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（Word教参）-【精讲精练】2025-2026学年高中生物选择性必修2 生物与环境（人教版 多选）

本高中生物学讲义聚焦生态金字塔和研究能量流动的实践意义，系统梳理能量、生物量、数量金字塔的类型及特点，衔接能量流动过程，构建“过程-表征-应用”逻辑链，为理解生态系统功能提供学习支架。 通过资料分析构建生态金字塔模型，结合温带森林、海洋生态系统实例培养科学思维与生命观念，设置桑基鱼塘等案例强化社会责任。课中助力探究教学，课后通过例题与总结帮助学生查漏补缺，深化理解。

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。 生命观念、 科学思维 2.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。 社会责任 一、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：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。 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：大多也是上窄下宽的金字塔形。 4．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。 二、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。 2．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。 3．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。 休闲农庄以生态农业为轴心，种植业、养殖业、农产品加工等各种产业相互依存，构成互为资源的、完善的循环经济产业系统。图甲是某生态系统结构简图，图乙是能量流经某一营养级的变化示意图。结合所学知识判断： (1)由于能量在流动的过程中逐级递减，所以营养级越高，该营养级的总能量及生物的数量就会越少。(×) (2)生物量金字塔、数量金字塔同能量金字塔一样都是正置的。(×) (3)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。(×) (4)利用农作物秸秆培育蘑菇，实现了生态系统中能量的循环利用。(×) (5)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。(×) 探究点一　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。 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 2000 C1 2 000 000 1 500 000 C2 900 000 1 200 000 C3 10 20 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 — 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。 提示：某草地数量金字塔： 温带森林数量金字塔： 某湖泊生物量金字塔： 某海峡生物量金字塔： 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要多。 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 能量在流动过程中总是逐级递减 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 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)可呈现倒置状况 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，就会呈现倒金字塔形，如昆虫和树 1．研究生态系统的能量流动时，生态金字塔是一种直观的表示方式，其可以表示生态系统各营养级之间的某种数值关系。下列相关叙述错误的是(　　) A．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 B．生态金字塔中最底层代表的是生产者，最顶层代表的是分解者 C．生物量金字塔出现倒置的原因可能是生产者的生活周期很短 D．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 解析　生态金字塔的最顶层代表的是最高营养级的消费者，生态金字塔中不包含分解者，B错误。 答案　B 2．(2025·河北衡水期中)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(　　) 图1　　　　　　　　图2 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 解析　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中可能不止有一个食物链，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。 答案　C 探究点二　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。 3．(多选)(2024·河北唐山质检)下图所示为桑基鱼塘农业生态系统局部的能量流动，图中字母代表相应能量。下列分析正确的是(　　) A．流经图中生态系统的总能量为A B．图中的C和B1＋C1＋D1可分别表示桑树和蚕用于自身生长、发育和繁殖的能量 C．正常情况下D/C的值大于10% D．人工建立该生态系统的目的是实现对能量的多级利用，从而提高能量的传递效率 解析　流经生态系统的总能量是生产者所固定的太阳能，应是图中的A，A正确；总光合作用A分为呼吸作用散失的能量B和净光合作用C两部分，图中的C和B1＋C1＋D1分别是桑树和蚕用于自身生长、发育和繁殖等生命活动的能量，B正确；由图可知D＝A1＋B1＋C1＋D1，图中D即表示被蚕同化的能量，因此桑树到蚕能量的传递效率为D/A，该传递效率应为10%～20%，故D/C应大于10%，C正确；人工建立该生态系统的目的是实现对能量的多级利用，提高能量的利用率，而不能提高能量的传递效率，D错误。 答案　ABC 4．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．该林场提高了能量的传递效率，实现了能量的多级利用 解析　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；生长在油茶树树桩上的茶树菇属于生态系统中的分解者，B正确；茶树菇属于分解者，不能直接利用阳光，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。 答案　B 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，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：流入最高营养级的能量占生产者所固定的能量的比值。在一个生态系统中，营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就越多，因此一般情况下，食物链越短，能量利用率越高。　 [构建课堂要点] [检测学习效果] 1.如图为一生态金字塔示意图，字母代表不同的营养级。下列有关说法错误的是(　　) A．该金字塔能够代表食物链“草→虫→蜘蛛→蛙→蛇→猫头鹰”各个营养级的生物量关系 B．该金字塔的一部分能够表示食物链“油松→松毛虫→乌鸦”各个营养级之间的个体数量关系 C．该金字塔能够表示食物链“油松→松毛虫→乌鸦”各个营养级之间的能量关系 D．兔子和鹿均吃草，它们所处的塔层相同 解析　食物链各营养级之间的生物量金字塔可表示为正金字塔形，A正确；松毛虫的数量显然比油松多，所以个体数量呈倒金字塔形，不能用题目中给出的正金字塔形表示，B错误；食物链各营养级之间的能量金字塔一定是正金字塔形，C正确；兔子和鹿均吃草，为植食性动物营养级，即第二个营养级，在金字塔中所处的塔层相同，D正确。 答案　B 2．(2024·哈尔滨高二期末)现有两个生态系统a、b，分别为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)。a和b的数量金字塔和能量金字塔的形状最可能分别是(　　) A．a为金字塔形和金字塔形，b为倒金字塔形和金字塔形 B．a为倒金字塔形和金字塔形，b为金字塔形和倒金字塔形 C．a为金字塔形和倒金字塔形，b为金字塔形和金字塔形 D．a为倒金字塔形和倒金字塔形，b为倒金字塔形和金字塔形 解析　只有两个营养级的夏季草原生态系统a，牧草的数量比羊多，绘制的数量金字塔为正金字塔形；森林生态系统b，一棵树上可以有很多昆虫，因此，绘制的数量金字塔为倒金字塔形；能量金字塔只有正金字塔形，A符合题意。 答案　A 3．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。下列相关叙述正确的是(　　) 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．所有生态系统中的数量金字塔和生物量金字塔均为图示上窄下宽的金字塔形 D．能量金字塔通常是上窄下宽的金字塔形，这主要体现了能量流动具有单向流动的特点 解析　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；数量金字塔和生物量金字塔通常是上窄下宽的金字塔形，但特殊情况下也会呈现上宽下窄倒置的金字塔形，C错误；能量金字塔通常是上窄下宽的金字塔形，体现了能量流动具有逐级递减的特点，D错误。 答案　A 4．桑基鱼塘是种桑、养蚕及池塘养鱼相结合的一种生产经营模式。在池梗上或池塘附近种植桑树，以桑叶养蚕，以蚕沙(蚕幼虫的粪便)、蚕蛹等作为鱼饵料，以塘泥作为桑树肥料，达到鱼、蚕、桑兼收的效果。下列有关说法正确的是(　　) A．该生态系统中人的作用非常关键，人是该生态系统的基石 B．流经该桑基鱼塘生态系统的总能量等于鱼塘中生产者固定的太阳能 C．桑树同化量的一部分可以通过蚕沙流向分解者 D．该桑基鱼塘能实现对能量的多级利用，从而大大提高能量的传递效率 解析　生产者是生态系统的基石，A错误；该桑基鱼塘是人工生态系统，流经该桑基鱼塘生态系统的总能量＝生产者固定的太阳能＋人工输入的能量，B错误；该桑基鱼塘能实现对能量的多级利用，提高了能量的利用率，但不能提高能量的传递效率，D错误。 答案　C 5．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)图示中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________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 答案　(1)生态系统的组成成分和营养结构　生产者 (2)定量分析　能量流动是单向的　能量在流动过程中逐级递减　(3)c　a－b　(4)将生物在时间、空间上进行合理配置，增大流入该生态系统的总能量　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　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 学科网（北京）股份有限公司 $