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2. 生物量金字塔

生态系统的结构 · 高二
先确认一下:这一关能不能学
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 指各营养级生物体所含有机物的干重(或能量)在垂直方向上形成的金字塔形结构。

从哪来 基于“捕食”关系中形成的食物链层级,以及各层级生物“定义”中关于种群生物量的概念。

为什么 能量在沿食物链流动时,大部分通过呼吸作用以热能形式散失,只有约10%-20%传递给下一营养级。因此,维持高营养级生物生存所需的有机物总量(生物量),必然少于低营养级生物所固定的有机物总量,从而形成下宽上窄的金字塔形态。

适合:形象思维强、喜欢类比的学生** **讲法:仓库与物流类比** 把生产者(植物)比作巨大的“中央仓库”,初级消费者(草食动物)比作“区域配送站”,次级消费者(肉食动物)比作“末端快递点”。 1. **逻辑
中央仓库的库存量(生物量)必须远大于配送站,配送站又大于快递点,否则系统崩溃。 2. 核心:每一级都在消耗上一级的库存来维持自身运转,且损耗极大(呼吸散热),所以越往上,能存留的“货物”(生物量)越少。 3. 结论:金字塔形状就是库存量的直观体现。
适合:逻辑严密、喜欢数据推导的学生** **讲法:能量收支平衡推导** 1. **输入
第N级生物获得的能量 = 第N-1级生物量 × 传递效率(10%-20%)。 2. 输出:第N级生物维持生命活动(呼吸作用)消耗了绝大部分能量。 3. 积累:剩下的能量才转化为第N级生物的生物量。 4. 推导:因为传递效率低且呼吸消耗大,所以 $生物量_{N} < 生物量_{N-1}$。 5. 结论:数学上必然呈现指数递减关系,图形上表现为金字塔。
适合:空间想象力好、喜欢视觉化记忆的学生** **讲法:生态塔积木搭建** 1. **操作
让学生用不同大小的积木块代表不同营养级的生物量。 2. 规则:底层积木(生产者)最大,往上每层积木体积缩小为下层的1/10到1/5。 3. 互动:尝试把顶层积木放在底层积木下面,问学生“塔会倒吗?” 4. 原理:因为上层生物依赖下层生物提供物质基础,下层必须足够庞大才能支撑上层,否则生态系统无法稳定。 5. 结论:稳定的生态结构必然是下大上小的金字塔。
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练一道
基础题
在某草原生态系统中,生产者(草)的生物量为1000吨,初级消费者(羊)的生物量为100吨,次级消费者(狼)的生物量为10吨。请画出该生态系统的生物量金字塔,并说明其形状。
变式
在海洋生态系统中,浮游植物(生产者)的生物量较小,而浮游动物(初级消费者)的生物量可能暂时大于浮游植物。这是否违背了生物量金字塔的规律?请解释原因。
看解答过程
1. 数据整理: - 第一营养级(草):1000吨 - 第二营养级(羊):100吨 - 第三营养级(狼):10吨 2. 比较大小:1000 > 100 > 10 3. 绘图描述:底层最宽(代表1000),中间层较窄(代表100),顶层最窄(代表10)。 4. 结论:形状为正金字塔形(下宽上窄)。
试试手自己判
检测题
在一个封闭的淡水湖泊生态系统中,测得某一时刻浮游植物生物量为50kg,浮游动物生物量为80kg,小型鱼类生物量为20kg。请问: 1. 该生态系统的生物量金字塔形状是什么? 2. 这种形状是否说明该生态系统不稳定?为什么?
看答案和判分标准
答案:1. 倒金字塔形(或中间宽、上下窄)。 2. 不一定不稳定。因为浮游植物繁殖快、周转率高,虽然瞬时生物量低,但能持续提供足够的能量和物质给浮游动物;生态系统稳定性取决于能量流动的持续性,而非某一时刻的生物量存量。
判对标准:
- 答出“倒金字塔”或“中间宽”得2分。
- 答出“不一定不稳定”得1分。
- 解释中提到“周转率”、“繁殖快”、“瞬时存量”、“能量流动持续性”中任意两个关键词得3分。
- 总分6分,达到5分及以上为掌握。
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