高中二年级下学期生物《能量传递效率的构建》教案

教研组高中生物课题：能量传递效率的构建教学目标：能量传递效率的构建过程教学重点：在人工生态系统中能量传递效率的构建教学难点：在人工生态系统中能量传递效率的构建教学方法：利用PPT加强直观思维，结合数据计算分析比较得出科学结论学法指导：讲练结合教具：PPT板书设计：能量传递效率：即能量通过食物链逐级传递的效率。2、能量传递效率=下一营养级的同化量/上一营养级的同化量×100%教学过程组织教学：引入：同学们，大家好。今天我们一起来学习生态系统中相邻营养级之间能量传递构建。为研究能量流经食物链时，每一个营养级能量的变化和转移效率，美国生态学家林德曼对一个天然湖泊——赛达伯格湖的能量流动进行了定时定量的分析。我们将他获得的数据展示出来，请他们仔细分析，你能从中获取哪些信息？根据图片，我们首先知道了图中数字为能量数值，单位是J/(cm2·a)(焦每平方厘米年)；其次，流经该生态系统的能量源头为太阳能，除最高营养级外，其余每个营养级的能量都有四条去路：自身呼吸作用散失的能量，以残枝败叶等形式被分解者分解，流向下一营养级的能量，未被利用的能量。这里的未利用是指：在调查期间，既未被自身呼吸作用消耗，也未被下一营养级和分解者利用的能量。过渡：在林德曼的调查中，生产者将多少能量传递给植食性动物？植食性动物又将多少能量传递给肉食性动物，这个传递效率是多少？讲述：首先需要我们弄清楚什么是生态系统的能量传递效率？回答：所谓能量传递效率即能量通过食物链逐级传递的效率。太阳能是几乎所有生命活动的能量来源。它主要通过绿色植物的光合作用进入生态系统，然后从绿色植物转移到各种消费者。我们知道了能量传递效率的概念，我们还可以用数学表达形式将其表示出来：能量传递效率=下一营养级的同化量/上一营养级的同化量×100%也就是两个相邻营养级之间同化量之比。过渡：我们再次回到林德曼的调查数据中，可知生产者固定的总能量是464.6个能量单位，它将多少能量传递给了植食性动物？（据图可知是62.8个能量单位）植食性动物又将多少能量传递给肉食性动物？（同样可以看出是12.6个能量单位）提问：现在我们一起来利用刚刚构建表达式计算出生产者和植食性动物的能量传递效率。回答：我们用植食性动物的同化量62.8/生产者的同化量464.6=13.52%，该百分比为这两个营养级之间的能量传递效率。提问：现在请同学们计算出植食性动物和肉食性动物之间的能量传递效率。回答：我们用肉食性动物的同化量12.6/植食性动物的同化量62.8=20.06%，该百分比为这两个营养级之间的能量传递效率。①一般情况下，相邻两个营养级间的能量传递效率为10%-20%②在生态系统中食物链越长，营养级越多，在能量流动中消耗的能量越多；③营养级越高，得到的能量越少；④生态系统中能量流动一般不超过5个营养级。提问：请同学们在思考一下，能量传递效率的构建更适用范围是：食物链？还是食物网？回答：我们再次回顾林德曼的这张调查图，发现只有一条食物链。我们再深度思考一下：在这个天然湖泊生态系统中，生产者种类肯定不止一种，那么植食性动物，肉食性动物的种类会不会只有一种呢？答案是否定的。在这个湖泊生态系统中，正因为生产者，植食性动物，肉食性动物的种类是多种多样的，就能形成较为复杂的食物关系。人们为了方便研究，将这个生态系统中所有的植食动物和肉食动物分别看作一个整体，将复杂的食物网简化为一条食物链进行数据分析，所以能量传递效率的构建更适用范围：生态系统中食物网。过渡：刚刚我们分析的对象是天然的湖泊生态系统，如果是在一个比较特殊的生态系统中能量传递效率又该如何构建？请同学们仔细阅读屏幕上的题目并分析图形。右图是某人工鱼塘生态系统能量流动图解[能量单位为103KJ/(cm2·a)]，请回答以下问题。生产者植食动物肉食动物这条食物链中的能量传递效率分别是多少？分析：据图可知，流经人工生态系统的能量来源有两个：1、生产者固定的太阳能，2、人工投放的饵料中有机物的输入。同时可以确定图形中A的含义，它代表了呼吸作用消耗的能量。如要解决这个题，需要我们倒着推，也就是从肉食性动物作为解题突破口。据图分析可知：首先要计算出肉食动物同化（固定）的总能量。而肉食动物同化（固定）的总能量有四条途径：流入下营养0.25，呼吸作用散失2.1，贮存于自身未被利用5.1，流向分解者0.05，故它固定的总量为四个数值之和，共7.5。肉食动物固定的能量来源则有两条途径：从植食动物同化的能量和人工有机物输入。根据能量守恒定律，对于一个营养级而言，来的能量和去的能量是相等的。已知它固定的总能量7.5个能量单位和有机物输入的5个能量单位，则可以计算出从植食动物同化的能量。从植食动物同化的能量为：（7.5-5）×103=2.5×103KJ/(cm2·a)接着需要计算出植食动物固定的总能量，它固定的总能量同样有四条：流入下营养2.5，呼吸作用散失4，贮存于自身未被利用9，流向分解者0.5，故它固定的总量为四个数值之和，共16。植食动物固定（同化）的总能量：（2.5+0.5+4+9）×103=16×103KJ/(cm2·a)现在我们已经知道了植食性动物同化的总能量：16。肉食性动物从植食性动物那里同化的能量：2.5。我们就可以计算出植食性动物和肉食性动物之间能量传递效率。植食动物肉食动物：（2.5×103/16×103）×100%=15.6%提问：我们已经构建了从植食动物到肉食动物的能量传递效率，那么从生产者到植食动物的能量传递效率如何构建？同学们尝试一下吧。植食性动物同化的总能量来源同样是两条：从植食动物同化的能量和人工有机物输入，根据能量守恒定律，已知它固定的总能量为16个能量单位和有机物输入是2个能量单位，则可以计算出从生产者那里同化的能量。从生产者流向植食动物的能量（即植食动物从生产者同化的能量）为：（16-2）×103=14×103KJ/(cm2·a)接着我们计算出生产者固定的总能，它固定的总能量同样有四条：流入下营养14，呼吸作用散失23，贮存于自身未被利用70，流向分解者3，故它固定的总量为四个数值之和，共110生产者固定的总能量：（14+3+70+23）×103=110×103KJ/(cm2·a)已知生产者同化量为110，植食性动物从生产者那里同化的能量为14，就可以计算出生产者和植食性动物之间能量传递的效率。生产者植食动物（14×103/110×103）×100%=12.7%现在作一个归纳和小结，若要解决此类问题需把握两个原则：1、