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1、名校名 推荐高中生物生态系统的能量流动教案旧人教 必修 2教学目的：知识目标应用： (1) 生态系统能量流动的过程和特点。(2) 研究生态系统能量流动的意义。能力目标1. 通过分析生态系统中能量的输入和散失，即“光合作用”和“呼吸作用”与营养级之间的能量变化关系，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，并学会应用“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。3. 通过生态系统食物网中能量流动的渠道和数量的分析，培养学生耐心细致的观察能力和识图能力。情感目标1. 通过分析生态系统能量流动的特点，培养学生用“普遍联系”的观点来分析事物。2. 站在生态道德角
2、度，理解一些生态学观点，使学生懂得对资源的利用应遵循生态学原理和可持续发展的原则，为形成科学的世界观做准备。教学重点：生态系统能量流动的过程和特点。教学难点：生态系统能量流动的特点及其形成原因。教学用具：各题例、图解的投影片。课时安排：1课时教学过程：请大家回忆如下几个问题；1.一个生态系统由哪几部分组成?2. 什么叫食物链和食物网 ?3. 请大家写出一个通用的食物链图解式。学生活动：回答概念性的前两个问题，再请一位同学在黑板上书写食物链的图解表达式。即：生产者初级消费者次级消费者设疑：这种表达方式的意思是什么呢?讨论： a. 相邻两个营养级之间是捕食关系。b. 后一个营养级以前一个营养级为食
3、。c. 后一个从前一个营养级获得物质和能量。d. 物质和能量是从前一个营养级流动到后一个营养级的。各种说法归根封底都是一个能量流动的问题。那么，什么是系统的能量流动呢?教学目标达成(一 ) 能量流动的概念：阅读： P106 第一自然段。回答：生态系统的能量流动指生态系统中生态能量的输入、传递和散失过程。(二 ) 能量流动的过程：阅读： P106 第二、三自然段。设疑： 1. 生态系统的能量从哪来，如何来?讨论： a. 生态系统的能量来自太阳能，即生态系统能量的源头是太阳能。1名校名 推荐b. 太阳能并非都参与了生态系统中的能量流动，照在植物体上被叶绿素吸收的那部分太阳辐射能量中也有大部分转变为
4、热能而散失，更何况有约一半的太阳辐射能不能被叶绿素吸收，因此，真正进入生态系统中参与流动的太阳辐射能量就很少了。c. 参与生态系统能量流动的“能量”是通过植物的光合作用把光能转变为化学能贮存在植物体的有机物中的。即：植物作为生产者所固定的太阳能就是流经这个生态系统的总能量。设疑：能量在生态系统中是如何流动的呢?讨论如下问题：1. 能量流动的渠道是什么 ?2. 生产者固定的太阳能有哪些去处?3. 每个营养级获得和传递能量的方式相同吗?归纳：1. 生态系统的能量是沿食物链和食物网逐级流动的。即：食物链和食物网是能量流动的主渠道。2. 生产者固定的太阳能（呼吸消耗、下一营养级同化、分解者分解）3.
5、每个营养级均以同化的方式获得能量，传递方式基本相同，但最高营养级有别。(三 ) 能量流动的特点：实例分析：请同学们阅读教材 P107 赛达伯格湖能量流动图解。并根据相关教具推算并回答如下相关问题：(1) 第二营养级获得第一营养级 ( 生产者 ) 所同化能量的百分比是多少？(2) 第三营养级获得第二营养级所同化能量的百分比是多少?(3) 能量在相邻的营养级之间的传递效率在多大范围内?推算： (1)13.5 (2)20 (3)10 20归纳： a. 能量流动的特点是：单向流动、逐级递减、能量传递效率是：10 20强调：对于单向流动是指能量只能从上营养级流向下一个营养级，而不能反向流动。大家可以这样
6、理解：肉食动物以植食动物为食，而植食动物则不能以肉食动物为食，植物与植食动物的能量关系也是如此。对于逐级递减是指一个营养级同化的能量在向下一个营养级流动的过程中，一部分被自身呼吸消耗，部分被分解者分解，还有一部分未被下一个营养级利用。未利用能量是指没有被下一个营养级利用的能量。大家可以这样理解a. 下一个营养级不能利用的。如：荒地中的草根；b. 下一个营养级能利用而未利用的。如，羊不可能将草地的草吃光。这些未被利用的能量除少量被分解者分解外，它们或者进入别的生态系统( 如冲向海洋 ) ；或者沉积在湖底成为有机质沉积物；或者仍然是上一个营养级的生存个体，保持了上一个营养级的生产能力。一般情况下生
7、态系统中的某个营养级所同化的能量有如下分配规律：未利用能量呼吸消耗能量下一营养级同化能量分解者释放量生态系统中的能量流动是符合能量守恒定律的。即：每个营养级所获得的能量等于流到下一个营养级的能量、呼吸消耗的能量、分解者释放出的能量、未被利用的能量之和。阅读：请同学们阅读P407 并仔细观察“能量金字塔”，思考下列问题：1.什么叫能量金字塔? ( 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)2. 能量金字塔可以说明什么问题 ? ( 从能量金字塔可以看出，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 )2名校名 推荐3.如果以生物体的数目来表示能量金字塔，有无例外?讲
8、述：如果以生物体数目来表示能量金字塔，有时会出现倒置现象。例如：海洋生态系统中，浮游植物 ( 生产者 ) 个体小、寿命短并不断被动物吃掉，某一时刻调查到的数量可能低于浮游动物。又如；成千上万只昆虫生活在一棵大树上的情况等。在这些情况下，数量金字塔的塔形将会发生倒置现象。( 四 ) 研究能量流动的意义；设疑：通过上述能量流动的过程和特点分析，请同学们思考如下两个问题：1. 草原如何放牧，才能达到既使产畜量高又不会导致草场退化的目的？2. 农田的农作物怎样经营，才能给人类提供更多的产品?阅读： P108 第一、二、三自然段。并通过阅读从教材中寻找答案。评价：语言要简练， 核心要准确。 特别要围绕题
9、干大胆运用相关的生态学原理来分析问题，相信自己。假如给你一个池塘，你将如何经营才能获得最大收益呢?请大家课后讨论，写出经营方案。归纳：研究生态系统能量流动，可以合理调整能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。教学目标巩固【例 1】在“草兔鹰”这条食物链中，若鹰每增加10 kg ，至少要消耗草多少?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。有的同学不清楚这里用10还是 20，用 10得出的是 1OOO kg(10 10 10 ) ，用 20得出的是 250 kg(10 20
10、 20 ) ，显然这里的至少是按 20的传递效率来计算的。答案： 250 kg( B ) 【例 2】生态系统的能量金字塔中，构成塔基的一般是A.初级消费者B.生产者C.次级消费者D.分解者分析：本题是对“能量金字塔”概念的考查。生产者( 主要指绿色植物) 通过光合作用把太阳能固定，其它生物都直接或间接地以绿色植物为食，从中获得物质和能量，可见能量的流动首先是从生产者开始的。由于生物链的每一环节上的生物本身通过呼吸作用消耗了一部分的能量，所以能量在食物链中时传递是逐级递减的，是金字塔形，生产者则位于塔基。答案： B( C )【例 3】根据生态学原理，要使能量流经食物链总消耗最少，人们应该采用哪种
11、食物结构A.以禽类、蛋类为主B.以淡水养殖的鱼、虾为主C.以谷物和植物蛋白为主D.以猪肉等家畜肉类为主分析：本题旨在考查能量流动的特点。根据能量流动逐级递减的原理，食物链越长，营养级越多，流经该食物链的能量损失就越多。以谷物和植物蛋白为食，则人是直接以生产者为食，人属于初级消费者、第二营养级，能量总消耗最少。答案： C布置作业1.P108复习题、二题。( B )2.初级消费者体内能量的去路不包括A.用于自身的生长、发育和繁殖B.被第二营养级的其他生物所获得C.以热能的形式散失D.被分解者分解释放到环境中去答案： B3. 俗话说“一山不能容二虎”有无道理?为什么 ?答案：根据生态系统中能量流动逐
12、级递减的特点和规律，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小的程度。因此，老虎的数量将是很少的。故“山不能容二虎”有一定的生态学道理。3名校名 推荐结课通过学习生态系统的能量流动，第一、我们要理解生态系统的维持必需不断地从外界获取能量，因为能量是切生物生命活动的动力，是生态系统的基础和生命线。第二、我们要学会分析在生态系统能量流动过程中各营养级的能量来源和去路，如何维持各营养级的生命和繁殖。第三、我们要学会运用能量传递效率（ 10 20 ) 来计算、推断某营养级所获得的能量，或根据某营养级的能量求得上一营养级的和任意一个
13、营养级的能量，进一步理解生态系统能量流动的特点。即：单向流动和逐级递减。特别是通过能量流动的学习，要懂得研究能量流动的意义，树立可持续发展的生态学观点。板书设计能量流动概念：生态系统中能量的输入、传递和散失过程过程：能量的源头是阳光输入该生态系统的总能量为生产者固定的太阳能食物链 ( 网) 是能量流动的总渠道特点：单向流动：生产者初级消费者次级消费者逐级递减：传递效率为10 20研究意义：调整能量流动关系，使其流向对人最有益地方保护自然环境、防止能量流动受阻典型例题分析【例 1】在一个光照和水肥充足的小岛上，各种植物生长茂盛，有在树上飞跃的小型益鸟和猫头鹰，有鼠、蛇及蛙等动物在活动，还有许多昆
14、虫、真菌和腐烂的尸体。根据上述的描述回答：(1) 这个小岛上能否构成一个生态系统?理由是什么 ?(2)小型益鸟是第营养级。(3) 在岛上的食物网中，若以相同的植物能量为起点，请找出猫头鹰获得能量最多的食物链：。(4)这个小岛上的分解者是，其作用是。分析：根据小岛的自然现象，有生态学的知识分析，这一小岛构成了一个生态系统。因为可形成生产者、消费者和分解者组成的生物群落， 也具有非生物的物质和能量 ( 光、水、肥等 ) ，符合生态系统的概念。小型鸟的营养级别，根据其栖息场所可以断定是以昆虫为食的肉食动物，至少也是第三营养级，而这里的“小型”二字，也就提示你，它是第三营养级可以定论。在岛上的食物网中
15、，若有相同的植物能量起点，根据能量流动的特点，食物链中环节越少，处在高一级营养级的生物获得的能量就越多，故猫头鹰获得能量最多的食物链是；草鼠猫头鹰。分解者是营腐生生活的微生物，因为它能将复杂的有机物分解成简单的无机物，归还大自然。( C ) 【例 2】一片树林中，树、昆虫、食虫鸟的个体数比例关系如下左图所示，下列选项能正确表达三者之间能量流动关系的是分析：题中已给出了树、昆虫、鸟三者间的数量“金字塔”，旨在考查生态系统的数量金字塔与能量金字塔的关系。从题图可知，依照个体数量统计，树的数目最少，而昆虫的数目最多，但是若按能量流动关系分析，三者间能构成的食物链是：树昆虫鸟。根据能量流动的特点，若用
16、方框的大小表示能量的话，框的大小应沿食物链由大到小排叠，出现了与数字金字塔不同的形状。答案： C( C )例 3 生态系统的能量流动是指A.太阳能被绿色植物固定的过程B.系统内生物体能量代谢的过程C.系统内伴随物质循环的能量转移过程D.能量从生物体进入环境的过程4名校名 推荐分析：生态系统的能量流动是指能量的输入、传递、转换和输出的过程，其中伴随着物质循环的进行而进行。二者的关系是：物质是能量的载体，能量流动推动物质循环。选项A、B、 D 均属于能量流动中的一个环节，不能代表整个系统的能量流动，只有C能反应能量流动的全过程。答案： C相关高考题回顾( AD )1.(1997年上海高考题) 下列
17、有关生态系统能量流动的叙述中，正确的是A. 能量流动是单向的，不可逆转的B. 食物链越多，可供最高营养级消耗的能量越多C. 初级消费者越多，次级消费者获得的能量越少D. 营养级越多，散失的能量越多答案： AD( C )2.(1999年山东高考题) 在青草食草昆虫蜘蛛食虫鸟猫头鹰的这条食物链中，占生态系统总能量比例最多和最少的消费者依次是A.猫头鹰和食虫昆虫B.青草和猫头鹰C.食草昆虫和猫头鹰D.食草昆虫和青草答案： C( D )3.(1999年广东高考题) 在下列食物中，假设初级消费者从生产者获得的能量数值相同，哪一条食物链提供给猫头鹰的能量最多?A.绿色植物蚱蜢蜘蛛蜥蜴蛇猫头鹰B.绿色植物蚱
18、蜢青蛙蛇猫头鹰C.绿色植物鼠蛇猫头鹰D.绿色植物鼠猫头鹰答案： D4.(1999年上海高考题) 下图是某湖泊生态系统能量流动的定量分析图解。图中 A、B、C代表三个营养级，数字均为实际测得的能量数，单位是百万千焦。已知该生态系统受到的太阳辐射为118872 百万千焦，但其中 118761 百万千焦的能量未被利用。请回答：(1)请将流经该生态系统的总能量数填写在图中的方框内，这部分能量是所固定的太阳能。(2)能量从第一营养级到第二营养级的转化效率为，从第二营养级到第三营养级的转化效率为。(3)次级消费者通过异化作用消耗的能量占其同化作用所得到能量的百分比是。(4) 由图可知，下一个营养级不能得到
19、上一个营养级的全部能量，原因有：各营养级生物体内的大量 能 量 被； 其 次 是 上 一 个 营养级 的 部 分能 量； 还 有 少数 能 量 被利用。答案：(1)111生产者 A (2)13.5 20 (3)60 (4)被呼吸作用所利用未被下一个营养级所利用分解者5.(2000年上海高考题) 下图为某生态系统中食物网简图。图中甲庚代表各种不同的生物。请据图分析回答：5名校名 推荐(1)此生态系统中作为生产者的生物是，作为次级消费者的生物是。(2)若此生态系统受到重金属污染，那么在体内积存重金属污染物最多的生物是。(3)生物甲与己的关系是。(4)该生态系统只表示了部分成分，图中未表示的成分有。
20、(5)已知各营养级之间的能量转化效率均为10，若一种生物摄食两种下一营养级的生物，且他们被摄食的生物量相等，则丁每增加10kg生物量，需消耗生产者kg。答案： (1) 戊 甲乙丁 (2)丙 (3)捕食和竞争 (4) 非生物物质和能量分解者 (5)3250教后分析本小节内容的知识要点较易掌握，但由于该内容常作为考试热点，而且往往把分析和计算结合在一起。为此，教学时一方面形象地说明能量流动过程中单向流动和逐级递减的两大特点非常必要；另一方面以大量的题例巩固能量流动的特点与概念必不可少。关于能量流动研究的意义，也可渗透在实例分析当中，既有利于发展学生的思维能力和分析判断能力，又能较好地培养学生良好的生态道德观念。6