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    高中生物(人教版2019)选择性必修二 3.2 生态系统的能量流动 教案
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    高中生物第2节 生态系统的能量流动教案及反思

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    这是一份高中生物第2节 生态系统的能量流动教案及反思,共8页。教案主要包含了教学目标,教学重难点,教学过程,研究能量流动的实践意义】等内容,欢迎下载使用。

    3.2 生态系统的能量流动

    教案

    一、教学目标

    1.通过分析能量在营养级间的流动情况和赛达伯格湖的能量流动,概述生态系统中能量流动的过程和特征。

    2.用生态金字塔表征生态系统中各营养级间的能量、生物量或数量等关系。

    3.概述研究生态系统能量流动的意义。

    4.尝试调查当地某生态系统的能量流动情况。

    二、教学重难点

    1.教学重点

    生态系统的能量流动过程。

    2.教学难点

    (1)分析生态系统能量流动的过程。

    (2)尝试调查当地某生态系统的能量流动情况。

    三、教学过程

    【本节聚焦】

    1. 能量在生态系统中是怎样流动的?
    2. 怎样理解生态金字塔?
    3. 研究能量流动有什么实践意义?

    【导入】问题探讨:假设你像小说中的鲁滨逊那样,流落在一个荒岛上,那里除了有能饮用的水,几乎没有任何食物。你身边尚存的食物只有一只母鸡、15kg玉米。

    讨论:你认为以下哪种生存策略能让你维持更长的时间来等待救援?

    1.先吃鸡,再吃玉米。

    2.先吃玉米,同时用一部分玉米喂鸡,吃鸡产下的蛋,最后吃鸡。

    【一、生态系统的能量流动】

      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。

    1.输入

    ①能量来源:太阳能

    ②能量流动的起点:生产者固定的太阳能

    ③流经生态系统的总能量:生产者所固定的全部太阳能

    ④能量输入方式:生产者通过光合作用将光能转化成为化学能,固定在它们所制造的有机物中(其次还有化能合成作用)

    特别提醒:若为人工生态系统,流经生态系统的总能量除生产者固定的太阳能总量,还有人工补充的能量(例如饲料中有机物中的化学能)

    2.传递

    ①能量传递的途径(渠道):食物链和食物网

    ②能量传递的形式:有机物中的化学能

    3.转化

    太阳能→有机物中的化学能→热能

    4.散失

    以热能的形式散失

    科学方法:研究能量流动的基本思路

    【二、能量流动的过程】

    1.能量流经第一营养级的过程(详见课件)

    2.能量流经第二营养级的过程(流程图见课件)

    流经第二营养级的总能量:同化量

    同化量=摄入量-粪便量=呼吸作用散失+用于生长发育和繁殖

    能量流经第三、四营养级的过程与第二营养级的情况大致相同。

     

    思考讨论:生态系统中的能量流动

    1.生态系统中的能量流动和转化是否遵循能量守恒定律,为什么?

    答:遵循;能量在生态系统中流动、转化后,一部分储存在生态系统生物体的有机物)中,另一部分在呼吸作用中以热能的形式散失,两者之和与流入生态系统的能量相等。

    2.流经生态某生态系统的能量能否再回到这个生态系统中来?为什么?

    答:不能,因为能量流动是单向的。

    思考讨论:分析塞达伯格湖的能量流动

     1.用表格的形式,将图中的数据进行整理。例如,可以将每一营养级上的能量“流入”和“流出”整理成为一份清单(“流出”的能量不包括呼吸作用散失的能量)。

    2.计算“流出”该营养级的能量占“流入”该营养级能量的百分比。

    3.流入某一营养级的能量,为什么不会百分之百地流到下一个营养级?

    答: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;一部分以排出物、遗体或残枝败叶的形式被分解者利用;还有一部分未能进入(未被捕食)下一营养级;其他的才是流入下一营养级的能量。所以,流入某一营养级的能量不可能百分之百地流到下一营养级。

    4.通过以上分析,你能总结出什么规律?

    答:生态系统中的能量流动是单向的;能量在流动过程中逐级递减。

    【二、能量流动的特点】

    1.单向流动:生态系统中能量流动是单向的。

    在生态系统中,能量流动只能沿着食物链由低营养级流向高营养级,不可逆转,也不能循环流动。

    原因:生物之间的捕食关系是长期自然选择的结果,一般不可逆转。

    2.逐级递减:能量在流动过程中逐级递减。

    原因:(1)各营养级的生物都会因自身呼吸作用散失掉一部分能量。

    (2)各营养级能量都要有一部分流入分解者。

    (3)各营养级生物都不能全部被下一营养级捕食,各个营养级能量都有一部分未利用。

    (4)生态系统中的能量流动一般不超过5个营养级。

    任何生态系统都需要不断得到来自系统外的能量补充,以便维持生态系统的正常功能。

    补充总结:高、低营养级间能量的互算

    ①若题中没有给出了传递效率值,则一般认为能量传递效率最低为10%,最高为20%。若题中给出了传递效率值则按给出的值计算。

    ②由高营养级求低营养级时,若求“最(至)多”值,则按最低效率10%传递;若求“最(至)少”值,则按最高效率20%传递。

    ③由低营养级求高营养级时,若求“最(至)多”值,则按最高传递效率20%计算;若求“最(至)少”值,则按最低传递效率10%计算。

    【三、生态金字塔】

    1、能量金字塔

    (1)概念:将单位时间内各营养级所得到的能量数值转换为相应面积(或体积)的图形,并将图形按照营养级顺序排列,可形成一个金字塔图形,叫做能量金字塔。

    (2)意义:直观的反映出生态系统各营养级间能量的关系。

    (3)特点:通常都是上窄下宽的金字塔形。

    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个营养级生物量(每个营养级所容纳的有机物的总干重)之间的关系,即为生物量金字塔。

    (2)意义:直观的反映生态系统各营养级所容纳的有机物的总干重的关系。

    (3)特点:大多也是上窄下宽的正金字塔形。

    3、数量金字塔

    (1)概念: 用表示能量金字塔的方法表示各营养级的生物个体的数目比值关系,即为数量金字塔。

    (2)意义:表明每个营养级中生物个体的数量。

    (3)特点:可以是上窄下宽的正金字塔形,也可以是上宽下窄的倒置的金字塔形。

    【四、研究能量流动的实践意义】

    1.研究生态系统的能量流动,可以帮助人们将生物在时间、空间上进行合理配置,增大流入某个生态系统的总能量。

    例如,间作套种、多层育苗、稻——萍——蛙等立体农业生产方式。

    2.研究生态系统的能量流动,可以帮助人们科学地规划和设计人工生态系统,使能量得到最有效的利用;

    例如,秸秆喂牲畜;粪便制作沼气;沼渣肥田,实现了对能量的多级利用,从而大大提高能量的利用率(≠能量的传递效率)。

    3.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中的能量流动关系,使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。

    例如,合理确定草场的载畜量,稻田除草、除虫等。

    思维训练:分析和处理数据(数据计算见课件)

    1926年,一位生态学家研究了一块玉米田的能量流动情况,得到如下数据。

    1.这块田共收割玉米约10000株,质量为6000kg。通过对玉米植株的化学成分进行分析,计算出其中共含碳2675kg。

    2.据他估算,这些玉米在整个生长过程中通过细胞呼吸消耗的葡萄糖共2045kg。

    3.1kg葡萄糖储存1.6×104kJ能量。

    4.在整个生长季节,入射到这块玉米田的太阳能为8.5×109kJ.

    请根据以上数据计算:

    这些玉米的含碳量折合成葡萄糖是多少?这些葡萄糖储存的能量是多少?

    这些玉米呼吸作用消耗的能量是多少?

    这些玉米在整个生长季节所固定的太阳能总量是多少?呼吸作用消耗的能量占所固定太阳能的比例是多少?

    根据计算结果,画出能量流经该玉米种群的图解,图解中应标明各环节能量利用和散失的比例。

    【课堂小结】

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