生物选择性必修2第2节 生态系统的能量流动学案设计

  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。

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。

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。

(2)  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

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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。

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。

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。

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

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。

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

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