第2节 生态系统的能量流动

一、目标
1.分析生态系统能量流动的过程和特点。
2.概述研究能量流动的实践意义。
3.尝试调查农田生态系统中的能量流动情况。
二、重点和难点
生态系统能量流动的过程和特点。
三、教学方法
讲述法、探讨法
四、课时安排
1
五、教学过程
〖引入〗以“问题探讨”引入，学生思考回答，老师提示。
〖提示〗：应该先吃鸡，再吃玉米（即选择1）。若选择2，则增加了食物链的长度，能量逐级递减，最后人获得的能量较少。
〖问题〗以“本节聚焦”引起学生再次的思考。
〖板书〗第2节 生态系统的能量流动
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
一、能量流动的过程
〖讲述〗（1）几乎所有生态系统的能量源头是太阳能。植物通过光合作用，把太阳光能固定下来，这是生态系统繁荣的基础。注意：植物光合作用固定的能量减去呼吸作用消耗的能量，才是能够为下一营养级消费的能量。所以，从能量的角度来看，植物的多少决定了生物种类和数量。在气候温暖、降雨充沛的地方，植物格外繁茂，各种生物就会非常繁荣，热带雨林就是这样的情况；在气候寒冷、降雨很少的地方，植物很难生长，各种生物的数量都很少，显得荒凉而冷寂；（2）能量沿着食物链流动时，每一营养级都有输入、传递、转化和散失的过程；（3）生物的遗体残骸是分解者能量的来源。
〖思考与讨论1〗学生思考回答，老师提示。
〖提示〗1.遵循能量守恒定律。能量在生态系统中流动、转化后，一部分储存在生态系统（生物体有机物）中，而另一部分被利用、散发至无机环境中，两者之和与流入生态系统的能量相等。
2.不能，能量流动是单向的。
〖板书〗二、能量流动的特点
〖资料分析〗学生思考回答，老师提示。
1和2
营养级流入能量流出能量
（输入后一个营养级）出入比
生产者464.662.813.52%
植食性动物62.812.620.06%
肉食性动物12.6
分解者14.6
3.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；一部分作为排出物、遗体或残枝败叶不能进入下一营养级，而为分解者所利用；还有一部分未能进入（未被捕食）下一营养级。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.生态系统中能量流动是单向的；能量在流动过程中逐级递减。
〖讲述〗生命活动离不开能量，生物需要不断从外界获取能量才能维持生存；在生物获得的能量中只有一部分贮存于生物体内；由于能量沿食物链流动过程中逐级递减，因而能量相同的食物，动物性食品比例越高，意味着消耗的总能量越多。
〖板书〗能量流动的特点：
1.生态系统中能量流动是单向的；
2.能量在流动过程中逐级递减。
〖旁栏思考题〗学生思考回答，老师提示。
〖提示〗一般情况下，也是金字塔形。但是有时候会出现倒置的塔形。例如，在海洋生态系统中，由于生产者（浮游植物）的个体小，寿命短，又会不断地被浮游动物吃掉，所以某一时刻调查到的浮游植物的量可能低于浮游动物的量。当然，总的来看，一年中流过浮游植物的总能量还是比流过浮游动物的要多。与此同理，成千上万只昆虫生活在一株大树上，该数量金字塔的塔形也会发生倒置。
〖板书〗三、研究能量流动的实践意义
〖思考与讨论2〗学生思考回答，老师提示。
〖提示〗“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。
〖调查〗参考调查点：稻田生态系统
组成成分： （1） 非生物的物质和能量； （2） 生产者： 水稻、杂草、浮游植物等；（3）消费者：田螺、泥鳅、黄鳝、鱼、青蛙、浮游动物、昆虫、鸟类等；（3）分解者：多种微生物。
〖问题提示〗1.生产者主体是水稻，其他生产者有杂草、浮游植物等。农民主要通过喷洒除草剂，或人工除草的方式抑制杂草的生长。
2.初级消费者有：田螺、浮游动物、植食性昆虫、植食性鱼、鸟类等。一般而言，植食性昆虫和鸟类等往往对水稻生长构成危害，田螺、植食性鱼数量较多时也会对水稻生长构成危害。农民采取喷洒农药、竖稻草人等措施防止或减少这些动物的危害。
3.次级消费者有：泥鳅、黄鳝、肉食性鱼、青蛙等。一般而言，这些消费者对水稻生长利大于害。农民通过禁捕，或适量放养等措施，实现生态农业的目标。
5.农民对秸秆的传统处理方式有焚烧或填埋等；现代农业提出了综合利用思想，例如，秸秆可作为多种工业原材料，还可以用来生产沼气，以充分利用其中的能量。
6.主要通过合理密植的方法提高作物的光能利用效率。
7.通过稻田养鱼等措施，实现立体化生态农业；通过建造沼气池，实现能量的多级利用。
〖技能训练〗分析和处理数据
〖提示〗这些玉米的含碳量折合成葡萄糖是6 687.5 kg，计算公式是(12+18)/12×2 675，这些葡萄糖储存的能量是1.07×1011 kJ（计算公式是EG=MG×1.6×107）；
这些玉米呼吸作用消耗的能量是3.272×1010 kJ（计算公式为ΔE呼=ΔMG×1.6×107）；
这些玉米在整个生长季节所固定的太阳能总量是1.397 2×1011 kJ（计算公式为E固=EG+ΔE呼），呼吸作用消耗的能量占所固定太阳能的比例是23.4%；
这块玉米田的太阳能利用效率是1.64%（计算公式为η=1.397 2×1011/8.5×1012）。
〖小结〗见板书。
〖作业〗练习一二。
〖提示〗
基础题
1.A。2.D。3.B。
拓展题
⑴略（2）图b所示生态系统中流向分解者的能量，还有一部分可以以生活能源或食物中化学能的形式被人类再度利用，因此，该生态系统实现了能量的多级、充分利用，提高了能量的利用率。

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