1、第三节生态系统中的能量单向递减流动u 教学目标1分析生态系统中能量流动的过程和特点，构建能量流动的模型。2调查生态系统中的能量流动过程，关注能量流动规律在农业生产上的应用。u 教学重难点【教学重点】1分析生态系统中能量流动的过程和特点，构建能量流动的模型。2能量流动规律在农业生产上的应用。【教学难点】1分析生态系统中能量流动的过程和特点，构建能量流动的模型。2结合调查活动，分析生态系统中能量单向流动，逐级递减的规律。u 教学过程【新课引入】阅读分析小资料：呼吸热。果蔬呼吸作用产生能量，其中很大一部分以热能的形式释放出来，从而使采后的果蔬温度升高，不利于贮藏和运输。为延长果蔬的贮运寿命，在其贮运
2、过程中需准确掌握果蔬所释放的呼吸热，以经济合理地选用制冷设备，有效地维持果蔬在贮运过程中所需要的温度。师生共同进行问题探讨：生态系统中能量是如何被利用的？散失的热能能否被重新的利用？【新知讲解】一、初级生产量是生态系统的基石1初级生产量教师讲解初级生产量的相关概念，学生尝试举例说明，并根据预习内容完成概念的补充说明。（1）初级生产量的概念：绿色植物通过光合作用所固定的能量或所合成的有机物质。单位为g/（m2a）或J/（m2a），a代表年。（2）初级生产量的作用：所有消费者和分解者都直接或间接地利用初级生产量为生，初级生产量是生态系统的基石。（3）初级生产量的分类：总初级生产量（GP）：包括呼吸
3、消耗在内的全部初级生产量。净初级生产量（NP）：用于植物的生长和繁殖的初级生产量。（4） 总初级生产量、净初级生产量和呼吸消耗量的关系：总初级生产量（GP）=净初级生产量（NP）+呼吸消耗量（R）。当GPR时，积累有机物为正值，当GPR或GPR时，积累有机物减少或不变。（5）初级生产量的变化特征：不同生态系统的净初级生产量存在很大差异。热带雨林、温带常绿林、落叶阔叶林、北方针叶林、草原和荒漠的净初级生产量依次减少。陆地生态系统的初级生产量具有垂直变化特征。森林中，乔木的初级生产量最高，灌木次之，草本植物更低。初级生产量还随群落的演替而逐渐增加，当群落演替到顶极时，净生产量反而最小。虽然顶级群落
4、的总初级生产量接近最大，但此时的呼吸消耗量也达到了最大值并几乎与总初级生产量相等。2次级生产量教师讲解次级生产量的相关概念，对于净次级生产量及其生产过程，师生根据图片尝试共同探讨、构建概念模型，举例分析不同生态系统的次级生产量的不同。（1）次级生产量的概念：异养生物靠取食植物、其他动物和一切现成有机物而生产出来的有机物或固定的能量。（2）总次级生产量：被消费者所同化的总能量。（3）净次级生产量：总次级生产量中的一部分用于动物的呼吸，最终将以热能的形式散失掉，剩下的一部分即为净次级生产量，用于动物的生长和繁殖。（4）次级生产量的生产过程：（5）不同生态系统的次级生产量不同：海洋植食动物利用藻类的
5、效率大大高于陆地动物利用植物的效率，海洋的年净初级生产总量虽然只有陆地的年净初级生产总量的一半，但海洋的净次级生产总量相当于陆地净次级生产总量的3倍多。【核心归纳】比较初级生产量和次级生产量教师指导学生根据前面所学概念归纳总结。二、生态系统的能量流动过程教师讲解能量流动的概念，过程，学生根据教师举例，对生态系统中能量的流动过程进行举例，并从宏观和每个营养级的微观方面分别分析，并总结能量流动的研究层次。1生态系统的能量流动生态系统的能量流动包括能量输入、传递和散失的过程。在生态系统中，能量不断沿着太阳植物植食动物肉食动物顶级肉食动物的方向流动。2能量流动的过程（1）太阳能进入生态系统的输入过程；
6、（2）食物链和食物网的能量传递过程；（3）能量通过生物体的呼吸以热能的形式散失的过程。3宏观分析生态系统中能量的流动过程4初级消费者的能量去路5能量流动研究分为食物链和生态系统两个层次（1）在食物链层次上进行能量流动分析，是把每一个物种都作为能量从生产者到顶级肉食者移动过程中的一个环节，当能量沿着一条食物链在几个物种间流动时，测定食物链每一个环节上的能量值。（2）在生态系统层次上分析能量流动，是把每个物种都归属于一个特定的营养级中，然后精确地测定每一个营养级能量的输入值和输出值。三、能量在生态系统中沿食物链单向流动、逐级递减1能量流动特点学生根据教材P68-69内容，总结能量流动的特点：单向流
7、动、逐级递减。2能量传递效率教师讲解能量传递效率的概念和计算公式。（1）概念：营养级之间或食物链不同环节之间能量传递的百分比。（2）计算公式：林德曼效率=第（n+1）个营养级的同化量/第n个营养级的同化量100%3【学生活动】能量流动的定量分析学生根据赛达伯格湖能量流动定量分析图，尝试运用所学知识进行分析解释：总初级生产量中有20.7%被生产者的呼吸所消耗，净初级生产量为368.3 J/（ma）。净初级生产量中被植食动物和分解者利用的只占20.4%，未被植食动物和分解者利用的多达79.6%，这些未被利用的生产量最终都沉入湖底形成了植物有机质沉积物。问题探讨：植食动物、肉食动物的总次级生产量、能
8、量的传递效率、净次级生产量各是多少？四、生态系统中的能量流动呈金字塔形1能量金字塔师生共同探讨能量金字塔的概念、形状和各营养级之间的能量传递特点。（1）能量在流动过程中，随着营养级的增加而呈现逐渐减少的趋势。（2）形状：永远是正立的，呈现下宽上窄的金字塔形。（3）一般情况下，陆地生态系统各营养级之间的能量传递效率大约只有10%，海洋生态系统中能量传递效率会大于10%。五、人类将生态系统中的能量流动规律应用于农业生产1能量流动规律的研究意义教师说明能量流动规律的研究意义，引导学生进行举例分析。研究能量流动规律有利于帮助人类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有益的方向。
9、以桑基鱼塘为例，师生共同探讨农业生产中生态系统中的能量流动规律有哪些应用。问题探讨：农业生产中生态系统中的能量流动规律有哪些应用？2【小资料】能量守恒定律学生阅读小资料内容，说明物理学定律在生态系统的能量流动研究中的应用。能量守恒定律即热力学第一定律，是指“在自然界发生的所有现象中，能量既不能被消灭，也不能凭空产生，它只能以严格的当量比例由一种形式转变为另一种形式”。依据这个定律可知，一个体系的能量发生变化，环境的能量也必定发生相应的变化，如果体系的能量增加，环境的能量就要减少；反之亦然。对生态系统来说也是如此，例如，光合作用生成物所含有的能量多于光合作用反应物所含有的能量，生态系统通过光合作
10、用所增加的能量等于环境中太阳辐射所减少的能量，总能量不变，所不同的是太阳能转化为化学能输入了生态系统，表现为生态系统对太阳能的固定。六、调查校园（或公园）生态系统中的能量流动学生活动：调查校园（或公园）生态系统中的能量流动生态系统的能量是沿着食物链和食物网流动的，通过调查一个生态系统中生物成分的物种和数量，依据生物的食性，确定各物种在食物链和食物网中的地位，并划分相应的营养级，可以定性分析该生态系统的能量流动过程及其特点。【目的要求】（1）学会不同生物类群的调查方法。（2）通过物种调查和食物关系分析，绘制该生态系统的食物网。（3）划分相应的营养级，绘制数量金字塔，分析能量流动的特点。【课堂小结
11、】教师带领学生回顾本节课的重要知识点，指导学生总结本节课的重点和难点。【课堂检测】1与生态系统中的生产量相关的叙述，正确的是（ D ）A初级生产量是初级消费者所固定的能量或所合成的有机质B总初级生产量减去用于呼吸和繁殖的消耗量即为净初级生产量C生态系统的总初级生产量越大，则其储存也就越大D顶极群落的净生产量在不同演替阶段的群落中是最小的2调查得知某河流生态系统的营养结构共有4个营养级（以a、b、c、d表示）。经测定一年中流经这4个营养级同化的能量分别为：营养级能量（Jm-2）a141.10105b15.91105c0.88105d871.27105该生态系统中初级消费者是（ A ）Aa Bb
12、Cc Dd3下图为生态系统中能量流动图解部分示意图（字母表示能量的多少），下列叙述正确的是（C）A图中b=h+c+d+e+f+iB生产者与初级消费者之间的能量传递效率为a/b100%C“草兔狼”这一关系中，狼粪便中的能量属于dD缩短食物链可以提高能量传递效率【课外拓展】课外读：无人遥感技术在生态学中的应用教师引导学生阅读相关材料，并探讨现代技术对生物学研究的推进作用。遥感技术是一种非接触的远距离探测技术，通常运用传感器对物体电磁波的辐射、反射特性进行探测。无人遥感技术在生态学中的应用：u 物种识别；u 植物的生理状态评估；u 种群分布及其动态监测；u 群落调查；u 生物多样性评价；u 生态系统监测与管理等方面。 14 / 14
