3.2.2生態(tài)金字塔和研究能量流動的實踐意義高二上學(xué)期生物人教版選擇性必修2

第2課時

第3章第2節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動人教版高中生物選擇性必修2生態(tài)金字塔和研究能量流動的實踐意義

學(xué)習(xí)目標1.用生態(tài)金字塔表征生態(tài)系統(tǒng)中各營養(yǎng)級間的能量、生物量或數(shù)量等關(guān)系(難點)。2.嘗試運用生態(tài)系統(tǒng)的能量流動規(guī)律為生產(chǎn)實踐提出合理建議，認同研究能量流動具有實踐意義(重點)。

情境回顧月宮一號

“月宮一號”目的是為了提供地外生命保障，所有的生物部件（動物、植物、功能微生物）都是經(jīng)過篩選并進行大量實驗研究，實現(xiàn)精確量化，經(jīng)過定量計算設(shè)計完成的。黃粉蟲中富含氨基酸、微量元素、維生素、抗菌肽、幾丁質(zhì)和殼聚糖等成分，并且無氣味，易培養(yǎng)、無廢物污染。事實1科學(xué)家是用何種方式對"月宮一號"微生態(tài)系統(tǒng)中動物、植物進行量化的呢？學(xué)生豐富食物鏈：”水稻/蔬菜葉→黃粉蟲→雞/鴨→人”后，各種指標怎么統(tǒng)計？

如果將生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級間的關(guān)系，由低到高繪制成圖，通常呈現(xiàn)一個金字塔圖形，稱為生態(tài)金字塔。

生態(tài)金字塔一

研究能量流動的實踐意義二目錄一

生態(tài)金字塔一除了用圖中數(shù)字表示外，你還能用什么方法表示生態(tài)系統(tǒng)能量流動逐級遞減的特點呢？傳遞效率：10%～20%生態(tài)金字塔能量金字塔數(shù)量金字塔生物量金字塔構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)能量流動金字塔任務(wù)1第一營養(yǎng)級第二營養(yǎng)級第三營養(yǎng)級營養(yǎng)級生產(chǎn)者植食性動物肉食性動物輸入能量464.662.812.61.賽達伯格湖的能量流動數(shù)據(jù)分析[單位：J/(cm2·a)]請根據(jù)表格數(shù)據(jù)，建構(gòu)生態(tài)系統(tǒng)的能量金字塔。肉食性動物12.6植食性動物62.8生產(chǎn)者464.6一

生態(tài)金字塔一第一營養(yǎng)級第二營養(yǎng)級第三營養(yǎng)級第四營養(yǎng)級將單位時間內(nèi)各營養(yǎng)級所得到的能量數(shù)值轉(zhuǎn)換為相應(yīng)面積（或體積）的圖形，并將圖形按照營養(yǎng)級順序排列，可形成一個金字塔圖形，叫做能量金字塔。

地反映出生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級間能量的關(guān)系。(自然生態(tài)系統(tǒng)一定為正金字塔）（1）概念：（2）意義：（3）特點：直觀通常呈

的金字塔。上窄下寬能量在流動中總是逐級遞減的（4）原因：1.能量金字塔一

生態(tài)金字塔一下圖為某城市生態(tài)系統(tǒng)能量金字塔，為什么呈倒置狀態(tài)也能維持生態(tài)系統(tǒng)的正常運行？從生態(tài)系統(tǒng)外輸入大量的有機物思考？構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)生物量金字塔任務(wù)2(1)根據(jù)表格，分別建構(gòu)兩個生態(tài)系統(tǒng)的生物量金字塔。2.生態(tài)學(xué)家調(diào)查了不同生態(tài)系統(tǒng)中的生物量，所得數(shù)據(jù)如下面表格所示。營養(yǎng)級某湖泊某海域生產(chǎn)者964初級消費者1121次級消費者4－某湖泊某海域構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)生物量金字塔任務(wù)2(2)分析生物量金字塔出現(xiàn)上寬下窄倒置的金字塔形的原因。2.生態(tài)學(xué)家調(diào)查了不同生態(tài)系統(tǒng)中的生物量，所得數(shù)據(jù)如下面表格所示。營養(yǎng)級某湖泊某海域生產(chǎn)者964初級消費者1121次級消費者4－某海域海洋生態(tài)系統(tǒng)中，浮游植物個體小，世代周期短，又不斷被捕食，因而某一時間調(diào)查到的生物量可能低于浮游動物的生物量。當然，總的來看，一年中浮游植物的總的生物量還是比浮游動物的多。一

生態(tài)金字塔一用表示能量金字塔中的方法表示各營養(yǎng)級的生物量（每個營養(yǎng)級所容納的有機物的總干重），即為生物量金字塔。直觀的反映生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級所容納的有機物的總干重的關(guān)系。大多也是上窄下寬的正金字塔形。能量在流動中總是逐級遞減的。（1）概念：（2）意義：（3）特點：（4）原因：2.生物量金字塔第一營養(yǎng)級第二營養(yǎng)級第三營養(yǎng)級第四營養(yǎng)級營養(yǎng)級80937111.5干重g/m2構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)生物數(shù)量金字塔任務(wù)33.生態(tài)學(xué)家調(diào)查了夏季兩個生態(tài)系統(tǒng)的生物個體數(shù)量(調(diào)查數(shù)據(jù)中排除了微生物和土壤動物)，所得數(shù)據(jù)如表格所示(單位為個·hm－2)。P代表生產(chǎn)者，C1、C2、C3依次代表初級、次級和三級消費者。名稱某草地某溫帶森林P150000002000C120000001500000C29000001200000C31020構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)生物數(shù)量金字塔任務(wù)3名稱某草地某溫帶森林P150000002000C120000001500000C29000001200000C31020(1)根據(jù)表格，分別建構(gòu)兩個生態(tài)系統(tǒng)的數(shù)量金字塔。某草地某溫帶森林構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)生物數(shù)量金字塔任務(wù)3名稱某草地某溫帶森林P150000002000C120000001500000C29000001200000C31020(2)分析數(shù)量金字塔出現(xiàn)上寬下窄倒置的金字塔形的原因。某溫帶森林當生產(chǎn)者個體比消費者個體大得多時，數(shù)量金字塔經(jīng)常是倒置的。如、昆蟲和樹一

生態(tài)金字塔一營養(yǎng)級第二營養(yǎng)級第一營養(yǎng)級個體數(shù)量鼠草鼬第三營養(yǎng)級用表示能量金字塔的方法表示各營養(yǎng)級的生物個體的數(shù)目比值關(guān)系，即為數(shù)量金字塔。直觀的反映生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級的生物個體的數(shù)目比值關(guān)系。

一般是上窄下寬的正金字塔形，也可以是上寬下窄的倒金字塔形。營養(yǎng)級第二營養(yǎng)級第一營養(yǎng)級個體數(shù)量昆蟲樹（1）概念：（2）意義：（3）特點：3.數(shù)量金字塔如果消費者的個體小而生產(chǎn)者的個體大，則會呈現(xiàn)倒金字塔形。樹→昆蟲→螳螂→黃雀一

生態(tài)金字塔一生態(tài)金字塔能量金字塔生物量金字塔數(shù)量金字塔想一想：哪種指標構(gòu)建的金字塔能更客觀的表示生態(tài)系統(tǒng)能量傳遞規(guī)律，

不出現(xiàn)倒置現(xiàn)象呢？能量金字塔能更客觀、準確的表示能量在各營養(yǎng)級間的傳遞規(guī)律。第一營養(yǎng)級第二營養(yǎng)級第三營養(yǎng)級第四營養(yǎng)級核心歸納能量金字塔生物量金字塔數(shù)量金字塔形狀每一層含義特點象征意義單位時間內(nèi)，食物鏈中每一營養(yǎng)級生物所同化的能量的多少自然生態(tài)系統(tǒng)一定為正金字塔能量在流動過程中總是逐級遞減單位時間內(nèi)，每一營養(yǎng)級生物的有機物的總干重一般為正金字塔,有時會出現(xiàn)倒金字塔形一般生物量(現(xiàn)存生物有機物的總干重)隨食物鏈中營養(yǎng)級的升高而減少每一營養(yǎng)級生物個體的數(shù)目一般為正金字塔,有時會出現(xiàn)倒金字塔形一般生物個體數(shù)目在食物鏈中隨營養(yǎng)級升高而逐級遞減跟蹤訓(xùn)練B：a：生產(chǎn)者、b:初級消費者、c：次級消費者、d：三級消費者A.圖中所有生物構(gòu)成一條食物鏈B.該能量金字塔中的a、c分別代表生產(chǎn)者、三級消費者C.從圖中可以看出，一個生態(tài)系統(tǒng)中營養(yǎng)級越多，

在能量流動過程中消耗的能量就越多D.對于森林生態(tài)系統(tǒng)來說，往往一棵樹上棲息著很

多昆蟲，該生態(tài)系統(tǒng)中的能量金字塔呈倒置狀態(tài)√1.某湖泊的能量金字塔如圖所示，下列相關(guān)敘述正確的是A：a~d代表的是營養(yǎng)級的能量食物鏈是種群間的捕食關(guān)系D：大樹生態(tài)系統(tǒng)中的數(shù)量金字塔呈倒置狀態(tài)、能量金字塔一定是正的跟蹤訓(xùn)練2.(2023·河北秦皇島高二期末)能量金字塔、數(shù)量金字塔和生物量金字塔統(tǒng)稱為生態(tài)金字塔，生態(tài)金字塔的層次代表營養(yǎng)級，寬度代表營養(yǎng)級的大小和多樣性。下列相關(guān)敘述不正確的是A.生態(tài)金字塔中，每一層代表一個營養(yǎng)級，每一種生物只能屬于其中一層B.能量金字塔的層次越多，能量的利用率越低C.生態(tài)金字塔顯示了各營養(yǎng)級之間的某種數(shù)量關(guān)系D.群落的演替往往會促使生態(tài)金字塔的層次和寬度增加√生態(tài)金字塔中，每一層代表一個營養(yǎng)級，但對于部分動物來說，取食多種生物，可以屬于不同營養(yǎng)級，A錯誤群落演替往往是朝著生物種類越來越多、有機物總量增加的方向發(fā)展，使生態(tài)金字塔縱向增加營養(yǎng)級(層次)，橫向增加營養(yǎng)級的大小和多樣性(寬度)，D正確人類位于食物鏈的頂端，從能量金字塔來看，人口數(shù)量日益增長，這會對地球上現(xiàn)有的生態(tài)系統(tǒng)造成什么影響？旁欄思考塔基的大小體現(xiàn)了進入生態(tài)系統(tǒng)能量的多少，決定著該生態(tài)系統(tǒng)承載供養(yǎng)生物的數(shù)量。為了滿足日益增長的人類的生活需求，要求低營養(yǎng)級（塔基）要有更多的能量輸入。如何解決？塔基

生態(tài)金字塔一

研究能量流動的實踐意義二目錄研究能量流動的實踐意義任務(wù)4

研究能量流動的實踐意義二資料

“稻—鴨—萍”共作是一種新興的生態(tài)農(nóng)業(yè)模式，是在稻鴨共作的基礎(chǔ)上，放養(yǎng)營養(yǎng)含量高且不占用水稻生長空間的紅萍而形成的。其具有以下優(yōu)點：(1)可以固氮富鉀，紅萍既可以從空氣中固定氮，又能從水中富集鉀，可提供水稻正常生長所需的70%的氮素和70%的鉀素，并為鴨子提供飼料。(2)鴨子可以食用雜草，可大大減少多種水田雜草的發(fā)生和危害。(3)可以除蟲，鴨子可以食用田間害蟲，減少了害蟲對水稻的危害，同時鴨子排出的糞便可以起到增肥的作用?？傊暗尽啞肌绷Ⅲw農(nóng)業(yè)利用生物間的相互關(guān)系，充分利用空間，將不同生物種群組合在一起，實現(xiàn)了多物種共存、多層次配置，提高了水田的物質(zhì)能量利用率，具有明顯的經(jīng)濟效益、生態(tài)效益和社會效益。稻-萍-鴨立體農(nóng)業(yè)研究能量流動的實踐意義任務(wù)4稻-萍-鴨立體農(nóng)業(yè)1.從能量流動的角度分析，“稻—鴨—萍”共作模式與稻鴨共作模式相比，引入紅萍有什么意義？在空間上進行合理配置，增大流入生態(tài)系統(tǒng)的總能量。2.從能量流動的角度分析，稻田除草、除蟲的意義是什么？調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)的能量流動關(guān)系，使能量持續(xù)高效地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠?。研究能量流動的實踐意義任務(wù)43.圖一是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)對水稻秸稈的利用示意圖，圖二為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)對秸稈的利用示意圖，據(jù)圖回答問題。圖一

傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)對秸稈的利用圖二

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)對秸稈的利用問題：從能量利用的角度分析，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)相較于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)有什么優(yōu)勢？實現(xiàn)了能量的多級利用，從而大大提高能量的利用率。

研究能量流動的實踐意義二1926年，一位生態(tài)學(xué)家研究了一塊玉米田的能量流動情況，得到如下數(shù)據(jù)。1.這塊田共收割玉米約10000株，質(zhì)量為6000kg。通過對玉米植株的化學(xué)成分進行分析，計算出其中共含碳2675kg。2.據(jù)他估算，這些玉米在整個生長過程中通過細胞呼吸消耗的葡萄糖共2045kg。3.1kg葡萄糖儲存1.6×104kJ能量。4.在整個生長季節(jié)，入射到這塊玉米田的太陽能為8.5×109kJ。請根據(jù)以上數(shù)據(jù)計算：這些玉米的含碳量折合成葡萄糖是多少？這些葡萄糖儲存的能量是多少？這些玉米呼吸作用消耗的能量是多少？2045×1.6×104kJ=3.272×107kJ這些玉米在整個生長季節(jié)所固定的太陽能總量是多少？呼吸作用消耗的能量占所固定太陽能的比例是多少？1.07×108kJ+3.272×107kJ=1.3972×108kJ3.272×107÷1.3972×108=23.4%這塊玉米田的太陽能利用效率是多少？1.3972×108÷8.5×109=1.64%分析和處理數(shù)據(jù)2675×180(C6H12O6)÷72(C6)=6687.5kg6687.5×1.6×104kJ1.07×108kJ=

研究能量流動的實踐意義二分析和處理數(shù)據(jù)根據(jù)計算結(jié)果，畫出能量流經(jīng)該玉米種群的圖解，圖解中應(yīng)標明各環(huán)節(jié)能量利用和散失的比例生態(tài)系統(tǒng)的能量流動是單向的、逐級遞減的，人類無法改變這一規(guī)律，

那么如何利用這一規(guī)律來指導(dǎo)生活和生產(chǎn)實踐呢？

研究能量流動的實踐意義二1.研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動，可以幫助人們將生物在

、

上進行

，

流入某個生態(tài)系統(tǒng)的總能量。例如：

間作套種、多層育苗、稻--萍--蛙等立體農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式。間作套種多層育苗稻—萍—蛙時間空間合理配置增大

研究能量流動的實踐意義二2.研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動，可以幫助人們科學(xué)地規(guī)劃和設(shè)計人工生態(tài)系統(tǒng)，使能量得到最有效的利用。*能量的利用率≠能量的傳遞效率用秸稈作飼料糞便制作沼氣沼渣田肥*實現(xiàn)了對能量的多級利用，大大提高了能量的利用率

研究能量流動的實踐意義二3.研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動，還可以幫助人們合理地調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動關(guān)系，使能量持續(xù)高效地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠帧＠?，合理確定草場載畜量，麥田除草、除蟲

研究能量流動的實踐意義二

在一個農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中聯(lián)系實際（1）有哪些措施能增加流入農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的總能量？間作、套種等立體農(nóng)業(yè)（2）及時去除農(nóng)田中雜草的意義是什么？除草可以調(diào)整農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中能量流動關(guān)系，使能量可以持續(xù)高效地流向?qū)θ祟愖钣幸娴夭糠?。人類可以通過研究能量流動，增大流入某生態(tài)系統(tǒng)的總能量！歸納總結(jié)(1)能量傳遞效率①含義：生態(tài)系統(tǒng)中能量傳遞效率約為10%～20%，即輸入某一營養(yǎng)級的能量中，只有10%～20%的能量流到下一營養(yǎng)級(最高營養(yǎng)級除外)。②計算公式：(2)能量利用率①一般指流入最高營養(yǎng)級(或人類)的能量占生產(chǎn)者固定總能量的比值。②一般來說，食物鏈越短，能量利用率越高。③有時考慮分解者的參與，使營養(yǎng)結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，以實現(xiàn)能量的多級利用，從而提高能量的利用率。能量傳遞效率與能量利用率的區(qū)別跟蹤訓(xùn)練3.關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)能量流動的原理在實踐中的應(yīng)用的敘述，錯誤的是A.除蟲除草可以讓農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的能量更多地流向?qū)θ祟惛幸娴牟糠諦.多途徑利用農(nóng)作物可以實現(xiàn)對生態(tài)系統(tǒng)中能量的多級利用C.根據(jù)草場能量流動的特點，可以合理確定草場的載畜量，從而保持畜產(chǎn)品的持續(xù)高產(chǎn)D.“?；~塘”的生產(chǎn)方式，在桑、蠶、魚之間形成良性循環(huán)，將提高能量傳遞效率√“?；~塘”的生產(chǎn)方式，在桑、蠶、魚之間形成良性循環(huán)，使能量得到多級利用，提高了整體的能量利用率，但不能提高能量傳遞效率跟蹤訓(xùn)練4.(2023·遼寧沈陽高二質(zhì)檢)中國的稻魚鴨共生農(nóng)作方式，最早可追溯至兩千年前的漢朝。兩千年來，中國南方種植水稻的地區(qū)，幾乎都養(yǎng)田魚及養(yǎng)田鴨，稻魚鴨共生系統(tǒng)中，農(nóng)民的管理主要包括拔除稻田里的稗草、清除食肉的“黑魚”及施肥。下列敘述錯誤的是A.水稻引來的一些昆蟲可為田鴨提供食物B.農(nóng)民清除食肉的“黑魚”的依據(jù)是能量流動有逐級遞減的特點C.拔除稗草是調(diào)整能量流動方向，使能量更多地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠諨.田魚、田鴨的糞便是天然的肥料，其能量可流向植物，實現(xiàn)了對能量的多級利用√能量流動的特點：單向流動、逐級遞減，縮短食物鏈，能將能量最大限度地

流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠?，B對植物吸收利用：糞便中的無機鹽、分解者分解產(chǎn)生的無機物和CO2等田魚、田鴨可以小昆蟲為食，A對課堂小結(jié)生態(tài)金字塔生態(tài)系統(tǒng)的能量流動意義將生物在時間、空間上合理配置，增大流入生態(tài)系統(tǒng)的總能量科學(xué)規(guī)劃、設(shè)計人工生態(tài)系統(tǒng)，使能量得到最有效的利用合理調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動關(guān)系，使能量持續(xù)高效的流向?qū)θ祟愑凶钣幸娴牟糠謹?shù)量金字塔生物量金字塔能量金字塔五分鐘查落實【判斷正誤】(1)由于能量在流動的過程中逐級遞減，所以營養(yǎng)級越高，該營養(yǎng)級的總能量及生物的數(shù)量就會越少(

)(2)生物量金字塔、數(shù)量金字塔同能量金字塔一樣都是正置的(

)(3)拔去田地中的雜草是人為地調(diào)整能量流動的方向，提高生態(tài)系統(tǒng)的能量傳遞效率(

)(4)利用農(nóng)