選擇性必修2第3章生態系統及其穩定性第2節生態系統的能量流動高中生物學

第2課時生態金字塔和研究能量流動的實踐意義生

態

金

字

塔生態金字塔1.能量金字塔(1)概念：將單位時間內各營養級所得到的

能量數值轉換為相應面積(或體

積)的圖形，并將圖形按照營養

級順序排列，可形成一個金字塔

圖形，叫做能量金字塔。(2)意義：

直

觀地反映出生態系統各營

養級間能量的關系。(3)特點：呈

上窄下寬的金字塔。第四營養級第三營養級第二營養級第一營養級生態金字塔2.數量金字塔特

點

：可以是上窄下寬的金字塔形；

也可以是上寬下窄倒置的金

字塔形營養級第三營養級第二營養級第一營養級營養級第三營養級第二營養級第一營養級個體數量鳥昆蟲樹鼬

鼠

草個體數量3.生物量金字塔特

點

：一般是上窄下寬的金字塔形；也有倒置的金字塔形：特例：海洋生態系統中，由于

生產者(浮游植物)個體小，

壽命短，又會不斷地被浮游動

物吃掉。所以某一時刻調查到

的浮游植物的生物量可能低于

浮游動物的生物量。營養級第四營養級第三營養級第二營養級第一營養級

生態金字塔干

重g/m21.51137809

合作探究如圖是某一湖泊的能量金字塔，回答下列問題。(1)A、B

、C

、D

分別代表哪個營養級?第四營養級、第三營養級、第二營養級、第一營養級。(2)D層生物是否是一個種群?D

層生物代表第一營養級的所有生物，是一個種群或若干種群。(3)能量金字塔體現了生態系統能量流動的什么特點?逐級遞減。(4)能量金字塔、生物量金字塔和數量金字塔一定是下寬上窄的金字塔形嗎?舉

例說明或說明原因。能量金字塔通常是下寬上窄的金字塔形，

個別人工生態系統的能量金字塔是上

寬下窄倒置的金字塔形，

如城市生態系統。生物量金字塔大多是下寬上窄的金

字塔形，但海洋生態系統中，浮游植物個體小，世代周期短，又不斷被捕食，因而某一時間調查到的生物量可能低于浮游動物的生物量，出現上寬下窄倒置

的金字塔形。當生產者個體比消費者個體大得多時，數量金字塔經常是倒置的。

【學以致用】1.

(多選)(2024·江蘇常州市高二月考)研究生態系統的能量流動，生態金字塔是一

種直觀的表示方式，其可以表示生態系統各營養級之間的某種數值關系。下列相關敘述錯誤的是(BD

)A.數量金字塔呈現倒置的現象可能與生物個體體型的大小有關B.生態金字塔中最底層代表的是生產者，最頂層代表的是分解者C.生物量金字塔出現倒置的原因可能是生產者的生活周期很短D.能量金字塔不會出現上寬下窄倒置的金字塔形甲

丙丁A.樹→蟲→鳥的數量金字塔和能量金字塔可分別用圖甲和圖丙表示B.圖丁不能表示能量金字塔與能量流動具有逐級遞減的特點有關C.生態金字塔中，每一種生物只能屬于一層，每一層都不含分解者D.生態金字塔中每一層代表一個營養級，圖中“1”代表第一營養級【學以致用】2.如圖所示為自然界可能出現的4種生態金字塔。下列相關敘述錯誤的是(

C)32

l32

l32

l321研究能量流動的實踐意義04

研究能量流動的實踐意義1.研究生態系統的能量流動，可以幫助人們將生物在時間、空

間上進行合理配置，增大流入某個生態系統的總能量；例如，間作套種、多層育苗、稻——萍——蛙等立體農業稻—萍一蛙多層育苗間作套種

研究能量流動的實踐意義2.研究生態系統的能量流動，可以幫助人們科學地規劃和設計人工

生態系統，使能量得到最有效的利用；實現了對能量的多級利用，

提

高能量的利用率。例如，秸稈喂牲畜；糞便制作沼氣；沼渣田肥*能量的利用率≠能量的傳遞效率糞便制作沼氣用秸稈作飼料

研究能量流動的實踐意義3.研究生態系統的能量流動，還可以幫助人們合理地調整生態系統

中的能量流動關系，使能量持續高效地流向對人類最有益的部分。例如，合理確定草場載畜量，麥田除草、除蟲農作物

個沼氣池飼料糞肥沼渣家禽、家畜食用菌合作探究1.下圖是兩個農業生態系統的模式圖。圖a中農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。飼料農作物

家禽、家畜糞肥秸

稈沼渣沼液作肥料(含微生物)圖b人圖a菌渣等燃

料

合作探究(1)分析這兩幅圖，完成這兩個生態系統的能量流動圖解。圖a:太陽能

農作物

家禽、家畜人人(2)分析能量流動圖解，總結圖b所示生態系統的優勢。實現了能量的多級利用，提高了能量的利用率。圖b:

太陽能[農作物沼氣池(含微生物)家禽、

家畜食用菌

合作探究2.從生態系統的能量流動的角度分析“板栗—茶樹立體農業”“果樹—

蘑菇立體農業”的意義?“板栗—茶樹立體農業"可增大流入生態系統的總能量。

“果樹—蘑菇

立體農業”可實現能量的多級利用，提高能量的利用率。3.“豬糞制沼氣”“豬糞肥田”,是否都能實現能量的多級利用，提高

能量的利用率?“豬糞制沼氣”能實現能量的多級利用，提高能量的利用率。

“豬糞肥

田”不能實現能量的多級利用，不能提高能量的利用率。4.從能量流動的角度分析，稻田除草、除蟲的意義是什么?合理地調整生態系統的能量流動關系，使能量持續高效地流向對人類最有益的部分。能量傳遞效率與能量利用率的比較(1)能量傳遞效率：能量在沿食物鏈流動的過程中，逐級遞減，若以“營養

級”為單位，能量在相鄰兩個營養級之間的傳遞效率為10%～20%。(2)能量利用率①一般指流入最高營養級(或人類)的能量占生產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，使營養結構更復雜，以實現能量的多級利用，

從而提高能量的利用率。歸納提升

【學以致用】3.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基。下列相關敘述正

確的是(

B

)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系統中的分解者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，實現了能量的多級利用A.用殘渣來培育食用菌和蛆，提高了能量的利用率B.用玉米的副產品玉米芯生產木糖醇，可增加經

濟效益C.用蛆的排泄物作為有機肥還田，使能量能夠循

環利用D.離開人的管理，該生態系統仍可以正常運轉【

學

以

致

用

】4.(多選)設計人工生態系統的常用方法之一是給食物鏈(網)“加環”,如圖就是一種“加環”示意圖，據圖判斷下列有關敘述正確的是(AB

)人玉米-

殘渣

食用菌

農作物玉米芯殘渣

木糖醇

蛆

飼料

禽畜

隨堂檢測1.生態金字塔可用來表示生態系統中不同營養級的個體數量、生物量和能量等的數量關系。下列敘述錯誤的是(

D

)A.能量金字塔直觀地反映出生態系統各營養級間能量的關系B.生物量金字塔倒置的原因可能是生產者生活周期很短C.生態金字塔中每個營養級的生物不一定都屬于同一食物鏈D.各營養級之間的某種數量關系的生態金字塔就是數量金字塔

隨堂檢測2.(多選)如圖表示某生態系統的某種生態金字塔，

I~IV

表示不同營養級，I

中含有生產者。下列相關敘述錯誤的是(

BC

)A.圖中Ⅱ、Ⅲ營養級中可能存在同種生物B.生物量金字塔的每一層表示單位時間內每個營養

級所容納的物質總量C.能量金字塔通常是上窄下寬的金字塔，這主要體

現了單向流動的特點D.生態金字塔說明人類的活動必須遵循自然規律才

能實現可持續發展錯誤的是(D

)A.圖中1、2、3分別表示食物鏈或食物網中的

一個營養級B.甲和乙均可表示數量金字塔C.自然生態系統的能量金字塔只能用乙來表示D.乙中的1越寬，能量傳遞效率就越高

隨堂檢測3.(2024·江蘇徐州期末)甲、乙是某同學繪制的生態金字塔示意圖，下列相關敘述32l321甲隨堂檢測4.農民為提高農業產量采取了很多手段，根據能量流動特點進行分析，下列敘述正確的是(

B

)A.人工除草是為了減少營養級，從而降低能量傳遞過程中能量的損失B.使用農藥消滅害蟲是為了使能量盡可能多的流向對人類最有益的部分C.適當降低溫室大棚的夜間溫度是為了提高農田生態系統的能量輸入D.對農田施肥為生態系統中的農作物額外補充了能量，從而提高農業產量A.

圖中位于第二營養級的生物有螺、昆蟲、鴨B.鴨和螺之間是捕食與種間競爭關系C.該生態系統中鴨所同化的能量來自生產者固

定的太陽能和飼料中的化學能D.拔去田地中的雜草可以提高生態系統的能量

傳遞效率隨堂檢測5.如圖是近年在某地試驗成功并大范圍推廣的生態農業模式，下列有關此生態系統的敘述中，錯誤的是

(

D

)昆蟲水稻飼料鴨水

土壤二

微

生

物野草螺

研究能量流動的實踐意義1.幫助人們將生物在時間、空間上進行合理配置，增大流入某個生態系統的總能量-02.幫助人們科學地規劃和設計人工生態系統,使能量得到最有效的利用，

實現了對能量的多級利用，提高能量的利用率3.幫助人們合理地_調整生態系統中的能量流動關系，使能量持續高效地流

向

對人類最有益的部分。太陽能水稻

雜草害蟲害

蟲鴨鴨

能量流動規律在生產中的應用太陽能水稻

萍

雜草害蟲雜草

益蟲

人益蟲

人太陽能益蟲水稻人太陽能水稻秸桿焚燒人類能量流動規律在生產中的應用水稻秸稈養殖蘑菇、生產沼氣傳統農業對能量的利用用秸稈作飼料糞便制作沼氣牛

糞一級利用稻谷飼料秸稈喂牲畜，糞便制作沼氣；秸稈養殖蘑菇、生產沼氣；沼

渣肥田：實現能量多級利用，從而大大提高能量的利用率*能量的利用率≠能量的傳遞效率太陽能水稻秸桿焚燒人類能量流動規律在生產中的應用沼氣池

糞三級利用食用菌→菌渣

豬、羊牛

糞一級利用稻谷三級利用二級利用飼料(1)研究生態系統的能量流動，可以幫助人們在設計人工生態系統時將生物在時間、空間上進行合理配置，增大流入某個生態系統的總能量以及充分考慮

能量

的有效利用。例如：“桑基魚塘”

和“稻田養魚”等生產模式大大提高了能量的

利用率_。例如，間作套種、多層育苗、稻——萍——蛙等立體農業能量流動規律在生產中的應用稻—萍—蛙間作套種多層育苗稻田養魚

能量流動規律在生產中的應用(2)研究生態系統的能量流動，合理地優化生態系統中的能量流

動關系，使能量_持續高效地流向對生產有益的部分

，可以使農

業生產獲得更大的效益。例如：劃區輪牧、農田捉蟲、除草等。判斷正誤(1)由于能量在流動的過程中逐級遞減，所以營養級越高，該營

養級的總能量及生物的數量就會越少(

)(2)拔去田地中的雜草是人為地調整能量流動的方向，提高生態

系統的能量傳遞效率(

)(3)利用農作物秸稈培育蘑菇，實現了生態系統中能量的循環利

用(

)(4)研究能量流動，可調整能量流動關系，使生產者固定的能量

全部流向人類(

)易錯警示(1)可以實現能量的多級利用，但不能實現能量的循環利用。(2)可以人為提高能量的利用率，但不能提高能量的傳遞效率。核心探討如圖為某一生態農業系統模式圖，據圖回答問題：排泄物、雜屑(肥料)秸稈殘余物秸稈

糞屑籽實

作物

家畜

雜

屑蚯蚓產品輸出

產品輸出產品輸出(1)此生態系統的能量金字塔為上窄下寬的正

金字塔形。(2)流經此生態系統的總能量為作物固定的太陽能。太陽輻射秸稈

糞屑

雜屑籽實

作物

家

畜

蚯蚓產品輸出

產品輸出

產品輸出否。每一級都獲得產品，充分實現了物質的再利用和能量的多級利用，但能量是逐級遞減的，不能循環利用。核心探討(3)每一級生產環節都獲得產品，提高了生態經濟效益，這是否意

味著物質和能量可循環利用?為什么?排泄物、雜屑(肥料)秸稈殘余物太陽輻射核心探討(4)與自然生態系統相比，食物鏈延長，能量逐級損耗，系統總

能量利用率如何變化?能量傳遞效率如何變化?排泄物、雜屑(肥料)產品輸出

產品輸出產品輸出題中延長的食物鏈使原來作為廢棄物的能量得到了利用，提高了

能量的利用率。能量傳遞效率是相鄰兩個營養級同化量之比，為

10%～20%,這是不能改變的。秸稈

糞屑

雜屑

作物秸稈殘余物太陽輻射蚯

蚓籽實樹

1500000

kJ

8690kJabCA.描述生態系統中各營養級之間的關系最好用b的形式B.一個相對穩定的森林生態系統會出現生產者數量少于消費者數量的現象C.

相對穩定的生態系統需要持續接受外部的能量輸入D.圖c中的生產者與初級消費者之間的能量傳遞效率為10%～20%典題應用3.如圖a、b、c

分別是某森林生態系統的生物數量金字塔、某

草地生態系統的能量金字塔和某浮游生物群落的能量金字塔。

下列分析不正確的是

D鼬鼠和白鼬

4000

kJ鳥

35000

kJ昆蟲200000kJ12kJ142

kJ分解者

936kJ

典題應用4.

(2021·承德調研)鰱魚、鳙魚、草魚、青魚為我國淡水養殖的“四大

家魚”,它們在水體中分層分布，且攝食的食物存在較大差異，可混

合飼養。某人工魚塘混合飼養了四大家魚，下列有關敘述錯誤的是A.四大家魚都屬于人工魚塘生態系統中的消費者

DB.四大家魚在水體中的分層分布構成群落的垂直結構C.輸入該人工魚塘的總能量大于生產者固定的太陽能D.混合飼養能提高空間和餌料的利用率，提高能量傳遞效率05能量傳遞效率相關計算能量傳遞效率有關計算題型一由低營養級能量求高營養級能量(能量傳遞效率未知)1.在“草→食草的昆蟲→蜘蛛→蟾蜍→蛇→貓頭鷹”這條食物鏈，

設流經這條食物鏈的總能量為1kJ,

按最高傳遞率計算，貓頭鷹

所得能量最多為

kJ;最少為

kJ2.如果A增重10000kg,C最多增加

千克，最少增加

千克方法：多條食物鏈，獲得能量最多：選最短_食物鏈；按×20%計算

獲得能量最少：選最長_食物鏈；按×10_%計算能量傳遞效率有關計算能量傳遞效率有關計算題型二由高營養級能量求低營養級能量(能量傳遞效率未知)1.在“浮游植物

→浮游動物

→魚”這條食物鏈中，如果魚要增加100kg體重，那

至少需要浮游植物的重量為:：

;

最多需要浮游植物的重量為：

_方

法

：在一條食物鏈中，則第n營養級生物每增加1

kg體重：少”需要消耗的生產者的量：多”需要消耗的生產者的量：①“至②“最能量傳遞效率有關計算2.右圖表示某生態系統食物網的圖解，貓頭鷹體重每增加1kg,至少消耗A約

()kg,

最多需要消耗A約

(

)

kg方

法

：

多

條食物鏈，需最少能量：選最短食物鏈；按÷20%計算需最多能量：選最長食物鏈；按÷10%計算能量傳遞效率有關計算題型三關于“定

值”的計算：在食物網中，某一營養級同時從上一個營

養級的多種生物中按一定比例獲取能量，則按照單獨的食物鏈

進行計算后