《生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)》生物教案
一、教學(xué)目標(biāo)
1.分析生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的過(guò)程和特點(diǎn)。
2.概述研究能量流動(dòng)的實(shí)踐意義。
3.嘗試調(diào)查農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)情況。
二、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)
生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的過(guò)程和特點(diǎn)。
三、教學(xué)
講述法、探討法
四、課時(shí)安排
1
五、教學(xué)過(guò)程
【引入】以“問(wèn)題探討”引入，思考回答，提示。
【提示】應(yīng)該先吃雞，再吃玉米(即選擇1)。若選擇2，則增加了食物鏈的長(zhǎng)度，能量逐級(jí)遞減，最后人獲得的能量較少。
【問(wèn)題】以“本節(jié)聚焦”引起學(xué)生再次的思考。
【板書(shū)】第2節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)
生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)：生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的過(guò)程
一、能量流動(dòng)的過(guò)程
〖講述(1)幾乎所有生態(tài)系統(tǒng)的能量源頭是太陽(yáng)能。植物通過(guò)光合作用，把太陽(yáng)光能固定下來(lái)，這是生態(tài)系統(tǒng)繁榮的基礎(chǔ)。注意：植物光合作用固定的.能量減去呼吸作用消耗的能量，才是能夠?yàn)橄乱粻I(yíng)養(yǎng)級(jí)消費(fèi)的能量。所以，從能量的角度來(lái)看，植物的多少?zèng)Q定了生物種類和數(shù)量。在氣候溫暖、降雨充沛的地方，植物格外繁茂，各種生物就會(huì)非常繁榮，熱帶雨林就是這樣的情況;在氣候寒冷、降雨很少的地方，植物很難生長(zhǎng)，各種生物的數(shù)量都很少，顯得荒涼而冷寂;(2)能量沿著食物鏈流動(dòng)時(shí)，每一營(yíng)養(yǎng)級(jí)都有輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的過(guò)程;(3)生物的遺體殘骸是分解者能量的來(lái)源。
【思考與討論1】學(xué)生思考回答，老師提示。
【提示】
1.遵循能量守恒定律。能量在生態(tài)系統(tǒng)中流動(dòng)、轉(zhuǎn)化后，一部分儲(chǔ)存在生態(tài)系統(tǒng)(生物體有機(jī)物)中，而另一部分被利用、散發(fā)至無(wú)機(jī)環(huán)境中，兩者之和與流入生態(tài)系統(tǒng)的能量相等。
2.不能，能量流動(dòng)是單向的。
〖板書(shū)二、能量流動(dòng)的特點(diǎn)
〖分析學(xué)生思考回答，老師提示。
1和2
營(yíng)養(yǎng)級(jí) 流入能量 流出能量
(輸入后一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)) 出入比
生產(chǎn)者 464.6 62.8 13.52%
植食性動(dòng)物 62.8 12.6 20.06%
肉食性動(dòng)物 12.6
分解者 14.6
3.流入某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量主要有以下去向：一部分通過(guò)該營(yíng)養(yǎng)級(jí)的呼吸作用散失了;一部分作為排出物、遺體或殘枝敗葉不能進(jìn)入下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)，而為分解者所利用;還有一部分未能進(jìn)入(未被捕食)下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)。所以，流入某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量不可能百分之百地流到下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)。
4.生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)是單向的;能量在流動(dòng)過(guò)程中逐級(jí)遞減。
〖講述生命活動(dòng)離不開(kāi)能量，生物需要不斷從外界獲取能量才能維持生存;在生物獲得的能量中只有一部分貯存于生物體內(nèi);由于能量沿食物鏈流動(dòng)過(guò)程中逐級(jí)遞減，因而能量相同的食物，動(dòng)物性食品比例越高，意味著消耗的總能量越多。
〖板書(shū)能量流動(dòng)的特點(diǎn)：
1. 生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)是單向的;
2. 能量在流動(dòng)過(guò)程中逐級(jí)遞減。
【旁欄思考題】學(xué)生思考回答，老師提示。
【提示】一般情況下，也是金字塔形。但是有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)倒置的塔形。例如，在海洋生態(tài)系統(tǒng)中，由于生產(chǎn)者(浮游植物)的個(gè)體小，壽命短，又會(huì)不斷地被浮游動(dòng)物吃掉，所以某一時(shí)刻調(diào)查到的浮游植物的量可能低于浮游動(dòng)物的量。當(dāng)然，總的來(lái)看，一年中流過(guò)浮游植物的總能量還是比流過(guò)浮游動(dòng)物的要多。與此同理，成千上萬(wàn)只昆蟲(chóng)生活在一株大樹(shù)上，該數(shù)量金字塔的塔形也會(huì)發(fā)生倒置。
【板書(shū)三、研究能量流動(dòng)的實(shí)踐意義】
【思考與討論】2學(xué)生思考回答 高中物理，老師提示。
【提示】“�；~(yú)塘”的設(shè)計(jì)理念是從人類所需出發(fā)，通過(guò)能量多級(jí)利用，充分利用流經(jīng)各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量，提高生產(chǎn)效益。
【調(diào)查參考】調(diào)查點(diǎn)：稻田生態(tài)系統(tǒng)
組成成分： (1) 非生物的物質(zhì)和能量; (2) 生產(chǎn)者： 水稻、雜草、浮游植物等;(3)消費(fèi)者：田螺、泥鰍、黃鱔、魚(yú)、青蛙、浮游動(dòng)物、昆蟲(chóng)、鳥(niǎo)類等;(3)分解者：多種微生物。
【問(wèn)題提示】
1.生產(chǎn)者主體是水稻，其他生產(chǎn)者有雜草、浮游植物等。農(nóng)民主要通過(guò)噴灑除草劑，或人工除草的方式抑制雜草的生長(zhǎng)。
2.初級(jí)消費(fèi)者有：田螺、浮游動(dòng)物、植食性昆蟲(chóng)、植食性魚(yú)、鳥(niǎo)類等。一般而言，植食性昆蟲(chóng)和鳥(niǎo)類等往往對(duì)水稻生長(zhǎng)構(gòu)成危害，田螺、植食性魚(yú)數(shù)量較多時(shí)也會(huì)對(duì)水稻生長(zhǎng)構(gòu)成危害。農(nóng)民采取噴灑農(nóng)藥、豎稻草人等措施防止或減少這些動(dòng)物的危害。
3.次級(jí)消費(fèi)者有：泥鰍、黃鱔、肉食性魚(yú)、青蛙等。一般而言，這些消費(fèi)者對(duì)水稻生長(zhǎng)利大于害。農(nóng)民通過(guò)禁捕，或適量放養(yǎng)等措施，實(shí)現(xiàn)生態(tài)農(nóng)業(yè)的目標(biāo)。
5.農(nóng)民對(duì)秸稈的傳統(tǒng)處理方式有焚燒或填埋等;現(xiàn)代農(nóng)業(yè)提出了綜合利用思想，例如，秸稈可作為多種工業(yè)原材料，還可以用來(lái)生產(chǎn)沼氣，以充分利用其中的能量。
6.主要通過(guò)合理密植的方法提高作物的光能利用。
7.通過(guò)稻田養(yǎng)魚(yú)等措施，實(shí)現(xiàn)立體化生態(tài)農(nóng)業(yè);通過(guò)建造沼氣池，實(shí)現(xiàn)能量的多級(jí)利用。
【技能訓(xùn)練分析和處理數(shù)據(jù)】
【提示】這些玉米的含碳量折合成葡萄糖是6 687.5 kg，計(jì)算公式是(12+18)/12×2 675，這些葡萄糖儲(chǔ)存的能量是1.07×1011 kJ(計(jì)算公式是EG=MG×1.6×107);
這些玉米呼吸作用消耗的能量是3.272×1010 kJ(計(jì)算公式為ΔE呼=ΔMG×1.6×107);
這些玉米在整個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)所固定的太陽(yáng)能總量是1.397 2×1011 kJ(計(jì)算公式為E固=EG+ΔE呼)，呼吸作用消耗的能量占所固定太陽(yáng)能的比例是23.4%;
這塊玉米田的太陽(yáng)能利用效率是1.64%(計(jì)算公式為η=1.397 2×1011/8.5×1012)。
【小結(jié)見(jiàn)板書(shū)】
【作業(yè)練習(xí)一二】
【提示】
基礎(chǔ)題
1.A。2.D。3.B。
拓展題
⑴略(2)圖b所示生態(tài)系統(tǒng)中流向分解者的能量，還有一部分可以以生活能源或食物中能的形式被人類再度利用，因此，該生態(tài)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了能量的多級(jí)、充分利用，提高了能量的利用率。
2.不能。在一個(gè)封閉的系統(tǒng)中，物質(zhì)總是由有序朝著無(wú)序的方向(熵增加)發(fā)展。硅藻能利用獲取的營(yíng)養(yǎng)通過(guò)自身的新陳代謝作用釋放能量，依靠能量完成物質(zhì)由無(wú)序向有序的轉(zhuǎn)化，維持其生命活動(dòng)。
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