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1、生态系统与生态平衡学案生态系统的结构 教学设计方案教学过程一、首先复习生态系统的概念，把生态系统的概念与生物群落的概念加以区分，突诞生态系统的结构与功能特点，指诞生态系统的探讨中心就是它的结构和功能，由此引诞生态系统结构的学习课题。并引导学生分析：探讨生态系统的结构，首先要探讨清晰生态系统的组成成分，然后还要探讨各组成成分之间的联系（即养分结构）。二、学习生态系统的成分时，首先结合教材中一个池塘生态系统的示意图，引导学生视察分析该生态系统中的各种无机环境要素和生物组成，列举出这些成分；再引导学生从各成分在生态系统中的功能的角度对这些成分进行分类，给诞生产者、消费者及分解者的名称。最终以板书的形
2、式总结归纳诞生态系统的成分（如下）。三、对于生物成分的教学，留意引导学生分析三大功能类群在生态系统的地位。生产者是生态系统的主要成分，因为绿色植物固定太阳能，进行初级生产，是消费者和分解者获得能量的源泉，也是生态系统存在和发展的基础；分解者在生态系统占有重要地位，因为大约90的陆地初级生产量都需分解者的分解功能归还给无机环境，供生产者再汲取；消费者则不会影响到生态系统的根本性质。四、对于生态系统养分结构的教学，可以引导学生首先从分析生态系统各成分之间的关系入手探讨，生态系统内部最重要的联系是生物之间的养分联系，由此引出食物链的概念，阐明食物链是生态系统中各种生物之间由于食物关系而形成的一种联系
3、。然后引导学生视察教材“温带草原生态系统的食物网简图”，一方面视察食物链之间彼此相互交织连结的困难养分关系，引出食物网的概念，另一方面让学生视察图中有多少条食物链，并列举出最长及最短的食物链，由此来强化对食物链和食物网概念的理解。五、对于养分级的教学内容，老师引导学生留意生态系统的每一条食物链都包括几个环节，同一环节上全部生物的总和，可作为一个养分级。然后以一条食物链为例，分析该食物链上各个环节的生物属于哪一养分级；再引入食物网（同上）中推断某种生物所处的养分级，使学生相识到有些生物（如杂食、肉食动物）可以同时占有几个养分级别；同时指出一条食物链的养分级一般不超过五个，为后面生态系统功能的教学
4、打下一个伏笔。六、最终总结指出食物链和食物网是生态系统的养分结构，是生态系统功能的结构基础，生态系统的能量流淌和物质循环就是顺着这种渠道流淌的。教学结束后，可以选择适当的方式进行反馈测试，反馈的方式和题目略。板书提纲二、生态系统的结构包括两个方面：生态系统的成分食物链和食物网（一）生态系统的成分1、非生物的物质和能量：阳光、空气、水分、矿物质等。2、生产者：绿色植物。3、消费者：各种动物。4、分解者：腐生的细菌和真菌。（二）食物链和食物网1、食物链：各生物之间由于食物关系而形成的一种联系。如：柳树叶片蝉螳螂黄雀鹰特点：起先时是生产者说明：捕食链、寄生链、腐生链2、食物网很多食物链彼此相互交织联
5、结的困难养分关系。3、养分级：食物链上每个环节或食物网中同一环节上全部生物的总和。说明：小结：结构的两种含义 生态系统的结构 生态系统的结构一、教学目标 1.举例说明什么是生态系统。 2.探讨某一生态系统的结构。 3.尝试建构生态系统的结构模型。二、教学重点和难点 1.教学重点 探讨生态系统的结构。 2.教学难点 说明生态系统是一个整体。三、教学策略 学生对“生态系统”一词并不生疏，对其最基本的内涵通过初中生物课的学习已有初步的了解。生态系统的概念是形成生态学思想的基础，本章是围围着剖析生态系统概念的实质绽开的。因此，在教学中要突诞生态系统内各组分的相互联系与相互作用、有序与和谐、多样与困难等
6、。要从培育学生的生态学思想的角度，制定教学策略。 本节可以结合“思索与探讨”中的素材，探讨“你认为什么是生态系统”的话题。让学生依据自己对生态系统的理解，列举五个生态系统的实例，并列诞生态系统的推断要点。学生之间相互交换作业，并对同伴的作业作出评判。 在学生探讨的基础上，老师以池塘生态系统为例，进一步分析“思索与探讨”中提出的问题。有条件的学校，老师可制作若干个不同限制条件的“生态缸”，让学生视察各个生态缸中的状况，增加感性相识。问题7是让学生尝试建构生态系统的结构模型，这是本节的教学目标之一。生态系统中各种生物和非生物成分繁多且关系困难，无法逐个探讨它们在生态系统中的结构和功能，所以引入了生
7、产者、消费者和分解者的概念，将养分功能相同的生物类群看成一个整体结构，探讨其中的物质与能量改变、信息传递，使探讨问题得到简化。这是一种系统科学的探讨方法，在其他宏观探讨中也经常要应用这种方法。 生态系统的结构包括两方面的内容：生态系统的成分，食物链和食物网。大多数学生在探讨了问题15后，应当能达成这一教学目标。对此，老师可进一步提出本节“问题探讨”中的素材，让学生演练，使学生对生态系统具有肯定的结构有肯定相识。 生物群落与其无机环境之间的关系不是静止的，而是处于动态的改变之中：能量在其中流淌，物质在其中循环，信息在其中传递，多种多样的生物及其与环境之间构建起了动态平衡的关系。 生态系统的空间大
8、小各异，一个池塘、一片草地、一块农田、一座山林、一条河流等，都可以各自成为一个生态系统。地球上的全部生物及其无机环境构成的生态系统称为生物圈。在生物圈中，繁衍着各种各样的生物，每一种生物都生活在各自的特定环境中，它们既利用环境资源满意了自身生长发育的须要，使种群得到持续，同时，它们自身也是构成环境的重要因素。 “生态系统的范围”这部分内容的教学，可以结合实例，采纳列表比较的方法进行归类和总结（参见表5-1）。 表5-1不同类型的生态系统举例 类型森林生态系统草原生态系统农田生态系统划分依据 植物分布状况分布区域潮湿或较潮湿地区干旱地区农耕区主要植物乔木草本农作物主要动物树栖动物为主能挖洞和善奔
9、跑的动物动物种类较少特点 动植物种类多，群落结构困难，种群密度和群落结构能较长时间保持稳定 动植物种类相对较少，群落结构相对简洁，种群密度和群落结构常发生猛烈改变 动植物种类少，群落结构单一，人的作用特别关键，是在肯定程度上受人工限制的生态系统通过列举生态系统的各种类型，启发学生思索生态系统类型多种多样，但在结构上具有很多共同点。重点从“生产者、消费者、分解者”之间的关系，阐释生态系统中各组成成分之间紧密联系构成一个统一整体，体现肯定的结构和功能。 “生态系统是一个统一整体”是教学的难点。在各种类型的生态系统中，都包含有非生物的物质和能量、植物、动物和微生物等组成成分。这些组成成分之间并不是毫
10、无联系的，而是通过物质和能量的联系形成肯定的结构。 关于“食物链与食物网”的教学，老师要向学生说明：群落是生态系统中有生命的部分，群落中生物间的“养分联系”就是生态系统的“生命线”，其主要形式就是“食物联系”。接着以教材中的图示为例，分析生物之间的食物关系，从而建立食物链、养分级和食物网的概念。生态系统的结构导学案 生物导学案第5章生态系统第1节生态系统的结构A：举例说明什么是生态系统。探讨某一生态系统的结构。B：尝试构建生态系统的结构模型。探讨某一生态系统的结构。说明生态系统是一个整体。15分钟 一、生态系统的概念、范围和类型1生态系统的概念：由_及其_相互作用而形成的统一整体。2生态系统的
11、范围：生态系统的范围有大有小，其中_是地球上最大的生态系统，它是地球上全部生物及其无机环境的总和。 二、生态系统的结构： （一）生态系统的成分：1非生物的物质和能量：空气、水、无机盐、阳光、热能等作用：为生物成分供应_和_2生产者：是生态系统的_成分。都属于_生物。例如：_，3消费者：生物种类：营捕食和寄生生活的生物，都属于_生物。例如：捕食的生物：植食性动物、肉食性动物、杂食性动物寄生的生物：动物（蛔虫等）、细菌（结核杆菌、肺炎双球菌等）、寄生的真菌、病毒（SARS病毒、噬菌体等）。绿色植物植食动物肉食动物大型肉食动物消费级别养分级别_消费者：以植物为食的草食动物消费者的类型_消费者：以草食
12、动物为食的肉食动物_消费者：以小型肉食动物为食的大型肉食动物作用：加快生态系统的_、对于植物的传粉和种子的传播等有着重要作用。4分解者：生物种类：营腐生生活的生物.例如：大部分细菌和真菌（乳酸菌等细菌，酵母菌、霉菌、蘑菇、木耳、 灵芝等真菌）；一些动物（蚯蚓、蜣螂、白蚁等）。作用：是把动植物的遗体和动物的排泄物分解成无机物，归还无机环境，保证物质循环的通畅进行，是生态系统的重要成分。思索：细菌可属于哪种成分？植物肯定是生产者吗？生产者肯定是绿色植物吗？动物肯定是消费者吗？连接无机环境和生物群落的重要成分是？生态系统的结构模型：如图 （二）食物网和食物链养分结构 生态系统能量流淌例谈生态系统“能
13、量流淌”学问中的几个特别问题“能量流淌”是生态系统的重要功能之一。在中学生物学问中，能量流淌与物质循环的关系、能量流淌的特点、能量传递的效率等学问共同构成了以“生态系统的能量流淌”为中心的学问体系。然而在“能量流淌”学问中，仍存在一些易被忽视或不常见的问题，如“能量值”的表示方式、最值的计算、能量流淌与生态系统稳态的关系等。本文就此结合教材谈一谈对这些问题的相识，望能对教与学有所帮助。一、能量流淌的几种“最值”计算由于一般状况下能量在两个相邻养分级之间的传递效率是10%20%。故在能量流淌的相关问题中，若题干中未做详细说明，则一般认为能量传递的最低效率为10%，最高效率为20%。所以，在已知较
14、高养分级生物的能量求消耗较低养分级生物的能量时，若求“最多”值，则说明较低养分级生物的能量按“最低”效率传递，若求“最（至）少”值，则说明较低养分级生物的能量按“最高”效率传递。反之，已知较低养分级生物的能量求传递给较高养分级生物的能量时，若求“最多”值，则说明较低养分级生物的能量按“最高”效率传递，若求“最少”值，则说明较低养分级生物的能量按“最低”效率传递。这一关系可用下图来表示。1.以生物的同化量（实际获得量）为标准的“最值”计算例1.下图为某生态系统食物网简图，若E生物种群总能量为，B生物种群总能量为，从理论上计算，A贮存的总能量最少为（）A.B.C.D.解析：由图可知D为生产者，要使
15、A获得的能量最少，则必需保证三个条件，即：一是能量来源途径最少；二是能量传递效率最低（按10%算）；三是食物链要最长。故从理论上讲，与A贮存的总能量最少相关的食物链不行能是DA，也不行能是DA、DECA同时存在，只能是DECA。为此，E的能量在传递给A的途径中，只有确保：E在传递给B时用去的能量最多；E的总能量减去传递给B的后再传给C时效率最低；C在传递给A时效率最低，结果才能使A获得的能量最少。所以据此计算得A贮存的总能量最少为故答案选B项。2.以生物的积累量为标准的“最值”计算例2.已知某养分级生物同化的能量为1000kJ，其中95%通过呼吸作用以热能的形式散失，则其下一养分级生物获得的能
16、量最多为（）A.200kJB.40kJC.50kJD.10kJ解析：本题具有较大的迷惑性，极易错选A项。由于该养分级的能量95%通过呼吸作用以热能的形式散失，故积累的能量只有5%，因而其最多也只有5%（即5%100050kJ）的能量传递给下一养分级。因此答案选C项。二、能量值的几种不同表示方式及相关计算“能量值”除了用“焦耳”等能量单位表示外，在很多生物资料中，其还可用生物量、数量、面积、体积单位等形式来表示，因而使能量流淌关系有了更加丰富的内涵，但是不管用何种单位形式表示，通常状况下能量的传递效率都遵循“10%20%”的规律，下面结合一些例子分别加以阐述。1.能量（单位）表示法及计算以能量（
17、单位）#0;#0;“焦耳”表示能量值的多少是“能量流淌”学问中最常见的形式。在以“焦耳”为单位的能量传递过程中，各养分级的能量数值呈现出典型的“金字塔”形，不行能出现倒置。1.1以生物体同化量的总量为特征的计算如例11.2以ATP为特征的计算这种形式的能量计算是建立在物质氧化分解的基础上的，它常涉及利用呼吸作用或光合作用的反应式。例3：在能量金字塔中，假如生产者在光合作用过程中产生240mol的氧气，其全部用于初级消费者分解血糖，则其释放并贮存在ATP中的能量最多有（）可被三级消费者捕获？A.B.C.D.解析：依据有氧呼吸反应式，可知240mol的氧气能分解40mol的葡萄糖，又由于每摩尔葡萄
18、糖彻底氧化分解产生的能量有1161kJ转移到ATP中，故初级消费者产生的ATP中的能量最多有“”被三级消费者捕获。答案选C项。2.生物量（质量单位）表示法及计算例4：假如一个人食物有1/2来自绿色植物，1/4来自小型肉食动物，1/4来自羊肉，假如传递效率为10%，那么该人每增加1千克体重，约消耗植物（）A.10千克B.28千克C.100千克D.280千克解析：解答本题时，首先应画出食物网，然后依据食物网和题干信息来解答。通过“植物人”这条链计算出消耗植物的量为0.510%5千克；通过“植物植食动物小型肉食动物人”这条链计算出消耗植物的量为0.2510%10%10%250千克；通过“植物羊人”这
19、条链计算出植物的量为0.2510%10%25千克。故要消耗植物的总量为280千克。答案选D项。3.数量（生物体数目）表示法及计算例5：在一片草原上，假如一年中，至少有70000只昆虫生活才可养活一只食虫鸟，而食虫鸟若按10%的能量传递率将能量传给鹰，则理论上每年大约须要3000只食虫鸟才能维持一只鹰的生存，那么假如鹰只靠捕食食虫鸟来生活，则每年至少须要（）只昆虫才能保证一只鹰的生存？A.B.C.D.无法统计解析：生物体的数量通常能够反映诞生物体能量的多少，一般状况下其间成正相关，故常可用生物体的数量来表示能量的多少。由题意可知，昆虫与食虫鸟之间、食虫鸟与鹰之间的能量传递效率只有保证为20%，才
20、能实现“至少”维持一只鹰生存所需的能量供应。故维持一只鹰生存至少须要食虫鸟1500只，由此可计算出维持一只鹰生存至少须要昆虫的量为1500700001.05108只。答案选C项。须要说明的是在以生物体数目表示的能量流淌关系中，有时会出现“金字塔”倒置的现象。如下例。例6.一片树林中，树、昆虫和食虫鸟类的个体数比例关系如下图所示。下列能正确表示树、昆虫、食虫鸟之间的能量流淌关系的是（选项方框面积表示能量的大小）（）解析：在树林中，由于树具有较大的体积（包括其地上的树冠、茎和地下的根系），因而尽管树的量少，但其仍具有较多的能量。故一棵树上可生活着很多昆虫和食虫鸟，又由于食虫鸟以昆虫为食，故按能量流
21、淌的特点，其总能量必将小于昆虫的总能量。答案选C项。4.面积（单位）表示法及计算例7.在“棉花棉蚜食蚜蝇瓢虫麻雀鹰”这条食物链中，假如食蚜蝇要有5m2的生活空间才能满意自身的能量需求，则一只鹰的生活空间至少是（）A.B.C.D.解析：本题以生物的生活范围来反映所具能量的大小。由题意可知鹰处于最高养分级，按能量最高传递效率可求出一只鹰至少所需的生活空间为：（120%20%20%）5m254m2。答案选D项。5.体积（单位）表示法及计算例8：具有三个养分级的能量金字塔，最上层的体积是最下层的（）A.10%20%B.1%4%C.0.1%1%D.1%10%解析：具有三个养分级的能量金字塔，若用体积表示
22、能量值的大小，则能量按最低传递效率传递时，最上层体积应为10%10%1%，按最高传递效率传递时，最上层体积应为20%20%4%。故答案选B项。三、能量流淌与生态系统的稳定性能量流淌效率能干脆反映生态系统的稳定性，能量在传递过程中，若超过肯定的限度，则简单引起种群的生长、繁殖或再生等的障碍，从而导致生态系统稳定性的破坏，故在探讨生态系统的稳定性时必需时刻关注能量流淌效率。例9：某生态系统中初级消费者和次级消费者的总能量分别是W1和W2，当下列哪种状况发生时，最有可能使生态平衡遭到破坏？（）A.W110W2B.W15W2C.W110W2D.W15W2解析：一般状况下，生态系统的能量在两个相邻养分级
23、之间传递效率大约是10%20%。小于或等于20%则不会导致其稳定性的破坏，而大于20%则有可能引起某些养分级生物量的大起大落或生态环境的变更，导致生态系统反抗力稳定性被破坏。纵观本题的四个选项，A选项反映的能量传递效率小于10%，B选项反映的能量传递效率小于20%，C选项反映的能量传递效率大于10%（但不肯定大于20%），只有D选项反映的能量传递效率大于20%。故本题答案选D项。例10：某海滩黄泥螺种群现存量约3000吨，正常状况下，每年该种群最多可增加300吨，为充分利用黄泥螺资源，又不影响可持续发展，理论上每年最多捕捞黄泥螺的吨数为（）A.3000B.1650C.1500D.不超过3000解析：生态系统的稳定性是生物与无机环境长期相互作用形成的，要不影响可持续发展，又要能够获得最大的捕捞量，则必需留意在维持生态系统稳定性的前提下进行捕捞。故答案选D项。第13页 共13页第 13 页 共 13 页第 13 页 共 13 页第 13 页 共 13 页第 13 页 共 13 页第 13 页 共 13 页第 13 页 共 13 页第 13 页 共 13 页第 13 页 共 13 页第 13 页 共 13 页第 13 页 共 13 页