第2节生态系统的能量流动.doc

第2节　生态系统的能量流动（第1课时）
教材分析
《生态系统的能量流动》这一课题是人教版生物必修3《稳态与环境》模块第五章《生态系统及其稳定性》的第2节。生态系统的主要功能是物质循环、能量流动和信息传递，所以本节内容是本章的重点之一。研究能量流动的过程和特点，一方面可以巩固前面所学的食物链和食物网的知识，另一方面也为研究生态系统的目的打好基础。本节教学内容不但本身联系非常密切，而且与其他各部分知识联系也非常密切，如呼吸作用、光合作用等，因而在教学中要注意知识之间的联系。
教学目标
知识与技能
分析生态系统能量流动的过程和特点，尝试研究生态系统的能量流动。
过程与方法
（1）理解生态系统能量流动的模型建立。
（2）尝试运用系统分析法分析生物学上的问题。
情感、态度与价值观
（1）认同生物与环境的统一性。
（2）初步形成生态学观点，确立辩证唯物主义自然观和世界观。
教学重点、难点及解决方法
（1）借助于某一具体的食物链，让学生分析能量流动的过程；
（2）教师引导学生用数据来分析能量流动的特点，在学生归纳总结的基础上，教师阐述生态系统能量流动具有的两个特点。
教学方法
引导探索、分组讨论、学案导学
教学过程
复习导入：
(1)生态系统的结构和组成成分及其关系
（2）在已学过的生物学知识中与能量有关的物质、概念、生理过程有哪些？
一、能量流动的概念
能量流动是指生态系统中的能量输入、传递、转化和散失的过程。
研究能量流动可以是个体水平上，也可以在群体水平上，研究生态系统的能量流动一般在群体水平上。
二、能量流动的过程（以一条食物链为例）
思考：
（1）能量流动的源头是什么?能量流动从哪里开始？能量是怎样流入生态系统的？
（2）进入生产者的能量去向是怎样的？
（3）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？
（4）学生用所给材料表示生态系统的能量流动。
（5）课本94页思考与讨论。
小结：
1、能量流动的起点：从生产者经光合作用所固定太阳能开始的，流经生态系统的总能量是指生产者固定的太阳能的总量。
2、能量流动的渠道：食物链和食物网。能量在各营养级之间的流动主要是通过食物关系进行的。

3、各营养级的能量来源： 生产者：来自太阳能
各级消费者：来自上一营养级
注：说明分解者的能量来源：来自生产者和消费者
4、能量的传递： 呼吸消耗
下一营养级同化
分解者分解
5、能量的散失: 热能是能量流动的最终归宿。（热能是不能重复利用的，所以能量流动是单向的，不循环的。）
6、能量的转化：光能→生物体有机物中的化学能→热能
三、能量流动的特点
介绍美国生态学家林德曼对赛达伯格湖的研究：
赛达伯格湖是一个天然的高原湖泊，气候较为寒冷，人口稀少，保留了原始景观，大约50公顷，是一个较小且封闭的湖泊。
美国有许多湖泊，为什么林德曼会选择这样一个小湖来研究呢？
 （湖小，生物少；较为封闭，自然的，人为的干扰因素较少，可降低研究难度）
介绍林德曼的研究方法：湖区生态系统实地研究和实验室水生生态箱试验相结合，对湖中各种生物所含的能量进行定量测定。林德曼还从中国谚语“大鱼吃小鱼，小鱼吃虾米”中得到启发：要从食物链的角度来进行研究。
教师引导分析赛达伯格湖的能量流动图解，学生填表，各小组要结合教材，讨论问题，得出结论。

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
464.6
62.8
13.52%
植食性动物
62.8
12.6
20.06%
肉食性动物
12.6

分解者
14.6

思考:
(1)计算赛达伯格湖的生态系统中，第一营养级获得的能量是多少？能量从第一营养级流入第二营养级占生产者所固定能量的百分比是多少?第二营养级流人第三营养级的能量，占初级消费者所同化的能量总量的百分比是多少?
(2)流入某个营养级的能量，为什么不能百分之百地流向后一个营养级?
（3）能量能不能从下一营养级反向流向第一营养级？为什么？
（4）从能量流动的角度讨论，如何理解“一山不能容二虎”？ 为什么食物链一般不超过五个营养级？
小结：
能量流动的特点
1.单向流动
 单向流动是指 能量只能从前一个营养级流向后一个营养级，而不能反向流动 。
单向流动的原因是：
 ① 食物链中各营养级的顺序是不可逆转的，这是长期自然选择的结果  。
② 各营养级的能量大部分以呼吸作用产生的热能形式散失，这些能量是生物无法利用的 。
2.逐级递减
 逐级递减是指 输入到一个营养级的能量不能百分之百地流入到下一个营养级，能量在沿食物链流动的过程中逐级减少 。
逐级递减的原因：
① 各营养级的生物都因呼吸消耗了绝大部分能量 。
② 各营养级总有一分生物未被下一营养级利用 。
3.能量传递效率：10% ～20%
4.能量金字塔
（1）能量金字塔
能量沿食物链流动时逐级递减，营养级越多，消耗的能量就越
多，因此可以将单位时间内各个营养级的能量数值，由低到高
绘制成图，这样就形成一个正金字塔图形，就叫做能量金字塔。
在能量金字塔中，营养级别越低，占有的能量越多，反之，越少。
能量金字塔绝不会倒置。
从能量金字塔中可以看出：在生态系统中，营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就越多。而之所以呈现金字塔形，是因为通常情况下，能量从上一个营养级传递到下一个营养级，平均传递效率为10%～20%。
能量金字塔每一台阶的含义：代表食物链中每一营养级生物所含能量多少。
能量金字塔形状的象征含义：表明能量流动沿食物链流动过程具有逐级递减的特性。
（2）数量金字塔（用生物体数目来表示）
以每个营养级的生物个体数量为依据绘制的金字塔。但会出现有的生物个体数量很少而每个个体的生物量很大的情况，所以也会出现倒置的现象。
数量金字塔每一台阶的含义：表示每一营养级生物个体的数目。
数量金字塔形状的象征含义：因为在捕食链中，随着营养级的升高，能量越来越少，而动物的体形一般越来越大，因而生物个体数目越来越少。
〖实例〗生物数量金字塔：人们对一片草地上的所有生物成员作了统计：
三级消费者（肉食动物、吃小鸟的鹰）
3只
次级消费者（肉食动物、吃昆虫的小鸟）
354904只
初级消费者（草原动物、昆虫）
708624只
生产者（野草）
5842424株
课堂小结
本节课我们主要学习了生态系统能量流动的过程和特点，了解了什么是能量流动。
典型例题
例1（2004年陕西、内蒙卷）一个池塘有生产者（浮游植物）、初级消费者（植食
性鱼类）、次级消费者（肉食性鱼类）、分解者（微生物）。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
分析： 一个生态系统中，流经该系统的总能量是生产者固定的太阳能。该生态系统中生产者固定的全部能量是a，即流经该系统的各个营养级的总能量是a，数值是最大的。这些能量一部分在生产者的呼吸作用中以热能形式散失到环境中，一部分用于自身的生长、发育、繁殖。在后一部分能量中，一部分随植物遗体和残枝败叶等被分解者分解释放出来，还有一部分沿着食物链流入初级消费者，除小部分能量随动物粪便排出体外，其余被初级消费者同化。能量依次沿食物链单向流动、逐级递减传递下去。本题正确答案是B。

例2．在“草→羊→狼”这条食物链中，若狼每增加1kg，至少要消耗草多少kg？（   ）
A．5kg     B．10kg     C．25kg     D．100kg
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。用10%算出的是100kg（1÷10%÷10%），用20%算出的是25 kg（1÷20%÷20%），显然这里的至少是按20%的传递效率来计算的。故选项C是正确的

板书设计
第2节　生态系统的能量流动
一、能量流动的概念
能量输入、传递、转化和散失的过程
二、能量流动的过程

三、能量流动的特点
1.单向流动
2.逐级递减
3.能量传递效率：10% ～20%
4.能量金字塔

教后记

《生态系统的能量流动》第1课时 教案

李

金

萍

汾阳市杏花中学校
2010．11