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高二生物導學案
第3章 第2節(jié)　生態(tài)系統(tǒng)的能量流動01
班級 姓名
第1課時　能量流動的過程及特點
[學習目標]　通過分析能量在各營養(yǎng)級間的流動情況和賽達伯格湖的能量流動，概述生態(tài)系統(tǒng)的能量流動的過程和特征。
[素養(yǎng)要求]　1.生命觀念：物質(zhì)與能量觀——一切生命活動都離不開能量，能量攝入并在生態(tài)系統(tǒng)中流動，這個過程伴隨著物質(zhì)的變化，保證了生命活動的進行。2.科學思維：模型建構(gòu)——在明確研究能量流動基本思路的基礎(chǔ)上建立能量流動的概念模型。
【預習案】
1．能量流動的概念：指生態(tài)系統(tǒng)中 。
2．能量流動的過程
(1)第一營養(yǎng)級能量的輸入和輸出
①輸入：生產(chǎn)者通過 ，固定在有機物中。
②輸出
a．在生產(chǎn)者的呼吸作用中以熱能形式散失。
b.
(2)對照教材P55畫出能量流經(jīng)第二營養(yǎng)級的示意圖
(3)對照教材P55畫出生態(tài)系統(tǒng)能量流動的示意圖
據(jù)圖分析，流入各營養(yǎng)級(最高營養(yǎng)級除外)的能量的去路：
①通過 。
②流入 。
③ 利用。
3．能量流動的特點
（1）
（2）
4．能量傳遞效率的計算
(1)計算公式
能量傳遞效率＝×100%。
(2)一般生態(tài)系統(tǒng)中相鄰兩個營養(yǎng)級間的能量傳遞效率為 。
5．生態(tài)系統(tǒng)維持正常功能的條件
任何生態(tài)系統(tǒng)都 ，以便維持生態(tài)系統(tǒng)的正常功能。
【探究案】
探討點一　能量流動的過程
1．地球上幾乎所有生態(tài)系統(tǒng)的能量都來自哪里？這些能量是如何輸入生態(tài)系統(tǒng)的？
2．繪圖表示第一營養(yǎng)級的能量來源是什么，去路有哪些？第一營養(yǎng)級的能量怎樣傳遞到第二營養(yǎng)級？
3．下圖為能量流經(jīng)第二營養(yǎng)級的示意圖，其中攝入量指植食性動物取食的總量，即食物總量；同化量是指動物經(jīng)過消化和吸收后轉(zhuǎn)化為自身的能量。請據(jù)圖寫出二者之間的關(guān)系。
　同化量＝
4．分析、比較分別流入第一、第二營養(yǎng)級的能量的去路，歸納二者的共同點。
5．在生態(tài)系統(tǒng)中，能量流動大致可以概括為下圖：
請思考：(1)初級消費者糞便中的能量是哪個箭頭？
(2)哪些或哪個箭頭代表初級消費者的同化量？
(3)哪些箭頭代表初級消費者用于生長、發(fā)育和繁殖的能量？
(4)生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動和轉(zhuǎn)化是否遵循能量守恒定律？
(5)流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的能量能否再回到這個生態(tài)系統(tǒng)中來？為什么？
探討點二　定量研究能量流動的特點
1．設(shè)計表格，整理賽達伯格湖能量流動圖解中的數(shù)據(jù)，計算“流出”該營養(yǎng)級的能量占“流入”該營養(yǎng)級能量的百分比。
營養(yǎng)級 流入能量 流出能量 出入比
生產(chǎn)者 464.6 62.8 13.5%
植食性動物 62.8 12.6 20.1%
肉食性動物 12.6 － －
2.流入某一營養(yǎng)級的能量，為什么不會百分之百地流入下一個營養(yǎng)級？
3．通過以上分析，請總結(jié)生態(tài)系統(tǒng)中能量流動的特點。
4．任何生態(tài)系統(tǒng)都需要不斷得到能量補充，以便維持生態(tài)系統(tǒng)的正常功能，如人工魚塘需要投喂飼料，此時流入魚塘生態(tài)系統(tǒng)的總能量如何表示？
【檢測案】
1判斷正誤
(　　)(1)流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量是照射在生產(chǎn)者上的太陽能
(　　)(2)生產(chǎn)者和各級消費者的能量均可流入下一個營養(yǎng)級
(　　)(3)散失的熱能不可以被生產(chǎn)者固定再次進入生態(tài)系統(tǒng)
(　　)(4)當狼吃掉一只兔子時，就獲得了兔子的全部能量
(　　)2．某同學繪制了下圖所示的能量流動圖解，下列敘述正確的是
A．生產(chǎn)者固定的總能量可表示為A1＋B1＋C1＋A2＋B2＋C2＋D2
B．初級消費者用于生長、發(fā)育和繁殖的能量為B2＋D2
C．初級消費者攝入的能量為A2＋B2＋C2 D．W1＝D1＋D2
(　　)3．下圖為生態(tài)系統(tǒng)中能量流動圖解部分示意圖，①②③④各代表一定的能量值，下列敘述中錯誤的
A．生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動具有單向性，主要是因為食物鏈中生物之間捕食與被捕食的關(guān)系不可逆轉(zhuǎn)
B．一般情況下，能量在相鄰的兩個營養(yǎng)級之間的傳遞效率是10%～20%
C．①表示流經(jīng)此生態(tài)系統(tǒng)的總能量
D．從能量關(guān)系看，②＞③＋④
[核心歸納]]
1．能量流動概念的理解
2．流入某一營養(yǎng)級的能量的來源和去路
(1)能量來源
(2)能量去向：流入某一營養(yǎng)級的能量去向可從以下兩個角度分析：
①各營養(yǎng)級同化量的去向(能量的最終去向)：
②短時間內(nèi)，某營養(yǎng)級的生物不會被全部捕食或死亡，因此同化量的去向(某段時間內(nèi)的能量去向)還應(yīng)該包括未被利用的能量。即：
未被利用是指：在統(tǒng)計能量流動的時間段內(nèi)，某一營養(yǎng)級生物的同化量中未被呼吸作用消耗，也未被下一營養(yǎng)級捕食或分解者利用的能量，有時還包括以化石燃料形式儲存于地下未被人類開采的能量，還包括多年生植物上一年自身生長發(fā)育的凈積累量。如草原中一批羊，羊吃草可以長大，在統(tǒng)計期間，有被狼捕食的，有死亡的，還有未死亡的(未利用)。
3．能量流動的特點
(1)生態(tài)系統(tǒng)中能量流動是單向的，其原因是捕食關(guān)系是經(jīng)過長期進化形成的，不可逆轉(zhuǎn)，每一營養(yǎng)級呼吸作用散失的能量不能再被生物群落利用，因此無法循環(huán)。
(2)能量在流動過程中逐級遞減，輸入某一營養(yǎng)級的能量只有10%～20%能流入下一營養(yǎng)級，即能量傳遞效率為10%～20%，營養(yǎng)級越多，能量流動過程中損耗越多，因此食物鏈中的營養(yǎng)級一般不超過5個。
高二生物導學案
第3章 第2節(jié)　生態(tài)系統(tǒng)的能量流動01
班級 姓名
第1課時　能量流動的過程及特點
[學習目標]　通過分析能量在各營養(yǎng)級間的流動情況和賽達伯格湖的能量流動，概述生態(tài)系統(tǒng)的能量流動的過程和特征。
[素養(yǎng)要求]　1.生命觀念：物質(zhì)與能量觀——一切生命活動都離不開能量，能量攝入并在生態(tài)系統(tǒng)中流動，這個過程伴隨著物質(zhì)的變化，保證了生命活動的進行。2.科學思維：模型建構(gòu)——在明確研究能量流動基本思路的基礎(chǔ)上建立能量流動的概念模型。
【預習案】
1．能量流動的概念：指生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的過程。
2．能量流動的過程
(1)第一營養(yǎng)級能量的輸入和輸出
①輸入：生產(chǎn)者通過光合作用將太陽能轉(zhuǎn)化為化學能，固定在有機物中。
②輸出
a．在生產(chǎn)者的呼吸作用中以熱能形式散失。
b.
(2)能量流經(jīng)第二營養(yǎng)級的示意圖
(3)生態(tài)系統(tǒng)能量流動的示意圖
據(jù)圖分析，流入各營養(yǎng)級(最高營養(yǎng)級除外)的能量的去路：
①通過自身呼吸作用以熱能形式散失。
②流入下一個營養(yǎng)級。
③被分解者分解利用。
3．能量流動的特點
4．能量傳遞效率的計算
(1)計算公式
能量傳遞效率＝×100%。
(2)一般生態(tài)系統(tǒng)中相鄰兩個營養(yǎng)級間的能量傳遞效率為10%～20%。
5．生態(tài)系統(tǒng)維持正常功能的條件
任何生態(tài)系統(tǒng)都需要不斷得到來自系統(tǒng)外的能量補充，以便維持生態(tài)系統(tǒng)的正常功能。
【探究案】
探討點一　能量流動的過程
1．地球上幾乎所有生態(tài)系統(tǒng)的能量都來自哪里？這些能量是如何輸入生態(tài)系統(tǒng)的？
提示　來自太陽。生產(chǎn)者通過光合作用將光能轉(zhuǎn)化為化學能，固定在有機物中。
2．繪圖表示第一營養(yǎng)級的能量來源是什么，去路有哪些？第一營養(yǎng)級的能量怎樣傳遞到第二營養(yǎng)級？
提示　如圖所示
儲存在植物體中的能量，有一部分被初級消費者攝入體內(nèi)，能量就流入了第二營養(yǎng)級。
3．下圖為能量流經(jīng)第二營養(yǎng)級的示意圖，其中攝入量指植食性動物取食的總量，即食物總量；同化量是指動物經(jīng)過消化和吸收后轉(zhuǎn)化為自身的能量。請據(jù)圖寫出二者之間的關(guān)系。
提示　同化量＝攝入量－糞便量。
4．分析、比較分別流入第一、第二營養(yǎng)級的能量的去路，歸納二者的共同點。
提示　輸入這兩個營養(yǎng)級的能量，一部分在呼吸作用中以熱能的形式散失，另一部分用于其自身的生長、發(fā)育和繁殖等生命活動，儲存在自身的有機物中。這些有機物中的能量一部分流向分解者，另一部分則被下一營養(yǎng)級攝入體內(nèi)。
5．在生態(tài)系統(tǒng)中，能量流動大致可以概括為下圖：
請思考：(1)初級消費者糞便中的能量是哪個箭頭？
提示　由生產(chǎn)者流向分解者的箭頭。
(2)哪些或哪個箭頭代表初級消費者的同化量？
提示　①或②＋③＋④。
(3)哪些箭頭代表初級消費者用于生長、發(fā)育和繁殖的能量？
提示　①－③或②＋④。
(4)生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動和轉(zhuǎn)化是否遵循能量守恒定律？
提示　遵循能量守恒定律。能量在生態(tài)系統(tǒng)中流動、轉(zhuǎn)化后，一部分儲存在生態(tài)系統(tǒng)(生物體的有機物)中，另一部分在呼吸作用中以熱能的形式散失，兩者之和與流入生態(tài)系統(tǒng)的能量相等。
(5)流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的能量能否再回到這個生態(tài)系統(tǒng)中來？為什么？
提示　不能，能量流動是單向的。
探討點二　定量研究能量流動的特點
1．設(shè)計表格，整理賽達伯格湖能量流動圖解中的數(shù)據(jù)，計算“流出”該營養(yǎng)級的能量占“流入”該營養(yǎng)級能量的百分比。
營養(yǎng)級 流入能量 流出能量 出入比
生產(chǎn)者 464.6 62.8 13.5%
植食性動物 62.8 12.6 20.1%
肉食性動物 12.6 － －
2.流入某一營養(yǎng)級的能量，為什么不會百分之百地流入下一個營養(yǎng)級？
提示　流入某一營養(yǎng)級的能量除了流入下一營養(yǎng)級的之外，還有：(1)一部分通過該營養(yǎng)級的呼吸作用散失；(2)一部分作為排遺物、遺體或殘枝敗葉被分解者利用；(3)一部分未被利用。
3．通過以上分析，請總結(jié)生態(tài)系統(tǒng)中能量流動的特點。
提示　生態(tài)系統(tǒng)中能量流動是單向的；能量在流動過程中逐級遞減。
4．任何生態(tài)系統(tǒng)都需要不斷得到能量補充，以便維持生態(tài)系統(tǒng)的正常功能，如人工魚塘需要投喂飼料，此時流入魚塘生態(tài)系統(tǒng)的總能量如何表示？
提示　生產(chǎn)者固定的太陽能＋人工投入的有機物中的化學能。
【檢測案】
1判斷正誤
(1)流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量是照射在生產(chǎn)者上的太陽能(　　)
(2)生產(chǎn)者和各級消費者的能量均可流入下一個營養(yǎng)級(　　)
(3)散失的熱能不可以被生產(chǎn)者固定再次進入生態(tài)系統(tǒng)(　　)
(4)當狼吃掉一只兔子時，就獲得了兔子的全部能量(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×
1．某同學繪制了下圖所示的能量流動圖解，下列敘述正確的是(　　)
A．生產(chǎn)者固定的總能量可表示為A1＋B1＋C1＋A2＋B2＋C2＋D2
B．初級消費者用于生長、發(fā)育和繁殖的能量為B2＋D2
C．初級消費者攝入的能量為A2＋B2＋C2
D．W1＝D1＋D2
答案　A
解析　生產(chǎn)者固定的總能量(W1)是流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量，W1＝A1＋B1＋C1＋D1，又因為D1＝A2＋B2＋C2＋D2，所以W1＝A1＋B1＋C1＋A2＋B2＋C2＋D2，A項正確；初級消費者用于生長、發(fā)育和繁殖的能量為B2＋D2＋C2，B項錯誤；初級消費者攝入的能量應(yīng)大于其同化量，即大于A2＋B2＋C2＋D2，C項錯誤；按最大能量傳遞效率20%計算，圖中的D1＝W1×20%，D2＝D1×20%＝W1×4%，所以D1＋D2＝W1×24%，故W1>D1＋D2，D項錯誤。
2．下圖為生態(tài)系統(tǒng)中能量流動圖解部分示意圖，①②③④各代表一定的能量值，下列敘述中錯誤的是(　　)
A．生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動具有單向性，主要是因為食物鏈中生物之間捕食與被捕食的關(guān)系不可逆轉(zhuǎn)
B．一般情況下，能量在相鄰的兩個營養(yǎng)級之間的傳遞效率是10%～20%
C．①表示流經(jīng)此生態(tài)系統(tǒng)的總能量
D．從能量關(guān)系看，②＞③＋④
答案　C
解析　①表示初級消費者的同化量，C項錯誤。
核心歸納　
1．能量流動概念的理解
2．流入某一營養(yǎng)級的能量的來源和去路
(1)能量來源
(2)能量去向：流入某一營養(yǎng)級的能量去向可從以下兩個角度分析：
①各營養(yǎng)級同化量的去向(能量的最終去向)：
②短時間內(nèi)，某營養(yǎng)級的生物不會被全部捕食或死亡，因此同化量的去向(某段時間內(nèi)的能量去向)還應(yīng)該包括未被利用的能量。即：
未被利用是指：在統(tǒng)計能量流動的時間段內(nèi)，某一營養(yǎng)級生物的同化量中未被呼吸作用消耗，也未被下一營養(yǎng)級捕食或分解者利用的能量，有時還包括以化石燃料形式儲存于地下未被人類開采的能量，還包括多年生植物上一年自身生長發(fā)育的凈積累量。如草原中一批羊，羊吃草可以長大，在統(tǒng)計期間，有被狼捕食的，有死亡的，還有未死亡的(未利用)。
3．能量流動的特點
(1)生態(tài)系統(tǒng)中能量流動是單向的，其原因是捕食關(guān)系是經(jīng)過長期進化形成的，不可逆轉(zhuǎn)，每一營養(yǎng)級呼吸作用散失的能量不能再被生物群落利用，因此無法循環(huán)。
(2)能量在流動過程中逐級遞減，輸入某一營養(yǎng)級的能量只有10%～20%能流入下一營養(yǎng)級，即能量傳遞效率為10%～20%，營養(yǎng)級越多，能量流動過程中損耗越多，因此食物鏈中的營養(yǎng)級一般不超過5個。PAGE
高二生物導學案
第3章 第2節(jié)　生態(tài)系統(tǒng)的能量流動02
班級 姓名
第2課時　生態(tài)金字塔和研究能量流動的實踐意義
[學習目標]　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。2.概述研究生態(tài)系統(tǒng)能量流動的意義。
[素養(yǎng)要求]　1.生命觀念：物質(zhì)與能量觀——一切生命活動都離不開能量，能量攝入并在生態(tài)系統(tǒng)中流動，這個過程伴隨著物質(zhì)的變化，保證了生命活動的進行。2.科學思維：模型建構(gòu)——在明確研究能量流動基本思路的基礎(chǔ)上建立能量流動的概念模型。
【預習案】
一、生態(tài)金字塔
1．類型： 、 、 。
2．能量金字塔
(1)概念：如果將單位時間內(nèi)各營養(yǎng)級所得到的 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)級的次序排列，可形成一個金字塔圖形，叫作能量金字塔。
(2)特點：通常呈 的金字塔形。
3．生物量金字塔
(1)概念：如果用同樣的方法表示各個營養(yǎng)級 (每個營養(yǎng)級所容納的有機物的總干重)之間的關(guān)系，就形成生物量金字塔。
(2)特點：大多也是上窄下寬的金字塔形。
4．數(shù)量金字塔
(1)概念：如果表示各個營養(yǎng)級的生物 關(guān)系，就形成數(shù)量金字塔。
(2)特點：一般呈上窄下寬的金字塔形，但也可呈上寬下窄 的金字塔形，如 。
二、研究能量流動的實踐意義
1．可以幫助人們將 。例如，間作套種、多層育苗、稻—萍—蛙等立體農(nóng)業(yè)。
2．可以幫助人們科學地 ，使 。例如，秸稈喂牲畜；糞便制作沼氣，沼渣肥田，這樣就實現(xiàn)了對能量的多級利用，從而大大提高了能量的利用率。
3．還可以幫助人們
。例如，合理確定草場載畜量、麥田除草、除蟲等。
【探究案】
探討點一　生態(tài)金字塔的模型構(gòu)建
生態(tài)學家調(diào)查了不同生態(tài)系統(tǒng)中的生物個體數(shù)量和生物量(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)如下面表格所示。P代表生產(chǎn)者，C1、C2、C3依次代表初級、次級和三級消費者。
(1)請根據(jù)資料1，分別建構(gòu)兩個生態(tài)系統(tǒng)的數(shù)量金字塔；根據(jù)資料2，分別建構(gòu)兩個生態(tài)系統(tǒng)的生物量金字塔。
資料1　夏季兩個生態(tài)系統(tǒng)的生物個體數(shù)量統(tǒng)計表，單位為個·hm－2。
名稱 某草地 溫帶森林
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： 溫帶森林：
資料2　夏季兩個生態(tài)系統(tǒng)的生物量統(tǒng)計表，單位為g·m－2。
名稱 某湖泊 某海峽
P 96 4
C1 11 21
C2 4 —
提示　某湖泊： 某海峽：
(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。
(3)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。
提示　海洋生態(tài)系統(tǒng)中，浮游植物個體 ，世代周期 ，又會不斷被 ，因而某一時間調(diào)查到的生物量可能 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要多。
探討點二　研究能量流動的實踐意義
1．下圖是兩個農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的模式圖。圖a中農(nóng)作物為人類提供的食物、為家禽和家畜提供的飼料，都與圖b相同。
(1)分析這兩幅圖，完成這兩個生態(tài)系統(tǒng)的能量流動圖解。
(2) 分析能量流動圖解，總結(jié)圖b所示生態(tài)系統(tǒng)的優(yōu)勢：
2．以農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)為例，思考以下問題：
(1)哪些措施能增加流入農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的總能量？
(2)及時清除農(nóng)田中雜草的意義是什么？
【檢測案】
1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)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
(4)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
(5)利用農(nóng)作物秸稈培育蘑菇，實現(xiàn)了生態(tài)系統(tǒng)中能量的循環(huán)利用
(6)研究能量流動，可調(diào)整能量流動關(guān)系，使生產(chǎn)者固定的能量全部流向人類
(　　)2.下圖為某一生態(tài)系統(tǒng)的能量金字塔，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分別代表不同的營養(yǎng)級，E1、E2代表能量的形式。下列敘述正確的是
A．Ⅰ是初級消費者 B．Ⅳ為分解者
C．E1為太陽能，E2為熱能 D．能量可在食物鏈中循環(huán)利用
(　　)3.甲、乙、丙、丁是某同學繪制的生態(tài)金字塔，下列與之相關(guān)的說法，錯誤的是
A．生態(tài)金字塔包括能量金字塔、生物量金字塔和數(shù)量金字塔，基本呈現(xiàn)圖丙所示形態(tài)
B．由于能量流動具有逐級遞減的特征，能量金字塔通常呈現(xiàn)丙圖所示形態(tài)
C．不能用圖甲表示生物數(shù)量金字塔
D．生態(tài)金字塔中每一層代表一個營養(yǎng)級，分解者不包含在其中
(　　)4．關(guān)于農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的敘述正確的是
A．適當?shù)厥┓剩蔀檗r(nóng)作物提供能量，有利于農(nóng)產(chǎn)品的輸出
B．秋收后田間焚燒，留灰做底肥提高了農(nóng)作物秸稈的能量利用率
C．農(nóng)田除草、除蟲等能使能量更多地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠?br/>D．生態(tài)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中食物鏈相鄰營養(yǎng)級之間的能量傳遞效率會提高
(　　)5. 茶樹菇味道鮮美，常生長在油茶樹枯朽的樹樁上。某林場嘗試在樹下套種茶樹菇，并用桐樹、柳樹、楊樹脫落的枝葉制作培養(yǎng)基。下列相關(guān)敘述正確的是
A．油茶樹枯朽樹樁中的能量不屬于油茶樹的同化量
B．生長在油茶樹樹樁上的茶樹菇屬于生態(tài)系統(tǒng)中的分解者
C．套種措施可以提高樹木和茶樹菇對陽光等資源的利用率
D．該林場提高了能量的傳遞效率，實現(xiàn)了能量的多級利用
核心歸納　生態(tài)金字塔的類型和特點
項目 能量金字塔 生物量金字塔 數(shù)量金字塔
形狀
每一層含義 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 單位時間內(nèi)，每一營養(yǎng)級生物所容納的有機物的總干重 每一營養(yǎng)級生物個體的數(shù)目
特點 天然生態(tài)系統(tǒng)一定為上窄下寬的金字塔形 一般為上窄下寬的金字塔形 一般為上窄下寬的金字塔形
象征意義 能量在流動過程中總是逐級遞減 生物量(有機物的總干重)隨食物鏈中營養(yǎng)級的升高而逐級遞減 在食物鏈中隨營養(yǎng)級升高而逐級遞減
特殊形狀 某些人工生態(tài)系統(tǒng)(如人工魚塘)可呈現(xiàn)倒置狀況 海洋生態(tài)系統(tǒng)中，浮游植物個體小，壽命短，又會不斷被捕食，因而某一時間調(diào)查到的生物量可能低于浮游動物，呈現(xiàn)倒置的金字塔形 如果消費者個體小而生產(chǎn)者個體大，就會呈現(xiàn)倒金字塔形，如昆蟲和樹
本節(jié)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建
高二生物導學案
第3章 第2節(jié)　生態(tài)系統(tǒng)的能量流動02
班級 姓名
第2課時　生態(tài)金字塔和研究能量流動的實踐意義
[學習目標]　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。2.概述研究生態(tài)系統(tǒng)能量流動的意義。
[素養(yǎng)要求]　1.生命觀念：物質(zhì)與能量觀——一切生命活動都離不開能量，能量攝入并在生態(tài)系統(tǒng)中流動，這個過程伴隨著物質(zhì)的變化，保證了生命活動的進行。2.科學思維：模型建構(gòu)——在明確研究能量流動基本思路的基礎(chǔ)上建立能量流動的概念模型。
【預習案】
一、生態(tài)金字塔
1．類型：能量金字塔、生物量金字塔、數(shù)量金字塔。
2．能量金字塔
(1)概念：如果將單位時間內(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)級的次序排列，可形成一個金字塔圖形，叫作能量金字塔。
(2)特點：通常呈上窄下寬的金字塔形。
3．生物量金字塔
(1)概念：如果用同樣的方法表示各個營養(yǎng)級生物量(每個營養(yǎng)級所容納的有機物的總干重)之間的關(guān)系，就形成生物量金字塔。
(2)特點：大多也是上窄下寬的金字塔形。
4．數(shù)量金字塔
(1)概念：如果表示各個營養(yǎng)級的生物個體的數(shù)目比值關(guān)系，就形成數(shù)量金字塔。
(2)特點：一般呈上窄下寬的金字塔形，但也可呈上寬下窄倒置的金字塔形，如昆蟲和樹。
二、研究能量流動的實踐意義
1．可以幫助人們將生物在時間、空間上進行合理配置，增大流入某個生態(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)。
2．可以幫助人們科學地規(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。例如，秸稈喂牲畜；糞便制作沼氣，沼渣肥田，這樣就實現(xiàn)了對能量的多級利用，從而大大提高了能量的利用率。
3．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＠纾侠泶_定草場載畜量、麥田除草、除蟲等。
【探究案】
探討點一　生態(tài)金字塔的模型構(gòu)建
生態(tài)學家調(diào)查了不同生態(tài)系統(tǒng)中的生物個體數(shù)量和生物量(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)如下面表格所示。P代表生產(chǎn)者，C1、C2、C3依次代表初級、次級和三級消費者。
(1)請根據(jù)資料1，分別建構(gòu)兩個生態(tài)系統(tǒng)的數(shù)量金字塔；根據(jù)資料2，分別建構(gòu)兩個生態(tài)系統(tǒng)的生物量金字塔。
資料1　夏季兩個生態(tài)系統(tǒng)的生物個體數(shù)量統(tǒng)計表，單位為個·hm－2。
名稱 某草地 溫帶森林
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：
溫帶森林：
資料2　夏季兩個生態(tài)系統(tǒng)的生物量統(tǒng)計表，單位為g·m－2。
名稱 某湖泊 某海峽
P 96 4
C1 11 21
C2 4 —
提示　某湖泊：
某海峽：
(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。
提示　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。
(3)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。
提示　海洋生態(tài)系統(tǒng)中，浮游植物個體小，世代周期短，又會不斷被捕食，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要多。
探討點二　研究能量流動的實踐意義
1．下圖是兩個農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的模式圖。圖a中農(nóng)作物為人類提供的食物、為家禽和家畜提供的飼料，都與圖b相同。
(1)分析這兩幅圖，完成這兩個生態(tài)系統(tǒng)的能量流動圖解。
提示　如圖所示
(2)分析能量流動圖解，總結(jié)圖b所示生態(tài)系統(tǒng)的優(yōu)勢：實現(xiàn)了能量的多級、充分利用，提高了能量的利用率。
2．以農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)為例，思考以下問題：
(1)哪些措施能增加流入農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的總能量？
提示　間作套種等立體農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式充分利用了空間和資源，能增加流入農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的總能量。
(2)及時清除農(nóng)田中雜草的意義是什么？
提示　除草可以調(diào)整農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動關(guān)系，使能量更多地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠帧?br/>【檢測案】
1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)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
(4)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
(5)利用農(nóng)作物秸稈培育蘑菇，實現(xiàn)了生態(tài)系統(tǒng)中能量的循環(huán)利用
(6)研究能量流動，可調(diào)整能量流動關(guān)系，使生產(chǎn)者固定的能量全部流向人類
答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×
2.下圖為某一生態(tài)系統(tǒng)的能量金字塔，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分別代表不同的營養(yǎng)級，E1、E2代表能量的形式。下列敘述正確的是(　　)
A．Ⅰ是初級消費者
B．Ⅳ為分解者
C．E1為太陽能，E2為熱能
D．能量可在食物鏈中循環(huán)利用
答案　C
解析　據(jù)圖分析，Ⅰ是生產(chǎn)者，處于第一營養(yǎng)級，A錯誤；Ⅳ為三級消費者，處于第四營養(yǎng)級，B錯誤；E1為太陽能，用于植物的光合作用，E2為熱能，是生物呼吸作用產(chǎn)生的，C正確；能量是單向流動的，不能循環(huán)利用，D錯誤。
3． 甲、乙、丙、丁是某同學繪制的生態(tài)金字塔，下列與之相關(guān)的說法，錯誤的是(　　)
A．生態(tài)金字塔包括能量金字塔、生物量金字塔和數(shù)量金字塔，基本呈現(xiàn)圖丙所示形態(tài)
B．由于能量流動具有逐級遞減的特征，能量金字塔通常呈現(xiàn)丙圖所示形態(tài)
C．不能用圖甲表示生物數(shù)量金字塔
D．生態(tài)金字塔中每一層代表一個營養(yǎng)級，分解者不包含在其中
答案　C
解析　生態(tài)金字塔包括能量金字塔、生物量金字塔和數(shù)量金字塔，大多數(shù)情況下呈現(xiàn)圖丙所示的正金字塔形，A正確；能量沿食物鏈(網(wǎng))流動時逐級遞減，因此能量金字塔通常呈現(xiàn)正金字塔形，B正確；某些食物鏈，如樹→蟲→鳥，其數(shù)量金字塔可能如圖甲，C錯誤；生態(tài)金字塔表示不同營養(yǎng)級上能量、生物量或數(shù)量的關(guān)系，不包含分解者，D正確。
4．關(guān)于農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的敘述正確的是(　　)
A．適當?shù)厥┓剩蔀檗r(nóng)作物提供能量，有利于農(nóng)產(chǎn)品的輸出
B．秋收后田間焚燒，留灰做底肥提高了農(nóng)作物秸稈的能量利用率
C．農(nóng)田除草、除蟲等能使能量更多地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠?br/>D．生態(tài)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中食物鏈相鄰營養(yǎng)級之間的能量傳遞效率會提高
答案　C
解析　適當?shù)厥┓适墙o農(nóng)作物提供無機鹽，A錯誤；秋收后田間焚燒，留灰做底肥能夠為農(nóng)作物提供無機鹽，B錯誤；農(nóng)田除草、除蟲等能夠調(diào)整能量流動的方向，使能量更多地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠郑珻正確；生態(tài)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)不能提高能量傳遞效率，只能提高能量利用率，D錯誤。
4． 茶樹菇味道鮮美，常生長在油茶樹枯朽的樹樁上。某林場嘗試在樹下套種茶樹菇，并用桐樹、柳樹、楊樹脫落的枝葉制作培養(yǎng)基。下列相關(guān)敘述正確的是(　　)
A．油茶樹枯朽樹樁中的能量不屬于油茶樹的同化量
B．生長在油茶樹樹樁上的茶樹菇屬于生態(tài)系統(tǒng)中的分解者
C．套種措施可以提高樹木和茶樹菇對陽光等資源的利用率
D．該林場提高了能量的傳遞效率，實現(xiàn)了能量的多級利用
答案　B
解析　油茶樹枯朽樹樁中的能量屬于油茶樹的同化量中流向分解者的部分，A錯誤；生長在油茶樹樹樁上的茶樹菇屬于生態(tài)系統(tǒng)中的分解者，B正確；茶樹菇屬于分解者，不能直接利用陽光，C錯誤；該林場的做法實現(xiàn)了能量的多級利用，提高了能量的利用率而不是傳遞效率，D錯誤。
核心歸納　生態(tài)金字塔的類型和特點
項目 能量金字塔 生物量金字塔 數(shù)量金字塔
形狀
每一層含義 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 單位時間內(nèi)，每一營養(yǎng)級生物所容納的有機物的總干重 每一營養(yǎng)級生物個體的數(shù)目
特點 天然生態(tài)系統(tǒng)一定為上窄下寬的金字塔形 一般為上窄下寬的金字塔形 一般為上窄下寬的金字塔形
象征意義 能量在流動過程中總是逐級遞減 生物量(有機物的總干重)隨食物鏈中營養(yǎng)級的升高而逐級遞減 在食物鏈中隨營養(yǎng)級升高而逐級遞減
特殊形狀 某些人工生態(tài)系統(tǒng)(如人工魚塘)可呈現(xiàn)倒置狀況 海洋生態(tài)系統(tǒng)中，浮游植物個體小，壽命短，又會不斷被捕食，因而某一時間調(diào)查到的生物量可能低于浮游動物，呈現(xiàn)倒置的金字塔形 如果消費者個體小而生產(chǎn)者個體大，就會呈現(xiàn)倒金字塔形，如昆蟲和樹

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