生态系统的能量流动(福建省南平市)

生态系统的能量流动（第一课时）
福建省南平一中　　　　应琴琴
设计思路]
1． 在高一的学习过程中已学习了“光合作用”、“细胞呼吸”等知识，了解了“能量储存在有机物中”、“物质变化伴随能量变化”等知识，这是理解本节内容的基础。
2． 本节课从同学们所熟悉的校园中的生物引入，这是学生感兴趣的话题。通过与同学们自己评选过的“校鸟”有关的内容引入本节课内容，同时用日常生活现象制造悬念，吸引同学为解决这一问题而积极主动地学习。
3． 在讲述能量流动过程时，重点分析第二营养级的能量来源和去路，再以类推法讲述第三级以后的营养级的能量变化。由于能量流动的过程是重点，也是难点，讲解时可以校园中的具体生物如昆虫为例。
4． 在研究每一营养级的能量变化时，先分析个体能量的来源、去路，再类推到群体，便于学生理解。
5． 能量流动的特点也是本节的重点和难点，因此教学时注意以下方法：
①在分析赛达伯格湖的能量流动时，对每一营养级的“未利用的能量”部分，可让学生自己比较图5－7和图5－8，找出不同，再说明原因，以免造成混乱。
②通过对能量流动过程的学习，结合林德曼的资料中对生态系统能量变化的定量分析，归纳生态系统中能量流动的特点，并让学生依资料提供的数据画出能量金字塔。
③回忆对校园的观察，将校园这一生态系统中的生产者（如树）、初级消费者（如虫）、次级消费者如（食虫鸟）的数量关系用与能量金字塔相同的方式表示出来。比较能量金字塔与生物的数量金字塔的异同。
教学目标
1． 知识目标：
描述能量流动的概念。
分析研究能量流动的过程和特点
分析某生态系统的能量传递效率
比较能量金字塔和数量金字塔的差异
2． 能力目标：
尝试运用系统方法分析生物学上的问题
认识研究生态系统能量流动的方法
3． 情感目标：
认同能量守恒定律
体验整理数据、处理数据以及用数据说明生物学现象和规律的过程
教学重点：
能量流动的过程和特点
教学难点：
能量流动的过程和特点
教学方法：
讨论法、讲授法、对比法、联系实际的方法、归纳法
教学过程：
I复习旧知识：
师：我校校园绿树成荫，今年上半年，经全校同学的评选，选出了我校的校鸟为红嘴蓝鹊。同学们知道红嘴蓝鹊吃什么吗？现在请回忆上节学习的生态系统的结构，写出在我校这一生态系统中，与红嘴蓝鹊相关的食物链或食物网。
请一同学到黑板上来写。
生：植物→昆虫→红嘴蓝鹊
∣ ↑
师补充：根据校鸟研究小组同学的观察，红嘴蓝鹊属杂食性鸟。与之相关的食物网补充完整
如下：
请写出其中一条最长的食物链。并说明各生物的成分。此外生态系统的结构还包括哪些成分？
（植物→昆虫→树麻→红嘴蓝鹊）
植物是生产者，昆虫是初级消费者，树麻是次级消费者，红嘴蓝鹊是三级消费者。各生物间由于食物而形成联系，后一营养级的生物捕食前一营养级的生物。此外生态系统的结构还包括分解者和非生物的物质和能量。
师：根据我们对校园环境的了解，你认为校园中的生产者的重量多还是消费者的重量多？
（生产者多。）
师：是的，在一个生态系统中，生产者的量总是多于消费者。在我们的生活中，肉类食品的价格也往往高于农产品，这是为什么呢？这与今天我们要学习的生态系统的能量流动问题有关。（引入新课）
II新知识的教学：
第三节　　生态系统的能量流动
一、能量流动的过程
1．能量流动的概念：
什么是生态系统的能量流动呢？
（指导学生读书，通过阅读课文概述能量流动的概念：生态系统中的能量的输入、传递、转化和散失的过程，称为生态系统的能量流动。）
.怎样来研究生态系统中的能量流动呢？
2．能量流动的过程：
师：我们先看刚才所写的食物链，思考以下问题：
问题1：生态系统的能量最终是从哪来的？如何进入生态系统的？
（太阳能。通过植物的光合作用进入生态系统。）
师：（补充说明）生态系统的能量最终来源主要是太阳能，还有少量来自化学能如硝化细菌的化能合成。
问题2：生态系统所接受到的太阳能可以全部流入这一生态系统吗？
（不能。因为部分太阳能会反射回到大气层，部分以热能的形式散失。）
问题3：生态系统的能量流动是从哪开始的？
（只有生产者才能固定太阳能，因而从生产者开始。）
师：也就是从食物链中的第一营养级开始。
由于能量沿着食物链、食物网流动，在能量沿食物食物网流动的过程中，只有生产者能固定能量，所以生产者所固定的能量就是流入一个生态系统的总能量。
生产者固定的能量是如何在生态系统中流动的呢？如何对其都进行研究呢？
（1） 研究能量流动的方法：
研究能量的流动我们可以从个体水平上来研究，也可以从群体水平上来研究，一般研究生态系统的能量流动是在群体的水平上来研究的。
（讲解的同时指导同学看课本93页能量流经一个种群的情况图示，介绍从个体到群体的研究能量流动的方法。）
如果将一个营养级作为一个整体来研究，输入这一生产者的能量分为两部分：储存的能量和散失的能量。
散失的能量是不能再利用了，可植物中储存的能量能始终储存在体内吗？
（不能。通过食物链可以看出一部分会被昆虫吃掉。）
师：现在让我们一起来分析一下，昆虫（第二营养级）的能量的来源和去路。
　　（2）能量流动的过程：
（边指导学生读图5-6，边讲解第二营养级的能量变化。）
说明：1输入每一营养级的能量就是每一营养级的生物所同化的能量,而非摄入量。
2每一营养级同化的能量都有三个去向：呼吸作用、提供给分解者、流入下一营养级。
　　　3能量在第三、第四营养级的变化与第二营养级的情况大致相同。
（请同学们看图5－7，叙述生态系统能量流动的过程。）
接下来让我们来看美国科学家林德曼对一个结构相对简单的天然湖泊的能量流动的定量分析，通过分析，看看能量在生态系统的流动过程中有什么特点。
二、能量流动的特点
指导学生读95页图5－8赛达伯格湖的能量流动图解，找出图中每一营养级的能量的去向有几个。与图5-7比较有何不同并说明原因。
（学生讨论回答：四个去向。多了一条：未利用的能量。但对二者出现不同的原因解释不清。）
教师总结说明原因：由于图5-7表示的是一个生态系统长期能量流动的总趋势，而图5-8则表示在特定的时间段内特定的生态系统的能量变化。未利用的能量表示的是各营养级同化的能量除呼吸作用散失、流入下一营养级和提供给分解者外剩余的部分。
例如：一棵树一年内光合作用固定的能量，一部分用于呼吸作用消耗，一部分被下一营养级利用，枯枝落叶被分解者利用，在这一年内还会有所剩余，如表现为自身个体的长大，这一部分能量即“未利用”部分。而从长远来看，不论个体长多大，当个体死亡后，它体内的能量都会被分解者利用。
完成“资料分析”中的问题。
问题1、2：请将相应数据填入表内。请一同学到黑板填写。
能量 流入 流出 呼吸 分解者利用 未利用 出入比%
生产者 464.6 62.8 96.3 12.5 293 13.52
初级消费者 62.8 12.6 18.8 2.1 29.3 20.06
肉食性动物 12.6 7.5 微量 5.0
分解者 14.6
问题3.流入某一营养级的能量为什么不能100%地流到下一营养级？
（流入某一营养级的能量主要有以下去向：一部分通过该营养级的呼吸作用散失了；一部分作为排出物、遗体残骸或残枝败叶不能进入下一营养级，而为分解者利用，还有一部分未能进入下的营养级（未被捕食）。所以，流入某一营养级的能量不可能100%地流入下一营养级。）
问题4.通过以上分析，你能总结什么规律？
（生态系统中的能量流动是单向的不可逆的不可循环的，而且在流动过程中是逐级递减的。）
师补充小结：生态系统的能量流动的特点：
1．特点：
（1）单向，不可逆不循环。
（2）流动过程中逐级递减。
2．能量金字塔：
一般来说，在输入到某一个营养级的能量中，只有10%－20%的能量能够下一个营养级，也就是说能量在相邻的两个营养级间的传递效率大约是10%－20%。
（学生活动：请按上表中流入部分的数据将单位时间内各个营养级所得到的能量数值，按高营养级在上，低营养级在下绘制成图。一同学到黑板上来画，其他同学自己在本子上画。同学们通过根据自己画的图看出其形状类似金字塔。同时指导对照96页图5－9某个湖的能量金字塔图。从图中可发现，在一个生态系统中，营养级越高，所得到的能量越少。）
接下来思考一下另一问题，如果把一个生态系统中各个营养级的生物数量按高营养级在上，低营养级在下的方式表达出来，是不是也是金字塔形的呢？
（是。）
师：有没有例外？（提示：如果将刚才我们写的关于校园生物形成的食物链中的各生物的数量表示出来会如何呢？）
（有。当低营养级的个体很大，而高营养级的生物个体很小时，生物的数量关系可能出现倒置。比如一棵大树上可以有很多昆虫。）
回头来思考前面留下的问题：
1．在一个生态系统中，生产者的量总是多于消费者。在我们的生活中，肉类食品的价格也往往高于农产品，这是为什么呢？
（因为相邻两营养级间的能量传递率约为10%－20%，营养级越高，能量消耗得越多，所包含的能量越少。）
2．“问题探讨”中，应先吃什么？如何说明原因？
（先吃鸡。若用玉米喂鸡，则增加了食物链的长度，能量逐级递减，最后使人获得的能量减少了。）
三、课后巩固：
完成技能训练和课后的练习题。
教学反思：
1．本节课基本完成了教学目标，通过学习，同学们对课后练习完成较好。
2．本节课内容与现实生活有较大的联系，应注意让联系现实生活中同学身边熟悉的例子。
3．本节内容学生自主学习和讨论的机会多，学生的学习热情较高，因未控制好讨论的时间，后半堂课时间较紧。应注意课堂的组织和调控。
4．本节课讨论的内容多，课堂容量大，用多媒体教学可使时间更加充足。或将能量金字塔和生物数量金字塔的比较挪到下一课时。
5．对学生讨论的结果和答案应及时地给予肯定和表扬，在同学们回答问题表达零散或是不准确时，教师应及时加以补充、更正或适当地重述，以便全体同学都听懂。
白头鹎
鱼
植物（多种）
蚯蚓
鼠
昆虫
蛙
红嘴蓝鹊
树麻