高中生物同步備課系列【備教案】3.2 生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)-人教2019版選擇性必修2

3.2生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)教案課題3.2生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)教材分析本節(jié)課是人民教育出版社出版的選擇性必修2《種群與環(huán)境》中第3章第2節(jié)的內(nèi)容，需1課時(shí)完成。本節(jié)內(nèi)容包括生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)的過程，能量流動(dòng)的特點(diǎn)和研究能量流動(dòng)的意義三部分。由于本節(jié)課在八年級(jí)下冊(cè)中已經(jīng)有所學(xué)習(xí)，故內(nèi)容較容易掌握，但本節(jié)內(nèi)容在課程標(biāo)準(zhǔn)的要求是分析生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)的基本規(guī)律及其應(yīng)用，要求學(xué)生在掌握本節(jié)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，分析和解決生活中的實(shí)際問題，具有較高難度。本節(jié)與其他內(nèi)容的聯(lián)系，第4章種群與群落，以及生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是學(xué)習(xí)本節(jié)的基礎(chǔ)，同時(shí)與新陳代謝中能量的變化即光合作用，呼吸作用有一定聯(lián)系，又直接與物質(zhì)循環(huán)和生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性相關(guān)。學(xué)習(xí)目標(biāo)與核心素養(yǎng)知識(shí)目標(biāo)：1.通過實(shí)例數(shù)據(jù)分析，嘗試應(yīng)用模型方法分析生態(tài)系統(tǒng)的功能，建立生態(tài)金字塔，表征食物網(wǎng)各營養(yǎng)級(jí)之間在個(gè)體數(shù)量、生物量和能量方面的關(guān)系。2.從生態(tài)系統(tǒng)整體出發(fā)，分析具體的生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)各成分之間的關(guān)系，歸納研究生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的意義。進(jìn)一步強(qiáng)化生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能觀、能量觀與系統(tǒng)觀。3.利用生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)規(guī)律，對(duì)其合理改造，使人們能夠更加科學(xué)、有效地利用生態(tài)系統(tǒng)中的資源。在參與構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)的過程中，提升參與社會(huì)生活的意識(shí)。核心素養(yǎng)：1.生命觀念——通過分析能量在營養(yǎng)級(jí)間的流動(dòng)情況和賽達(dá)伯格湖的能量流動(dòng)，概述生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)的過程和特征，建立生命系統(tǒng)的物質(zhì)和能量觀。2.科學(xué)思維——用生態(tài)金字塔表征生態(tài)系統(tǒng)中各營養(yǎng)級(jí)間的能量、生物量或數(shù)量等關(guān)系。分析能量流動(dòng)過程，歸納總結(jié)能量流動(dòng)特點(diǎn)，形成科學(xué)思維習(xí)慣。3.科學(xué)探究——嘗試調(diào)查當(dāng)?shù)啬成鷳B(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)情況。4.社會(huì)責(zé)任——通過總結(jié)研究能量流動(dòng)的實(shí)踐意義，形成學(xué)以致用，關(guān)注生產(chǎn)生活的態(tài)度。重點(diǎn)生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的意義。難點(diǎn)利用生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)規(guī)律，從系統(tǒng)的角度分析并提出科學(xué)有效利用生態(tài)系統(tǒng)資源的改進(jìn)措施。教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖導(dǎo)入新課課件展示問題：假設(shè)你像小說中的魯濱遜那樣，流落在一個(gè)荒島上，那里除了有能飲用的水以外，幾乎沒有任何食物。你隨身尚存的食物只有一只母雞、15kg玉米。討論：你以為以下那種生存策略能讓你維持更長的時(shí)間來等待救援：1.先吃雞，再吃玉米。2.先吃玉米，同時(shí)用一部分玉米喂雞，吃雞產(chǎn)下的蛋，最后吃雞。給同學(xué)們思考1分鐘時(shí)間，請(qǐng)某學(xué)生選擇某個(gè)方案，并解釋原因，并請(qǐng)有不同方案的學(xué)生解釋方案2。反駁觀點(diǎn)：蛋是由玉米轉(zhuǎn)化而來，但是在轉(zhuǎn)化的過程中，能量是有消耗的。此問題涉及到了本節(jié)課的內(nèi)容“能量流動(dòng)”。學(xué)生討論、思考、回答。設(shè)置情景聯(lián)系實(shí)際，引起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。提出問題，調(diào)動(dòng)積極性，引發(fā)學(xué)生思考及對(duì)新知識(shí)的探索新課講授一、能量流動(dòng)的過程（一）能量流動(dòng)的概念通過上面問題的探討，兩個(gè)方案的關(guān)鍵點(diǎn)是如何獲得更多的能量，才能維持更多時(shí)間。概念：生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)是指生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、輸出、傳遞和散失的過程。說明：生態(tài)系統(tǒng)的生存和發(fā)展離不開能量供應(yīng)，即能量必須不斷地從非生物環(huán)境輸入到生物群落，并沿著食物鏈（網(wǎng)）傳遞，才能維持生態(tài)系統(tǒng)中各種生命活動(dòng)的正常進(jìn)行。（二）科學(xué)方法——研究能量流動(dòng)的基本思路能量流經(jīng)一個(gè)種群的情況可以圖示如下：以個(gè)體為研究對(duì)象，有很大的局限性和偶然性，如果個(gè)體死亡，數(shù)據(jù)可能不準(zhǔn)確；不同個(gè)體間差異過大。如果將這個(gè)種群作為一個(gè)整體來研究，則上圖可以概括成下圖形式，從中可以看出分析能量流動(dòng)的基本思路?？梢员容^精確地測(cè)量每一個(gè)營養(yǎng)級(jí)能量的輸入值和輸出值。如果以種群為研究對(duì)象，能量流動(dòng)的渠道為食物鏈，可能因?yàn)槭澄锞W(wǎng)的復(fù)雜性而影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。如果將一個(gè)營養(yǎng)級(jí)的所有種群作為一個(gè)整體，那么左圖將概括為何種形式呢？生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的研究一般在群體水平上進(jìn)行。將群體視為一個(gè)整體進(jìn)行研究是系統(tǒng)科學(xué)常用的研究方法。三、能量流動(dòng)的過程多媒體出示食物鏈：草兔子鷹設(shè)置問題：食物鏈中草從哪獲得能量？能量在草的體內(nèi)發(fā)生了什么變化？兔子和鷹又從哪獲得能量，在其體內(nèi)能量如何變化？動(dòng)植物遺體中存留的能量最終怎樣變化？利用三張白紙代表草、兔、鷹并板圖一條食物鏈。將食物鏈每個(gè)個(gè)體的能量流動(dòng)情況通過種群的概念拓展到營養(yǎng)級(jí)的能量流動(dòng)情況。進(jìn)一步拓展到能量流經(jīng)一個(gè)完整的生態(tài)系統(tǒng)的過程。利用黑板圖示引導(dǎo)學(xué)生生成概念模型圖，并用語言表述能量流動(dòng)的過程。提示：第一營養(yǎng)級(jí)與第二、第三營養(yǎng)級(jí)能量的流動(dòng)情況有何不同？完善板圖并總結(jié)能量流動(dòng)過程和概念。1.能量流動(dòng)的概念能量是一切生物進(jìn)行生命活動(dòng)的動(dòng)力。生態(tài)系統(tǒng)能量的流動(dòng)就是能量的輸入、傳遞和散失的過程。注意說明：生態(tài)系統(tǒng)的生存和發(fā)展離不開能量供應(yīng)，即能量必須不斷地從非生物環(huán)境輸入到生物群落，并沿著食物鏈（網(wǎng)）傳遞，才能維持生態(tài)系統(tǒng)中各種生命活動(dòng)的正常進(jìn)行。2.能量流動(dòng)的過程模型構(gòu)建：構(gòu)建食物鏈的能量流動(dòng)模型小組合作，利用所提供的材料，用箭頭表示能量的來源和去路，在展板上嘗試構(gòu)建該食物鏈完整的能量流動(dòng)模型。（限時(shí)2分鐘）思考?討論：生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)小組討論，問題探討：討論1.生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)和轉(zhuǎn)化是否遵循能量守恒定律？為什么？提示：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)（生物體的有機(jī)物）中，另一部分在呼吸作用中以熱能的形式散失，兩者之和與流入生態(tài)系統(tǒng)的能量相等。討論2.流經(jīng)某生態(tài)系統(tǒng)的能量能否再回到這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中來？為什么？提示：不能，能量流動(dòng)是單向的。由對(duì)生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的概念聯(lián)系到對(duì)生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)特點(diǎn)的感性認(rèn)識(shí)，從而引出林德曼對(duì)是賽達(dá)伯格湖能量流動(dòng)的定量分析。學(xué)生經(jīng)獨(dú)立思考后分組討論食物鏈中每個(gè)個(gè)體的能量流動(dòng)情況。在白紙上畫出食物鏈上每個(gè)環(huán)節(jié)的能量流動(dòng)情況。選1名同學(xué)上臺(tái)分別畫出草、兔子和鷹的能量流動(dòng)情況。仔細(xì)觀察黑板圖示，結(jié)合課本閱讀，嘗試用自己的語言描述能量流動(dòng)的過程學(xué)習(xí)“思考與討論”的素材，并進(jìn)行小組討論并相互點(diǎn)評(píng)。3.能量流動(dòng)的傳遞（1）能量流動(dòng)過程分析：輸入第一營養(yǎng)級(jí)的能量：一部分在生產(chǎn)者的呼吸作用中以熱能的形式散失了；另一部分則用于生產(chǎn)者的生長、發(fā)育和繁殖等生命活動(dòng)，儲(chǔ)存在植物體的有機(jī)物中；在后一部分能量中一部分隨著植物遺體和殘枝敗葉等被分解者分解而釋放出來，還有一部分則被初級(jí)消費(fèi)者——植食性動(dòng)物攝入體內(nèi)；被植食性動(dòng)物攝入體內(nèi)的能量，有一小部分存在于動(dòng)物排出的糞便中，其余大部分則被動(dòng)物體同化，這樣能量就從第一營養(yǎng)級(jí)流入第二營養(yǎng)級(jí)。流入第二營養(yǎng)級(jí)的能量：一部分在初級(jí)消費(fèi)者的呼吸作用中以熱能形式散失；另一部分用于初級(jí)消費(fèi)者的生長、發(fā)育和繁殖等生命活動(dòng)，其中一些以遺體殘骸的形式被分解者利用。如果初級(jí)消費(fèi)者被次級(jí)消費(fèi)者捕食，能量就流入了第三營養(yǎng)級(jí)。能量在第三、第四營養(yǎng)級(jí)的變化，與第二營養(yǎng)級(jí)的情況大致相同。生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)。（2）各個(gè)營養(yǎng)級(jí)的能量來源：流入某一營養(yǎng)級(jí)的能量是指被這個(gè)營養(yǎng)級(jí)生物同化的全部能量。能量來源：a.生產(chǎn)者的能量主要來自太陽能。b.消費(fèi)者的能量來自上一個(gè)營養(yǎng)級(jí)同化的能量。（3）能量的分流：每一營養(yǎng)級(jí)的生物獲得的能量都有三個(gè)去向：①一部分在該營養(yǎng)級(jí)生物的呼吸作用中以熱能形式從生物群落散失到大氣中②一部分流入下一個(gè)營養(yǎng)級(jí)的生物（最高營養(yǎng)級(jí)生物除外）體內(nèi)③一部分隨動(dòng)植物遺體、殘枝敗葉、排泄物等被分解者分解利用。注意·說明：（1）攝入量與同化量的區(qū)別：除第一營養(yǎng)級(jí)生物外，某一營養(yǎng)級(jí)生物攝入體內(nèi)的能量并不是該營養(yǎng)級(jí)生物的同化量，因?yàn)橛幸恍〔糠帜芰看嬖谟趧?dòng)物排出的糞便中，最終被分解者分解釋放出來。因此，真正流入下一個(gè)營養(yǎng)級(jí)的能量應(yīng)該是下一個(gè)營養(yǎng)級(jí)的同化量，即同化量=攝入量-糞便量，糞便實(shí)際上是上一個(gè)營養(yǎng)級(jí)生物的同化量。分解者的能量來自生產(chǎn)者和消費(fèi)者。（2）能量的輸入并非只有光合作用，在極少數(shù)特殊空間，如深海熱泉口生態(tài)系統(tǒng)，能量的輸入是通過特殊細(xì)菌的化能合成作用來實(shí)現(xiàn)的。概括能量流動(dòng)的概念。分析研究能量流動(dòng)的基本思路思考討論回答小組匯報(bào)評(píng)價(jià)設(shè)置懸念，引起學(xué)生的好奇心，活躍課堂氣氛。設(shè)計(jì)意圖：通過學(xué)生的自主、合作學(xué)習(xí)，教師的點(diǎn)撥，學(xué)生理解了能量流經(jīng)各個(gè)具體的不同個(gè)體的去向，再總結(jié)能量流經(jīng)一個(gè)種群的模式圖，由感性知識(shí)上升到理性知識(shí)，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，讓學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)，也為學(xué)習(xí)能量流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)打下基礎(chǔ)；通過質(zhì)疑加深對(duì)重點(diǎn)內(nèi)容的認(rèn)識(shí)和理解。三、分析生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的特點(diǎn)展示：賽達(dá)伯格湖的能量流動(dòng)圖解，結(jié)合思考?討論（分析賽達(dá)伯格湖的能量流動(dòng)）。根據(jù)教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)相關(guān)數(shù)據(jù)的計(jì)算，引導(dǎo)學(xué)生用數(shù)據(jù)來分析能量流動(dòng)的特點(diǎn)，并分組展示。在學(xué)生歸納的基礎(chǔ)上，闡述生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)具有的兩個(gè)特點(diǎn)。并根據(jù)這個(gè)圖提出問題：要求：①限時(shí)3分鐘，請(qǐng)小組所有成員全力以赴②確定小組發(fā)言人，做好展示準(zhǔn)備，并做好點(diǎn)評(píng)準(zhǔn)備要求學(xué)生小組合作完成：1.用表格的形式，將圖中的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理。例如，可以將每一營養(yǎng)級(jí)上的能量“流入”和“流出”整理成為一份清單（“流出”的能量不包括呼吸作用散失的能量）。并計(jì)算“流出”該營養(yǎng)級(jí)的能量占“流入”該營養(yǎng)級(jí)能量的百分比。答案：2.流入某一營養(yǎng)級(jí)的能量，為什么不會(huì)百分之百地流到下一個(gè)營養(yǎng)級(jí)？提示：流入某一營養(yǎng)級(jí)的能量主要由以下去向：1.一部分通過該營養(yǎng)級(jí)的呼吸作用散失了2.一部分作為排出物、遺體或殘枝敗葉不能進(jìn)入下一個(gè)營養(yǎng)級(jí)，而被分解者所利用3.還有一部分未利用所以流入某一營養(yǎng)級(jí)的能量不可能百分之百地流到下一個(gè)營養(yǎng)級(jí)3.通過以上分析，請(qǐng)總結(jié)出能量流動(dòng)的特點(diǎn)并分析原因？提示：生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)是單向的；能量在流動(dòng)過程中逐級(jí)遞減。（1）從方向上看，單向流動(dòng)原因：①生物之間的捕食關(guān)系是長期自然選擇的結(jié)果，一般不可逆轉(zhuǎn)；②各營養(yǎng)級(jí)呼吸作用散失的熱能無法再利用。（2）從同化量數(shù)據(jù)上看：逐級(jí)遞減原因：①各營養(yǎng)級(jí)的生物都會(huì)因自身呼吸作用散失掉一部分能量。②各營養(yǎng)級(jí)能量都要有一部分流入分解者。③各營養(yǎng)級(jí)生物都不能全部被下一營養(yǎng)級(jí)捕食，各個(gè)營養(yǎng)級(jí)能量都有一部分未利用。小結(jié)：林德曼的研究發(fā)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)在數(shù)值上和方向上具有兩個(gè)明顯的特點(diǎn)。單向流動(dòng)，逐級(jí)遞減相鄰兩個(gè)營養(yǎng)級(jí)之間的能量傳遞效率為10%—20%。師生互動(dòng)突出重點(diǎn)，突破難點(diǎn)，讓學(xué)生對(duì)能量的流動(dòng)過程及特點(diǎn)有透徹的理解，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生分析數(shù)據(jù)、解讀數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)的能力根據(jù)數(shù)據(jù)分析總結(jié)能量流動(dòng)的特點(diǎn)。教師最后總結(jié)：通過對(duì)能量流動(dòng)過程的定性分析，我們得出了能量流動(dòng)的兩個(gè)特點(diǎn)：?jiǎn)蜗蛄鲃?dòng)和逐級(jí)遞減。1.能量的單向流動(dòng)在生態(tài)系統(tǒng)中，能量流動(dòng)只能從第一營養(yǎng)級(jí)流向第二營養(yǎng)級(jí)，再一次流向后面的各個(gè)營養(yǎng)級(jí)，不能逆轉(zhuǎn)，也不能循環(huán)流動(dòng)。原因：①食物鏈中各營養(yǎng)級(jí)的順序是不可逆轉(zhuǎn)的，這是長期自然選擇的結(jié)果。②各營養(yǎng)級(jí)的能量一部分以呼吸作用產(chǎn)生的熱能而散失掉，這些能量是無法再利用的。2.能量在流動(dòng)過程中逐級(jí)遞減輸入到一個(gè)營養(yǎng)級(jí)的能量不可能百分之百地流入下一個(gè)營養(yǎng)級(jí)，能量在沿食物鏈流動(dòng)的過程中是逐級(jí)遞減。原因：①各營養(yǎng)級(jí)的生物都會(huì)因呼吸作用而消耗掉相當(dāng)大的一部分能量。②各營養(yǎng)級(jí)的能量總有一部分未被下一個(gè)營養(yǎng)級(jí)的生物利用。③生產(chǎn)者的遺體、殘枝敗葉以及消費(fèi)者的尸體、糞便中的能量被分解者利用，經(jīng)微生物的呼吸作用消耗。流經(jīng)5個(gè)營養(yǎng)級(jí)后，所剩的能量已經(jīng)很少，再往下傳遞不足以維持一個(gè)營養(yǎng)級(jí)生物的生存，所以一條食物鏈中的營養(yǎng)級(jí)一般不超過5個(gè)學(xué)生在討論、分析和解決問題?？偨Y(jié)特點(diǎn)。以問題為主線組織課堂教學(xué)，以指導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)為核心，注重培養(yǎng)和提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。讓的過程中，領(lǐng)悟知識(shí)、學(xué)習(xí)方法、學(xué)會(huì)創(chuàng)新。四、生態(tài)金字塔從林德曼對(duì)塞德伯格湖能量流動(dòng)的研究數(shù)據(jù)來看，大約只有10%-20%的能量傳遞到下一個(gè)營養(yǎng)級(jí)。圖中數(shù)據(jù)與每一營養(yǎng)級(jí)圖像大小可以看出這一變化特點(diǎn)。問題：除了用圖中數(shù)字表示外，你還能用什么方法表示生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)逐級(jí)遞減的特點(diǎn)呢？提示：將微觀或抽象事物形象直觀表達(dá)的方法——模型法。那我們來嘗試一下吧？任務(wù)1：構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)金字塔模型提問：我們能否將生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級(jí)的能量數(shù)值用一個(gè)圖形表示出來嗎？請(qǐng)同學(xué)們將賽達(dá)伯格湖的能量流動(dòng)數(shù)據(jù)，用相應(yīng)面積或體積的圖形表示，并按營養(yǎng)級(jí)由低到高排列。學(xué)生思考后，教師展示能量金字塔的三維動(dòng)畫圖像，啟發(fā)學(xué)生明確能量金字塔是根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)營養(yǎng)級(jí)的能量數(shù)值繪制的，它形象地描繪出能量單向流動(dòng)和逐級(jí)遞減的特點(diǎn)，尤其是理解能量每流經(jīng)一個(gè)營養(yǎng)級(jí)則降低一一個(gè)數(shù)量級(jí)的動(dòng)態(tài)變化特征。然后讓學(xué)生再了解一下另外兩種類型的金字塔——生物量金字塔和數(shù)量金字塔。1.能量金字塔（1）概念：將單位時(shí)間內(nèi)各營養(yǎng)級(jí)所得到的能量數(shù)值轉(zhuǎn)換為相應(yīng)面積（或體積）的圖形，并將圖形按照營養(yǎng)級(jí)順序排列，可形成一個(gè)金字塔圖形，叫做能量金字塔。（2）意義：直觀的反映出生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級(jí)間能量的關(guān)系。（3）特點(diǎn)：通常都是上窄下寬的金字塔形。原因：能量在流動(dòng)中總是逐級(jí)遞減的。2.生物量金字塔（1）概念：用表示能量金字塔中的方法表示各營養(yǎng)級(jí)的生物量（每個(gè)營養(yǎng)級(jí)所容納的有機(jī)物的總干重），即為生物量金字塔。（2）意義：直觀的反映生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級(jí)所容納的有機(jī)物的總干重的關(guān)系。（3）特點(diǎn)：大多也是上窄下寬的正金字塔形。原因：一般來說植物的總干重通常大于植食性動(dòng)物的總干重，而植食性動(dòng)物的總干重也大于肉食性動(dòng)物的總干重3.數(shù)量金字塔（1）概念：用表示能量金字塔的方法表示各營養(yǎng)級(jí)的生物個(gè)體的數(shù)目比值關(guān)系，即為數(shù)量金字塔。（2）意義：直觀的反映生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級(jí)的生物個(gè)體的數(shù)目比值關(guān)系。（3）特點(diǎn)：可以是上窄下寬的正金字塔形，也可以是上寬下窄的倒置正金字塔形。原因：如果消費(fèi)者的個(gè)體小而生產(chǎn)者的個(gè)體大，則會(huì)呈現(xiàn)倒置金字塔。能量金字塔、數(shù)量金字塔、生物量金字塔統(tǒng)稱為生態(tài)金字塔。請(qǐng)想一想：哪種指標(biāo)構(gòu)建的金字塔能更客觀的表示生態(tài)系統(tǒng)能量傳遞規(guī)律，不出現(xiàn)倒置現(xiàn)象呢？同學(xué)們可以反過來思考，哪種金字塔在特定情況下會(huì)出現(xiàn)倒置。我們經(jīng)常會(huì)看到，一棵樹上會(huì)有很多很多以它為食的昆蟲，也就是說生產(chǎn)者個(gè)體比消費(fèi)者大的多時(shí)，數(shù)量金字塔就會(huì)倒置。夏季某溫帶森林中，每0.1公頃約有樹木200株，而昆蟲的數(shù)量可以高達(dá)15萬之多。當(dāng)生產(chǎn)者個(gè)體小，壽命短時(shí)，在某一時(shí)刻統(tǒng)計(jì)的生物量，生產(chǎn)者的數(shù)量會(huì)小于初級(jí)消費(fèi)者，生物量金字塔也會(huì)倒置。如英吉利海峽的生物量金字塔。能量金字塔是利用各營養(yǎng)級(jí)生物所固定的總能量來表示。因?yàn)榫G色植物所固定的能量絕不會(huì)少于以它為食的植食性動(dòng)物的能量，因此，能量從一個(gè)營養(yǎng)級(jí)流向另一個(gè)營養(yǎng)級(jí)總是逐漸減少的。這一點(diǎn)在任何生態(tài)系統(tǒng)中都是一樣的。能量金字塔能更客觀全面的表示各營養(yǎng)級(jí)之間的能量流動(dòng)關(guān)系。盡管近年來更多的研究表明，各營養(yǎng)級(jí)的凈生產(chǎn)量不完全按“十分之一定律”遞減，但林德曼得出的金字塔規(guī)律，被稱為是最完善的生態(tài)金字塔結(jié)構(gòu)。無論在理論上還是在實(shí)踐上都有著重要意義。五、研究能量流動(dòng)的實(shí)踐意義提問：人類位于食物鏈的頂端，從能量金字塔來看，人口數(shù)量日益增長，這會(huì)對(duì)地球上現(xiàn)有的生態(tài)系統(tǒng)造成什么影響？答案：人口數(shù)量日益增長，會(huì)要求低營養(yǎng)級(jí)有更多的能量流入人類所處的營養(yǎng)級(jí)，也就是說，人類所需要的食物會(huì)更多，將不得不種植或養(yǎng)殖更多的農(nóng)畜產(chǎn)品，會(huì)給地球上現(xiàn)有的自然生態(tài)系統(tǒng)帶來更大的壓力。我國古代就已發(fā)展出“桑基魚塘”生產(chǎn)方式：利用桑葉喂蠶，蠶沙養(yǎng)魚，魚塘泥肥桑，在桑、蠶、魚之間形成良性循環(huán)。古人在設(shè)計(jì)這種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式時(shí)，不一定清楚其中的科學(xué)道理，請(qǐng)從生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)特點(diǎn)出發(fā)，分析這種設(shè)計(jì)的合理性。從中分析出能量流動(dòng)的實(shí)踐意義。師生一起得出能量流動(dòng)兩方面的意義。從能量金字塔來分析，塔基的大小，體現(xiàn)了進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)能量的多少，決定著該生態(tài)系統(tǒng)承載供養(yǎng)生物的數(shù)量。如果人口增加一倍，按十分之一定律來看，按三個(gè)營養(yǎng)級(jí)來看，生產(chǎn)者提供的能量至少增加一倍。因此，為了滿足人類生活需求，要求低營養(yǎng)級(jí)要有更多的能量輸入。將不得不種植或養(yǎng)殖更多的農(nóng)畜產(chǎn)品。給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成很大的壓力。如何來解決這個(gè)問題呢？我們家鄉(xiāng)是怎樣解決這個(gè)問題的呢？請(qǐng)同學(xué)們翻開教材59頁。探究。實(shí)踐欄目“調(diào)查當(dāng)?shù)啬成鷳B(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)情況”。再回問題探討教師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)能量流動(dòng)的學(xué)習(xí)從1、2兩個(gè)策略中選出策略1更適合維持更長時(shí)間。傾聽學(xué)習(xí)分析得出結(jié)論實(shí)際問題得到解決學(xué)以致用深刻體會(huì)能量流動(dòng)過程回應(yīng)開頭得出結(jié)論探究·實(shí)踐：調(diào)查當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)情況【原理】應(yīng)用生態(tài)金字塔原理分析，提出使該地生態(tài)系統(tǒng)中能量得到最大利用的改進(jìn)建議?！厩捌跍?zhǔn)備】通過調(diào)查，提出使該地生態(tài)系統(tǒng)能量得到最大限度利用的改進(jìn)建議。在調(diào)查之前我們要做哪些準(zhǔn)備工作呢？對(duì)首先要想清楚本次調(diào)查的目的是什么？并圍繞調(diào)查目的提出要調(diào)查研究的問題。再思考你要準(zhǔn)備哪些工具，人員之間如何分工。本次調(diào)查的目的是要對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)能量得到最大利用提出改進(jìn)建議。能量流動(dòng)是沿著營養(yǎng)結(jié)構(gòu)食物鏈傳遞的。因此我們必須調(diào)查清楚該系統(tǒng)的組成及其營養(yǎng)關(guān)系。同時(shí)調(diào)查該生態(tài)系統(tǒng)能量的輸出路徑。具有如下：①明確該次調(diào)查活動(dòng)的目的要求。②選擇要調(diào)查的生態(tài)系統(tǒng)，確定邊界。③確定小組分組名單，做好分工。④擬定具體的調(diào)查計(jì)劃。⑤準(zhǔn)備好調(diào)查工具。⑥實(shí)地調(diào)查。需要準(zhǔn)備當(dāng)?shù)貏?dòng)植物分類圖鑒（鐵鍬、水桶等工具）文獻(xiàn)調(diào)查、訪談?wù){(diào)查；記錄本、手機(jī)（拍照、記錄）和相關(guān)書籍資料。進(jìn)行了以上思考后，決定調(diào)查當(dāng)?shù)氐咎锷鷳B(tài)系統(tǒng)，并結(jié)合教材59頁活動(dòng)建議提出調(diào)查問題。某小組同學(xué)準(zhǔn)備對(duì)當(dāng)?shù)氐咎锷鷳B(tài)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)查，他們?cè)O(shè)計(jì)的調(diào)查問題如下：①該稻田除水稻外，還有哪些生產(chǎn)者?農(nóng)民用什么方法控制這些生產(chǎn)者的數(shù)量?②初級(jí)消費(fèi)者有哪些?他們對(duì)水稻有利還是有害?對(duì)這些初級(jí)消費(fèi)者農(nóng)民分別采取了哪些措施?③次級(jí)消費(fèi)者有哪些?他們與水稻是什么關(guān)系?④農(nóng)民對(duì)水稻秸稈是如何處理的?⑤農(nóng)民利用什么方法提高水稻的光能利用率?【調(diào)查結(jié)果】這是該組同學(xué)調(diào)查的稻田生態(tài)系統(tǒng)中的部分生物的照片，以及農(nóng)民對(duì)雜草害蟲、秸稈的處理方法。資料1：拍攝的稻田生態(tài)系統(tǒng)中部分生物的照片。資料2：當(dāng)?shù)剞r(nóng)民對(duì)害蟲、雜草、秸稈的處理措施對(duì)水稻秸稈的處理：部分喂牛、部分焚燒；水稻的根在田中漚肥。對(duì)雜草與害蟲使用除草劑與殺蟲劑處理。農(nóng)民對(duì)害蟲與雜草的處理：主要通過殺蟲劑滅蟲，除草劑去除雜草。農(nóng)民對(duì)水稻秸稈的處理：部分喂牛、部分焚燒、水稻的根在田中漚肥?；谶@些調(diào)查結(jié)果，我們將從該系統(tǒng)的成分出發(fā)，分析其能量流動(dòng)情況，并對(duì)該稻田能量流動(dòng)進(jìn)行合理規(guī)劃?！菊{(diào)查結(jié)果分析】①通過查閱調(diào)查的圖片資料，分析該生態(tài)系統(tǒng)的組成成分有哪些？稻田生態(tài)系統(tǒng)的組成成分：非生物的物質(zhì)與能量（陽光、空氣、水分、熱、土壤、無機(jī)鹽等）生產(chǎn)者（水稻、鴨舌草、稗草等12種雜草、浮游植物）消費(fèi)者：以水稻葉為食的昆蟲（稍娛蟲、稻飛虱、黑尾葉蟬等）捕食害蟲的動(dòng)物（蜘蛛，包括圓蛛、跳蛛、小黑妹；青蛙等以浮游植物為食的動(dòng)物（浮游動(dòng)物、底棲動(dòng)物，如田螺、搖蚊）分解者（土壤中微生物、水中底棲動(dòng)物，如田螺、搖蚊、蚯蚓等動(dòng)物）②繪制該生態(tài)系統(tǒng)的部分能量流動(dòng)圖，思考稻田生態(tài)系統(tǒng)中生產(chǎn)者的主體是什么？其他生產(chǎn)者、初級(jí)消費(fèi)者、次級(jí)消費(fèi)者分別有哪些？它們與農(nóng)作物是什么關(guān)系？有害還是有益？基于調(diào)查結(jié)果，我們可以簡(jiǎn)單的繪制出稻田的能量流動(dòng)圖解。水稗草、鴨舌草水稻形成競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，雜草一般長的快，對(duì)光和無機(jī)鹽的爭(zhēng)奪占有一定優(yōu)勢(shì)，一定程度上影響了水稻的生長，稻飛虱、稻螟蟲以水稻為食對(duì)水稻生長不利，還導(dǎo)致水稻固定的能量流水。對(duì)水稻是有害的。青蛙跳蛛以稻飛虱為食，對(duì)水稻生長有益。除同學(xué)們調(diào)查的結(jié)果外，我們通過資料調(diào)查，得知該稻田中的營養(yǎng)成分還是相對(duì)復(fù)雜的。為了對(duì)稻田生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)進(jìn)行分析，我們將該能量流動(dòng)關(guān)系進(jìn)行簡(jiǎn)化。如下圖：③將害蟲與益蟲進(jìn)行歸類，簡(jiǎn)化表示該生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)關(guān)系。為了便于研究，我們對(duì)稻田生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)關(guān)系進(jìn)行簡(jiǎn)化處理，將水稻田中的其它生產(chǎn)者統(tǒng)稱為雜草，將害蟲與益蟲進(jìn)行歸類，簡(jiǎn)化表示該生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)關(guān)系。④結(jié)合以上分析，提出提高稻田產(chǎn)量，使稻田能量最大限度流入人類的新措施?；谝陨戏治觯?qǐng)同學(xué)們提出，提高稻田產(chǎn)量，使稻田能量最大限度流入人類的新措施。從能量流動(dòng)關(guān)系來看，提高稻田產(chǎn)量，就要提高水稻光合效率、減少雜草的競(jìng)爭(zhēng)、減少害蟲取食造成能量流失。從提高水稻光合效率角度考慮我們可以通過合理密植，種植一定株型的高產(chǎn)水稻。減少雜草與害蟲方面，農(nóng)民現(xiàn)在的做法是用除草劑除草、殺蟲劑滅蟲。造成環(huán)境污染的同時(shí)，雜草與害蟲還是不能得到有效控制。是否有將害蟲與雜草中能量通過二次轉(zhuǎn)化，被人類利用的方法呢？【建議對(duì)策】對(duì)策1：稻--鴨共作稻田生態(tài)系統(tǒng)要是有一種雜食性動(dòng)物，幫助我們吃掉田間雜草并幫助我們除蟲，我們以這種動(dòng)物為食就好了。有沒有這樣的動(dòng)物呢？通過人們觀察，鴨子旺盛的雜食性可以吃掉稻田雜草，鴨子在田間走動(dòng)，導(dǎo)致渾水，還能有效抑制雜草生長，減少競(jìng)爭(zhēng)，還會(huì)覓食蟲卵和稻螟蟲等害蟲，通過對(duì)采食一天的鴨進(jìn)行胃解剖，發(fā)現(xiàn)有昆蟲400~1000頭，這種采食昆蟲的數(shù)量是其他水稻害蟲天敵遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能及的。大大減少了輸入系統(tǒng)能量的流失。有效的控制病蟲草害的發(fā)生與發(fā)展，使水稻生長健壯，固定的太陽能增加。因此我們提出的提高能量利用的措施之一是稻鴨共作的生態(tài)系統(tǒng)。水稻田生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)結(jié)構(gòu)更加完善，系統(tǒng)的功能整合特性得到發(fā)揮。雜草的控制，減少了與水稻的競(jìng)爭(zhēng)，但一部分射在水稻間隙的光照也不能被充分利用。如何有效利用水稻下層的光能，增加流向人類的能量呢？從生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)結(jié)構(gòu)角度，同學(xué)們有什么想法嗎？措施2：稻--萍--鴨共作稻田生態(tài)系統(tǒng)栽種某些結(jié)構(gòu)能被人食用的植物。如果沒有能被人直接食用的植物，這種植物如果是鴨子的食物，能量也能最終流向人類?；谝陨舷敕ǎ藗兲岢隽说?萍-鴨共生的生態(tài)系統(tǒng)模式。在稻鴨共作基礎(chǔ)上，放養(yǎng)營養(yǎng)含量高的紅萍。紅萍生長在水稻下層，不與水稻爭(zhēng)奪光能，不占用水稻生長空間，能夠?qū)⑺緵]有利用的光能有效吸收，增大流入生態(tài)系統(tǒng)的總能量。在空間上進(jìn)行合理配置，增大流入生態(tài)系統(tǒng)的總能量、提高了能量利用率。措施3：水稻秸稈養(yǎng)殖蘑菇、生產(chǎn)沼氣人類獲取了水稻稻谷中的能量，秸稈中還有占總初級(jí)生產(chǎn)量四分之一左右的副產(chǎn)品未被利用。還有進(jìn)一步提高秸稈能量利用率的措施？提示：人們認(rèn)為沒用的秸稈得到了多級(jí)利用。秸稈用來種植蘑菇，蘑菇被人類食用，這是對(duì)秸稈中能量的二級(jí)利用。沼渣做為豬、羊的飼料，人吃豬肉、羊肉，這是對(duì)秸稈的三級(jí)利用。用動(dòng)物的糞便生產(chǎn)沼氣，人類利用沼氣中的能量，這是對(duì)秸稈的三級(jí)利用。圖片中藍(lán)色與紅色的內(nèi)容就是經(jīng)過人類設(shè)計(jì)后，增加的能量利用次數(shù)。這種設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)能量多級(jí)利用，從而大大提高能量的利用率實(shí)現(xiàn)能量多級(jí)利用，從而大大提高能量的利用率。在學(xué)生理解能量流動(dòng)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，教師進(jìn)一步提出一些人類生產(chǎn)和生活中的具體問題，啟發(fā)學(xué)生運(yùn)用學(xué)得的能量流動(dòng)特點(diǎn)來分析說明這些新情境下的問題，從而明確人類研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)的根本目的。具體問題有：（1）“確定合理載畜量，防止超載放牧”是發(fā)展草原畜牧業(yè)的有效措施之一，試說明制定這項(xiàng)措施的理論根據(jù)。（2）近年來某些地區(qū)由于大量捕捉青蛙，導(dǎo)致麥田里的粘蟲大量繁殖，造成小麥嚴(yán)重減產(chǎn)。請(qǐng)你從“能量傳遞過程”的角度，分析說明導(dǎo)致小麥減產(chǎn)的原因。（3）請(qǐng)你從