2025年春初中生物七年级下册苏教版教学课件 第3单元 第8章 第1节 生态系统的自我调节(二)

第1节生态系统的自我调节(二)跨学科实践设计并制作能较长时间维持平衡的生态瓶真实情境中的问题解决,通常需要综合运用科学、工程学和数学等学科的概念、方法和思想,设计方案并付诸实施,以寻求科学问题的答案或制造相关产品。一、跨学科知识和方法引导生物学(1)生态瓶作为生态系统模型,应该体现生态系统的本质特征,如生物成分、非生物环境、生态系统的自我调节能力等。(2)生物成分的种类和数量、生态瓶的材料和空间大小,以及非生物环境的物质组成和能量来源等,都会影响生态瓶的稳定性和持久性。跨学科(1)运用“尺度、比例和数量”“系统与模型”的跨学科概念,仔细观察原型(如一个池塘生态系统),概括其本质特征,结合工程设计原理,设计生态瓶的制作方案。(2)运用“稳定与变化”的跨学科概念,通过控制单一变量,探究其对生态瓶较长时间维持平衡的影响。二、方案环节说明实践目标1.发展核心素养:能通过控制单一变量,探究生态系统维持相对稳定的原因;理解建模是一种科学思维方法。2.理解相关概念:生态系统的自我调节能力有一定限度。实践操作1.收集资料分小组收集有关制作生态瓶的资料,讨论资料中生态瓶制作的设计思路,分析、评价其优点和缺点。2.方案及分工依据资料和思考,小组同学制订本小组的实践方案,明确具体分工。方案中确定单一变量,并提出控制单一变量的方法。环节说明实践操作3.计算先考虑生态瓶要包含哪些生物成分和非生物环境,以及它们之间的数量关系,如非生物环境有阳光、空气、水、温度、塘泥(砂石)等,生物成分种类不能太单一。再通过计算确定生态瓶中的生物成分和数量。4.绘制设计图根据本小组选定的容器、计算的结果和确定的单一变量(如光照),绘制生态瓶设计图。设计图可以手绘,也可以借助各种智能设备及应用软件进行绘制。5.选材根据本小组的实践方案,选择合适的生物种类。注意选择时,应该考虑各种生物之间要有取食和被食的关系。环节说明实践操作6.制作(1)制作两个生态瓶(实验组和对照组),分别贴上标号为1和2的标签。(2)先将容器用清水冲洗干净,在瓶底装入一层淘洗干净的砂石。再沿容器壁缓缓加入池塘水,水量为容器容积的4/5左右。(3)在容器中放入准备好的各种生物(如果植物是有根的,应该用镊子将它的根固定在砂石中),并将制作好的生态瓶一个放在光照适宜处(光线不能太强),另一个放在暗处。7.记录定期记录两个生态瓶中植物、动物、水等情况,并拍照。8.反思可以从方案设计、生态瓶制作、实践过程、实践成果等方面进行反思,并讨论如何改进。9.撰写报告小组同学共同撰写小组实践报告。环节说明展示与评价1.作品展示各小组将小组实践报告在班级内展示交流,也可以上传到校园网进行分享。2.评价各小组通过相互质疑和评价,填写实践评价量表。迁移与应用生态系统能否维持平衡,不仅与生态系统自身的结构和功能有关,还与外界因素有关。尝试设计生态瓶,探究生态系统受到一定程度破坏后,怎样通过人为干预使生态系统恢复相对平衡的状态。三、实践评价量表评价项目评价标准评价结果反思与改进小组自评组间互评方案设计方案设计科学,能够确定并控制单一变量,设置实验组和对照组☆☆☆☆☆☆

能选择合适的容器☆☆☆☆☆☆

生态瓶制作两个生态瓶中生物种类、数量合适☆☆☆☆☆☆

非生物环境设计和布局合理☆☆☆☆☆☆

评价项目评价标准评价结果反思与改进小组自评组间互评实践过程能完整记录观察到的情况☆☆☆☆☆☆

小组同学参与度高,并能较好地分工合作☆☆☆☆☆☆

实验成果生态瓶能较长时间维持平衡☆☆☆☆☆☆

实践报告科学、完整☆☆☆☆☆☆

展示评价能进行合理展示和客观评价☆☆☆☆☆☆

注:以填涂五角星的方式进行评价(评价不达标填涂1颗星,达标2颗星,较好3颗星)。跟踪训练1.某同学动手制作了小型生态瓶,瓶内放置的材料如图所示。下列叙述错误的是()A.依据图片制作的生态瓶必须放在阳光下一段时间B.为保证生态瓶的正常运转,瓶内各种成分要比例适中C.生态瓶中的金鱼藻可将太阳能转化为化学能D.此生态瓶的自我调节能力强,能永久维持自身的稳定性D【解析】金鱼藻必须在有光的条件下才进行光合作用,为其他生物提供氧气,因此,依据图片制作的生态瓶必须放在阳光下一段时间,A正确。生物的生存需要一定的生存空间、水分、营养物质、适宜的温度。瓶中各种生物的数量和比例要适当,B正确。生态瓶中的金鱼藻可进行光合作用,将光能转化为化学能,C正确。此生态瓶中的生物种类少,营养结构简单,自我调节能力弱,不能永久维持自身的稳定性,D错误。2.(2024•宿迁)某生物兴趣小组通过制作生态瓶来探究生态系统的组成及其稳定性。实验装置如图所示(甲、乙瓶置于有光的条件下,丙瓶用不透光的盒子罩住)。下列说法正确的是()A.为探究光对生态系统的影响,应选择甲、丙两瓶进行对照B.在甲、乙、丙三个生态瓶中,维持时间最长的是丙瓶C.在乙生态瓶中,通过食物链传递的能量最终来自光能D.要想使甲瓶更加完善,还需要补充的成分是空气C【解析】为探究光对生态系统的影响,光为变量,除光之外其他条件都应相同,因此,应选择乙、丙两瓶进行对照,A错误。在甲、乙、丙三个生态瓶中,维持时间最长的是乙瓶,B错误。在乙生态瓶中,通过食物链传递的能量最终来自光能,C正确。要想使甲瓶更加完善,还需要补充的成分是生产者,D错误。3.某生物兴趣小组为探究生物因素和非生物因素在生态系统中的作用,用四个相同的生态瓶设计了如图所示实验,实验处理如表所示(其他条件均相同且适宜)。组别加入的物质或条件A光照、清水、鱼、河泥B光照、清水、鱼、水草C光照、清水、鱼、水草、河泥D无光、清水、鱼、水草、河泥(1)生物兴趣小组共设计了__组对照实验,其中起对照作用的是__(填图中字母)。(2)C、D组对照,主要探究的是_____在生态系统中的作用。(3)请推测四个生态瓶中,小鱼存活时间最短的是__(填图中字母)。(4)一段时间后,四个生态瓶中的小鱼相继死去,主要原因可能是生态瓶的生物种类少,_________能力弱。(5)由实验可以看出,生态系统是由_____与环境共同形成的,各组成成分之间相互影响,相互制约。C光照D自我调节生物3【解析】(1)对照实验是在研究一种条件对研究对象的影响时,所进行的除这种条件不同外,其他条件都相同的实验,这个不同的条件,就是唯一变量。一般的对实验变量进行处理的,就是实验组,没有对实验变量进行处理的就是对照组。所以,C、A对照,变量是水草;C、B对照,变量是河泥;C、D对照,变量是光照。生物兴趣小组共设计了3组对照实验,其中起对照作用的是C组。(2)C、D装置为对照实验组,主要探究的是光照(光)在生态系统中的作用。(3)一个生态瓶可以看成是一个微型的生态系统,组成成分越完整、结构越复杂,生态系统的稳定性就越高,自我调节能力就越强。在A、B、C、D四个生态瓶中,A瓶缺少生产者、B瓶缺少分解者、D瓶缺少光照,只有C瓶具备生态系统的四个基本成分。因此,在四个瓶中C瓶的稳定性最高,小鱼生存时间最长。而D瓶中,在没有光照的情况下,水草无法进行光合作用释放氧气,反而进行呼吸作用消耗氧气,与小鱼争夺氧气,氧气消耗最快。因此D瓶中的小鱼存活的时间最短。(4)生态系统中生物种类越多,生态系统的成分越复杂,营养结构越复杂,自我调节能力越强,生态系统越稳定。一段时间后,四个生态瓶中的小鱼相继死去,主要原因可能是生态瓶的生物种类少,营养结构太简单,生态系统的自我调节能力较弱。(5)能量流动和物质循环是生态系统的两个基本功能,在物质循环过程中同时伴随着能量流动,它们将生态系统的各种成分联系成了一个统一的整体。所以,由实验可以看出,生态系统是生物与环境形成的统一整体,各组成成分之间相互影响,相互制约。4.如图一是某生态系统中部分生物的示意图,图二是某同学根据所学生态系统知识制作的生态瓶。请据图回答下列问题:(1)请写出图一中鹰所在的一条食物链________________________________________________________________________;如果鹰的数量突然减少,此食物链中直接被鹰取食的动物数量会发生什么变化?_____________。(2)图一中细菌是_______(生态系统中的成分),图一中所含能量最多的生物是____________。(3)图二中的生态瓶是同学们模拟_____生态系统(生态系统的类型)制作的一个封闭生态瓶,一段时间后,生态瓶中植物死亡了,后来虾和螺蛳也相继死亡,说明生态瓶中的植物和动物间存在_________关系。禾谷类作物→兔→鹰(或禾谷类作物→鼠→鹰或禾谷类作物→昆虫→食虫鸟→鹰)先增加后减少分解者禾谷类作物淡水相互依存【解析】(1)图一中,生产者有禾谷类作物,消费者有鼠、昆虫、兔、食虫鸟、鹰,分解者有细菌、真菌。在生态系统中,不同生物之间通过捕食关系而形成的链状联系叫食物链。食物链有:禾谷类作物→兔→鹰、禾谷类作物→鼠→鹰、禾谷类作物→昆虫→食虫鸟→鹰。可见,以上3条食物链都是鹰所在的食物链。如果鹰的数量突然减少,此食物链中直接被鹰捕食的动物数量会先增加,随后,因种内竞争加剧,数量会再次下降,因此该动物的数量变化是:先增加后减少。(2)分解者是指生态系统中细菌、真菌等具有分解能力的生物,它们能把动植物残体中复杂的有机物,分解成简单的无机物(无机盐、二氧化碳、水等),释放到环境中,供生产者再次利用。可见,图一中细菌是分解者。能量流动的起点是植物固定太阳能,生态系统中能量流动特点是单向流动、逐级递减。因此,图一中所含能量最多的生物是生产者禾谷类作物。(3)淡水生态系统是指由淡水生物群落及淡水水域相互作用所构成的生态系统,分为静水的和流动水的两种类型;前者指淡水湖泊、池塘和水库等;后者指河流、溪流和水渠等。图二中的生态瓶中含有浮萍、虾、螺蛳等淡水生物,说明该生态瓶是同学们模拟淡水生态系统制作的一个封闭生态瓶。在长期自然选择的过程中,生态系统中的各种生物形成了相互依赖,相互制约的关系。一段时间后,生态瓶中植物死亡了,后来虾和螺蛳也相继死亡,说明生态瓶中的植物和动物间存在相互依存关系。5.兴趣小组的同学设计出密闭型生态瓶的制作方案,如图1。请回答问题:(1)蚯蚓以枯枝烂叶和土壤中的有机物为食,根据它在生态瓶中的作用,可以将它划分为_____者。分解(2)方案中胶带的作用是_________________________________________________________________________;生态瓶中提前倒入的水最好选择_______(填“蒸馏水”或“池塘水”)。(3)小组同学制作好的生态瓶如图2所示,应将其放置在_____(填“明亮”或“阴暗”)的环境中。(4)小组同学发现制作生态瓶的容器多选用玻璃器皿而不是塑料制品,试分析原因:___________________________________________________________________________________(答出一点即可)。避免外界的空气进入生态瓶(或防止外界空气对生态瓶内产生影响)(表达合理即可)池塘水明亮玻璃器皿的透光性更好(或更方便观察;防止微塑料颗粒对瓶内生物产生危害)(表达合理即可)【解析】(1)蚯蚓以枯枝落叶和土壤中的有机物为食,把动植物遗体、遗物分解产生二氧化碳、水和无机盐等供植物利用,有利于农作物生长,可以把它划分为分解者。(2)生态瓶必须是封闭的,胶带密封避免外界的空气进入生态瓶(或防止外界空气对生态瓶内产生影响);如果用蒸馏水,会减少生态瓶的分解者,降低物质循环,可能会降低该生态瓶中生态系统稳定性,生态瓶中用池塘水,相当于添加一些分解者,会加快生态系统的物质循环,增强生态系统的稳定性。(3)生态瓶材料必须透明,该生态瓶中生态系统需要能量输入,给予一定的光照会增加稳定性。应将其放明亮的环境中。(4)玻璃器皿的透光性更好,更方便观察,防止微塑料颗粒对瓶内生物产生危害。所以生态瓶多选用玻璃器皿。6.生物兴趣小组进行生态瓶生态系统稳定性探究实验,采用以下的实验材料:带瓶塞的透明玻璃瓶、凡士林、金鱼藻、米虾、苹果螺、孔雀鱼、细沙、河水。实验装置如图所示:(1)图B生态系统中其实还有一类未表示出的生物成分是____________________。分解者(或细菌、真菌)(2)本组对照装置可以探究_____对生态系统稳定性的影响,在A、B两个生态瓶中,你认为维持时间较长的应该是__。相对于自然界的河流湖泊生态系统,B生态系统的维持时间相对短暂,主要原因是________________________________________________。(3)苹果螺是偏植食性杂食螺类,每月都能繁殖数以百计的后代,其后代可作为鱼虾的食物。米虾是河中常见的虾类,也是偏植食性的杂食动物,每月都繁殖,初生后代小巧美味,是鱼类的最爱。著名的孔雀鱼为杂食性动物,以适应性强和繁殖力强而著称。请根据以上取食关系,写出B瓶生态系统中最长的一条食物链:______________________________。动物BB内的生物种类和数量少,自我调节能力弱等(合理即可)金鱼藻→苹果螺→米虾→孔雀鱼(4)B生态系统中生物赖以生存的能量是_______通过光合作用捕获转化的来自太阳的能量。能量进入生态系统后,会沿_______________传递。(5)习近平在二十大报告中指出“要推动绿色发展,促进人与自然和谐共生”,作为中学生,为保护我们的家园——最大的生态系统生物圈,我们应该怎么做?____________________________________________________________________。金鱼藻食物链、食物网爱护植被,多植树造林(或做好垃圾分类;低碳生活等)(观点正确,表述合理即可)【解析】(1)生态系统的组成包括非生物环境和生物成分。生物成分包括生产者(主要指绿色植物)、消费者(主要指动物)、分解者(主要指细菌和真菌)。图B生态系统中,金鱼藻是植物,属于生产者;米虾、孔雀鱼、苹果螺都是动物