資源簡介

生態系統的結構和功能
【教學目標】
1．知識目標：
（1）總結生態系統的營養結構與功能有關的概念；
（2）說出生態系統的營養結構——食物鏈和食物網；
（3）分析生態系統中各種成分的能量關系，概述生態系統中能量流動的特點；
（4）以碳循環為例，說明生態系統物質循環的特點；
（5）概述生態系統的功能以及特點。
2．能力目標：
通過指導學生歸納生態系統的組成成分及分析生態系統的營養結構，培養學生分析綜合和推理的思維能力。
3．情感目標：
（1）通過了解生態系統各組分的相互關系及食物網，滲透普遍聯系的辯證觀點的教育；
（2）通過了解生態系統的組成成分，滲透“人是生態系統中一員”的觀點，從而對學生進行生態觀點的教育。
【教學重點】
1．由食物關系構成的食物鏈和食物網；
2．以食物鏈為基礎的能量流動以及特點；
3．生態系統物質循環的特點。
【教學難點】
1．本節的各項活動；
2．生態系統能量流動和物質循環的特點。
【教學方法】
觀察、思考、討論、結論。
【板書設計】
生態系統的結構和功能
一、生態系統的營養結構：
食物鏈和食物網
二、生態系統的功能：
1．生態系統的能量流動：單向流動，逐級遞減。
2．生態系統的物質循環
【課時安排】
3課時
【第一課時】
【教學重點】
由食物關系構成的食物鏈和食物網；
【教學難點】
活動“分析草原生態系統中部分生物的關系”。
【教學過程】
復習引入：
出示表格請同學們回答
生物類群 生態系統中的地位 在生態系統中的作用
生產者
消費者
分解者
由此可知，生態系統的生產者、消費者和分解者具有各自的生態功能，那么它們之間的關系如何？它們之間的關系又將會對生態系統產生怎樣的影響呢？我們這節課就來探究這個問題。
活動：分析草原生態系統中部分生物的關系。
觀察圖片，討論有關這個生態系統的幾個問題：
1．草原上的植物在生態系統中具有什么作用？
（答：通過光合作用合成有機物，供給該生態系統中各種動物的生活利用。）
2．草原上的各種動物與草原的植被有什么關系？
（答：吃與被吃——捕食的關系。）
3．草原上的各種動物之間具有什么關系？
（答：捕食關系——昆蟲被蟾蜍捕食；競爭關系——食蟲鳥、蜘蛛、蟾蜍均以昆蟲為食，因為爭奪食物而競爭。）
4．嘗試將草原生態系統中各種生物之間的關系用線連起來。
小結：通過活動，我們發現生態系統中各種生物之間存在著直接或間接的關系——吃與被吃的關系，這就是我們通常所說的食物鏈。
請同學們看書思考：
1．什么是食物鏈、食物網？
2．食物鏈的書寫方法？
3．數一數，這個草原生態系統中有幾條食物鏈？
（答：略）
講述：在生態系統中，各種生物之間由于食物關系而形成的吃與被吃的鏈條式食物關系，叫做食物鏈。許多條食物鏈之間彼此交錯，形成復雜的網狀聯系就是食物網。
注意食物鏈的寫法：首先，食物鏈的起點是生產者；其次，要注意箭頭的方向：從被捕食者指向捕食者。如有這樣幾種生物，草、鼠、兔、狐，食物鏈的寫法是：草→兔→狐或草→鼠→狐。第三，在這種食物鏈中不出現分解者，因為分解者只能分解動、植物的尸體、排泄物和殘落物等，進行腐生生活，而不能與動、植物之間形成捕食關系。
食物鏈和食物網反映了生態系統中各種生物之間復雜的食物關系，是生態系統的營養結構。
練習：下圖是南極食物網的簡圖。看圖填寫有關問題：
1．這個食物網有食物鏈幾條？（5）
2．這個食物網中的生產者是誰？（浮游植物）
3．假設由于某種原因，這個生態系統中的大魚全部死亡，磷蝦的 數量將會怎樣？（先增加再減少）
４．在這個食物網中，最長的食物鏈是哪條？（浮游植物→浮游動物→大魚企鵝（海豹）→虎鯨）
課后記：本節課通過引導學生首先從分析生態系統各成分之間的關系入手研究，生態系統內部最重要的聯系是生物之間的營養聯系，由此引出食物鏈的概念，闡明食物鏈是生態系統中各種生物之間由于食物關系而形成的一種聯系。然后引導學生觀察教材“溫帶草原生態系統的食物網簡圖”，一方面觀察食物鏈之間彼此相互交錯連結的復雜營養關系，引出食物網的概念，另一方面讓學生觀察圖中有多少條食物鏈，并列舉出最長及最短的食物鏈，由此來強化對食物鏈和食物網概念的理解。
【第二課時】
【教學重點】
以食物鏈為基礎的能量流動以及特點；
【教學難點】
1．活動“討論水族箱中能量的來源和流動”；
2．生態系統能量流動的特點。
【教學過程】
復習引入：
生態系統的結構是什么？
（答：食物鏈和食物網）
那這種結構具有什么功能呢？我們這節課來一起探討。
請同學們看活動“討論水族箱中能量的來源和流動”，討論下面幾個問題：
1．水族箱中各種動物如何獲得維持生命活動的能量？
（答：從植物的有機物中獲得生命活動的能量。）
2．水族箱中的各種植物維持生命活動的能量來自何方？這些植物是怎樣獲得所需的能量的？
（答：來自太陽。綠色植物通過光合作用將光能儲存在合成的有機的中。）
3．能量如何在生態系統的各種生物中流動？
（答：各種生物通過吃與被吃的關系構成食物鏈，能量在食物鏈的各種生物間流動。）
4．各種生物獲得的能量是不是可以全部用于它們的生命活動？
（答：不能，因為一部分能量在流動中損失。）
5．生態系統中的能量流動具有什么特點？
（答：單向流動，逐級遞減。）
6．為什么能量流動是單向的？為什么能量在流動中會有損失？
（答：略。）
講述：生態系統中的能量流動是沿著食物鏈和食物網而進行的。所有生物生命活動所需的能量最終都來自太陽能。太陽能通過綠色植物的光合作用進入生態系統，然后經過食物鏈從生產者轉移到消費者，由于生物都要進行新陳代謝而消耗了大量的能量，所以每一次只有10%——20%的能量從較低的營養級流向較高一級的營養級，能量在沿著食物鏈鏈依次流動的過程中，會發生逐級遞減，而流動方向也只能是生產者→消費者的單向流動，不能逆轉。這樣，愈向食物鏈的后端，生物體的數量愈少，儲存的能量也愈少，就形成了金字塔形的生物體數量與能量的關系。
1．此食物網中有幾條食物鏈。（6條）
2．其中最短的食物鏈中有幾種生物。（4種）
3．寫出最長的食物鏈。（矽藻→水蚤→蝌蚪→水中甲蟲→魚→鴨→池邊食肉動物）
4．數量最多的生物是什么？（矽藻）
5．數量最少的生物是什么？（池邊食肉動物）
課后記：在能量流動特點的教學中，引導學生從不同的角度獨立分析。從傳遞過程的角度，引導學生分析能量流動的起點（生產者固定太陽能）、渠道（食物鏈或食物網）和終點（呼吸熱）；從傳遞方向的角度，引導學生分析由于食物鏈中各個營養級的關系不能逆轉，以呼吸熱形式選散的能量也不能被生產者再次固定，所以系統內的能量流動是單向的；從傳遞數量的角度，引導學生分析由于各個營養級的生物本身生命活動要消耗能量，生物遺體、遺物內含能量等，所以只有一部分能量沿著食物鏈的營養級依次傳遞；從傳遞效率的角度，引導學生分析由于各個營養級流動能量的損失（原因由學生自己分析），能量傳遞效率約為10％～20％。
在能量金字塔的教學中，從引導學生總結分析能量流動的特點引出。即沿著食物鏈的各個營養級呈單方向流動的能量，每經過一個營養級大致降低一個數量級，營養級別越高，能量傳遞比例則越低，這是各種生態系統能量流動的共同規律。這種能量流動的傳遞效率可以用一種方式形象地表示出來——能量金字塔。然后具體指出能量金字塔是用各個營養級能量數值繪制成的。再用“某一個湖的能量金字塔”的圖解練習說明能量金字塔的表示方法和意義。
【第三課時】
【教學重點】
生態系統物質循環的特點。
【教學難點】
1．活動“分析生態系統的碳循環”；
2．生態系統物質循環的特點。
【教學過程】
引言
上節課我們學習了生態系統中能量的流動，它具有什么樣的特點呢？
（答：單向流動，逐級遞減。）
很好，那么，生態系統中物質循環又具有什么樣的特點呢？
請同學們看活動“分析生態系統的碳循環”
講述：糖、脂肪、蛋白質、核酸都是構成生物體的基本物質，在它們的分子中都含有碳元素。碳元素大約占生物體干重的49%，是有機化合物的骨架，沒有碳就沒有生命。碳在無機自然環境中存在的形式即以二氧化碳和碳酸鹽（石灰巖、珊瑚礁）的形式存在，因此我們分析生態系統的碳循環也就是分析生態系統的二氧化碳循環。
討論：
1．無機環境中的二氧化碳是怎樣進入到生物體內的？
（答：綠色植物光合作用將無機環境中的二氧化碳和水合成有機物，使二氧化碳進入植物體，動物以綠色植物為食，這些含碳的有機物進入動物體內。）
2．與生產者比較，消費者獲得含碳化合物的方式有什么特點？
（答：生產者可以利用無機環境中的二氧化碳，而消費者只能利用生產者光合作用合成的含碳有機物。因此，生產者屬于自養生物，消費者屬于異養生物。）
3．生物體哪些生命活動可以使無機環境中的二氧化碳得到補充？
（答：動物、植物的呼吸作用、微生物的分解作用產生的二氧化碳以及工廠生產、居民生活排放的二氧化碳都可以使無機環境中的二氧化碳得到補充。）
4．碳在生態系統中是怎樣循環的？
（答：綠色植物光合作用使大氣中二氧化碳以有機物的形式進入生態系統，這些有機物可以構成植物體；動物通過直接或間接以綠色植物為食，含碳的有機物進入動物體內，構成動物體或為動物體生命活動利用；動植物死亡后，其尸體為細菌、真菌等分解者分解，碳又以二氧化碳的形式進入無機環境。）
5．根據碳循環的途徑和特點，推測生態系統中的水循環途徑和方式。
（答：碳循環是在生物與無機環境之間進行的，具有往返循環的特點，水循環同樣具有碳循環的特點。）
講述：總之，通過食物鏈和食物網，生態系統進行著能量流動和物質循環。生態系統中生產者、消費者、分解者以及非生物物質、能量通過能量流動和物質循環，緊密聯系，構成一個統一整體，從而使一個生態系統得到生存和發展，所以說，能量流動和物質循環是生態系統的重要功能。
下面請同學們拿出你們自制的生態瓶，進行交流、討論：
1．要使模擬的生態系統維持更長的時間，生態系統中除了要有非生物物質、生產者、消費者等成分，還有什么因素必須得到保證？
（答：陽光。陽光是生態瓶中各種生物生命活動的能量來源，如果不能保證該生態瓶的陽光供應，其中的生物將會死亡。）
2．為什么相對封閉的生態瓶中的生物能存活較長的時間？
（答：該生態瓶是一個小的生態系統，其中包含了生態系統的各種成分，只要保證該生態瓶的能量供應，并且維持其中的生物之間以及生物與無機環境之間的相對穩定的關系，就可以使其中的生物存活較長的時間。）
講述：同學們回答的很好，可見生態系統的穩定性是十分重要的，下節課我們一起來學習。
課后記：碳循環是生物圈內基本的物質循環之一，通過指導學生學習碳循環來了解生態系統的物質循環過程。在碳循環的教學中加強直觀性，利用教材上“碳的循環”圖解來進行，即引導學生觀察“碳的循環”圖解，教師提出一系列的問題要學生在觀察的基礎上進行解答。較好地解決了這一問題。
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