32生态系统的能量流动 教案学年人教版高二生物选择性必修二.docx

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32生态系统的能量流动教案学年人教版高二生物选择性必修二

高二生物：

教案李昭平

第2节生态系统的能量流动

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，概述生态系统的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。

二、教学重点

生态系统的能量流动过程。

三、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。

四、课时安排

1课时

五、教学过程

（一）新课导入

教师展示课本问题探讨图片，提问：

（1）请你画出两种策略的食物链（网）

（2）这两种生存策略哪种能为人提供更多的能量

（3）为什么策略2为人提供的能量少于策略

（4）什么是能量？

人所吃玉米中有没有能量？

是以什么形式存在的？

（5）吃进人体的玉米中的能量都会储存在人体中吗？

会不会转化和散失呢？

（结合细胞呼吸中，葡萄糖氧化分解后有66%的能量以热能形式散失）

（6）玉米、人等生物获得的能量最初来自哪里？

如果我们将生态系统作为一个整体去研究的话，那么一个生态系统要想维持稳定，也存在能量的输入以及能量的变化。

下面我们一起来了解什么是生态系统的能量流动。

（二）讲授新课

1、能量流动的概念

（1）概念：

生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。

输入：

①形式：

太阳能

②途径：

主要通过光合作用，（深海热泉口生态系统通过化能合成作用）

传递：

①形式：

有机物中的化学能

②途径：

食物链（网）

转化：

①太阳能→有机物中的化学能→热能

散失：

①形式：

热能

②途径：

各种生物的呼吸作用

2、研究能量流动的具体思路

研究能量流经一个种群的情况，可以列举该种群中每一个个体的情况：

以个体为研究对象，有很大的局限性和偶然性，如个体会死亡，数据可能不准确，不同个体之间的差异过大，如果将种群看作一个整体去研究，会是什么样呢？

以种群为单位，又会有什么问题？

种群存在于复杂的食物网内，可能因食物网的复杂性而影响结果的准确性，如果以一个营养级的所有种群作为一个整体来研究，又会是什么样的形式呢？

优点：

能很好地避免上述不足，提高结果的准确性。

总结：

研究生态系统的能量流动，我们通常将处于同一个营养级的所有生物作为一个整体去研究，这样就可以精确地反映每一个营养级能量的输入和输出情况了。

我们以及知道研究思路了，下面我们一起来了解能量流动的过程，我们分别分析第一、第二营养级的能量流动情况，以此来了解能量流动的过程。

3、能量流动的过程

（1）第一营养级的能量流动

提问：

地球上几乎所有生态系统的能量都来自哪里？

（太阳能）这些能量是如何输入生态系统的？

（光合作用将光能转化为化学能，固定在有机物中），绘图表示第一营养级的能量去路有哪些？

第一营养级的能量怎样传递到第二营养级？

能量在第二营养级的流动与第一营养级又有什么不同呢？

摄入量：

指植食性动物取食的总量，即食物总量。

同化量：

指动物经过消化和吸收后转化为自身的能量。

摄入量=同化量-粪便量（粪便量属于生产者同化量的一部分）

提问：

第二营养级的同化量去向有哪些？

①呼吸作用中以热能的形式散失；

②以遗体残骸的形式被分解者利用；

③流入次级消费者（②③属于用于自身生长、发育和繁殖的能量）

能量在最高营养级是怎样流动的呢？

最高营养级同化的能量去向有哪些？

①呼吸作用中以热能的形式散失；

②以遗体残骸的形式被分解者利用；（最高营养级没有流入下一营养级的能量）

那么，请大家总结归纳出各营养级同化量的去向：

因此在生态系统中，能量流动大致可以概括为：

提问：

（1）初级消费者粪便中的能量是哪个箭头？

（2）哪些或哪个箭头代表初级消费者的同化量？

（3）哪些箭头代表初级消费者用于生长、发育、繁殖的能量？

（4）上一营养级同化的能量会百分之百流入下一营养级吗？

因此在能量沿着食物链流动过程中，呈现出什么特点？

（箭头越来越窄）（5）短时间内，某营养级的生物一定会被捕食或者死亡吗？

由此同化量的去向还应该包括未被利用的能量。

即：

（上图不用做修改，因为未利用的能量最终会被利用，上图是不定时分析的结果）

未被利用是指：

在统计能量流动的那个时间段内，某一营养级生物的同化量中未被呼吸作用消耗，也未被下一营养级捕食或分解者利用的能量，有时还包括以化石燃料形式储存于地下未被人类开采的能量，还包括多年生植物上一年自身生长发育的净积累量。

如草原中一批羊，羊吃草可以长大，在统计期间，有被狼捕食的，有死亡的，还有未死亡的（未利用）

引导学生完成思考讨论：

（1）生态系统中的能量流动和转化是否遵循能量守恒定律？

（2）流经生态系统的能量能否再回到这个生态系统中来？

讲解：

上述我们只是通过定性分析的方法了解了生态系统的能量流动，但是定性分析不能揭示事物的本质，只有通过定量分析，我们才能揭示能量流动的规律和特点。

4、能量流动的特点

思考：

如果要定量研究生态系统的能量流动，什么样的生态系统适合研究？

（范围小、边界清楚、结构简单，而且可在一定时间内获得数据）

教师图片展示赛达伯格湖，展示用其研究的优点：

边界明显、封闭性强，与周围环境的物质和能量交换小，内部环境稳定，生态因子变化幅度小。

引导学生设计表格总结图中数据：

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?

流入某一营养级的能量除了流入下一营养级的之外，还有：

①一部分通过该营养级的呼吸作用散失；

②一部分作为排遗物、遗体或残枝败叶被分解者利用；

③一部分未被利用

通过以上分析，可以总结出能量流动的两个特点：

（1）单向流动（原因：

捕食关系是长期进化形成的不可逆转，每一营养级呼吸散失的能量不能再被生物群落利用，因此无法循环）

（2）逐级递减（输入某一营养级的能量只有10%-20%能流入下一营养级，即能量传递效率为10%-20%，营养级越多，能量流动过程中损耗越多，因此食物链中的营养级不超过5个）

总结：

（1）任何生态系统都需要不断得到能量补充，以便维持生态系统的正常功能；（如人工鱼塘需要投喂饲料，此时流入鱼塘生态系统的总能量就是生产者固定的太阳能+人工投入的有机物中的化学能）

（3）如果一个生态系统在一段较长时间内没有能量（太阳能或化学能）输入，这个生态系统就会崩溃。

展示几种能量流动典型计算题。

5、生态金字塔

6、研究能量流动的实践意义

（1）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。

（2）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（沼气池实现了对能量的多级利用，大大提高了能量的利用率）

能量利用率是指：

流入最高营养级的能量（人类）占生产者固定总能量的比值，食物链越短，能量利用率越高，能量利用率不等于能量传递效率。

（3）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，合理确定草场载畜量，麦田除草、除虫。

六、板书设计

（一）能量流动的过程

（1）生产者的能量流动

（2）初级消费者的能量流动

（3）最高营养级的能量流动

（二）能量流动的特点

①单向流动

②逐级递减

（三）研究能量流动的实践意义

七、教学反思

本节内容概念性的内容比较多，也比较抽象，因此有的学生在理解能量流动的概念出现了误解。

在课堂上通过相关图片展示和例题讲解帮助这些学生更好地理解了能量流动的特点以及意义。

在情感态度方便，让学生明白，在资源短缺的时候更应该缩短食物链减少不必要的消耗。

2020年11月13日