PAGE
高二生物导学案
第3章 第2节 生态系统的能量流动02
班级 姓名
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。
[素养要求] 1.生命观念:物质与能量观——一切生命活动都离不开能量,能量摄入并在生态系统中流动,这个过程伴随着物质的变化,保证了生命活动的进行。2.科学思维:模型建构——在明确研究能量流动基本思路的基础上建立能量流动的概念模型。
【预习案】
一、生态金字塔
1.类型: 、 、 。
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 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 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 (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 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 的金字塔形,如 。
二、研究能量流动的实践意义
1.可以帮助人们将 。例如,间作套种、多层育苗、稻—萍—蛙等立体农业。
2.可以帮助人们科学地 ,使 。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,从而大大提高了能量的利用率。
3.还可以帮助人们
。例如,合理确定草场载畜量、麦田除草、除虫等。
【探究案】
探讨点一 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。
(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
提示 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 —
提示 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。
(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 ,世代周期 ,又会不断被 ,因而某一时间调查到的生物量可能 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。
探讨点二 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。
分析能量流动图解,总结图b所示生态系统的优势:
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?
(2)及时清除农田中杂草的意义是什么?
【检测案】
1判断正误
( )(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)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
(4)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
(5)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
(6)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
( )2.下图为某一生态系统的能量金字塔,其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表不同的营养级,E1、E2代表能量的形式。下列叙述正确的是
A.Ⅰ是初级消费者 B.Ⅳ为分解者
C.E1为太阳能,E2为热能 D.能量可在食物链中循环利用
( )3.甲、乙、丙、丁是某同学绘制的生态金字塔,下列与之相关的说法,错误的是
A.生态金字塔包括能量金字塔、生物量金字塔和数量金字塔,基本呈现图丙所示形态
B.由于能量流动具有逐级递减的特征,能量金字塔通常呈现丙图所示形态
C.不能用图甲表示生物数量金字塔
D.生态金字塔中每一层代表一个营养级,分解者不包含在其中
( )4.关于农田生态系统的叙述正确的是
A.适当地施肥,可为农作物提供能量,有利于农产品的输出
B.秋收后田间焚烧,留灰做底肥提高了农作物秸秆的能量利用率
C.农田除草、除虫等能使能量更多地流向对人类最有益的部分
D.生态农业系统中食物链相邻营养级之间的能量传递效率会提高
( )5. 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
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
本节网络构建
高二生物导学案
第3章 第2节 生态系统的能量流动02
班级 姓名
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。
[素养要求] 1.生命观念:物质与能量观——一切生命活动都离不开能量,能量摄入并在生态系统中流动,这个过程伴随着物质的变化,保证了生命活动的进行。2.科学思维:模型建构——在明确研究能量流动基本思路的基础上建立能量流动的概念模型。
【预习案】
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.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。
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,从而大大提高了能量的利用率。
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。
【探究案】
探讨点一 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。
(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
提示 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 —
提示 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。
(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。
探讨点二 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。
【检测案】
1判断正误
( )(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)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
(4)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
(5)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
(6)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
答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)×
2.下图为某一生态系统的能量金字塔,其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表不同的营养级,E1、E2代表能量的形式。下列叙述正确的是( )
A.Ⅰ是初级消费者
B.Ⅳ为分解者
C.E1为太阳能,E2为热能
D.能量可在食物链中循环利用
答案 C
解析 据图分析,Ⅰ是生产者,处于第一营养级,A错误;Ⅳ为三级消费者,处于第四营养级,B错误;E1为太阳能,用于植物的光合作用,E2为热能,是生物呼吸作用产生的,C正确;能量是单向流动的,不能循环利用,D错误。
甲、乙、丙、丁是某同学绘制的生态金字塔,下列与之相关的说法,错误的是( )
A.生态金字塔包括能量金字塔、生物量金字塔和数量金字塔,基本呈现图丙所示形态
B.由于能量流动具有逐级递减的特征,能量金字塔通常呈现丙图所示形态
C.不能用图甲表示生物数量金字塔
D.生态金字塔中每一层代表一个营养级,分解者不包含在其中
答案 C
解析 生态金字塔包括能量金字塔、生物量金字塔和数量金字塔,大多数情况下呈现图丙所示的正金字塔形,A正确;能量沿食物链(网)流动时逐级递减,因此能量金字塔通常呈现正金字塔形,B正确;某些食物链,如树→虫→鸟,其数量金字塔可能如图甲,C错误;生态金字塔表示不同营养级上能量、生物量或数量的关系,不包含分解者,D正确。
4.关于农田生态系统的叙述正确的是( )
A.适当地施肥,可为农作物提供能量,有利于农产品的输出
B.秋收后田间焚烧,留灰做底肥提高了农作物秸秆的能量利用率
C.农田除草、除虫等能使能量更多地流向对人类最有益的部分
D.生态农业系统中食物链相邻营养级之间的能量传递效率会提高
答案 C
解析 适当地施肥是给农作物提供无机盐,A错误;秋收后田间焚烧,留灰做底肥能够为农作物提供无机盐,B错误;农田除草、除虫等能够调整能量流动的方向,使能量更多地流向对人类最有益的部分,C正确;生态农业系统不能提高能量传递效率,只能提高能量利用率,D错误。
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
答案 B
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。
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