高中生物必修3 稳态与环境5

高中生物必修3 稳态与环境5

1. 分析生态系统能量流动的过程和特点。 2. 概述研究能量流动的实践意义。 3. 尝试调查农田生态系统中的能量流动情况 。 教学目标 第2节 生态系统的能量流动 第五章 生态系统及其稳定性 生态系统能量流动的过程和特点。 重点难点 教学课时 共2课时 温故而知新 1.生态系统的结构包括哪两方面？ 2.生态系统的成分有哪些？ 3.生态系统的营养结构是什么? 生态系统的成分,食物链和食物网 生产者、消费者、分解者、非生物的物质和能量 食物链和食物网 【第1课时】 问题探讨： 假设你像小说中的鲁滨逊一样，流落到一个不毛的荒岛上，那里除了有能饮用的水之外，几乎没有任何食物，你随身携带的食物只有 5千克玉米 和 一只母鸡 。你认为哪种生存策略能让你维持更长的时间来等待救援？ （　） A.先吃鸡，然后吃玉米。　　　　 B.先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋，最后吃鸡。 鸡 人 玉米 玉米 人 鸡 A 若选择2，则增加了食物链的长度，能量逐级递减，最后人获得的能量较少。 能量流动的概念: 生态系统的能量流动是指生态系统中能量的 输入 、 传递 、 转化 和 散失 的 过程。 能量流动的分析： 种群 能量输入 能量散失 能量储存 某动物种群捕食种群A 能量流动过程 初级消费者是如何获取能量和如何分配能量？ 某动物种群捕食种群A 能量流动过程 P94页：能量流经第二营养级示意图 １、能量流动的起点： 从生产者固定太阳能开始 生产者光合作用固定的全部太阳能 3、生态系统能量流动的渠道： 食物链和食物网 2、流经生态系统的总能量： 4|、生态系统能量的散失： 热能 能量流动的过程是怎样的呢？ 生产者 同化 用于生长 发育和繁殖 初级消费者 摄入 分 解 者 利 用 散失 呼吸作用 残枝 败叶 散失 呼吸作用 1. 能量流经 第一营养级 的情况 阅读P94页第2段文字，然后用关键词、方框、线段和箭头等，构建相应的图式模型。 一、能量流动的过程 同化作用 是指生物体把从外界环境中获取的营养物质转变成自身的组成物质，并且储存能量的变化过程。 初级消费者摄入 初级消费者 同化 用于生长 发育和繁殖 次级消费者 摄入 分 解 者 利 用 散失 呼吸作用 粪便 遗体 残骸 散失 呼吸作用 … … 2. 能量流经 第二营养级 的情况 生产者 （植物） 呼吸 初级消费者 （植食动物） 呼吸 次级消费者 （肉食动物） 三级消费者 （肉食动物） 呼吸 呼吸 分 解 者 呼吸 3. 生态系统的能量流动全过程 结论： 能量沿着食物链流动时，每个营养级都有能量的 输入 、 传递 、 转化 和 散失 过程。 每个营养级都有未利用的部分 每个营养级同化能量= 下一个营养级同化能量 + 呼吸消耗能量 + 分解者释放能量 + 未被利用能量 2.初级消费者如何获得能量? 获得的能量有哪些去路？ 次级消费者呢？ 3.每一个营养级获得能量的方式是否相同？ 能量的去路是否相同?最高营养级呢? 思考： 1.生产者固定的太阳能有哪些去处？ 资料分析 数据分析和处理 营养级 流入能量 流出能量 （输入后一个营养级 ） 出入比 生产者 （第一营养级） 464.6 62.8 植食性动物 （第二营养级） 62.8 12.6 肉食性动物 （第三营养级） 12.6     13.52% 20.06% 1、为什么 流入某营养级的能量不能百分之百地流人后一个营养级? 耗散掉的能量包括：① 呼吸散失 的热能； ②为 分解者利用 的能量； ③ “未利用” 的能量 逐级递减 2.流经某生态系统的能量能否再回到这个生态系统？ 热能 太阳能 化学能 生产者 次级消费者 … 初级消费者 生态系统中能量流动是单向的；能量在流动过程中逐级递减。 逐级递减: 能量金字塔 单向流动: 生产者 次级消费者 三级消费者 能量传递效率大约为 10%-20% 初级消费者 不循环，不可逆 能量在沿食物链流动的过程中是逐渐减少的 二、 生态系统能量流动的特点： 能量金字塔可以说明什么问题呢？ 思考： 根据单位时间内各个营养级所得到的能量数值绘制成图，可形成一个金字塔图形 ①能量金字塔 低 高 低 高 营养级 能量 A B C D 第一营养级 第二营养级 第三 营养级 第四 营养级 下图是草原生态系统中的一条食物链及能量流动图解，回答问题。 ①图中D表示_________。 ②能量在逐级递减中，传递率按20％计算，若狐获得的能量是8千焦，传递给狼的能量为_____千焦，狼获得的能量中，草应供给这条食物链的能量为______千焦。 ③图中各营养级通过A___ __作用被消耗，通过B________利用，而B又通过C____ _____被消耗。 太阳能 1.6 200 呼吸 分解者 呼吸作用 能不能改变生态系统能量流动的规律？ 质疑： 思考： 锄去农田中的杂草，修去树木的侧枝，目的是什么? 合理调整能量的流动方向，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分． 四、 研究能量流动的意义 【第2课时】 材料一、我国古代就已发展出 “ 桑基鱼塘 ” 生产方式：利用桑叶喂蚕，蚕沙（蚕粪）养鱼，鱼塘泥肥桑，在桑、蚕、鱼之间形成了良性循环。 意义1： 研究能量流动，可以帮助人们科学的规划、设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。 “桑基鱼塘”的设计理念是从人类所需出发，通过能量多级利用，充分利用流经各营养级的能量，提高生产效益。使生产一种产品时产生的有机“废弃物”，成为生产另一种产品的投入，也就是使废物资源化，从而，提高能量转化效率，使能量得到最有效的利用。 材料二、在一个草场上，如果放养的牲畜过少，就不能充分利用牧草所提供的能量；如果放养的牲畜过多，就会造成草场的退化，使畜产品的产量下降。只有根据草场的能量流动特点，合理确定草场的载畜量，才能保持畜产品的持续高产。 意义2： 研究生态系统的能量流动，还可以帮助人们合理地调整生态系统的能量流动关系，使能量持续高效的流向对人类最有益的部分。 能量流动的起点：从生产者固定太阳能开始 流经生态系统的总能 能量流动的数量 是生产者所固定的全部太阳能 生态系统的 能量流动的途径：太阳能→第一营养级→第二营 能量流动 养级→‥‥‥第五营养级 单向流动不循环 能量流动的特点 逐级递减传递率为10％～20％ 设法调整能量流动关系 研究的目的 使能量流向对人类最有益的部分 本课小结 （食物链和食物网） 1.人们常用金字塔来说明生态系统中哪两者之间的关系 （ ） A 课堂练习： A.能量和营养级 B.个体大小与营养级 C.个体大小与个体数量 D.个体数量与生物类型 B 2、一个池塘有生产者、初级消费者、次级消费者、分解者。其中生产者固定的全部能量为a，流入初级消费者、次级消费者、分解者的能量依次为b、c、d，下列表述正确的是（ ） A．a=b+d B．a＞b+d C．a＜b+d D．a＜c+d 3.(多选题)下列有关生态系统能量流动的叙述中正确的是 ( ) ABD A.能量流动是单向的，不可逆的 B.食物链越短，可供最高营养级消费的能量越多 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 4.森林中，螳螂捕蝉，黄雀在后，可构成一条食物链。如果黄雀增加体重10克，按理论计算，最多需要蝉 ( ) A.10克 B.100克 C.1000克 D.10000克 C 5、识图作答：下图表示生态系统的能量流动，请据图回答： （1）将A、B、C、D各营养级的名称依次写在横线上： A．______ B．_____ C．______ D．______ 生产者 初级消费者 次级消费者 三级消费者 （2）图中a1代表: （3）a3＜a2的原因是 初级消费者呼吸作用消耗了大部分的能量，只有10％-20％的能量传递给次级消费者，所以a3＜a2； (４)从生态系统能量传递效率上看，一个营养级的能量，流到下一个营养级只 有 ______ 因此，一个食物链一般不能超过______个营养级． 生产者所固定的太阳能 １０－２０％ ５ 迁移创新： 1.为什么肉类食品的价格比小白菜价格高？ 根据林德曼能量流动的“十分之一定律” 如D鱼体重增加1kg，所需 浮游植物约 ________ 。 1000kg 2.为什么说 “ 一山不容二虎 ” ? 3.食物链一般不超过五个营养级? 2.根据生态系统中能量流动逐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少的程度。因此，老虎的数量将是很少的。故 “ 一山不容二虎 ” 有一定的生态学道理。 3. 从能量传递的数量和效率看，能量流经各营养级是逐级递减的，单向不循环的，传递效率为10％－20％。 所以,食物链一般不超过五个营养级， 到第五营养级时，可利用的能量已减少到 不能维持其生存的程度了。因为能量每流 经一级都要丢失一大部分，所以食物链越 长，流量流失就越多。 稻田生态系统 组成成分 ：（1） 非生物的物质和能量；（2） 生产者： 水稻、杂草、浮游植物等；（3）消费者：田螺、泥鳅、黄鳝、鱼、青蛙、浮游动物、昆虫、鸟类等；（3）分解者：多种微生物。 1.生产者主体是水稻，其他生产者有杂草、浮游植物等。农民主要通过喷洒除草剂，或人工除草的方式抑制杂草的生长。 2.初级消费者有：田螺、浮游动物、植食性昆虫、植食性鱼、鸟类等。一般而言，植食性昆虫和鸟类等往往对水稻生长构成危害，田螺、植食性鱼数量较多时也会对水稻生长构成危害。农民采取喷洒农药、竖稻草人等措施防止或减少这些动物的危害。 3.次级消费者有：泥鳅、黄鳝、肉食性鱼、青蛙等。一般而言，这些消费者对水稻生长利大于害。农民通过禁捕，或适量放养等措施，实现生态农业的目标。 5.农民对秸秆的传统处理方式有焚烧或填埋等；现代农业提出了综合利用思想，例如，秸秆可作为多种工业原材料，还可以用来生产沼气，以充分利用其中的能量。 6.主要通过合理密植的方法提高作物的光能利用效率。 7.通过稻田养鱼等措施，实现立体化生态农业；通过建造沼气池，实现能量的多级利用。 技能训练：分析和处理数据 这些玉米的含碳量折合成葡萄糖是6 687.5 kg， 计算公式是(12+18)/12×2 675， 这些葡萄糖储存的能量是1.07×10 8 kJ （计算公式是E G =M G ×1.6×10 7 ）； 这些玉米呼吸作用消耗的能量是3.272×10 7 kJ （计算公式为ΔE 呼 =ΔM G ×1.6×10 7 ）； 这些玉米在整个生长季节所固定的太阳能总量是1.397 2×10 8 kJ（计算公式为E 固 =E G +ΔE 呼 ）， 呼吸作用消耗的能量占所固定太阳能的比例是23.4%； 这块玉米田的太阳能利用效率是1.64% （计算公式为η=1.397 2×10 8 /8.5×10 9 ）。 旁栏思考题 一般情况下，也是金字塔形。但是有时候会出现倒置的塔形。例如，在海洋生态系统中，由于生产者（浮游植物）的个体小，寿命短，又会不断地被浮游动物吃掉，所以某一时刻调查到的浮游植物的量可能低于浮游动物的量。当然，总的来看，一年中流过浮游植物的总能量还是比流过浮游动物的要多。与此同理，成千上万只昆虫生活在一株大树上，该数量金字塔的塔形也会发生倒置。 练习 基础题 1.A 。 2.D 。 3.B 。 拓展题 1. （ 2 ）图 b 所示生态系统中流向分解者的能量，还有一部分可以以生活能源或食物中化学能的形式被人类再度利用，因此，该生态系统实现了能量的多级、充分利用，提高了能量的利用率。 2. 提示：不能。在一个封闭的系统中，物质总是由有序朝着无序的方向（熵增加）发展。硅藻能利用获取的营养通过自身的新陈代谢作用释放能量，依靠能量完成物质由无序向有序的转化，维持其生命活动。