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-【金版新学案】2025-2026学年高中生物选择性必修2 生物与环境同步课堂高效讲义教师用书word（人教版，单选）

本讲义聚焦生态金字塔（能量、生物量、数量金字塔）及研究能量流动实践意义的核心知识点，先系统解析三类金字塔的概念、特点及实例，再阐述能量流动规律在资源规划利用中的应用，构建从理论到实践的学习支架。 资料通过“活动分析”“自我诊断”“针对练”等环节，结合树-虫-鸟数量金字塔、稻田养鱼等实例，培养科学思维与探究实践能力，渗透物质与能量观。课中辅助教师高效授课，课后助力学生通过思维导图、归纳总结查漏补缺，强化知识理解与应用。

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.学会用生态金字塔表示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。　3.举例说明利用能量流动规律，人们能够更科学地规划和有效地利用生态系统中的资源。 任务一　生态金字塔 1.生态金字塔：能量金字塔、生物量金字塔和数量金字塔等的统称。 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：通常呈上窄下宽的金字塔形。 (3)意义：能量金字塔能直观地反映出能量在各营养级之间的传递规律。 　　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都是上窄下宽的金字塔形。 3.生物量金字塔 (1)概念：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.数量金字塔 (1)概念：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。 　　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，将不得不种植或养殖更多的农畜产品，会给地球上现有的自然生态系统带来更大的压力。 【自我诊断】 1.能量逐级递减，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.个别人工生态系统的能量金字塔是倒置的金字塔形，如城市生态系统。　　　　　　　　　　　　　　　(√) 4.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。　　　　　　　　　　　　　　　　　(√) [活动1]　分析生态金字塔的种类和特征 材料： 某个湖泊生态系统的能量金字塔模型如右图所示，共有A~D四层，回答下列问题： (1)D层的含义是什么? 提示：第一营养级(生产者)在单位时间内固定的太阳能。 (2)A~D层生物组成有什么共同特点? 提示：每一层的所有生物同属同一个营养级。 (3)通常情况下，该图除表示能量金字塔外，还可以表示哪些生态金字塔? 提示：生物量金字塔、数量金字塔。 学生用书⬇第70页 (4)试举一例倒置的金字塔，并尝试解释其原因。 提示：如树、虫和鸟构成的数量金字塔，当生产者个体比消费者个体大得多时，数量金字塔可能是倒置的。 【归纳总结】 生态金字塔的种类及特点 项目 能量金字塔 数量金字塔 生物量金字塔 形状 象征含义 能量沿食物链流动过程中具有逐级递减的特性 一般生物个体数目在食物链中随营养级升高而逐级递减 一般生物有机物的总干重沿食物链升高而逐级递减 特点 通常都是正金字塔形 一般为正金字塔形 一般为正金字塔形 分析 能量流动的过程中总是有能量的耗散，故能量流动逐级递减 成千上万只昆虫生活在一株大树上时，该数量金字塔的塔形会发生变化 浮游植物的个体小、寿命短，又不断被浮游动物吃掉，所以某一时间浮游植物的生物量可能低于浮游动物的生物量 针对练1.(2024·贵阳高二期末)研究生态系统的能量流动，生态金字塔是一种直观的表示方式，其表示生态系统各营养级之间的某种数值关系。下列叙述错误的是(　　) 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.能量金字塔可能会出现上宽下窄倒置的金字塔形 答案：B 解析：出现倒置的数量金字塔可能与生物个体大小有关，如一棵大树上有很多昆虫，A正确；生态金字塔的最顶层代表的是最高营养级的消费者，分解者不参与生态金字塔的构建，B错误；生物量金字塔出现倒置的原因可能是生产者的生长周期很短，如海洋生态系统中的浮游植物，C正确；能量金字塔通常是上窄下宽的金字塔形，但某些人工生态系统可能出现倒置的金字塔形，D正确。 针对练2.右图表示某森林生态系统的能量金字塔，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ表示不同的营养级。下列叙述正确的是(　　) A.该生态系统的数量金字塔也一定符合该模型 B.图中Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ构成一条食物链 C.Ⅱ中能量的去向除了图中所示外，还有呼吸散失的热能和被分解者利用的能量 D.能量在流动过程中是逐级递减的，能量传递效率随营养级的升高而逐级递减 答案：C 解析：该生态系统的数量金字塔存在倒置情况，例如树、虫、鸟，A错误；图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ代表的是营养级，每个营养级可能不止一种生物，B错误；流经第二营养级的能量，除了传递到下一个营养级外，还包括呼吸散失的热能、被分解者利用的能量，C正确；能量在流动过程中逐级递减，但能量传递效率不会随营养级的升高而逐级递减，传递效率一般在10%~20%之间，D错误。 任务二　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。 【自我诊断】 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.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。　　　　　　　　　　　　　　　　　　(×) 3.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。　　　　　　　　　　　　　　(×) 4.人类能随意控制生态系统中各营养级之间的能量传递效率。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(×) 学生用书⬇第71页 [活动2]　结合具体实例分析研究能量流动的实践意义 材料1：以中国传统农田生态系统为例，思考并回答以下问题： (1)哪些措施能增加流入农田生态系统的总能量? 提示：合理密植、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：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。 材料2：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)分析能量流动图解，总结图b所示生态系统的优势。 提示：实现了能量的多级利用，提高了能量的利用率。 (2)“猪粪制沼气”“猪粪肥田”，是否都能实现能量的多级利用，提高能量的利用率? 提示：“猪粪制沼气”能实现能量的多级利用，提高能量的利用率。“猪粪肥田”不能实现能量的多级利用，不能提高能量的利用率。 【归纳总结】 能量传递效率与能量利用率的比较 　(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。 针对练3.“稻田养鱼”是一种新兴的生态养殖模式。该模式利用稻田水面养鱼，既可获得鱼产品，又可利用鱼吃掉稻田中的害虫和杂草。鱼排出粪肥，翻动泥土促进肥料分解，为水稻生长创造良好条件。下列叙述正确的是(　　) A.该生态系统的结构包括非生物的物质和能量、生产者、消费者和分解者 B.鱼吃杂草，杂草同化能量中的 10%~20%流入鱼体内 C.粪便作为有机肥还田时，粪便中的能量流向了农作物 D.该模式提高了能量利用率，使能量流向对人类最有益的地方 答案：D 解析：生态系统的结构包括组成成分(非生物的物质和能量、生产者、消费者和分解者)和营养结构(食物链和食物网)，A错误；10%~20%是营养级之间的能量传递效率，不是两种生物之间的能量传递效率，B错误；农作物不能利用粪便中的能量，粪便中的能量流向了分解者，C错误；该生态养殖模式使能量多级利用，提高了能量利用率，使能量流向对人类最有益的地方，D正确。 针对练4.设计人工生态系统的常用方法之一是给食物链(网)“加环”，如图就是一种“加环”示意图，下列叙述正确的是(　　) A.用残渣来培育食用菌和蛆，提高了能量的传递效率 B.用玉米的副产品玉米芯生产木糖醇，可增加经济效益 C.用蛆的排泄物作为有机肥还田，使能量能够循环利用 D.离开人的管理，该生态系统仍可以正常运转 答案：B 解析：用残渣来培育食用菌和蛆，提高了能量利用率，但不能提高能量传递效率，A错误；用玉米的副产品玉米芯生产木糖醇，可提高经济效益，B正确；生态系统的能量流动是单向的，不能循环利用，C错误；人工生态系统中人起到了决定性作用，离开人的管理，该生态系统不能正常运转，D错误。 学生用书⬇第72页 思维导图 要语必背 1.生态金字塔包括能量金字塔、生物量金字塔和数量金字塔等。能量在流动过程中逐级递减，能量金字塔通常呈现正金字塔形。 2.研究能量流动的实践意义之一是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.从能量流动的角度分析，建设“沼气池”的意义是实现了对能量的多级利用，从而大大提高了能量的利用率。 4.从能量流动的角度分析，合理确定草场载畜量的目的是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之间的个体数量、生物量和能量等的关系。下列叙述错误的是(　　) A.生态金字塔可分别以个体数量、生物量和能量为指标绘制 B.生态金字塔的最下层塔基越宽，生态系统的食物链不一定越复杂 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.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 答案：D 解析：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，A正确；食物链的复杂程度，与生产者(植物)、消费者的种类及其形成的食物关系密切相关，B正确；生态金字塔中每一层的所有生物均属于食物网的同一个营养级，不一定属于同一条食物链，C正确；因为能量是逐级递减的，因此在自然生态系统中能量金字塔通常都是上窄下宽的金字塔形，不可倒置，D错误。 2.(2025·兰州高二期末)下列关于生态系统能量流动的叙述，错误的是(　　) A.生产者固定的能量是光能或化学能 B.自然生态系统中，生物数量金字塔存在倒置情况，能量金字塔则不存在 C.与传统鱼塘相比，桑基鱼塘可显著提高不同营养级之间的能量传递效率 D.生态系统中的能量流动一般不超过5个营养级 答案：C 解析：在生态系统中，生产者固定的能量是光能(绿色植物进行光合作用合成有机物)或化学能(硝化细菌利用化学能合成有机物)，A正确；生物数量金字塔可能是倒置的，比如一棵树上可能会有很多昆虫，在自然生态系统中，由于能量流动的特点是单向流动、逐级递减，所以能量金字塔不可能是倒置的，B正确；与传统鱼塘相比，桑基鱼塘可显著提高能量的利用率，但不能提高不同营养级之间的能量传递效率，C错误；生态系统中能量在相邻两个营养级间的传递效率是10%~20%，且能量流动表现为单向流动、逐级递减，因此能量流动一般不超过5个营养级，D正确。 3.下图为甲、乙两个自然生态系统中每个营养级的生物个体数量示意图。假设输入两个生态系统的总能量相同。下列叙述正确的是(　　) A.甲的生物种类比乙多 B.甲的第一营养级固定的能量比乙多 C.甲中只含有1条含三个营养级的食物链 D.甲、乙中现存消费者的总能量可能相同 答案：D 解析：甲中生产者数量多，但甲的生物种类不一定比乙多，A错误；由题干信息可知，输入两个生态系统的总能量相同，因此甲的第一营养级固定的能量等于乙的，B错误；图甲能够说明有3个营养级，每个营养级可能包括多个物种，图甲不一定只有一条食物链，C错误；由题干信息可知，输入两个生态系统的总能量相同，虽然乙营养级多，在能量传递中损失较多，但若甲以10%的能量传递效率传递能量，乙以大于10%的能量传递效率传递能量，甲、乙中现存消费者的总能量可能相同，D正确。 4.果树套种花生立体农业已成为多数果农热衷的农业生产模式。果农根据气候、雨水等选择种植李子、甜柿、核桃、刺梨等灌木类果树，根据各种果树种植的行距合理布局花生、葡萄、猕猴桃等蔓生于灌木类果树中，精心管理，并辅以沼气池，充分利用自然资源，提高经济效益。下列叙述正确的是(　　) A.该立体农业中植物数量多，增加了化肥和农药的使用 B.葡萄、猕猴桃蔓生于灌木类果树上，存在寄生关系 C.花生和灌木类果树之间形成明显的垂直结构 D.与传统农业相比，该立体农业各营养级间的能量传递效率高 答案：C 解析：果树套种花生立体农业，合理布局花生、葡萄、猕猴桃等蔓生于灌木类果树中，精心管理，并辅以沼气池，充分利用自然资源，减少了化肥和农药的使用，净化了环境，同时还增加了经济效益，A错误；葡萄、猕猴桃自身能够合成所需的营养物质，故葡萄和猕猴桃蔓生于灌木类果树上，不存在寄生关系，B错误；花生和灌木类果树共同争夺阳光等资源和空间，是种间竞争关系，果树套种花生立体农业具有分层现象形成了明显的垂直结构，C正确；该立体农业各营养级间的能量传递效率没有发生变化，但提高了能量利用率，D错误。 学生用书⬇第73页 5.“粮桑渔畜”农业生态系统是江浙平原水网地区典型的高效农业系统，如图表示这一农业生态系统的基本模式。下列叙述正确的是(　　) A.不同年龄段的某种鱼分布在不同水层，说明群落具有垂直结构 B.蚕吃桑叶，桑同化能量中的10%~20%流入蚕内 C.稻田中鱼的数量增长受食物和生存空间等因素的限制 D.“粮桑渔畜”农业生态系统提高了能量传递效率，使能量流向对人类最有益的地方 答案：C 解析：不同年龄段的某种鱼分布在不同水层，是某个种群的空间分布，不能说明群落具有垂直结构，A错误；蚕吃桑叶，但桑叶还用于养鸡，所以桑同化能量中的10%~20%流入下一营养级，不只流向蚕，B错误；稻田中鱼的数量增长受食物和生存空间等因素的限制，C正确；该农业生态系统实现了能量的多级利用，提高了能量的利用率，使能量更多地流向对人类最有益的地方，D错误。 6.(创新情境)蟹—稻复合生态系统是在稻田生态系统中引入螃蟹种群后形成的以蟹、稻为主导生物的蟹—稻共生生态系统，为探究该养殖体系的优势，科研人员选取多个池塘进行实验。 (1)中华绒螯蟹是杂食性动物，喜食水生植物和鱼等动物，对腐臭的动物尸体也很爱食，该蟹—稻复合生态系统中全部生物构成　　　　，中华绒螯蟹所属的成分为　　　　　　　　。 (2)为确定中华绒螯蟹的投放量，应根据食物网中的营养级，调查投放池塘中华绒螯蟹　　　　　　　　的生物积累量。 (3)实验塘于6月投放中华绒螯蟹蟹苗，10月份收获成蟹，调查各食物种类的生物量结果如下，请回答： 10月收获期各组分 生物量/(t·km-2·a-1) 稻田单作生态系统 蟹—稻复合生态系统 总生物量 8 674.90 25 123.66 水生植物生物量占比 7.91% 5.81% 鱼类生物量占比 0.27% 0.12% 中华绒螯蟹生物量占比 — 0.20% 其他 59.56% 58.69% 水稻生物量占比 32.26% 35.18% ①加入中华绒螯蟹后，蟹—稻复合生态系统中总生物量　　　　。 ②加入中华绒螯蟹　　　　(填“能”或“不能”)使能量更多地流向对人类有益的方向，你的判断依据是　。 ③从中华绒螯蟹的食性分析，蟹—稻复合生态系统中水稻生物量增加的原因：　　　　　　　　　　　　。 (4)诗人陆游爱吃蟹，写有“蟹肥暂擘馋涎堕”的诗句。为提高中华绒螯蟹的产量，养殖人员往往会投放玉米碎屑等饵料，未被食用的饵料会随定期排放的废水进入周围水体，引发水体的富营养化。为实现生态效益和经济效益的双赢，请提出两条具体措施：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 答案：(1)群落　消费者、分解者　(2)上一营养级(食物)　(3)①升高(高于稻田单作生态系统)　②能　收获了中华绒螯蟹，水稻生物量增加　③中华绒螯蟹食用水生植物，减少其与水稻的种间竞争；食用腐臭的动物尸体，促进物质循环　(4)定期适度捕捞中华绒螯蟹；对废水中饵料进行处理后再排放；按需投放饵料；定期合理投放幼蟹 解析：(1)群落是在相同时间聚集在一定地域中各种生物种群的集合。中华绒螯蟹是杂食性动物，喜食水生植物和鱼等动物，因此属于消费者，又由于其对腐臭的动物尸体也很爱食，因此也属于分解者。(2)由于能量流动的特点是单向流动、逐级递减，一般来说，在输入到某一个营养级的能量中，只有10%~20%的能量能够流到下一个营养级。因此要调查中华绒螯蟹的投放量，应该调查其上一营养级的生物积累量。(3)①由表格可知，加入中华绒螯蟹后，蟹—稻复合生态系统中总生物量升高了。②加入中华绒螯蟹后水稻生物量占比为35.18%，总生物量和水稻生物量都比之前升高了，并且同时可以获得0.20%的中华绒螯蟹，使能量更多地流向对人类有益的方向。③中华绒螯蟹是杂食性动物，喜食水生植物，减少其与水稻的种间竞争，食用腐臭的动物尸体，可以促进物质循环。(4)为了避免水体富营养化可以定期适度捕捞中华绒螯蟹；对废水中饵料进行处理后再排放；按需投放饵料；定期合理投放幼蟹。 学科网（北京）股份有限公司 $