生态系统的能量流动

《生态系统的能量流动》教学设计

3. 教学目标

知识目标

（1）分析生态系统能量流动的过程和特点。（2）概述研究生态系统能量流动的实践意义。

能力目标

（1）分析生态系统能量的变化，发展学生的思维迁移能力。（2）学会分析推算生态系统的能量传递效率，用于解决相关问题，培养学生的分析、推理、综合的思维能力。

情感目标

（1）分析生态系统能量流动的过程和特点，培养学生用“普遍联系”的观点分析事物。（2）探讨研究能量流动的实践意义，参加一些生物知识的讨论，使学生认同“科学技术是第一生产力”的观点，以及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 生态系统能量流动的过程和特点

落实重点、突破难点的方法：

（1）运用能量流动的多媒体课件，形象地演示相邻两个营养级之间的能量变化关系，使学生直观形象地理解一个营养级的能量来源和去向，进而掌握能量流动的过程。（2）引导学生对赛达伯格湖的能量流动图解进行分析，总结能量流动的特点。（3）联系实际，用实例分析运用能量流动的传递效率，以验证和巩固其特点。（4）运用教材中的“能量金字塔”形象说明能量流动特点。

三、教学过程：

问题探讨：《孤岛生存》

假设你像小说中的鲁滨逊那样，流落在一个荒岛上，那里除了有能饮用的水以外，几乎没有任何食物。你随身尚存的食物只有一只母鸡、15kg玉米。

讨论：你认为以下哪种生存策略能让你维持更长的时间来等待救援：

1、先吃鸡，再吃玉米。

2、先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋，最后吃鸡。

学生积极思考，讨论的兴趣很高，他们有选1的也有选2的，但多数学生选2。

讲述：合理答案到底是1还是2呢，我想我们学了这节课后自然能见分晓。

引出新课：第2节 生态系统的能量流动

讲述：生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程，称为生态系统的能量流动。

提问：怎样研究生态系统的能量流动？

讲述：研究能量流动可以在个体水平上，也可以在群体水平上。研究生态系统中能量流动一般在群体水平上，这种将群体视为一个整体进行研究是系统科学常用的研究方法。

阅读课本P93-94，看屏幕“草原生态系统”图思考下列问题：

1、写出图中涉及的食物链。

2、该生态系统中能量流动从什么地方开始，生产者（草）在该过程中的作用是什么？

3、输入该生态系统的总能量是多少？

4、该生态系统中初级消费者（兔）中的能量的来源和去路？

学生逐一回答：略

师生总结：生态系统中的能量流动是从绿色植物的光合作用固定太阳能开始的，输入该生态系统的总能量就是绿色植物固定的太阳能总量；这些能量是通过食物链和食物网逐级流动的。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。（屏幕逐一显示“能量流动的过程示意图”）

讲述：流入一个营养级的能量是指该营养级的同化量；能量的去路包括自身呼吸作用消耗和用于生长、发育与繁殖等生命活动，储存在生物体的有机物中，后者能量的去路包括流入下一个营养级、被分解者利用。

思考与讨论：

1. 生态系统中的能量流动和转化是否遵循能量守恒定律？为什么？

2. 流经某生态系统的能量能否再回到这个生态系统中来？

学生回答：略

提问：请同学们依图，定性分析为什么生态系统能量流动的图解中方框逐级变小，箭头越来越细？这说明生态系统能量流动有什么特点？

学生回答：生态系统中的能量流动是逐级递减的。

定性分析后，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。

资料分析：让学生利用教材中“赛达伯格湖的能量流动图解”，讨论完成课本P95的问题及对能量流动进行定量计算。

1、用表格的形式，将图中的数据进行整理。例如可以将每一营养级上的能量“流入”和“流出”整理成一份清单（“流出”的能量不包括呼吸作用散失的能量）。

2、计算“流出” 该营养级的能量占“流入” 该营养级能量的百分比。

3、流入某一营养级的能量，为什么不会百分之百地流到下一个营养级？

4、通过以上分析，你能总结出什么规律？

学生列表并计算。

师生总结：林德曼的研究发现生态系统的能量流动具有两个特点：1、单向流动；2、逐级递减：传递效率为10%—20%。（“十分之一”定律）

引出：（屏幕显示“某湖的能量金字塔”）

讲述：生态系统中的营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就越多。

思考题：鱼D要增重1kg，至少需消耗浮游植物A kg，最多需消耗浮游植物A kg。

解析：能量储存在物质中，所需消耗的生物质量也按传递效率为10%--20%来计算，此题是已知最高营养级生物的量求消耗生产者的最少量，传递效率取20%；求消耗生产者的最多量，传递效率取10%。

让学生从能量流动特点的角度解释如下两个现象：

1、一条食物链一般不会超过5个营养级；

2、“一山不容二虎”。

思考题：如果把各个营养级的生物数量关系，用绘制能量金字塔的方式表达出来，是不是也是金字塔形？如果是，有没有例外？

例子：绘制一个有树木、昆虫和小鸟组成的生态系统的生物个体数量金字塔。观察它们和能量金字塔的区别。

讲述：学习了刚才的内容，请同学们再回到《孤岛生存》的问题上，那么你会再选择哪种策略？

学生一致回答：1

讲述：研究生态系统的能量流动，可以帮助人们科学规划、设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用，例如，“桑基鱼塘”的生产方式就是从人类所需出发，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；还可以帮助人们合理地调整生态系统中能量流动的关系，使能量持续高效地流向对人类最有益部分，例如，在一个草场上，根据草场的能量流动特点，合理确定草场的载畜量，保持畜产品的持续高产。但是在人类利用资源的过程中持续和高效常常会发生矛盾，例如，渔业、林业、畜牧业和农业的高产带来的是鱼类资源的枯竭、森林的破坏、草原的退化和环境的污染。因此，要实现社会经济和生态环境的可持续发展，必需研究生态系统中能量的流动规律。

思考题：如何让农田生态系统中的水稻秸杆中的能量持续高效地流向人类？

这是联系实际的开放性问题，让学生通过热烈的讨论，学会利用生态系统能量流动的特点在实际中的应用，初步了解生态农业的优越性主要在于物质的良性循环和能量的多级利用。

课堂反馈:1．下列有关生态系统能量流动的叙述中，不正确的是（ D ）

A．食物链和食物网是能量流动的渠道

B．当狼捕食兔子并同化为自身的有机物时，能量就从第二营养级流入第三营养级

C．生产者通过光合作用合成有机物，能量就从非生物环境流入生物群落

D．生态系统的能量是伴随物质而循环利用的

2.下列4种现象中，不适宜用生态系统中能量流动规律进行合理分析的是( B )

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

3.在一定时间内，某生态系统中全部生产者所固定的太阳能总值为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：（C ）

A、a>b，b=c B、a=b+c C、a>b+c D、a四、板书设计

1、生态系统能量流动的概念：能量的输入、传递、转化和散失的过程

2、能量流动过程

①流经生态系统的总能量：生产者固定的太阳能

②流动渠道：食物链和食物网

③每一营养级中能量去向：呼吸作用消耗，下一营养级同化，分解者分解（除最高营养级外）

3、能量流动的特点

①单向流动 ②逐级递减 能量传递效率：10%-20%

4、研究能量流动的实践意义