生態系統的功能
一、教學目標
（一）知識教學點
1．使學生初步學會運用生態學的基本觀點來認識生態系統中的能量流動、物質循環對生物界的重要性。
2．使學生了解生態系統的主要功能和較多的名詞概念以及能量流動與物質循環的特點。
3．使學生理解掌握能量流動過程和物質循環過程，以及它們在生態系統中的重要意義。
（二）能力訓練點
1．學會識圖，提高學生分析能力。
2．通過電視錄像和多媒體軟件的觀察以及實地考查生態系統，結合課本上理論聯繫實際，培養學生的觀察能力和分析問題的能力。
3．通過討論交流培養口頭表達能力。
4．以生態系統中能量流動和物質循環與人類生存的關係為題撰寫小論文，提高學生的綜合能力。
（三）德育滲透點
通過生態系統功能的學習，使學生熱愛大自然、保護生態環境，熱愛祖國的美好山河，熱愛家鄉，培養高尚的愛國主義情操。
二、教學重點、難點及解決方法
1．重點
（1）生態系統的能量流動過程及特點。
（2）生態系統的物質循環過程及特點。
（3）碳循環過程圖解。
（4）生態系統的能量流動和物質循環的關係。
2．難點
（1）生態系統的能量流動過程。
（2）生態系統的物質循環過程。
3．疑點
在生態系統中為什麼只能是物質循環，能量能否循環。
4．解決辦法
（1）將能量流動和物質循環的知識重點、難點編製成圖文、音形並茂的多媒體課件，使它們變靜為動，變抽象為形象，將難理解的內容轉化為易接收的知識。
（2）培養提高學生的識圖能力，分析問題、解決問題等思維能力，討論交流將知識化難為易。
三、課時安排
2課時：能量流動1課時，物質循環1課時。
四、教學方法
多媒體組合教學模式，採用自學、討論與講述法。
五、教具準備
1．能量流動和物質循環的多媒體軟件及電教設備。
2．電視錄像帶、放像機。
六、學生活動設計
1．自學生態系統的能量流動和物質循環的全部內容。
2．質疑討論、學生相互啟迪，教師點撥指導。
3．交流總結，相互取長補短，獲取新的知識體系。
4．鞏固所學的新知識，學生相互提問解答，歸納小結，課後練習，寫小論文。
七、教學步驟
第一課時
（一）明確目標
1．使學生理解生態系統的能量流動的起點，能量流動的數量及其作用。
2．以一條食物鏈為例闡述生態系統中能量流動的過程和特點。
3．使學生理解什麼是能量金字塔？人們研究生態系統中能量流動的目的是什麼？
（二）重點、難點的學習與目標完成過程
引言：作為生物與環境組成的統一整體，生態系統不僅具有一定的結構，而且具有一定的功能。生態系統的主要功能一是生態系統的能量流動，二是生態系統的物質循環，首先學習討論生態系統的能量流動。
1．生態系統的能量流動
講述：生態系統中生物之間的最重要聯繫是通過食物鏈和食物網聯成一個整體，所以食物鏈和食物網是生態系統中能量流動和物質循環的主渠道。
學生活動：觀看生態系統的能量流動電視錄像片和多媒體課件，使學生身臨其境，看完錄像後，師生共同討論。
（1）生態系統中能量流動的起點是從什麼地方開始的？能不能從動物開始為什麼？
生態系統的能量流動是從生產者所固定的太陽能開始的。這裏指的生產者主要是綠色植物，因為只有綠色植物才能把太陽光能轉變為化學能，儲存在有機物中，所以，流經生物羣落中的能量是從綠色植物開始的。
生態系統的能量流動起點能不能從動物開始？不能，因為我們通過動植物細胞結構與功能的學習，知道綠色植物的細胞結構有特殊的葉綠體能固定太陽光能，而動物細胞結構沒有葉綠體是無法固定太陽光能的，所以只能利用現有的有機物。
（2）能量流動的數量及作用：生態系統的生產者——綠色植物通過光合作用，把太陽光能轉化為化學能，儲存在它們製造的有機物中。生產者所固定的全部太陽能，就是流經生態系統的總能量。能量流經生態系統後，就是一切生物生命活動的動力，也是生態系統存在和發展的動力。
（3）生態系統的能量流動全過程。
分組討論生態系統的能量流動圖的涵義：
能量流動的起點：地球上所有的生態系統所需的能量都是來自太陽，是從生產者通過光合作用把太陽能固定在它們所製造的有機物中。生產者固定的全部太陽能就是流經生態系統的總能量。所以生態系統的能量流動是從生產者固定太陽光能開始的。
生態系統能量流動的數量，是生產者所固定的全部太陽光能，就是流經生態系統的總能量，這些能量能在生態系統各個營養級中進行流動。
生態系統能量流動的途徑：通過食物鏈闡述其能量流動的過程，結合播放能量流動的多媒體課件，加深學生的印象。生態系統中的能量流動的課件看完後，推薦一個學生歸納其中心內容，其他學生補充，老師點撥指導。
第一、生態系統的總能量，其中一部分能量用於生產者自身的新陳代謝等生命活動，即呼吸作用消耗掉了；另一部分能量隨着植物遺體和殘枝敗葉等被分解者分解而釋放出來；還有一部分能量被植食性動物攝入體內。
第二，植物被草食動物吃了以後，一部分以糞便等排泄物被動物排出體外，其餘大部分被動物所同化。這樣能量由植物流入動物即能量從第一營養級→第二營養級→第三營養級→第四營養級，各營養級所同化的能量，一部分通過呼吸作用消耗掉；另一部分用於各營養級生物的生長、發育、繁殖等生命活動。消費者的屍體、糞便等與生產者的遺體，殘枝敗葉一樣，被分解者分解利用，並通過分解者的呼吸作用將其能量釋放到環境中去最終消失。
（4）生態系統能量流動的特點
講述：
美國生態學家林德曼，明確提出了“十分之一定律”。從理論上講，一個人靠吃魚增長身體1kg，就得吃掉10kg魚，10kg的魚則要吃掉100kg的浮游動物，100kg的浮游動物要吃掉1000kg的浮游植物。也就是説，1000kg的浮游植物才能養活10kg的魚，進而才能使人增長1kg體重。
根據林德曼能量傳遞的“十分之一定律”，編製成多媒體課件，圖、文、音、形並茂，形象逼真，學生一目瞭然。
觀看後，學生歸納小結如下：
第一、能量流動不是循環的而是單向的：從生產者→初級消費者→次級消費者→三級消費者→……。食物鏈各個營養級的順序是不可逆的，而各個營養級的能量總是以呼吸散失熱能。即必須源源不斷地輸入，又不斷地散失。
第二、能量流動是逐級遞減的：傳遞率為10％～20％，一條食物鏈的營養級一般不會超過五個營養級，因營養級上升一級，可利用的能量相應要減少80％～90％，能量到了第五個營養級時，可利用的能量往往少到不能維持其生存的程度了。由於生態系統能量流量逐級遞減，其傳遞率為10％～20％，即構成了能量金字塔。所以，生產者固定的全部太陽能流經生態系統過程中逐級遞減，單向不循環，最終在環境中消失。
（5）研究生態系統能量流動的目的
問：能不能改變生態系統能量流動的規律？
不能，人們雖然不能改變能量流動的客觀規律，但可設法調整能量流動方向，使能量流向對人類最有益的部分。例如，在森林中，最好使能量多儲存在木材中；在草原牧場上，則最好使能量多流向到牛、羊等牲畜體內，獲得更多的毛、肉、皮、奶等畜產品。
（三）總結、擴展
學生活動思維訓練
1．為什麼肉類食品的價格比小白菜價格高？
引導學生根據林德曼能量流動的“十分之一定律”來闡述這個問題，如魚體重增加1kg，所需浮游植物100kg等，結合日常生活實際講解。
2．下圖是草原生態系統中的一條食物鏈及能量流動圖解，回答問題。
圖中D表示______。
能量在逐級遞減中，傳遞率按20％計算，若狐獲得的能量是8千焦，傳遞給狼的能量為______千焦，狼獲得的能量中，草應供給這條食物鏈的能量為______千焦。
圖中各營養級通過A______作用被消耗，通過B______利用，而B又通過C______被消耗。
太陽能；②1.6 200；③呼吸 分解者 呼吸作用
3．總結
從能量傳遞過程看，流經生態系統的能量就是綠色植物所固定的全部太陽能，這些能量沿着食物鏈和食物網的各個營養級傳遞，可見生產者是消費者和分解者獲得能量的源泉，是生態系統存在和發展的基礎。
從能量傳遞的數量和效率看，能量流經各營養級是逐級遞減的，單向不循環的，傳遞率為10％－20％，因為大部分能量用於各營養級自身的新陳代謝等生命活動，另一部分隨遺體等被分解者所利用，真正流入下一個營養級的能量只有10％－20％。所以，一條食物鏈一般不能超過五個營養級，到第五營養級時，可利用的能量已減少到不能維持其生存的程度了。
（四）作業
1．識圖作答：下圖表示生態系統的能量流動，請據圖回答，
（1）將A、B、C、D各營養級的名稱依次寫在圖中：
A．______B．______C．______D．______
（2）圖中a1代表______。
（3）圖中a2代表______。
（4）a3＜a2的原因是______。
（5）從生態系統能量傳遞效率上看，一個營養級的能量，流到下一個營養級只有______。因此，一個食物鏈一般不能超過______。
答案：（1）生產者、初級消費者、次級消費者、三級消費者；（2）生產者所固定的太陽能；（3）從第一營養級流動到第二營養級的能量；（4）初級消費者呼吸作用消耗了大部分的能量，只有10％-20％的能量傳遞給次級消費者，所以a3＜a2；（5）10％－20％，五個營養級。
2．思考題：生物的個體數量是否能成為金字塔？答案：略。
（五）板書設計
七、教學步驟
第二課時
（一）明確目標
1．瞭解生態系統的物質循環的概念及物質循環的重要意義。
2．理解掌握生態系統的物質循環過程，重點以碳循環為例搞清楚物質循環的過程及特點。
3．掌握生態系統的能量流動和物質循環互為因果關係。
（二）重點、難點的學習及目標完成過程
引言：
生態系統的物質循環也是順着生態系統的營養結構即食物鏈和食物網這個主渠道進行循環流動的。前面講的能量流動與物質循環是不同的，能量在流經生態系統各個營養級時，是逐級遞減、單向不循環的。而物質循環是在生態系統的生物羣落與無機環境之間可以反覆出現，是循環流動的。那麼，生態系統中物質到底是怎樣循環的呢？
2．生態系統的物質循環
講述：
（1）物質循環的概念
生態系統的物質循環是指組成生物體的C、H、O、N、P、S等基本元素在生態系統的生物羣落與無機環境之間反覆循環運動。
生物地化循環：生物圈是地球上最大的生態系統，其中的物質循環帶有全球性，這種物質循環又叫生物地化循環。
生態系統的物質循環反覆出現，循環流動，不會消失，生物可反覆利用。
（2）物質循環的特點
學生活動
演示水、碳、氮循環的多媒體課件（自制），增強學生的感性認識，為學習物質循環奠定基礎。
學生談觀後感：老師點撥指導。
水循環：水是組成生物體的重要成分，約佔體重的 60％～95％，體內進行一切生化反應都離不開水。地球上水通過蒸發、降雨、植物的蒸騰、吸收等過程反覆循環。
碳循環：碳元素約佔生物體乾重的 47％，碳是有機化合物的'“骨架”，沒有碳就沒有生命。碳在無機環境與生物羣落之間是以CO2的形式進行循環的。
氮循環：氮是組成蛋白質和核酸的主要成分。氮佔大氣成分的79％，必須經過生物固氮作用、硝化作用、反硝化作用等才能在生物羣落與無機環境間反覆循環。
物質循環的主要特點：物質循環是帶有全球性的，生物羣落和無機環境之間的物質可以反覆出現反覆利用，周而復始進行循環，不會消失。
為了進一步搞清楚生態系統的物質循環全過程，現以碳循環為例來進行系統學習。
（3）碳的循環過程
演示碳的循環過程多媒體課件，增加學生感性認識。
看圖説話，P267中圖104碳的循環過程，一人發言，其他同學補充，老師點撥指導。
碳的作用：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。碳元素大約佔生物體乾重的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CO2和碳酸鹽（石灰巖、珊瑚礁）的形式存在。
碳的循環形式：碳在無機環境與生物羣落間是以CO2的形式進行循環的。大氣中的CO2進入生物羣落，主要依賴於綠色植物的光合作用，使CO2中的“C”變成為有機物中的“C”，再通過食物鏈進入動物和其他生物體中，因此從“C”的循環可見綠色植物是生態系統的基石。除此之外，還有化能合成作用的微生物也能把CO2合成為有機物。
還有一部分生物遺體沒有被分解者分解，轉變成為地下的石油和煤，這部分“C”暫時脱離循環，一經開採運到地面燃燒，仍可產生CO2再返回碳循環。
3．能量流動和物質循環的因果關係
生態系統的存在是靠物質循環和能量流動來維持的。生態系統的能量流動和物質循環都是通過食物鍵和食物網的渠道實現的，二者相互伴隨進行，又相輔相存，密不可分的統一整體。但是，能量流動和物質循環又有本質上的區別：能量流經生態系統各個營養級時是逐級遞減，而且運動是單向的、不是循環的，最終在環境中消失。物質循環是帶有全球性的，在生物羣落與無機環境間物質可以反覆出現，反覆利用，循環運動，不會消失。
（三）總結、擴展
1．進入生態系統中生物羣落的能量和物質都是通過光合作用進行的，從物質循環、能量流動的角度看，光合作用是生物界最基本的物質代謝和能量代謝。
2．在碳的循環中，森林生態系統是碳的主要吸收者，每年大約固定 36×1012公斤碳。但是，近年來由於人類大量地採伐森林，再加上燃燒化石燃料以及環境污染，因而使大氣中的CO2濃度明顯增加，這種趨勢如果繼續發展下去世界的氣候就可能發生劇烈變化，後果令人擔憂。
3．總結
生態系統的主要功能是進行能量流動和物質循環，能量流經生態系統各個營養級時，是逐級遞減的，流動是單向不循環的。物質循環具有全球性，物質在生物羣落與無機環境間可以反覆出現，循環運動。能量流動與物質循環既有聯繫，又有區別，是相輔相承，密不可分的統一整體。
（四）佈置作業
1．識圖作答：
（1）寫出①②③④的生理過程及⑤產生CO2的方式。
____②____③____
____⑤____
（2）碳在無機環境與生物羣落之間以____形式進行循環。
（3）碳循環中最簡單的循環途徑是在____和大氣之間的循環。
答案：
（1）光合作用、呼吸作用、微生物分解作用、呼吸作用、燃燒。
（2）CO2
（3）綠色植物
2．寫小論文淺談能量流動和物質循環與生物生存發展的關係。
（五）板書設計
文萃咖
