生态系统的功能

生态系统的功能　

一、目标　
（一）知识点
1．使学生初步学会运用生态学的基本观点来认识生态系统中的能量流动、物质循环对生物界的重要性。
2．使学生了解生态系统的主要功能和较多的名词概念以及能量流动与物质循环的特点。
3．使学生理解掌握能量流动过程和物质循环过程，以及它们在生态系统中的重要意义。
（二）能力训练点
1．学会识图，提高学生分析能力。
2．通过电视录像和多媒体软件的观察以及实地考查生态系统，结合课本上理论联系实际，培养学生的观察能力和分析问题的能力。
3．通过讨论交流培养口头表达能力。
4．以生态系统中能量流动和物质循环与人类生存的关系为题撰写小论文，提高学生的综合能力。
（三）德育渗透点
通过生态系统功能的学习，使学生热爱大自然、保护生态环境，热爱祖国的美好山河，热爱家乡，培养高尚的爱国主义情操。　
二、教学重点、难点及解决方法　
1．重点
（1）生态系统的能量流动过程及特点。
（2）生态系统的物质循环过程及特点。
（3）碳循环过程图解。
（4）生态系统的能量流动和物质循环的关系。
2．难点
（1）生态系统的能量流动过程。
（2）生态系统的物质循环过程。
3．疑点
在生态系统中为什么只能是物质循环，能量能否循环。
4．解决办法
（1）将能量流动和物质循环的知识重点、难点编制成图文、音形并茂的多媒体课件，使它们变静为动，变抽象为形象，将难理解的内容转化为易接收的知识。
（2）培养提高学生的识图能力，分析问题、解决问题等思维能力，讨论交流将知识化难为易。　
三、课时安排　
2课时：能量流动1课时，物质循环1课时。　
四、教学方法　
多媒体组合教学模式，采用自学、讨论与讲述法。　
五、教具准备　
1．能量流动和物质循环的多媒体软件及电教设备。
2．电视录像带、放像机。　
六、学生活动设计　
1．自学生态系统的能量流动和物质循环的全部内容。
2．质疑讨论、学生相互启迪，教师点拨指导。
3．交流总结，相互取长补短，获取新的知识体系。
4．巩固所学的新知识，学生相互提问解答，归纳小结，课后练习，写小论文。　
七、教学步骤　
第一课时
　
（一）明确目标
1．使学生理解生态系统的能量流动的起点，能量流动的数量及其作用。
2．以一条食物链为例阐述生态系统中能量流动的过程和特点。
3．使学生理解什么是能量金字塔？人们研究生态系统中能量流动的目的是什么？
（二）重点、难点的学习与目标完成过程
引言：作为生物与环境组成的统一整体，生态系统不仅具有一定的结构，而且具有一定的功能。生态系统的主要功能一是生态系统的能量流动，二是生态系统的物质循环，首先学习讨论生态系统的能量流动。
1．生态系统的能量流动
讲述：生态系统中生物之间的最重要联系是通过食物链和食物网联成一个整体，所以食物链和食物网是生态系统中能量流动和物质循环的主渠道。
学生活动：观看生态系统的能量流动电视录像片和多媒体课件，使学生身临其境，看完录像后，师生共同讨论。
（1）生态系统中能量流动的起点是从什么地方开始的？能不能从动物开始为什么？
生态系统的能量流动是从生产者所固定的太阳能开始的。这里指的生产者主要是绿色植物，因为只有绿色植物才能把太阳光能转变为化学能，储存在有机物中，所以，流经生物群落中的能量是从绿色植物开始的。
生态系统的能量流动起点能不能从动物开始？不能，因为我们通过动植物细胞结构与功能的学习，知道绿色植物的细胞结构有特殊的叶绿体能固定太阳光能，而动物细胞结构没有叶绿体是无法固定太阳光能的，所以只能利用现有的有机物。
（2）能量流动的数量及作用：生态系统的生产者——绿色植物通过光合作用，把太阳光能转化为化学能，储存在它们制造的有机物中。生产者所固定的全部太阳能，就是流经生态系统的总能量。能量流经生态系统后，就是一切生物生命活动的动力，也是生态系统存在和发展的动力。
（3）生态系统的能量流动全过程。
分组讨论生态系统的能量流动图的涵义：
能量流动的起点：地球上所有的生态系统所需的能量都是来自太阳，是从生产者通过光合作用把太阳能固定在它们所制造的有机物中。生产者固定的全部太阳能就是流经生态系统的总能量。所以生态系统的能量流动是从生产者固定太阳光能开始的。
生态系统能量流动的数量，是生产者所固定的全部太阳光能，就是流经生态系统的总能量，这些能量能在生态系统各个营养级中进行流动。
生态系统能量流动的途径：通过食物链阐述其能量流动的过程，结合播放能量流动的多媒体课件，加深学生的印象。生态系统中的能量流动的课件看完后，推荐一个学生归纳其中心内容，其他学生补充，老师点拨指导。
第一、生态系统的总能量，其中一部分能量用于生产者自身的新陈代谢等生命活动，即呼吸作用消耗掉了；另一部分能量随着植物遗体和残枝败叶等被分解者分解而释放出来；还有一部分能量被植食性动物摄入体内。
第二，植物被草食动物吃了以后，一部分以粪便等排泄物被动物排出体外，其余大部分被动物所同化。这样能量由植物流入动物即能量从第一营养级→第二营养级→第三营养级→第四营养级，各营养级所同化的能量，一部分通过呼吸作用消耗掉；另一部分用于各营养级生物的生长、发育、繁殖等生命活动。消费者的尸体、粪便等与生产者的遗体，残枝败叶一样，被分解者分解利用，并通过分解者的呼吸作用将其能量释放到环境中去最终消失。
（4）生态系统能量流动的特点
讲述：
美国生态学家林德曼，明确提出了“十分之一定律”。从理论上讲，一个人靠吃鱼增长身体1kg，就得吃掉10kg鱼，10kg的鱼则要吃掉100kg的浮游动物，100kg的浮游动物要吃掉1000kg的浮游植物。也就是说，1000kg的浮游植物才能养活10kg的鱼，进而才能使人增长1kg体重。
根据林德曼能量传递的“十分之一定律”，编制成多媒体课件，图、文、音、形并茂，形象逼真，学生一目了然。
观看后，学生归纳小结如下：
第一、能量流动不是循环的而是单向的：从生产者→初级消费者→次级消费者→三级消费者→……。食物链各个营养级的顺序是不可逆的，而各个营养级的能量总是以呼吸散失热能。即必须源源不断地输入，又不断地散失。
第二、能量流动是逐级递减的：传递率为10％～20％，一条食物链的营养级一般不会超过五个营养级，因营养级上升一级，可利用的能量相应要减少80％～90％，能量到了第五个营养级时，可利用的能量往往少到不能维持其生存的程度了。由于生态系统能量流量逐级递减，其传递率为10％～20％，即构成了能量金字塔。所以，生产者固定的全部太阳能流经生态系统过程中逐级递减，单向不循环，最终在环境中消失。
（5）研究生态系统能量流动的目的
问：能不能改变生态系统能量流动的规律？
不能，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。例如，在森林中，最好使能量多储存在木材中；在草原牧场上，则最好使能量多流向到牛、羊等牲畜体内，获得更多的毛、肉、皮、奶等畜产品。
（三）总结、扩展
学生活动思维训练
1．为什么肉类食品的价格比小白菜价格高？
引导学生根据林德曼能量流动的“十分之一定律”来阐述这个问题，如鱼体重增加1kg，所需浮游植物100kg等，结合日常生活实际讲解。
2．下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。

图中D表示______。
能量在逐级递减中，传递率按20％计算，若狐获得的能量是8千焦，传递给狼的能量为______千焦，狼获得的能量中，草应供给这条食物链的能量为______千焦。
图中各营养级通过A______作用被消耗，通过B______利用，而B又通过C______被消耗。
太阳能；②1.6　 200；③呼吸　 分解者　 呼吸作用
3．总结
从能量传递过程看，流经生态系统的能量就是绿色植物所固定的全部太阳能，这些能量沿着食物链和食物网的各个营养级传递，可见生产者是消费者和分解者获得能量的源泉，是生态系统存在和发展的基础。
从能量传递的数量和效率看，能量流经各营养级是逐级递减的，单向不循环的，传递率为10％－20％，因为大部分能量用于各营养级自身的新陈代谢等生命活动，另一部分随遗体等被分解者所利用，真正流入下一个营养级的能量只有10％－20％。所以，一条食物链一般不能超过五个营养级，到第五营养级时，可利用的能量已减少到不能维持其生存的程度了。
（四）作业
1．识图作答：下图表示生态系统的能量流动，请据图回答，

（1）将A、B、C、D各营养级的名称依次写在图中：
A．______B．______C．______D．______
（2）图中a1代表______。
（3）图中a2代表______。
（4）a3＜a2的原因是______。
（5）从生态系统能量传递效率上看，一个营养级的能量，流到下一个营养级只有______。因此，一个食物链一般不能超过______。
答案：（1）生产者、初级消费者、次级消费者、三级消费者；（2）生产者所固定的太阳能；（3）从第一营养级流动到第二营养级的能量；（4）初级消费者呼吸作用消耗了大部分的能量，只有10％-20％的能量传递给次级消费者，所以a3＜a2；（5）10％－20％，五个营养级。
2．思考题：生物的个体数量是否能成为金字塔？答案：略。
（五）板书设计
　
七、教学步骤　
第二课时
　
（一）明确目标
1．了解生态系统的物质循环的概念及物质循环的重要意义。
2．理解掌握生态系统的物质循环过程，重点以碳循环为例搞清楚物质循环的过程及特点。
3．掌握生态系统的能量流动和物质循环互为因果关系。
（二）重点、难点的学习及目标完成过程
引言：
生态系统的物质循环也是顺着生态系统的营养结构即食物链和食物网这个主渠道进行循环流动的。前面讲的能量流动与物质循环是不同的，能量在流经生态系统各个营养级时，是逐级递减、单向不循环的。而物质循环是在生态系统的生物群落与无机环境之间可以反复出现，是循环流动的。那么，生态系统中物质到底是怎样循环的呢？
2．生态系统的物质循环
讲述：
（1）物质循环的概念
生态系统的物质循环是指组成生物体的C、H、O、N、P、S等基本元素在生态系统的生物群落与无机环境之间反复循环运动。
生物地化循环：生物圈是地球上最大的生态系统，其中的物质循环带有全球性，这种物质循环又叫生物地化循环。
生态系统的物质循环反复出现，循环流动，不会消失，生物可反复利用。

（2）物质循环的特点
学生活动
演示水、碳、氮循环的多媒体课件（自制），增强学生的感性认识，为学习物质循环奠定基础。
学生谈观后感：老师点拨指导。
水循环：水是组成生物体的重要成分，约占体重的　 60％～95％，体内进行一切生化反应都离不开水。地球上水通过蒸发、降雨、植物的蒸腾、吸收等过程反复循环。
碳循环：碳元素约占生物体干重的　 47％，碳是有机化合物的“骨架”，没有碳就没有生命。碳在无机环境与生物群落之间是以CO2的形式进行循环的。
氮循环：氮是组成蛋白质和核酸的主要成分。氮占大气成分的79％，必须经过生物固氮作用、硝化作用、反硝化作用等才能在生物群落与无机环境间反复循环。
物质循环的主要特点：物质循环是带有全球性的，生物群落和无机环境之间的物质可以反复出现反复利用，周而复始进行循环，不会消失。
为了进一步搞清楚生态系统的物质循环全过程，现以碳循环为例来进行系统学习。
（3）碳的循环过程
演示碳的循环过程多媒体课件，增加学生感性认识。
看图说话，P?267中图104碳的循环过程，一人发言，其他同学补充，老师点拨指导。
碳的作用：糖、脂肪、蛋白质、核酸都是构成生物体的基本物质，在它们的分子中都含有碳元素。碳元素大约占生物体干重的49％，是有机化合物的“骨架”，没有碳就没有生命。
碳在无机自然环境中存在的形式即以CO2和碳酸盐（石灰岩、珊瑚礁）的形式存在。
碳的循环形式：碳在无机环境与生物群落间是以CO2的形式进行循环的。大气中的CO2进入生物群落，主要依赖于绿色植物的光合作用，使CO2中的“C”变成为有机物中的“C”，再通过食物链进入动物和其他生物体中，因此从“C”的循环可见绿色植物是生态系统的基石。除此之外，还有化能合成作用的微生物也能把CO2合成为有机物。

还有一部分生物遗体没有被分解者分解，转变成为地下的石油和煤，这部分“C”暂时脱离循环，一经开采运到地面燃烧，仍可产生CO2再返回碳循环。

3．能量流动和物质循环的因果关系
生态系统的存在是靠物质循环和能量流动来维持的。生态系统的能量流动和物质循环都是通过食物键和食物网的渠道实现的，二者相互伴随进行，又相辅相存，密不可分的统一整体。但是，能量流动和物质循环又有本质上的区别：能量流经生态系统各个营养级时是逐级递减，而且运动是单向的、不是循环的，最终在环境中消失。物质循环是带有全球性的，在生物群落与无机环境间物质可以反复出现，反复利用，循环运动，不会消失。

（三）总结、扩展
1．进入生态系统中生物群落的能量和物质都是通过光合作用进行的，从物质循环、能量流动的角度看，光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。
2．在碳的循环中，森林生态系统是碳的主要吸收者，每年大约固定 36×1012公斤碳。但是，近年来由于人类大量地采伐森林，再加上燃烧化石燃料以及环境污染，因而使大气中的CO2浓度明显增加，这种趋势如果继续发展下去世界的气候就可能发生剧烈变化，后果令人担忧。
3．总结
生态系统的主要功能是进行能量流动和物质循环，能量流经生态系统各个营养级时，是逐级递减的，流动是单向不循环的。物质循环具有全球性，物质在生物群落与无机环境间可以反复出现，循环运动。能量流动与物质循环既有联系，又有区别，是相辅相承，密不可分的统一整体。
（四）布置作业
1．识图作答：

（1）写出①②③④的生理过程及⑤产生CO2的方式。
____②____③____
____⑤____
（2）碳在无机环境与生物群落之间以____形式进行循环。
（3）碳循环中最简单的循环途径是在____和大气之间的循环。
答案：
（1）光合作用、呼吸作用、微生物分解作用、呼吸作用、燃烧。
（2）CO2
（3）绿色植物
2．写小论文浅谈能量流动和物质循环与生物生存发展的关系。
（五）板书设计


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