教學(xué)案例 生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)教案_第1頁(yè)
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第五章第二節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)同學(xué)們,我們上節(jié)課學(xué)習(xí)了生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),明確了生態(tài)系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上的組成,在上節(jié)課結(jié)束后,我給同學(xué)們布置了一個(gè)作業(yè),也就是讓同學(xué)們完成兩個(gè)課題:到生活中調(diào)查農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)和湖泊生態(tài)系統(tǒng)的組成。哪個(gè)小組匯報(bào)一下你們的調(diào)查結(jié)果。水稻生態(tài)系統(tǒng)主要由非生物的物質(zhì)和能量、生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者四部分組成,其中:1、非生物的物質(zhì)和能量:有土壤、水、礦質(zhì)元素、陽(yáng)光、熱能等。2、生產(chǎn)者:有水稻、稗草等雜草。3、消費(fèi)者:有稻螟、蝗蟲(chóng)、田鼠、麻雀、青蛙等。4、分解者:有多種微生物還有哪個(gè)小組匯報(bào)一下你們的調(diào)查結(jié)果。湖泊生態(tài)系統(tǒng)它們也由四部分構(gòu)成,其中:1、非生物的物質(zhì)和能量:有水、土壤中的有機(jī)物、礦質(zhì)元素、陽(yáng)光等。2、生產(chǎn)者:有各種藻類(lèi)以及水草。3、消費(fèi)者:有各種魚(yú),如我們熟知的鰱魚(yú)、鯉魚(yú),還有其它動(dòng)物等。4、分解者:有多種微生物。下面請(qǐng)同學(xué)們考慮:兩個(gè)小組所調(diào)查的生態(tài)系統(tǒng),要想維持穩(wěn)定,需要什么條件?(需要完整的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和源源不斷給它輸入能量)那么對(duì)于一個(gè)生態(tài)系統(tǒng),能量是如何輸入、儲(chǔ)存和散失的呢?這本節(jié)課我們來(lái)學(xué)習(xí)第五章第二節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)(板書(shū))研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng),我們最好首先考慮生態(tài)系統(tǒng)中的一個(gè)生物個(gè)體,就一個(gè)個(gè)體而言,能量是如何輸入、儲(chǔ)存和散失的呢?要想很好的解決這個(gè)問(wèn)題,我們得構(gòu)建一個(gè)模型。這個(gè)模型怎么構(gòu)建呢?生物個(gè)體通過(guò)同化作用輸入能量,他所同化的能量一部分用于自身的呼吸作用散失了,另一部分儲(chǔ)存在體內(nèi),所以能量流經(jīng)一個(gè)生物個(gè)體的模型就是這樣的。在此基礎(chǔ)上,我們?cè)倏紤],就一個(gè)生物種群而言,能量是如何輸入、儲(chǔ)存和散失的呢?下面請(qǐng)同學(xué)們前后桌四人一組進(jìn)行討論,然后用我給你們準(zhǔn)備的材料構(gòu)建能量流經(jīng)一個(gè)種群時(shí)的模型。(分組討論構(gòu)建)下面我們?cè)倏丛谝粋€(gè)生態(tài)系統(tǒng)中,能量是如何輸入、儲(chǔ)存和散失的呢?我們以農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)為例,請(qǐng)同學(xué)們考慮這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的源頭是什么?(太陽(yáng)光能)地球上生態(tài)系統(tǒng)所需要的能量幾乎都來(lái)自太陽(yáng)。太陽(yáng)每天輸送給地球的能量大約為1×1019KJ,這些能量都進(jìn)入生產(chǎn)者體內(nèi)了么?(絕大部分被大氣層吸收、散射和反射掉了)所以每天真正被生產(chǎn)者吸收的能量很少,只有太陽(yáng)總輻射能的1%。請(qǐng)同學(xué)們考慮,這1%的能量是怎樣輸入生產(chǎn)者體內(nèi)的呢?(光合作用)生產(chǎn)者通過(guò)光合作用把光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能儲(chǔ)存在體內(nèi),那進(jìn)入生產(chǎn)者體內(nèi)的能量,去向是怎樣的呢?現(xiàn)在請(qǐng)各小組討論。然后構(gòu)建能量流經(jīng)生產(chǎn)者時(shí)的模型。(分組討論構(gòu)建)請(qǐng)同學(xué)們考慮能量流向初級(jí)消費(fèi)者后,又會(huì)發(fā)生怎樣的變化呢?請(qǐng)各小組討論。然后構(gòu)建能量流經(jīng)初級(jí)消費(fèi)者的模型。請(qǐng)同學(xué)們考慮能量流向次級(jí)消費(fèi)者后,又會(huì)發(fā)生怎樣的變化呢?發(fā)生和初級(jí)消費(fèi)者相似的變化,這個(gè)模型就不需要同學(xué)們構(gòu)建了,我給同學(xué)們構(gòu)建了一個(gè)模型,就是這樣的。好了,剛才我們完成了一系列模型構(gòu)建過(guò)程,最后請(qǐng)同學(xué)們考慮能量流經(jīng)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的模型是什么樣的?我們把剛才構(gòu)建的模型排列起來(lái),就是能量流經(jīng)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的模型。這樣我們明確了生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)的過(guò)程,再請(qǐng)同學(xué)考慮生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的概念:生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的過(guò)程。明確了能量流動(dòng)的概念,我們繼續(xù)探討生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)有什么特點(diǎn):1942年美國(guó)生態(tài)學(xué)家林德曼,對(duì)一個(gè)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單的天然湖泊——賽達(dá)伯格湖的能量流動(dòng)進(jìn)行了定量分析,得出如圖所示的數(shù)據(jù)。我們來(lái)分析這個(gè)圖,圖中展示了生產(chǎn)者、初級(jí)消費(fèi)者、次級(jí)消費(fèi)者他們的能量流動(dòng)情況。提出問(wèn)題:1.請(qǐng)同學(xué)們構(gòu)建一個(gè)模型,將每一營(yíng)養(yǎng)級(jí)上的能量“流入”和“流出”整理成一份清單(流出的能量只考慮傳給下一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量)。2.分析每一營(yíng)養(yǎng)級(jí)能量的“流入”和“流出”是否平衡。3.流入某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量,為什么不能百分之百地流到下一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)?(提示: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)(未利用)。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.分析流出該營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量占流入該營(yíng)養(yǎng)級(jí)能量的百分比。(13.52%20.06%)5.通過(guò)以上分析,你能總結(jié)出什么規(guī)律?生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)又具有什么的特點(diǎn)。(提示:生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)是單向流動(dòng);能量在流動(dòng)過(guò)程中是逐級(jí)遞減。)一般的說(shuō),在輸入到某一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量中,只有10%~20%的能量能夠流動(dòng)到下一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí),也就是說(shuō),能量在相鄰兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的傳遞效率大約是10%~20%。同學(xué)們能不能用你們桌上準(zhǔn)備好的材料構(gòu)建一個(gè)模型,表示單位時(shí)間各個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)所蘊(yùn)含的能量?這個(gè)圖形我們把它稱(chēng)之為能量金字塔。我們?cè)倏磧山M同學(xué)所調(diào)查的食物網(wǎng),每個(gè)食物網(wǎng)中的食物鏈最多不超過(guò)四個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí),請(qǐng)同學(xué)們用能量金字塔解釋這個(gè)現(xiàn)象。所以我們有句俗語(yǔ)叫做:一山不能容二虎。討論:“問(wèn)題探討”中的素材,引出“研究能量流動(dòng)的第一個(gè)實(shí)踐意義”:1.提出問(wèn)題:在我國(guó)農(nóng)村,很早以前就已有生態(tài)農(nóng)業(yè)的思想,“桑基魚(yú)塘”就是其中的一個(gè)例子。這種方法是:利用桑葉喂蠶,蠶沙(蠶糞)養(yǎng)魚(yú),魚(yú)塘泥肥桑,在桑、蠶、魚(yú)之間形成了一個(gè)良性循環(huán)。請(qǐng)你從生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的特點(diǎn)出發(fā),分析這種設(shè)計(jì)的合理性。因此研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng),可以幫助人們科學(xué)規(guī)劃設(shè)計(jì)人工生態(tài)系統(tǒng),使能量得到最有效的利用。2.研究生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的第二個(gè)實(shí)踐意義:幫助人們合理地調(diào)整生態(tài)系

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