塔每层表示的是各营养级所容纳生物的总鲜重 C．生物量金字塔在生态系统有时会出现倒置现象 D．数量金字塔在生态系统有时会出现倒置现象 B　[能量金字塔是将单位时间内各个营养级所得到的能量数值，由低到高绘制成的图，由于能量流动是逐级递减的，所以能量金字塔通常呈正金字塔形，塔底一定是第一营养级(生产者)，A正确；生物量金字塔每层表示的是各营养级所容纳生物的总干重，而不是总鲜重，B错误；生物量金字塔在一些特殊的生态系统中，比如海洋生态系统中，由于浮游植物个体小、寿命短，可能会出现浮游动物和底栖动物的生物量大于浮游植物的生物量，即生物量金字塔倒置现象，C正确；数量金字塔在生态系统中有时会出现倒置现象，例如一棵大树上有许多昆虫和鸟类等，昆虫和鸟类的数量比大树(第一营养级)多，D正确。] 2．如图是巴拿马热带森林与英吉利海峡的生物量金字塔，下列有关叙述正确的是(　　) A．图1中有一条食物链 B．图1中C1的生物量实际上就是C1总生产量在某一调查时刻前的积累量 C．图2表明英吉利海峡各营养级之间的生物量呈倒金字塔形 D．图1与图2形成差异的原因是海洋生态系统中大型肉食动物数量比较多 C　[生物量金字塔是以每个营养级的生物量绘制而成的金字塔，一个营养级可能有多种生物，故图1中可能不止有一条食物链，A错误；图1中C1的生物量实际上是C1净生产量在某一调查时刻前的现存量，B错误；在海洋生态系统中，由于生产者(浮游植物)的个体小，寿命短，会不断地被浮游动物吃掉，所以某一时刻调查到的浮游植物的生物量，可能低于浮游动物的生物量，这时生物量金字塔的塔形就颠倒过来了，呈现倒金字塔形，C正确；图1与图2形成差异的主要原因是图2海洋生态系统中生产者的生活史比消费者要短得多，导致图2出现倒置金字塔，D错误。] 3．生态金字塔常包括能量金字塔、生物量金字塔、数量金字塔。人类位于食物链的顶端，从能量金字塔来看，人口的日益增长，会对地球现有的生态系统造成重大影响，下列相关叙述错误的是(　　) A．能量金字塔能直观地反映出生态系统各营养级间的能量关系 B．能量金字塔通常都是上窄下宽，而生物量和数量金字塔有可能出现倒置情况 C．立体化农业、发展循环经济等措施能相对缓解人口日益增长对现有生态系统的压力 D．从生物量金字塔角度，人应位于金字塔最顶端 D　[能量金字塔是把生态系统各个营养级有机体的能量按营养级的顺序由低到高排列起来，因此能量金字塔能直观地反映出生态系统各营养级间的能量关系，A正确；能量流动的特点是逐级递减，因此能量金字塔通常都是上窄下宽，但生物量和数量金字塔有可能出现倒置情况，B正确；立体化农业、发展循环经济等措施能实现能量、物质的多级利用，从而能相对缓解人口日益增长对现有生态系统的压力，C正确；人的生物量在生物圈中不是最少的，从生物量金字塔角度，人不应位于金字塔最顶端，D错误。] 题组二　研究能量流动的实践意义 4．某桑基鱼塘中养殖有多种鱼，不同种类的鱼生活在鱼塘的不同水层，食性也有很明显的差异，其中生活在下层的一些鱼可以食用蚕沙(蚕的粪便)。下列叙述不正确的是(　　) A．决定不同种类鱼在鱼塘中垂直分布的主要因素是食物和栖息空间 B．鱼塘中养殖的各种鱼的生态位重叠不大 C．蚕同化的能量通过蚕沙流动到鱼体内的部分约为10%～20% D．桑基鱼塘通过能量的多级利用来提高能量的利用率 C　[影响动物分层的主要因素是栖息空间和食物，因此决定不同种类鱼在鱼塘中垂直分布的主要因素是食物和栖息空间，A正确；据题意可知，不同种类的鱼生活在鱼塘的不同水层，食性也有很明显的差异，说明鱼塘中养殖的各种鱼的生态位重叠不大，B正确；蚕沙中的能量并没有被蚕同化，C错误；桑基鱼塘通过能量的多级利用来提高能量的利用率，实现了生态农业的可持续发展，这种生态农业模式不仅提高了农业生产效率，还减少了环境污染和资源浪费，具有广阔的发展前景，D正确。] 5．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，增大流入生态系统的总能量。下列关于生态系统中能量流动的叙述，正确的是(　　) A．不同类型的生态系统中，流入生态系统的总能量都是生产者固定的太阳能 B．“稻—萍—蛙”立体养殖能充分利用群落的空间和资源，提高能量传递效率 C．沼气发酵使植物同化的能量得到多级利用，沼渣施肥使能量重新流入生产者 D．玉米田除虫调整了能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分 D　[不同类型的生态系统中，流入生态系统的总能量主要是生产者固定的太阳能，可能还有其他形式的能量输入，如人为投放饵料中的能量，A错误；“稻—萍—蛙”立体养殖模式充分利用了群落的空间和资源，但不能提高能量传递效率，B错误；沼气发酵使植物同化的能量得到多级利用，生产者的能量不能来源于沼渣，C错误；玉米田除虫调整了能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分，D正确。] 6．茶树菇味道鲜美，常生长在油茶树枯朽的树桩上。某林场尝试在树下套种茶树菇，并用桐树、柳树、杨树脱落的枝叶制作培养基。下列相关叙述正确的是(　　) A．油茶树枯朽树桩中的能量不属于油茶树的同化量 B．生长在油茶树树桩上的茶树菇属于生态系统中的分解者 C．套种措施可以提高树木和茶树菇对阳光等资源的利用率 D．该林场的做法提高了能量的传递效率，实现了能量的多级利用 B　[油茶树枯朽树桩中的能量属于油茶树的同化量中流向分解者的部分，A错误；油茶树树桩上的茶树菇属于生态系统中的分解者，且不能直接利用阳光，B正确，C错误；该林场的做法实现了能量的多级利用，提高了能量的利用率而不是传递效率，D错误。] 7．海水立体养殖中，表层养殖海带等大型藻类，海带下面挂笼养殖滤食小型浮游植物的牡蛎，底层养殖以底栖微藻、生物遗体残骸等为食的海参。某海水立体养殖生态系统的能量流动示意图如下所示[能量单位为kJ/(cm2·a)]，M、N表示营养级。下列相关叙述，正确的是(　　) A．海参与牡蛎、海带和底栖微藻的关系属于种群水平研究的问题 B．科学地规划和设计人工生态系统，可以提高营养级之间的能量传递效率 C．该生态系统中的能量能在M和遗体残骸间循环流动 D．M用于生长、发育和繁殖的能量为2 488 kJ/(cm2·a) D　[海参与牡蛎、海带和底栖微藻的关系属于群落水平研究的问题，A错误；能量传递效率是指相邻两个营养级之间同化量的比值，科学地规划和设计人工生态系统，实现了物质的循环利用和能量的多级利用，但不能提高营养级之间的能量传递效率，B错误；能量是单向流动的，不是循环流动的，C错误；M同化的能量为3 281＋2 826＝6 107 kJ/(cm2·a)，其中有3 619 kJ/(cm2·a)用于呼吸作用，因此M用于生长、发育和繁殖的能量为6 107－3 619＝2 488 kJ/(cm2·a)，D正确。] 8．(不定项)某鱼塘的能量流动过程模式图如下，N1、N2、N3表示同化量，箭头表示能量流动的方向。下列叙述错误的是(　　) A．流经该生态系统的总能量为N1 B．生产者到消费者的能量传递效率为(N2＋N3)/N1×100% C．图中A表示流向下一营养级的能量，这部分能量只在食物链中流动 D．图中生产者和消费者构成的能量金字塔不一定是上窄下宽的 ABC　[流经该生态系统的总能量为N1＋N3，A错误；能量传递效率为相邻营养级同化量之比，故生产者到消费者的能量传递效率为N2/N1×100%，B错误；图中A表示暂时未被利用的能量，C错误；由于图中的消费者存在人为输入的能量，故图中生产者和消费者构成的能量金字塔不一定是上窄下宽的，D正确。] 9．(13分)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转移效率，生态学家对一个淡水生态系统的能量流动进行了定量分析，得到的数据如图所示[图中数字为能量数值，单位是kJ/(m2·a)]。回答下列问题： (1)根据表中数据计算，生产者用于自身生长、发育和繁殖等生命活动的能量有________kJ/(m2·a)。 (2)请结合能量流动的特点及表中数据推测，该生态系统不存在第五营养级，理由是_________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________。 (3)从能量流动的角度分析，该淡水生态系统__________(填“是”或“不是”)一个稳定的生态系统，依据是_____________________________________________ ____________________________________________________________________。 (4)次年的6月，生态学家又对某温带森林生态系统进行调查，发现每0.1公顷约有树木200株，植食性动物(主要为昆虫)1 500 000只、次级消费者2 000只。此外还有三级消费者若干。请根据上述数据绘制该森林生态系统的数量金字塔。 [解析]　(1)生产者用于自身生长、发育和繁殖等生命活动的能量＝生产者光合作用固定的太阳能－生产者呼吸作用消耗的能量＝87 864－50 208＝37 656 kJ/(m2·a)。(2)能量在流动过程中逐级递减，由图可知三级消费者(第四营养级)的同化量仅为87.864 kJ/(m2·a)，不能再维持第五营养级种群的生存和延续。因此推测，该生态系统不存在第五营养级。(3)从能量流动的角度分析，如果某生态系统的能量的输入量与散失量相等，即可认为该生态系统处于稳定状态。根据图表可知，该淡水生态系统的能量输入量与群落生物的呼吸作用散失的能量总和是相等的，因此该淡水生态系统是一个稳定的生态系统。(4)数量金字塔表明每个营养级中生物个体的数量。由题目所给数据可知，初级消费者个体小、数量多，生产者个体大反而数量少，因此此时的数量金字塔将呈现上宽下窄倒置的金字塔形。 [答案]　(除标注外，每空3分，共13分)(1)37 656　(2)能量在流动过程中逐级递减，三级消费者(第四营养级)的同化量仅为87.864 kJ/(m2·a)，不能再维持第五营养级种群的生存和延续　(3)是(1分)　该淡水生态系统的能量输入量与群落生物的呼吸作用散失的能量总和是相等的 (4) (教师用书独具) 1．生态金字塔是用来描述生态系统中不同生物种群之间能量、生物量或数量关系的模型，它通常以金字塔形状展示。生态金字塔的一般模式如图所示，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别代表第一、二、三营养级。下列说法错误的是(　　) A．一条食物链中相邻两种生物之间的能量传递效率可能会大于20% B．生物量金字塔的每一层表示单位时间内每个营养级所容纳的物质总量 C．第一营养级某种植物同化的能量可能小于第二营养级某种动物同化的能量 D．能量金字塔通常是上窄下宽的金字塔，这主要体现了能量流动逐级递减的特点 B　[一般来说，能量在相邻两个营养级之间的传递效率是10%～20%，每个营养级可能包含多种生物，所以食物链中相邻两种生物之间的能量传递效率可能会大于20%，A正确；生物量金字塔的每一层表示单位时间内每个营养级所容纳的有机物的总干重，B错误；人工生态系统中，第一营养级的生物同化的能量可能小于第二营养级的生物同化量，在人的作用下，可以为第二营养级生物提供现成的有机物，C正确；能量金字塔通常是上窄下宽的，体现了能量流动具有逐级递减的特点，且能量金字塔不可倒置，D正确。] 2．图1为某农田生态系统的能量金字塔简图，其中①～④分别表示不同的营养级，已知处于营养级①的是玉米，种植玉米的过程中需要经常除草。图2为能量流经图1中第二营养级的变化示意图，图中的数值表示能量，单位是103 kJ/(m2·a)。下列叙述错误的是(　　) A．从生态系统的组成成分来看，图1中不包括的生物成分是分解者 B．种植玉米时经常除草有利于使能量持续高效地流向对人类最有益的部分 C．图2中第二营养级的同化量中包括以粪便的形式被分解者利用的100×103 kJ/(m2·a) D．图2中乙表示第二营养级用于自身的生长、发育和繁殖等生命活动的能量 C　[生态系统的生物成分包括生产者、消费者和分解者，图1所示的能量金字塔中不包含分解者，A正确；种植玉米的过程需要不断地除草，可以减小杂草和玉米的种间竞争，调整能量流动的关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分，B正确；以粪便的形式被分解者利用的100×103 kJ/(m2·a)是第二营养级的摄入量，不属于第二营养级的同化量，C错误；同化量(甲)中一部分用于自身的呼吸消耗(丙)，其余的能量则用于自身的生长、发育和繁殖等生命活动(乙)，D正确。] 3．(不定项)“小养殖、小种植、小加工、小工匠”四小农场是推进乡村振兴的重要力量，如图所示为一个小型人工生态农场的模式图，以及该小型人工生态农场中农作物和鸡的部分能量值(单位：104 kJ)，请根据图和表格分析，下列说法正确的是(　　) 项目 净同化量(同化 量－呼吸消耗量) 呼吸 消耗量 流向 分解者 未利用 农作物 110 75 21 58 鸡 7 10 1 3 A．该小型生态系统通过食物网流向人的能量值为1.7×105 kJ B．与常规农业种植模式相比，人工生态农场提高了能量传递效率 C．该生态系统中第一营养级到第二营养级的能量传递效率约为16.8% D．该小型生态系统的结构包括生物成分及它们之间形成的营养结构 AC　[据表分析，农作物流入下一营养级的能量为110－21－58＝31×104 kJ，鸡的同化量为10＋7＝17×104 kJ，所以农作物流向人的能量是31－17＝14×104 kJ，鸡流入下一营养级的能量为7－1－3＝3×104 kJ，所以人通过食物网获得的能量为14×104＋3×104＝1.7×105 kJ，A正确；生态农场提高了能量利用率，不能提高能量传递效率，B错误；该生态系统中第一营养级到第二营养级的能量传递效率约为(31×104)÷[(110＋75)×104]×100%≈16.8%，C正确；生态系统的结构包括组成成分和营养结构，组成成分除了生物成分还有非生物成分，D错误。] 4．如何科学有效地处理污水，成为现代城镇化建设过程中亟待解决的问题。建立人工湿地公园是首选方案，可以获得生态、社会和经济三重效益。如图是某人工湿地公园污水处理示意图。请回答下列问题： 生物类型 呼吸散失 X 未利用 下一营养级 输入的有机物 生产者 44.0 5.0 90.0 20.0 0 植食性动物 9.5 1.5 10.0 Y 5.0 肉食性动物 6.3 0.5 7.5 0.7 11.0 (1)湿地中的芦苇有高有矮，________(填“属于”或“不属于”)群落的垂直结构。 (2)在此基础上，某地进行生态工程建设，建立了一个集污水净化、休闲、养鱼为一体的新型人工生态系统。科研小组对该新型人工生态系统的能量流动进行定量分析，得出相关数据，如上表所示[部分数据未给出，能量单位为J/(cm2·a)，肉食性动物作为只占据一个营养级研究]。据表分析，流入该生态系统的总能量为__________J/(cm2·a)，X是指____________________的能量，数据Y为__________J/(cm2·a)。 (3)放养鱼的数量要严格控制，才能保证持续高产，从研究能量流动的实践意义来分析，意义在于_____________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________。 [解析]　(1)芦苇是一个种群，所以其高矮不属于群落的垂直结构。(2)在生态系统中某营养级的同化量可划分为：呼吸散失、未利用、流向下一营养级和流向分解者的量。结合表中数据，流入该生态系统的总能量＝生产者固定的能量＋外来有机物输入的能量＝(44.0＋5.0＋90.0＋20.0)＋(5.0＋11.0)＝175.0 J/(cm2·a)，并且可以判断出表中X代表的为分解者利用的能量；根据表中的数据，植食性动物流向下一营养级的能量即肉食性动物的同化量为Y，根据上述能量分配关系有 Y＋11.0＝6.3＋0.5＋7.5＋0.7，所以Y＝4.0。(3)在养鱼过程中，放养鱼的数量要严格控制，才能保证持续高产，从能量流动的角度来看，意义在于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。 [答案]　(1)不属于　(2)175.0　被分解者利用　4.0　(3)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 23/23 学科网（北京）股份有限公司 $