生态系统的能量流动(教案)

1、第2节生态系统的能量流动教学设计课  题                   第2节 生态系统的能量流动 教学目标1.分析生态系统能量流动的过程和特点。2.概述研究能量流动的实践意义。3.尝试调查农田生态系统中的能量流动情况教方学法讲述与学生练习、讨论相结合教材分析重点生态系统能量流动的过程和特点。难点 能量流动过程、特点 教具多媒体、实物投影仪  

2、;  教  学  过  程检查学案讨论与总结一、生态系统的能量流动    1概念：生态系统中能量的输入、传递和散失的过程。2过程（1） 起点：从生产者固定太阳能开始，（2）过程 特点：单向流动，逐级第减 （4）研究目的：设法调整生态系统的能量流动方向，使能量流向使能量持续高效流向对人类最益的部分。             教  学

3、0; 过  程讲述（1）几乎所有生态系统的能量源头是太阳能。植物通过光合作用，把太阳光能固定下来，这是生态系统繁荣的基础。注意：植物光合作用固定的能量减去呼吸作用消耗的能量，才是能够为下一营养级消费的能量。所以，从能量的角度来看，植物的多少决定了生物种类和数量。在气候温暖、降雨充沛的地方，植物格外繁茂，各种生物就会非常繁荣，热带雨林就是这样的情况；在气候寒冷、降雨很少的地方，植物很难生长，各种生物的数量都很少，显得荒凉而冷寂；（2）能量沿着食物链流动时，每一营养级都有输入、传递、转化和散失的过程；（3）生物的遗体残骸是分解者能量的来源。思考与讨论1学生思考回答，老

4、师提示。提示1.遵循能量守恒定律。能量在生态系统中流动、转化后，一部分储存在生态系统（生物体有机物）中，而另一部分被利用、散发至无机环境中，两者之和与流入生态系统的能量相等。2.不能，能量流动是单向的。板书二、能量流动的特点资料分析学生思考回答，老师提示。1和2营养级流入能量流出能量（输入后一个营养级）出入比生产者464.662.813.52%植食性动物62.812.620.06%肉食性动物12.6    分解者14.6    3.流入某一营养级的能量主要有以下去向：一部分通过该营养级的呼吸作用散失了；一部分作为排出物、遗体或残枝败叶不能进入下一营养级，

5、而为分解者所利用；还有一部分未能进入（未被捕食）下一营养级。所以，流入某一营养级的能量不可能百分之百地流到下一营养级。4.生态系统中能量流动是单向的；能量在流动过程中逐级递减。讲述生命活动离不开能量，生物需要不断从外界获取能量才能维持生存；在生物获得的能量中只有一部分贮存于生物体内；由于能量沿食物链流动过程中逐级递减，因而能量相同的食物，动物性食品比例越高，意味着消耗的总能量越多。板书能量流动的特点： 1.     生态系统中能量流动是单向的；2.     能量在流动过程中逐级递减。旁栏思考题学生思考回答

6、，老师提示。提示一般情况下，也是金字塔形。但是有时候会出现倒置的塔形。例如，在海洋生态系统中，由于生产者（浮游植物）的个体小，寿命短，又会不断地被浮游动物吃掉，所以某一时刻调查到的浮游植物的量可能低于浮游动物的量。当然，总的来看，一年中流过浮游植物的总能量还是比流过浮游动物的要多。与此同理，成千上万只昆虫生活在一株大树上，该数量金字塔的塔形也会发生倒置。板书三、研究能量流动的实践意义思考与讨论2学生思考回答，老师提示。提示“桑基鱼塘”的设计理念是从人类所需出发，通过能量多级利用，充分利用流经各营养级的能量，提高生产效益。调查参考调查点：稻田生态系统组成成分： （1） 非生物的物质和能量； （2

7、） 生产者： 水稻、杂草、浮游植物等；（3）消费者：田螺、泥鳅、黄鳝、鱼、青蛙、浮游动物、昆虫、鸟类等；（3）分解者：多种微生物。问题提示1.生产者主体是水稻，其他生产者有杂草、浮游植物等。农民主要通过喷洒除草剂，或人工除草的方式抑制杂草的生长。2.初级消费者有：田螺、浮游动物、植食性昆虫、植食性鱼、鸟类等。一般而言，植食性昆虫和鸟类等往往对水稻生长构成危害，田螺、植食性鱼数量较多时也会对水稻生长构成危害。农民采取喷洒农药、竖稻草人等措施防止或减少这些动物的危害。3.次级消费者有：泥鳅、黄鳝、肉食性鱼、青蛙等。一般而言，这些消费者对水稻生长利大于害。农民通过禁捕，或适量放养等措施，实现生态农业

8、的目标。5.农民对秸秆的传统处理方式有焚烧或填埋等；现代农业提出了综合利用思想，例如，秸秆可作为多种工业原材料，还可以用来生产沼气，以充分利用其中的能量。6.主要通过合理密植的方法提高作物的光能利用效率。7.通过稻田养鱼等措施，实现立体化生态农业；通过建造沼气池，实现能量的多级利用。技能训练分析和处理数据提示这些玉米的含碳量折合成葡萄糖是6 687.5 kg，计算公式是(12+18)/12×2 675，这些葡萄糖储存的能量是1.07×1011 kJ（计算公式是EG=MG×1.6×107）；这些玉米呼吸作用消耗的能量是3.272×1010 kJ（

9、计算公式为E呼=MG×1.6×107）；这些玉米在整个生长季节所固定的太阳能总量是1.397 2×1011 kJ（计算公式为E固=EG+E呼），呼吸作用消耗的能量占所固定太阳能的比例是23.4%；这块玉米田的太阳能利用效率是1.64%（计算公式为=1.397 2×1011/8.5×1012）。 典型例题例1（2004年陕西、内蒙卷）一个池塘有生产者（浮游植物）、初级消费者（植食性鱼类）、次级消费者（肉食性鱼类）、分解者（微生物）。其中生产者固定的全部能量为a，流入初级消费者、次级消费者、分解者的能量依次为b、c、d，下列表述正确的是&

10、#160;    Aa=b+d     Bab+d     Cab+d        Dac+d解析 一个生态系统中，流经该系统的总能量是生产者固定的太阳能。该生态系统中生产者固定的全部能量是a，即流经该系统的各个营养级的总能量是a，数值是最大的。这些能量一部分在生产者的呼吸作用中以热能形式散失到环境中，一部分用于自身的生长、发育、繁殖。在后一部分能量中，一部分随植物遗体和残枝败叶等被分解者分解释放出来，还有一部分沿

11、着食物链流入初级消费者，除小部分能量随动物粪便排出体外，其余被初级消费者同化。能量依次沿食物链单向流动、逐级递减传递下去。本题正确答案是B。  目标检测1在浮游植物小鱼海豹虎鲸这条食物链中，若虎鲸增加1kg体重，至少消耗浮游植物的量为A、1kg        B、10kg     C、125kg       D、1000kg2右图是生态系统中碳循环图解，图中甲、乙、丙各是：A、甲是生产者，乙是消费者，丙是分解者B、乙

12、是生产者，甲是消费者，丙是分解者C、丙是生产者，乙是消费者，甲是分解者D、甲是生产者，丙是消费者，乙是分解者3下列除哪项外均为对生态系统内能量流动特征的描述：A、食物链和食物网是能量流动的渠道B、食物链中初级消费者越多，次级消费者获得的能量越多C、单向流动，逐级递减D、食物链越短，可供养的消费者越多 4某池塘生态系统全部生产者所固定的大阳能总值为a，全部消费者所利用的能量总值为b，全部分解者所利用的能量总值为c那么，a、 b、c三者之间的关系为：A、a>b，b=c         B、a=b+c&#

13、160;        C、a>b+c        D、a<b+c 7图302表示一生态系统中生物种类间的相互关系，图中各种类均生活在退潮后暴露出的岩石上，其中海藻、藤壶、贻贝和海葵固着于岩石表面，海星、石鳖和石械则在岩石表面来回爬动找寻食物，图中的数字表示海星食物中各种类所占的比例（%）。     此生态系统中处于第三营养级的种类有      

14、;             。两者既有捕食关系又有竞争关系的种类是_。        当除去全部海星一年后，与对照地区相比，该处生物种类组成发生了很大的变化，其中_成为优势种，而石鳖和石械数量大为减少，其原因是_。参考答案    1C  2B  3A  4C7海星、荔枝螺、海葵  海星和荔枝螺  藤壶  藤壶大量繁殖，占据了岩石

15、表面，使海藻不能生长，石鳖和石槭因失去食物而数量减少。 作业 教学后记 第2节生态系统的能量流动教学设计摘要 运用学案教学，学生课前就知道了自己的学习任务，目标明确，认真预习，并能与同伴积极讨论，探究。学案课堂，课前师生就有了准备，课堂变成了学生的舞台，真正成为了教师观察学生，了解学生，评价学生，引导学生的场所。以下是笔者在参阅大量资料并认真学习课标，研究教材，分析学生等的前提下，把学生所要掌握的知识和要培养的能力及情感，设计成有效问题的形式进行导学，所有内容均强调“面向全体学生”。 关键词：能量流动 1设计理念 “自主，合作，探究，

16、高效”的“学案课堂”和“环型座位法”，体现教为主导，学为主体，师生互动，共同发展。促使学生在更高水平上“改变学习方式”和 “提高生物科学素养”。 2   教材分析 该课时介绍了生态系统中能量流动的过程，能量流动的特点和研究能量流动的意义三部分内容。教材首先概括性地指出了生态系统中能量流动的概念，即生态系统中能量的输入，传递和散失的过程。接着以图解的形式展示了能量流动的过程，通过对赛达伯格湖能量流动的定量分析，得出了能量流动的特点：单向流动和逐级递减。最后简要说明了研究能量流动的意义：是为了提高生态系统能量转化的效率，帮助人们合理地调整生态系统中能量流动的

17、关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。 本小节内容的重点是能量流动的过程和特点，也是难点，学习时应注意联系食物链和食物网的知识。研究能量流动的过程和特点，一方面可以巩固食物链和食物网的知识，另一方面也为研究生态系统的目的服务于人类打下坚实的基础。 3教学目标 31 知识目标 分析生态系统中能量流动的过程；得出能量流动的特点；概述能量流动的意义；应用能量流动规律进行相关的计算。 32 能力目标 通过对“赛达伯格湖能量流动图解”的积极思维，培养学生耐心细致的观察能力和识图能力；通过分析能量的来源和去路，发展学生的思维和迁移能力；应

18、用“传递效率”解决相关问题，进而培养学生的运算能力和思维能力。 33 情感态度与价值观目标 通过分析生态系统能量流动的特点，体验用普遍联系的观点来分析事物的方法；探究能量流动的特点及形成原因，探究能量流动的实践意义，参加一些生物知识的讨论，形成合理利用资源应遵循生态学原理和可持续发展的观念。 4教学重点和难点 41 重点：生态系统中能量流动的过程和特点。 42 难点：生态系统中能量流动的特点及形成原因。 5教学流程  6教学内容 6.1 激趣设疑，引入新课 （1）俗话讲，“大鱼吃小鱼，小鱼吃虾米

19、，虾米吃青泥”。“青泥”指的是什么？ （2）你见过生态球吗？小生态球（封闭的玻璃球内有水草、观赏鱼等）已成为办公场所和家庭的时尚装饰用品。它一方面美化了人们的工作、生活环境，另一方面能使人们产生对自然的热爱之情和关爱之心，起到陶冶人们情操的作用。但要使小生态球长时期保持原状，需要把它放到有适宜阳光的地方。你知道为什么吗？ 62 自学提炼，梳理要点 生态系统中能量流动的概念和作用 1概念：生态系统中能量的 输入 ， 传递 和 散失 的过程，称为生态系统中的能量流动。 2作用：在生态系统中，各营养级的生物都需要能量，能量是维持生态系统稳态的 动力

20、。 生态系统中能量流动的过程和特点 1生态系统中能量流动的过程（对赛达伯格湖内各营养级之间能量流动的定量分析）  生态系统的能量来源于 太阳能 。在单位时间内输入生态系统的总能量即是该生态系统中全部生产者在单位时间内所固定的太阳能总量。  能量输入：生态系统中能量流动的起点是 生产者 （主要是植物）通过 光合作用        固定的太阳能开始的。能量流动的渠道是 食物链 和 食物网 。  能量传递：生态系统能量流动中，能量以太阳光能生物体内有机物中的化学能热能散失的形式变化

21、。能量在食物链的各营养级中以有机物（食物）中化学能的形式流动。  能量散失：生态系统能量流动中能量散失的主要途径是通过食物链中各营养级生物本身的细胞呼吸及分解者的细胞呼吸，主要以 热量 的形式散失。 2生态系统中能量流动的特点：具有 单向流动 和 逐级递减 的特点。  研究生态系统中能量流动规律的目的 为了调整 能量流动的关系 ，提高生态系统的 能量利用效率 ，使其朝向 对人类有益的方向进行。 63互动展示，解难释疑 介绍美国生态学家林德曼及赛达伯格湖：赛达伯格湖是一个天然的高原湖泊，气候较为寒冷，人口稀少，保留了原始景观，大约50公

22、顷，是一个较小且封闭的湖泊。 美国有许多湖泊，为什么林德曼会选择这样一个小湖来研究呢？ （湖小，生物少；较为封闭，自然的，人为的干扰因素较少，可降低研究难度） 介绍林德曼的研究方法：湖区生态系统实地研究和实验室水生生态箱试验相结合，对湖中各种生物所含的能量进行定量测定。林德曼还从中国谚语“大鱼吃小鱼，小鱼吃虾米”中得到启发：要从食物链的角度来进行研究。 1942年，林德曼发表了生态学的营养动态概说，他的这项研究具有极为重要的意义，奠定了现代生态学的基础，在他的研究成果中一个重要的贡献就是给出了赛达伯格湖的能量流动图解。 请同学们现在像科学家林德

23、曼那样来分析赛达伯格湖的能量流动图解，各小组要结合教材，讨论问题，得出结论。 1能量流动的过程  能量流动的起始点是 生产者固定的太阳能开始 。  流经一个生态系统的总能量是 生产者固定的太阳能总量 。 从图49可以看出，流经赛达伯格湖的总能量为 4646  J/（cm2a）  能量流动的渠道是 食物链和食物网 。 2每个营养级的能量来源和去路  能量来源 生产者的能量来自 固定的太阳能 。 各级消费者的能量来自 上一个营养级 。  能量去路。以植食性动物为例，其能量来自生产者，总能量

24、为628 J/（cm2a）。其能量去路为：  188 J/（cm2a）的能量是细胞呼吸消耗的能量，其中一部分用于 生物代谢              活动，一部分以 热量的形式 散失。  126 J/（cm2a）能量流入到 肉食性动物（下一个营养级） 。  21 J/（cm2a）能量为其尸体、粪便被  微生物 分解后释放出来。  293能量是 未被利用 的部分。 3能量流动的特点 单向流动

25、0;单向流动是指 能量只能从前一个营养级流向后一个营养级，而不能反向流动 。 单向流动的原因是：  食物链中各营养级的顺序是不可逆转的，这是长期自然选择的结果  。  各营养级的能量大部分以呼吸作用产生的热能形式散失，这些能量是生物无法利用的 。 逐级递减 逐级递减是指 输入到一个营养级的能量不能百分之百地流入到下一个营养级，能量在沿食物链流动的过程中逐级减少 。 逐级递减的原因：  各营养级的生物都因呼吸消耗了绝大部分能量 。  各营养级总有一分生物未被下一营养级利用 。 4“赛达伯格湖能量流

26、动图解”中，生产者的总能量为 4646 J/（cm2a） ，植食性动物的总能量为 628 J/（cm2a） ，肉食性动物的总能量为 126 J/（cm2a）。由第一营养级到第二营养级的传递效率为 135% ，由第二营养级到第三营养级的传递效率为  20%  。 生态系统中的能量流动规律可用“能量金字塔”表示。“能量金字塔”是指单位时间内各营养级所得到的能量数值，由低到高而绘制的图形，它表示在一个生态系统中营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就越多。“能量金字塔”一般呈正金字塔，而数量金字塔可能会出现倒置现象。 5在农田生态系统中，从生态学角度看，如何提

27、高农作物产量？为什么？ 清除杂草，使更多的能量流向农作物，因为杂草会和农作物竞争生存资源。 防治病虫害，使农作物固定的能量更多地转化会产量，因为害虫以农作物为食，影响农作物的正常生长。 6从能量流动的角度讨论，如何理解“一山不能容二虎”？ 根据生态系统中能量流动逐级递减的特点，营养级越高，可利用的能量就越少，老虎在生态系统中几乎是最高营养级，通过食物链（网）流经老虎的能量已减到很少的程度，因此，老虎的数量将是很少的，故“一山不能容二虎”。 7你能解释“虾米吃青泥”的“青泥”是什么和为什么“要使小生态球长时期保持原状，需要把它放到有适宜阳光的地方

28、吗”？ 俗话讲，“大鱼吃小鱼，小鱼吃虾米，虾米吃青泥”，这是一条食物链，根据食物链的特点：生产者永远是第一营养级，可以判断“青泥”指的应是生产者，在这具体指的就是藻类。 “万物生长靠太阳”，小生态球相当于一个密闭的生态系统，其成分亦包括生产者，消费者，分解者和无机环境，生产者需要在有光的情况下进行光合作用，以便给消费者和分解者提供物质和能量，这样整个生态球才能保持原状，所以需要把它放在有适宜阳光的地方。 64典型例题，举一反三 例1在“草羊狼”这条食物链中，若狼每增加1kg，至少要消耗草多少kg？（   ） A5kg

29、0;    B10kg     C25kg     D100kg 分析：本题是对能量流动过程中，各营养级之间能量传递效率的应用。一是应当牢记相邻营养级之间的能量传递效率为10%20%；二是要理解题干中“至少”的含义。用10%算出的是100kg（1÷10%÷10%），用20%算出的是25 kg（1÷20%÷20%），显然这里的至少是按20%的传递效率来计算的。故选项C是正确的。 例2（2009江苏卷）下列4种现象中，不适宜用生态

30、系统中能量流动规律进行合理分析的是(   ) A虎等大型肉食动物容易成为濒危物种   B蓝藻易在富营养化水体中爆发 C饲养牛、羊等动物，成本低、产量高   D巨大的蓝鲸以微小的浮游动物为食 分析：本题考查的是生态系统中的能量流动。能量流动的特点是单向流动和逐渐递减。A中虎等大型肉食动物处在最高营养级，获得的能量最少，因此容易成为濒危物种。蓝藻爆发是因为水体中含有大量的N、P等元素，给蓝藻提供营养物质，利于蓝藻的生长，因此没有能量流动。C中牛、羊等属于第二营养级，获得的能量较多，因此成本低，产量高。D中蓝鲸以浮游动物为食，能量便由浮游动物流向了蓝鲸。故选项B是正确的。 65 检测反馈，及时纠正 1从生态学角度分析，生态系统中流动的能量最初来源于（    ） A光合作用