资源描述
第五章第一节《生态系统的结构》教案
一、教学目的
(一)知识目标
1、理解生态系统的成分及各成分间的相互关系
2、理解食物链、食物网的概念及营养级的确定。
3、掌握简单的食物网简图。
(二)能力目标
1、通过学生读书、思考问题可,培养学生阅读能力、知识迁移、归纳能力。
2、通过食物网的有关问题,培养学生知识联系实际的能力。
(三)情感与价值观目标
1、通过对生态系统各成分间是紧密联系、缺一不可的学习,进行保护生态环境重要性的教育。
二、教学重点
1、生态系统的成分及各成分间的关系
2、分析简单的食物网
三、教学难点
食物链、食物网的概念及营养级的确定
四、教学方法
阅读指导法、讲述法、谈话法
五、教学过程
教学环节
教师行为
学生行为
(一)
复
习
导
入
上课之前我们先来看一张图片,如图是四川卧龙自然保护区的一角,请用生态学知识判断:一只熊猫、保护区所有熊猫、保护区所有生物、保护区分别属于什么?
一个熊猫是一个个体,这个很容易理解。那什么是种群呢?它指的是同一点的同种生物的一群个体。同在保护区里,都是熊猫,所以保护区里所有的熊猫就构成了一个种群。在一定的自然区域内,相互之间具有直接或者间接关系的生物的总和,就是群落。所以保护区里所有的生物,它们之间总有直接或间接的关系,所以它们构成了生物群落。生物的生活离不开无机环境,它们与无机环境构成了一个生态系统。
生态系统有大有小,我们上节课学过了哪些类型的生态系统?
这些类型的生态系统组成如何?其营养结构怎样呢?这节课我们就一起来学习:生态系统的结构。
大家翻到课本86页,阅读课本,找出池塘生态系统中哪些成分是没有生命的?哪些成分是有生命的?
回答:一个熊猫是一个生物个体。保护区所有的熊猫是一个种群,保护区所有的生物的群落,保护区是生态系统。
回答:森林生态系统、草原生态系统、海洋生态系统、湿地生态系统、农田生态系统、城市生态系统
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(二) 授
新
课
1、
生
态
系
统
的
成
分
池塘中有哪些成分是没有生命的?
这些成分都没有生命,那么它们能不能不存在呢?
阳光为生态系统提供源源不断的能量,水、空气等为生物提供必须的物质。所以,这些没有生命的成分为生态系统中的生物提供物质和能量,我们把这些成分称为“非生物物质和能量”。它们是生态系统必须的成分之一。
哪些成分是有生命的?
在这些生物中,哪些是自养型生物?
大家还记不记得什么是自养型生物?新陈代谢过程包括同化作用和异化作用两个方面,同化作用根据能不能利用无机物制造有机物,分为自养型和异养型两种。
硅藻、栅藻、团藻,以及其他水草等。它们能够进行光合作用,将无机物制造有机物,同时将光能转变成化学能,储存在有机物中。
整个生态系统中的生物所需的有机物和能量几乎都有绿色植物制造出来。所以把绿色植物称为“生产者”。
假如生态系统中没有这些生产者,那么对这个生态系统会有什么影响?
所以说生产者是整个生态系统中最重要、最主要的一种成分,是必不可少的一种成分。
只有绿色植物才是自养型生物吗?
除了刚才说的那些自养型生物外,池塘中还有鱼、虾、螃蟹等属于什么型生物?这些动物只能以什么为食?
之所以称他们为异养型生物,是因为它们不能将无机物制造成有机物,必须直接或间接以植物为食。像这些只能吃现成的有机物,自己不能制造有机物的生物,我们把它称为“消费者”。
根据消费者直接或间接地利用植物制造有机物的次序,又可以将消费者分为若干个级别。
有句谚语是这样说的:“大鱼吃小鱼,小鱼吃虾米,虾米吃泥巴。”(其实虾米吃的是浮游植物)
在这里,虾米吃浮游植物,虾米直接以绿色植物为食的动物称为植食性动物,叫“初级消费者”。
小鱼吃虾米,小鱼以植食性动物为食的动物称为肉食性动物,叫“次级消费者”。
大鱼吃小鱼,大鱼以次级消费者为食的大型肉食性动物,叫“三级消费者”。
生产者能够为消费者提供食物,那消费者在生态系统中有什么作用呢?
像蜜蜂采蜜,可以将帮助植物完成花粉传播和受精工作。有些消费者也可以传播种子。这就是消费者的一些重要作用。
刚才提到的消费者都是动物,那是不是所有的动物都是消费者呢?
请举例说明。
像蚯蚓、屎壳郎等他们是腐生性的动物,他们就属于分解者。说到分解者,什么是分解者呢?
我们把动植物遗体、排出物和残落物中所含的有机物分解成无机物的生物称为“分解者”。分解者主要是营腐生生活的细菌和真菌等微生物。
花开花谢,生老病死是生物的一种自然现象,那么,在这个池塘中,各种动植物的遗体以及一些残枝败叶都去哪了呢?
假如说没有这些分解者的话,那动植物遗体就会堆积如山。
从刚才讲的那些,我们总结一下生态系统的成分有哪些?
答:阳光、水、空气、无机盐、溶解在水中的氧气和养料,热能、温度、石子等。
答:不能
答:硅藻、栅藻、团藻,鱼。。。
答:其他生物也将会死亡。
答:不是,还有硝化细菌等
答:异养型
直接或间接以植物为食。
答:虫是初级消费者,鸡是次级消费者,人是三级消费者。
答:不是
蚯蚓、屎壳郎
回答:被细菌、真菌等微生物分解了。
答:被分解者分解了。
答:有非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者
2、
食
物
链
和
食
物
网
在池塘生态系统中,大鱼与小鱼,小鱼与虾米,虾米与浮游植物之间是什么关系?
对,我们把在生态系统中,各种生物之间由于食物关系而形成的联系,叫做食物链。
练习:
1、根据下列生物之间的捕食关系:兔吃草,狐吃兔,用箭头写出他们的关系。
2、写出这条食物链中的每种生物的成分。
3、这条食物链总共有几种生物?
写食物链的时候,先写生产者,再到初级消费者,然后是次级消费者,三级消费者。生产者和消费者之间用箭头来连接,箭头指向捕食者。遵循这些原则,我们就可以把这条食物链完整地表示出来了。这是他们的成分了,那么他们的营养级又怎么表示呢?
首先我们要明确什么是营养级。一条食物链上有几种生物就几个环节,每个环节即为一个营养级。草到狐这食物链中有三个环节,那这样他们就有三个营养级。
从这里可以看出一条完整的食物链必须包括那两部分?食物链中必须包括生产者和消费者两部分,有分解者吗?
学习了食物链,下面我们来做个练习:
有句谚语:“螳螂捕蝉,黄雀在后。”这是否构成一条完整的食物链?为什么?
下面我们来看一个生态系统简图,数出图中有几条食物链?分别一一列出。
共有九条
(1)草→兔 → 狐
(2)草→兔 → 猫头鹰
(3)草→鼠 → 猫头鹰
(4)草─→鼠 → 狐
(5)草→鼠 → 蛇 →猫头鹰
(6)草→昆虫→吃虫鸟→猫头鹰
(7)草→昆虫→蜘蛛 → 吃虫鸟→猫头鹰
(8)草→昆虫→青蛙→蛇 → 猫头鹰
(9)草→昆虫→蜘蛛 → 青蛙 → 蛇 → 猫头鹰
观察:1、猫头鹰在不同的食物链占有几个营养级?
由此可见,各种生物处的营养级的级别,并不是一成不变的。同一种生物,在不同的食物链中可以是不同的营养级。同种生物,所属消费者级别和所处的营养级级别一定是不同的。
2、猫头鹰可以吃哪些食物?
3、昆虫可以被哪些生物吃?
4、青蛙和蜘蛛是什么关系?
一种生物可以吃几种不同的食物,同一种生物可以被几中不同的生物吃。因此就使得各种食物链彼此交错连接,形成网状,这样就组成了食物网。
在一个生态系统中,许多食物链彼此相互连接的复杂的营养关系,就叫食物网。
食物链和食物网是生态系统的营养结构,生态系统的物质循环和能量流动就是沿着这种渠道进行的。
大家思考一下:假如食物链中某个环节发生了变化,对其他生物有影响呢?例如:上图中猫头鹰减少了,会有什么样的影响?
直接影响是鼠和兔,然后再间接影响其他生物。
所以我们必须爱护我们的生态,爱护我们的家园。
答:吃与被吃的关系
学生写食物链
答:生产者总是对应第一营养级,初级消费者对应第二营养级,次级消费者对应第三营养级,三级消费者对应第四营养级等等。
答:生产者和消费者
答:没有
答:不能构成食物链,因为没有生产者。
答:9条。
(1)草→兔 → 狐
(2)草→兔 → 猫头鹰
(3)草→鼠 → 猫头鹰
(4)草─→鼠 → 狐
(5)草→鼠 → 蛇 →猫头鹰
(6)草→昆虫→吃虫鸟→猫头鹰
(7)草→昆虫→蜘蛛 → 吃虫鸟→猫头鹰
(8)草→昆虫→青蛙→蛇 → 猫头鹰
(9)草→昆虫→蜘蛛 → 青蛙 → 蛇 → 猫头鹰
答:第三、第四、第五、第六
答:兔、鼠、蛇、吃虫鸟
答:吃虫鸟、蜘蛛、青蛙
答:既是捕食关系,又是竞争关系。
(四)小结本课
投影
(五)巩固练习
投影
六、板书设计
生态系统的结构
一、生态系统的成分结构
1、非生物的物质和能量(阳光、热能、空气、水和无机盐等)
2、生产者(主要成分):主要是绿色植物
3、消费者:主要是动物
4、分解者:主要是腐生性的细菌和真菌
二、生态系统的营养结构
1、食物链
2、食物网
第二节生态系统的能量流动
教学目标
(一)知识目标
1、掌握生态系统能量流动的过程和特点。
2、理解研究生态系统能量流动的意义。
(二)能力目标
1、通过分析生态系统中能量的输入和散失,即“光合作用”和“呼吸作用”与营养级之间的能量变化关系,发展学生的思维迁移能力。
2、学会分析、推算生态系统的能量传递效率,并学会应用“传递效率”解决相关问题,进而培养学生的运算能力和思维能力。
3、通过生态系统食物网中能量流动的渠道和数量的分析,培养学生耐心细致的观察能力和识图能力。
(三)情感目标
1.通过分析生态系统能量流动的特点,培养学生用“普遍联系”的观点来分析事物。
2.站在生态道德角度,理解一些生态学观点,使学生懂得对资源的利用应遵循生态学原理和可持续发展的原则,为形成科学的世界观做准备.
教学重点和难点:
重点:生态系统能量流动的过程和特点。
难点:生态系统能量流动具有单向性和逐级递减的原因。
教学过程:
生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程,称为生态系统的能量流动。
输入
一. 能量流动的过程:课件展示。
二.
三.
生产者固定的太阳能总量为流经这个生态系统的总能量
传递
以有机物的形式沿食物链向下一营养级传递
总结.能量流动的过程
①输入能量来源:太阳能
②起点:生产者固定太阳能开始
③输入总量:全部生产者固定的太阳能总量
④传递途径(渠道):食物链或食物链和食物网
⑤传递形式(物质):有机物
⑥ 散失:主要以热能形式散失(呼吸作用)
例1.大象是植食性动物,有一蜣螂则专以象粪为食。设一大象在某一段时间所同化的能量为106KJ,则这部分能量中可流入蜣螂体内的为( A )
A.0KJ B.106KJ
C.2×106KJ D.106KJ~2×106KJ
能量传递效率=下一营养级同化量/上一营养级同化量×100%
10%~20%的含义:输入到一个营养级的能量大约只有10%~20%传递到下一个营养级
二 . 能量流动的特点: 单向流动
逐级递减
只能沿食物链由低营养级流向高营养级
1、各营养级生物会因呼吸作用而散失部分能量
2、各营养级生物总有一部分能量不能被下一营养级利用
3、能量传递效率:10-20%
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
从中可以看出,一个生态系统中,营养级越多,在能量流动过程中,消耗的能量就越多。生态系统中能量流动一般不超过4—5个营养 级。
三.研究能量流动的实践意义
可以帮助人们合理地调整生态系统中能量流动的关系,使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。
要提高农田生态系统的农作物产量,人们可以采取哪些相应的措施?
间苗除草、消灭害虫、合理密植、选育优良品种,适当增加谷粒重/秸秆重,增加谷粒产量等。
课件展示生态农业和桑基鱼塘的模式图。
生态农业:
生态农业是指利用人、生物与环境之间的能量流动规律和生态系统物质循环规律,结合本地资源结构,建立一个或多个“一业为主、综合发展、多级转换、良性循环”的高效无废料的综合农业生产体系。
如:北京大兴区留民村生态农场,留民营是联合国授予的全球环保500佳之一,是著名的中国生态农业第一村,开展旅游观光已有20年的历史,吸引了世界138个国家和地区的游客。 留民营已形成了以沼气为中心,串联各业良性循环的生态体系, 。一种、二养、三加工,产、供、销一体化的生产模式,取得了良好的经济效益、社会效益和经济效益,工农业总产值达1.42亿元,人均收入98000元,是京郊乃至全国的涉外窗口 。
“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。
人们虽然不能改变能量流动的客观规律,但可设法调整能量流动方向,使能量流向对人类最有益的部分。
桑基鱼塘
小结:
起点
一、能量流动过程:终点
渠道
二、能量流动特点:单向流动、逐级递减
传递效率:10%—20%
三、能量流动的实践意义:流向对人类最有益的部分
练习提升:
1.调查得知某河流生态系统的营养结构共有4个营养级(以a、b、c、d表示)。经测定,一年中流经这4个营养级的能量分别为:
营养级
能量(J·m-2)
a
141.10 ×105
b
15.91 ×105
c
0.88 ×105
d
871.27 ×105
该生态系统中初级消费者是:A
A、a B、b C、c D、d
2.在一定时间内,某生态系统中全部生产者固定的能量值为a,全部消费者所获得的能量值为b,全部分解者所获得的能量值为c,则a、b、c之间的关系是:B
A、a=b+c B、a>b+c
C、a<b+c D、c=a+b
3.下列各项能量流动中不属于人们生产研究的目的的一项是(D)
A、在牧场上,最好是能量多流向牛、羊等牲畜
B、在农业上,最好使能量多储存在农作物、蔬菜中
C、在养鱼时,最好使能量更多的流向鱼中
D、在森林中,最好使能量多储存在动物中
4.如果一个人的食物有1/2来自绿色植物,1/4来自羊肉,1/4来自小型食肉动物。假如传递效率为10%,那么人每增加1千克体重,约消耗绿色植物(D )
A.28千克 B. 1110千克
C.10千克 D. 280千克
5.右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表示太阳能。
②能量在逐级递减中,若狐获得的能量是 8 千焦,传递给狼的能量最多应为1.6 千焦,狼获得的能量中,草应供给这条食物链的能量至少为200 千焦。
③图中各营养级通过A呼吸 作用被消耗,通过B分解者 利用,而B又通过C呼吸作用
被消耗。
能量传递效率=下一营养级的同化量/上一营养级的同化量
已知低营养级求高营养级
获能量最多:选最短食物链按×20%计算
获能量最少:选最长食物链按×10%计算
已知高营养级求低营养级
需最多能量:选最长食物链按÷10%计算
需最少能量:选最短食物链按÷20%计算
第三节生态系统的物质循环
一.教学目标
1. 知识目标:
(1)理解生态系统物质循环的概念;
(2)识记、应用碳循环的过程;
(3)比较得出能量流动与物质循环的关系。
2. 能力目标:
(1)学会分析生态系统中碳循环的方法;
(2)通过分析“温室效应”的形成与危害,培养学生的推理,联想,思维迁移的能力;
(3)利用“能量流动和物质循环的关系”教学过程,培养学生比较,归纳以及对自己所持观点的总结表达能力。
3. 情感目标:
(1)通过学习人类对碳循环的影响,培养学生环境保护意识
(2)积累生态学知识,形成科学的世界观
二.教学重点:碳循环的过程
三.教学难点:能量流动和物质循环的关系
四. 教法与学法
教法:课前导学、启发式讲解、分析与归纳
学法:课前预习、质疑讨论、反馈矫正、迁移创新
五. 课时安排: 1课时
六.教学过程
1. 复习提问
(1)地球上最大的生态系统是什么?
(2)生态系统的组成成分?
(3)输入生态系统的总能量是什么?
(4)能量流动的特点?
2. 引入新课
生态系统依靠太阳不断提供能量,而生态系统中的物质却都是由地球提供的。讨论:生物为维持生命每天都要消耗大量的物质,如氧、水、氮、碳和许多其他物质,为什么这些物质亿万年来没有被生命活动所耗尽?(因为这些物质可以被循环利用)
碳是构成生命有机体的重要元素之一,没有碳就没有生命。——碳循环
3. 碳循环
出示“碳循环模式图”投影片。
(1)知识背景:光合作用
呼吸作用
(2)分析碳循环模式图,思考如下问题:
①碳在无机环境中的存在形式? CO2和碳酸盐
②碳由无机环境进入生物群落的途径? 绿色植物的光合作用(主要),化能合成作用
③碳由无机环境进入生物群落的形式? CO2
④碳在生物群落内部的传递形式? 含碳有机物; 传递渠道? 食物链(网)
⑤碳返回无机环境的途径:a.生产者、消费者的呼吸作用
b.微生物的分解作用
c.化石燃料的燃烧
⑥碳由生物群落回到无机环境的形式? CO2
⑦碳在无机环境和生物群落间循环的主要形式? CO2
[师生归纳]
动物、植物、微生物呼吸作用
光合作用、化能合成作用
无机环境(CO2)
生物群落(有机物)
4. 物质循环
(1)提问:①我们所讲的碳循环是指在什么之间进行循环?(生物群落与无机环境之间) ②除了碳以外,还有没有其他物质能在生物群落与无机环境之间循环?(了解氮循环和水循环,理解物质循环发生在生物群落和无机环境之间)
(2)归纳生态系统的物质循环的概念
组成生物体的C、H、O、
N、P、S等元素
生物群落
无机环境
反复循环
生态系统:生物圈
物 质:化学元素
循环发生在:生物群落和无机环境之间
生态系统的物质循环具有全球性,因此又叫生物地球化学循环(生物地化循环)。
(3)物质循环的特点
思考:在农田中大量使用DDT杀虫剂为什么会殃及南极的企鹅?
特点:全球性,循环往复
5. 温室效应
提问:
(1)如果滥伐森林、大量化石燃料燃烧,对生态系统的碳循环及生态环境有何影响?(化石燃料燃烧使碳在短时间内大量地释放出来,森林砍伐又使绿色植物吸收的CO2减少,打破了生物圈中碳循环的平衡使大气中CO2含量增加,导致温室效应。)
(2)温室效应将带来哪些危害呢?(加快极地和高山冰川的融化,导致海平面上升,进而对人类和其他许多生物的生存构成威胁。)
(3)我们应该如何缓解温室效应?(植树造林;减少化石燃料的燃烧,开发新能源。)
6. 能量流动和物质循环的关系
(投影能量流动和物质循环同时进行的图,分析比较两者之间的区别与联系)
项目
能量流动
物质循环
形式
以有机物形式
以无机物形式
范围
生态系统的各营养级
生物圈
特点
单向流动、逐级递减
全球性,循环往复
联系
同时进行、相互依存、不可分割
①能量的固定、储存、转移、释放离不开物质的合成与分解
②物质是能量沿良物链(网)流动的载体
③能量是物质在生态系统中循环往复的动力
7. 联系生活(将所学知识用于生活实践中)
某农户有如下经营模式:
肥料(买) 水稻 猪
肥料(买) 桑 蚕
饲料(买) 鱼
请你根据所学的能量流动和物质循环的知识,建立新的经营模式,使农户减少投入,从而增加收入 。 (画出该生态系统的结构模型)
8. 小结
(1)物质循环的概念
(2)特点: 全球性,循环往复
(3)实例:碳循环
(4)与能量流动的关系
9. 练习
7.5 探讨、分析温室效应形成的原因,对人类的危害以及解决的办法
教师提问:(1)物质可以被循环利用,那么地球上的资源是不是用之不竭的呢?请大家思考问题:人们乱砍滥伐森林,对生态系统的碳循环有何影响?化石燃料的大量燃烧,对生态系统的碳循环有何影响?(化石燃料燃烧使碳在短时间内大量地释放出来,森林砍伐又使绿色植物吸收的CO2减少,打破了生物圈中碳循环的平衡使大气中CO2含量增加,导致温室效应。)(2)温室效应将 带来哪些危害呢?(加快极地和高山冰川的融化,导致海平面上升,进而对人类和其他许多生物的生存构成威胁。)(3)我们应该如何尽量避免温室效应的发生呢?(植树造林;减少化石燃料的燃烧,开发新能源。)
7.6 分析比较能量流动和物质循环
教师投影:(先投影空表格,再补充)
能量流动
物质循环
形式
以有机物形式
以无机物形式
过程
沿良物链(网)单向流动
在无机环境和生物群落间往复循环
范围
生态系统各营养级
全球性
特点
单向流动、逐级递减
全球性循环往复
联系
①能量的固定、转移、释放离不开物质的合成与分解
②物质是能量沿良物链(网)流动的载体
③能量是物质在生态系统中循环往复的动力
第四节生态系统的信息传递
教学目标
知识与能力
举例说出生态系统中的信息传递;说出信息传递在生态系统中的任用;描述信息传递在农业生产中的作用。
组织学生对资料进行分析、讨论,进一步提高学生的识图能力以及分析问题、解决问题的能力;
过程与方法
指导学生收集资料,使学生会鉴别、选择、运用和分享信息。
情感、态度与价值观
感受大自然的奥妙、激发学生更加热爱自然,珍爱生命;认识生物科学的价值,乐于学习生物科学。
教学重点
教学难点
说出信息传递在生态系统中的作用。
举例说明信息传递在农业生产中的应用
教学方法
课前一周布置学生观察身边的动物是如何进行信息的传递的,搜集生物之间传递信息的资料,在课上进行交流和分析。利用多媒体辅助教学,展示精彩实例,激发兴趣。采用启发、探究式教学,运用类比、综合的方法分析资料得出合理的结论。
教 学 过 程
(一) 激发兴趣,引出课题
人类已经进入了“信息时代”,究竟什么是信息?语言是人类社会所特有的信息传递的方式,而生态系统中的其他生物却没有语言,它们又是怎样进行信息的传递呢?
【板书】第4节 生态系统的信息传递
(二) 展示实例,明确信息的分类
教师通过引导学生下发的“资料分析”,要求学生把信息归类,学生通过分析、讨论可以归纳出得出信息的种类。
阅读分析资料,思考:
1.每个资料中的信息传递的形式分别是什么?(在资料中画出关键词)
2.尝试把资料中的信息归类?可以归为几类?(说明理由)
最后总结出信息的种类
【板书】物理信息 化学信息 行为信息
(三) 分析资料:理解信息传递在生态系统中的作用
教师通过进一步引导学生下发的“资料分析”,要求学生从中得出生态系统中的信息传递在生态系统中的作用。
让学生自己挑选资料分析,分析出各个资料中信息的作用,最后让学生把作用分层次归类。
阅读分析这资料,思考:
1.如果没有信息的传递,生物会受到怎样的影响?
2.每个资料中信息分别起到什么作用?
【板书】信息在生态系统的三个作用。
(四) 带着问题,讨论信息传递在农业生产中的应用
学生了解了生态系统中信息传递的作用后,教师适时进行话题的转移,“我们学习信息传递,是为了更好的利用它,谁能说出信息传递在我们生产和生活中应用方面的例子”?
思考和讨论:
北京郊区有一个集农林、园艺、观光于一体的大型的生态农场,种植了一些粮食作物(玉米、水稻等),栽培了多种果树和花卉,同时也饲养了家禽(鸡、鸭、鹅等),家畜(猪、牛等)。如果你是这个农场的负责人,你将利用哪些与信息传递有关的措施来实现以下任务?①花卉布展(秋菊夏开)。②优质农产品供应(提高粮食、蔬菜、禽蛋、肉、奶等产量)。③提供绿色农产品(生物防治害虫)。
老师根据学生的回答总结出信息在农业生产中应用的两个方面。最后让学生总结我们这节课学了哪几个问题?哪些是重点问题?利用板书总结
(五) 寄语未来
信息传递是生态学研究的前沿领域之一,生态系统中存在着精巧的信息传递和联络,但是目前人们只能模糊地认识自然界的这种“对话”。随着研究的深入必定会取得更多的成果。
希望同学们将来有人加入到这个科研行列中来,将你们的研究成果广泛地用于对人类生存环境无污染的生物防治中,实现人与自然的和谐发展。
(六) 课外实践,发展科学探究能力
设计实验,证明雌蛾能分泌性外激素吸引雄蛾前来交尾。
板书设计
信息传递
物理信息 生命活动
种类 作用
化学信息 种群繁衍
行为信息 应用 调节种间关系
维持生态系统的稳定
增产 减害
第五节《生态系统的稳定性》
一、教学目标:
1.知识方面:阐明生态系统的自我调节能力。举例说明抵抗力稳定性和恢复力稳定性。简述提高生态系统稳定性的措施。
2.能力方面:设计并制作生态缸,观察其稳定性
3.情感态度与价值观:认同生态系统稳定性的重要性,关注人类活动对生态系统稳定性的影响。
二、教学重点:
阐明生态系统的自我调节能力。
三、教学难点:
抵抗力稳定性和恢复力稳定性的概念。
四、教学方法:
利用多媒体课件,引用一些直观的图片,指导学生分析实例,总结规律,得出结论,运用实践的能力。同时应用讲述法、比较法、讨论法等,引导学生思考和分析一些实践中的问题,培养学生观察、分析、比较、总结和应用的能力。
五、课时安排:1课时
六、教学课件:多媒体课件
七、教学过程:导入:
同学们在小学的时候就学习过一首古诗:“野火烧不尽,春风吹又生”
这首诗蕴含了生物学知识:草原生态系统具有一定的稳定性。即使经历了大火,这个生态系统仍然复苏了。那么为了证明生态系统确实具有这样的稳定性科学家们做了很多实验来证明它。其中很著名的一个是美国的科学家们做的实验。
课件展示“生物圈II号”实验资料
【提问】八位科学家原打算在“生物圈II号”中自给自足生活两年,为什么中途撤出了?这个实验过程中出现了什么问题?
(提示:1.由于土壤中的微生物分解有机物消耗掉大量的氧气同时释放出大量的二氧化碳,部分二氧化碳又与建“生物圈II号”的混凝土中的钙反应生成碳酸钙,导致氧气含量由21%下降到14%。2.昆虫中除了白蚁、蟑螂和蝈蝈外基本死亡,食物链等营养结构联系中断。3.靠花粉传播繁殖的植物都灭绝了,粮食严重减产。 ……)
【讲述】:在现有的技术条件下,人工制作的生态系统都难以长期维持稳定,因此人类应当很好地保护自己的唯一家园。那么现有的生物圈为什么能够自我长期维持稳定呢?应该怎样保护呢?今天我们共同来探讨这些问题。
[板书]:一、生态系统稳定性的概念
1.概念:见课本109页
【讲述】:我们把生态系统所具有的保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力,叫做生态系统的稳定性。
[设问]:生态系统在受到干扰后,为何仍能保持或恢复相对稳定呢?你能举例说明吗?
(学生讨论:略)
[实例阐述]:请同学们看课本
①当河流受到轻微的污染时,能通过物理沉降、化学分解和微生物的分解,很快消除污染,河流中的生物种类和数量不会受到明显的影响。
②在森林中,当害虫数量增加时,食虫鸟类由于食物丰富,数量也会增多,这样,害虫种群的增长就会受到抑制。
[教师归纳]:以上列举的实例,都说明生态系统之所以能维持相对稳定,是由于生态系统具有自我调节的能力。
[板书]:2、原因:自我调节能力
[讲述]:生态系统的自我调节能力主要表现在3个方面:
第一, 是同种生物的种群密度的调控,这是在有限空间内比较普遍存在的种群变化规律,即种内斗争。
第二,是异种生物种群之间的数量调控,多出现于植物与动物或动物与动物之间,常有食物链关系。
第三,是生物与环境之间的相互调控,即环境容纳量。
生态系统总是随着时间的变化而变化的,并与周围的环境有着很密切的关系。并且这种自我调节能力是建立在一定基础之上的。
展示PPT课件:草原生态系统兔与草的数量存在什么关系呢?根据学生回答出“负反馈”的概念
[讲述]:大家刚才列举的实例中,在调节机制上有很多与此类似,调节的结果都是抑制和减弱最初发生的变化,这种调节机制叫做负反馈调节。负反馈调节在生态系统中普遍存在,通过它的作用能使生态系统达到和保持稳定,因此我们说负反馈调节生态系统自我调节能力的基础。
【板书】3、基础:负反馈调节
(设问):刚才讲了负反馈调节它是维持生态系统稳定性的基础,那么在生态系统中这种自我调节的能力是不是无限大呢?
实例分析:①黄土高原由于植被被长期滥采滥伐造成水土流失
②草原放牧过量造成植被啃食过量草场退化严重
【讲述】:这说明生态系统的自动调节是以内部生物群落为核心的,有着一定的承载力,因此生态系统的自我调节能力是有一定限度的。例如,有一个湖泊受到了过度的污染,超出了自身调节能力范围,鱼类的数量就会大量死亡,鱼类死亡的尸体腐烂,又会进一步加重污染,引起更多的鱼类的死亡。这就生态系统的正反馈调节。
过渡:那么生态系统的自我调节能力的大小与什么因素有关呢?
实例分析:草原生态系统和森林生态系统的比较
学生思考回答:与生物种类有关,与无机环境有关
教师总结:草原生态系统中生物种类少,营养结构简单,食物链单一,一种生物的死亡就会影响下一个营养级生物的生存,而森林生态系统食物网复杂,一种生物的死亡可以有同一营养级的其它生物代替,这样就不会影响下一个营养级生物的生存,因而稳定性就强。同时环境越好这种自动调节能力就越强。
【板书】4、自我调节能力的大小:与生态系统的物种组成成正相关
【过渡】:在生态系统中,只要干扰和破坏不超过自我调节能力,生态系统就能够维持相对稳定,这种稳定性表现为抵抗力稳定性和恢复力稳定性
【板书】二、抵抗力稳定性和恢复力稳定性
(一)抵抗力稳定性:抵抗干扰、保持原状
过渡:下面我们通过实例来理解抵抗力稳定性内含指的是什么。
实例分析:①当河流受到轻微的污染时
②在森林中,当害虫数量增加时
[提问]:抵抗力稳定性稳定性的大小与什么因素有关呢?思考比较北极苔原生态系统与热带雨林生态系统抵抗力稳定性的不同
学生回答:1、生物的种类、数量多,一定外来干扰造成的变化占总量的比例小。
2、能量流动与物质循环的途径多,一条途径中断后还有其他途径来代替。
教师总结:一般来说,生态系统的成分越单纯,营养结构越简单,自动调节能力就越小,抵抗力稳定性就越低;反之,生态系统各个营养的生物种类越繁多,营养结构越复杂,自动调节能力就越大,抵抗力稳定性就越高。所以生态系统自动调节能力的大小有一定限度。
【板书】抵抗力稳定性的大小:与生态系统的营养结构成正相关
[过渡]:下面我们再来了解什么叫恢复力稳定性。
【板书】(二)恢复力稳定性:遭到破坏、恢复原状
实例分析:①野火烧不尽,春风吹又生
②河流遭到严重污染后
[提问]:恢复力稳定性的大小与什么因素有关呢?思考比较北极苔原生态系统与热带雨林生态系统恢复力稳定性的不同
学生回答:1、各营养级的生物个体小,数量多,繁殖快。
2、生物种类较少,物种扩张受到的制约小。
教师总结:一般来说,生态系统的成分越单纯,营养结构越简单,自动调节能力就越小,恢复力稳定性就越高;反之,生态系统各个营养的生物种类越繁多,营养结构越复杂,自动调节能力就越大,恢复力稳定性就越低。
【板书】恢复力稳定性的大小:一般与生态系统的营养结构成负相关
(三)抵抗力稳定性与恢复力稳定性的关系
对一个生态系统来说,抵抗力稳定性与恢复力稳定性存在相反关系。(利用曲线图说明)
(a为抵抗力稳定性,b为恢复力稳定性)
[提问]:如果将两个生态系统放在一起比较,显然北极苔原生态系统的抵抗力稳定性低,热带雨林生态系统的抵抗力稳定性高。那么,恢复力稳定性又是谁高谁低呢?为什么?
[学生回答]:略
教师归纳:①生态系统在受到不同程度的破坏后,其恢复速度与恢复时间是不一样的。②一般情况下,生态系统的生物种类少,营养结构简单,如果遭到破坏,比较容易恢复。③但是,还要考虑生态系统所处的环境条件。如,当受到一定强度的破坏后,热带雨林由于所处的环境高温多雨,气候适宜,故能够较快地恢复;但极地苔原由于寒冷,天气恶劣而须较长时间才能恢复。说明热带雨林的恢复力稳定性比后者高。
[小结]:看来,比较恢复力稳定性时,除了考虑营养结构的复杂程度外,营养结构简单,遭到破坏后比较容易恢复,还生态系统所处的环境条件也是一个重要的考量因素。
[课堂巩固]:1、比较热带雨林和人工林抵抗力稳定性的高低?
2、比较同等强度干扰下,草原生态系统和沙漠生态系统恢复力稳定性的高低?
[过渡]:通过今天的学习,我们知道了生态系统具有保持和恢复自身结构和功能相对稳定的能力。可是,这种能力也是有限的。因而我们要把所学的知识应用到实际生活中去解决一些实际问题
【板书】三、提高生态系统稳定性的和措施
1.控制对生态系统干扰的程度,对生态系统的利用应该适度,不应超过生态系统的自我调节能力。
2.对人类利用强度较大的生态系统,应实施相应的物质、能量投入,保证生态系统内部结构与功能的协调。
提问:谁能够举出两个方面的例子?
学生:合理放牧,合理砍伐,合理捕鱼等;建立自然保护区,兴修水利,建防护林等。
小结:生态系统的稳定性对于人类的生存与发展具有重要的意义。现在人们的生存面临了许多的危机,将知识和实际联系起来,才是最有意义的事。
【作业】练习一二
八、板书设计
第五节 生态系统的稳定性
一、 生态系统的稳定性概念
1.概念:生态系统所具有的保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力,
2、原因:自我调节能力
3、基础:负反馈调节
二、抵抗力稳定性和恢复力稳定性
(一)抵抗力稳定性:抵抗干扰、保持原状
抵抗力稳定性的大小:与生态系统的营养结构
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