高中生物 第5章 生态系统及其稳定性教案 新人教版必修3.docx
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高中生物第5章生态系统及其稳定性教案新人教版必修3
2019年高中生物第5章生态系统及其稳定性教案新人教版必修3
【教学目标】
1.知识与技能
（1）举例说明什么是生态系统
（2）讨论生态系统的结构
2.过程与方法尝试建构生态系统的结构模型
3.情感态度与价值观认同生物与环境是一个统一的整体，讨论生态系统的结构
【教学重点】生态系统的成分与营养结构
【教学难点】理解食物链、食物网概念，掌握营养级概念
【新知预知】
一、生态系统的范围和类型
1．概念：
由_____________与它的_______________相互作用而形成的统一整体。
2．范围：
生态系统的空间范围有大有小。
______________是地球上最大的生态系统，它包括地球上的________________及其_______________的总和。
二、生态系统的结构
1．生态系统的组成成分
（1）非生物的物质和能量：
①物质：
___、____和无机盐等。
②能量：
____、热能。
（2）生产者：
①生物类群：
自养生物，主要是________________。
②作用：
把太阳能转变成可被生物利用的________________，是生态系统的基石。
（3）消费者：
①生物类群：
动物，包括______动物、肉食性动物、杂食性动物和______等。
②作用：
将有机物转化为_____________________，加快生态系统的物质循环；帮助植物传粉和传播种子。
（4）分解者：
①生物类群：
主要是_____________________。
②作用：
把动植物遗体和动物排遗物中的_____________________分解成无机物。
2．食物链和食物网：
（1）概念：
①食物链：
生态系统中各种生物因食物关系形成的一种联系。
②食物网：
生态系统中许多食物链彼此___________________连接成的复杂营养结构。
（2）食物网形成原因：
①一种绿色植物可能是多种_______________的食物。
②一种植食性动物既可能吃多种植物，也可能被多种______________________所食。
（3）功能：
①生态系统的营养结构。
②生态系统的______________和______________的渠道。
【重点问题探究】
一、生态系统的概念和类型
1．生态系统的概念：
生态系统就是在一定的时间和空间内，在各种生物之间以及与之间，通过和而相互作用的一个自然系统。
生态系统有一定的范围，它的范围可大可小，地球上最大的生态系统是生物圈，它包括地球上的全部生物及其无机环境。
二、生态系统的结构：
组成成分和营养结构（食物链和食物网）
1．组成成分
（1）非生物的物质和能量物质:
______、_____和无机盐
能量：
热能、阳光
（2）生产者主要代表：
__________
作用:
____________________________________
（3）消费者主要代表：
动物
作用：
___________________________________
（4）分解者主要代表：
__________
作用:
____________________________________
【点晴】
1.生态系统有四个基本成分：
生产者、消费者、分解者和非生物环境。
其中______、______、______是生态系统的三大功能类群。
2.生产者的生物范畴：
生产者属自养生物。
（1）进行______的绿色植物，如农田中的大豆；
（2）进行______作用的细菌，如硝化细菌；
（3）能进行光合作用的细菌，如蓝藻、红硫细菌、绿硫细菌。
3.分解者与消费者的区别
（1）分解者主要是营腐生生活的______，但是并不是所有______都是分解者，如硝化细菌属于生产者，腐生细菌和霉菌属于分解者，寄生细菌属于消费者。
（2）消费者一般指____，以及根瘤菌、炭疽杆菌、结核杆菌、蛔虫、线虫、猪肉绦虫等，还有非绿色植物（菟丝子等）、食虫植物——猪笼草、茅膏菜、捕蝇草等，但是并不是所有__都是消费者，如腐生性蚯蚓、蜣螂等属于分解者。
【小结】
（1）生态系统中各成分的地位和作用：
非生物的物质和能量：
为生物成分提供和，
生产者：
生态系统的成分，能制造，为生态系统提供物质和能量来源，在生态系统中有着了举足轻重、不可替代的作用，。
消费者：
利于生产者的传粉和种子的传播，保证流动和循环的通畅进行。
分解者：
把动植物的遗体残骸分解成，归还无机环境，保证循环的通畅进行，也是生态系统的成分。
（2）生态系统中各成分的关系
者和者是联系生物群落和无机环境的两大“桥梁”；生产者与各级消费者以捕食关系建立的链和网，是流动和循环的渠道。
它们的关系如下图：
（）
细胞呼吸
（）（）（）
（）
加快物质循环
动物摄食尸体粪便
（）残枝败叶（）
基石不可缺少
2．营养结构
（1）食物链：
在生态系统中，各种生物之间由于关系而形成的一种联系。
表示：
草→兔→狐（注意：
①箭头方向，②第一环节一定是生产者，③计算食物链的条数，一定是从生产者开始一直到具有食物关系的最高营养级为止，中间不能断开。
）
（2）三种食物链
①链：
（弱肉强食）小的被大的捕食，即生物之间因捕食关系而形成的食物链。
其第一营养级（开端）一定是生产者，第二营养级一定是植食性动物。
例如：
草→鼠→蛇→猫头鹰。
高中生物通常意义上的食物链就是捕食链。
②寄生链：
生物间因寄生关系形成的食物链。
例如：
鸟类→跳蚤→细菌→噬菌体。
③腐生链：
某些生物专以动植物遗体为食物而形成的食物链。
例如：
植物残枝败叶→蚯蚓→线虫类→节肢动物。
（3）捕食链中生态系统的成分、营养级的划分
消费者等级与营养等级的区别：
项目
草
鼠
蛇
鹰
所属类型
绿色植物
植食性动物
小型肉食性动物
大型肉食性动物
成分
营养级
（4）食物网：
一个生态系统中可能有多条食物链，各个食物链并不是彼此分离的，许多食物链彼此交错连结的复杂营养关系，叫做。
（如图）
【点晴】
（1）消费者等级始终以初级消费者为第一等级，而营养等级则以生产者为第一等级（生产者为第一营养级，初级消费者为第二营养级，次级消费者为第三营养级。
）；同一种生物在食物网中可以处在不同的营养等级和不同的消费者等级；同一种生物在同一食物链中只能有一个营养等级和一个消费者等级，且二者仅相差一个等级。
（2）生物之间的关系：
食物链中的不同种生物之间一般有捕食关系；而食物网中的不同种生物之间除了捕食关系外，还有竞争关系。
（3）某种生物数量的减少对其他生物的影响
①在某食物链中，若处于第一营养级的生物减少，则该食物
链中的其他生物都将减少。
这是因为第一营养级是其他各
种生物赖于生存的直接或间接的食物来源，这一营养级生
物的减少必会引起连锁反应，致使以下各营养级的生物依
次减少。
②若一条食物链中处于“天敌”地位的生物数量减少，则被捕食者数量因此而迅速增加，但这种
增加并不是无限的。
而是随着数量的增加，种群的密度加大，种内斗争势必加剧，再加上没有
了天敌的“压力”，被捕食者自身素质（如奔跑速度、警惕灵敏性等）必会下降，导致流行病
的蔓延，老弱病残者增多，最终造成种群密度减小，直至相对稳定，即天敌减少，造成被捕食
者的种群数量先增加后减少，最后趋向稳定。
③若处于“中间”营养级的生物减少，另一种生物的变化情况应视具体食物链而定。
例如如图所
示的食物网中，若蚱蜢突然减少，则以它为食的蜥蜴减少，蛇也减少，则鹰就更多地捕食兔和
食草籽的鸟，从而导致兔及食草籽的鸟减少。
在这里必须明确鹰并非只以蛇为食，所以蛇的数
量的减少并不会造成鹰的数量减少，它可以依靠其他食物来源而维持数量稳定。
④食物网中，当某种生物因某种原因而大量减少时，对另一种生物的影响，沿不同线路分析所得
结果不同时，应遵循以下规律：
A、以中间环节少的为分析依据，考虑方向和顺序应从高营养级依次到低营养级。
B、生产者相对稳定，即生产者比其他消费者稳定得多，所以当某一种群数量发生变化时，一般不用考虑生产者数量的增加或减少。
C、处于最高营养级的种群且其食物有多种来源时，若其中一条食物链中断，则该种群的数量不会发生较大的变化。
【牛刀小试】
1．在阳光明媚、水草丰茂的鄂尔多斯草原上，生活着牛、羊、鹿、狼、兔、鼠，还有秃鹫、苍鹰、蜣螂、细菌、真菌等，关于它们的叙述中，正确的是
①它们共同构成一个生态系统
②它们中的牛、羊、鹿分别组成了3个种群
③它们中的动物是一个生物群落
④它们中的蜣螂、腐生菌是分解者
③②B．③④③③③④
2．关于生态系统组成成分的叙述，正确的
①凡是细菌、真菌都是分解者 ②凡是自养型生物都是生产者 ③植物都是生产者 ④动物都是消费者 ⑤异养型生物都是消费者
A．②B.⑤③C.②④D.⑤⑤
3．如图为生态系统结构的关系图，a代表的成分是
A．生产者B．消费者
C．分解者D．不能确定
4．下列是池塘中一些常见的生物，其食物链顺序正确的是哪一项
①鱼类 ②藻类 ③水生甲虫 ④池边杂食动物 ⑤水蚤
A①→①→②→③→⑤B⑤→⑤→③→①→④
C②→②→①→⑤→④D⑤→⑤→④→③→①
5．下列各项中，能正确表示一条食物链的是
A．兔→兔→狼→细菌B．草→草→兔→狼
C．食草昆虫→食草昆虫→青蛙→蛇→鹰D．蛇→蛇→鹰
6．能够把生物体内的有机物分解成CO2，并释放到无机环境中的生物是
A．生产者B．消费者C．分解者D．以上都是
7．如图所示的成分可构成一个
兔
狐
光―→植物细菌
A．食物网B．食物链C．生物群落D．生态系统
8．下图表示在某生态系统中a、b、c三个种群数量变化的相互关系，下列描述正确的是
A．a肯定是生产者，b肯定是初级消费者
B.b→b→c构成一条食物链
C．a与b、b与c为捕食关系
D．a与c为竞争关系
9．有关右图的各项叙述中，正确的是
A．图中有两条捕食链
B．狐与鸟之间既捕食又竞争
C．细菌占有第二、三、四、五营养级
D．该群落中狐为第三、四营养级
10.如图是一个陆地生态系统食物网的结构模式图，下列叙述中，不正确的是
A．在该食物网中，共有5条食物链
B．在该食物网中，H处于三个不同的营养级
C．若B种群中各年龄期的个体数目比例适中，则该种群的密度在一段
时间内会明显变大
D．在该食物网中，如果C种群的数量下降10%，则H的数量不会发生明显变化
11．生态系统的成分包括非生物的物质和能量、生产者、消费者和分解者四部分，其中非生物的物质和能量、生产者和分解者在一个生态系统中占有非常重要的地位。
为了验证其重要性和不可缺少性，设计如下实验进行验证，实验过程如图所示。
在同样形状、同样体积的锥形瓶中加等量的水（1、2号加清水，3、4号加少许河泥），同样的金鱼，等量的金鱼藻（2～4号），用橡胶塞塞紧。
1～3号放在阳光下，4号放入黑暗的纸箱中。
（均放于室温20℃条件下）
（1）1号瓶中的金鱼与4号瓶中的金鱼相比哪条生存的时间长？
________。
为什么？
________________________________________________________________________
（2）上述1～4哪个瓶中金鱼生存的时间最长？
________________。
为什么？
________________________________________________________________________。
（3）1、2、3号锥形瓶相比较，相同的非生物因素有________________；3、4号锥形瓶相比较，生态系统的成分中不同的是________________。
（4）4号锥形瓶中的鱼存活时间最短，说明________________是生态系统最根本的能量来源；3号锥形瓶的鱼最后也死亡，其主要原因是
________________________________________________________________________。
（5）2号与3号对照，能否说明分解者是生态系统的必备成分？
若不能，如何设置实验才能证明？
________________________________________________________________________。
（6）本实验所得结论是什么？
________________________________________________________________________。
答案表：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
我的困惑：
我的反思：
班级 姓名
第2节生态系统的能量流动
【教学目标】
1.知识与技能
（1）分析生态系统的能量流动的过程与特点。
（2）概述研究能量流动的意义。
2.过程与方法理解能量金字塔
3.情感态度与价值观尝试调查农田生态系统中的能量流动情况
【教学重点】生态系统能量流动的过程和特点
【教学难点】生态系统能量流动的特点（具有单向性及逐级递减）及其形成原因
【新知预知】
一、能量流动的概念：
生态系统中能量的、、和的过程，称为生态系统的能量流动。
二、能量流动的过程
1.能量的来源：
生态系统所需的能量来自于____。
2.能量的输入
（1）绿色植物通过作用将_能转化为能，使太阳能输入到生态系统中。
（2）生产者所固定的的总量，就是这个生态系统所获得的能量。
3.能量的传递：
生态系统中能量的传递是沿_渠道进行的一个营养级的生物所获得的能量：
（1）一部分通过_____作用释放后，一方面用于自身的、和等生命活动，一方面以_______形式散失；
（2）一部分被____摄入；
（3）一部分则被分解利用。
三、能量流动的特点
1、生态系统中能量流动的特点是，。
2、能量在相邻的两个营养级间的传递效率大约是。
3、能量金字塔的含义是：
在一个生态系统中，营养级越多，在
就越多。
生态系统中，食物链一般不超过个营养级。
四、研究能量流动的实践意义
1、研究生态系统的能量流动，可以帮助人们人工生态系统，使能量得到最有效的利用。
2、可以帮助人们合理的调整，使能量持续高效的流向。
【重点问题探究】
一、能量流动的过程
（一）概念：
生态系统中能量的、传递、和散失的过程。
（二）过程：
1．能量的输入
（1）源头：
能或无机物产生的化学能。
（2）相关生理过程：
作用或作用。
（3）输入总量：
生产者的能总量。
【思考】
1．植物通过光合作用制造的有机物中储存的能量是从哪里来的？
2．一片农田中，在农作物的生长期内是否能将照射到这片农田上的所有光能全部储存？
3．能量在第一营养级中的变化？
生产者固定的太阳能有三个去处：
4．流入第二营养级的能量将发生怎样的变化？
①同化量=摄入量-粪便量，（粪便中的能量不是该营养级的能量，应当是上一个营养级的同化量的一部分，例如羊吃草，羊粪便中的能量应当是草同化下来的能量，它不属于羊。
）
②能量总量：
初级消费者同化的总能量。
③能量去向：
自身作用中以能的形式散失；
随动植物遗体、动物的排泄物流向者，被者分解释放出来；
被下一营养级。
2．能量的传递
（1）传递途径：
链和网。
（2）传递形式：
物中的化学能。
（3）各营养级的能量来源：
（4）能量的去向：
①被该营养级生物细胞分解消耗一部分，其中用于生命活动，
从生物群落散失到大气中；
②进入下一个营养级的生物（最高营养级生物除外）；
③随着动植物遗体、残枝败叶、粪便等被者分解而释放出来。
3．能量的散失
（1）形式：
热能是能量流动的最终归宿。
（2）过程如下：
（3）特殊途径：
动植物遗体形成的煤炭、石油等
热能。
【小结】能量流动过程：
（示意图）
观察规律：
方框及箭头从左向右的变化：
①能量流动的起点：
始于者固定太阳能（能量的输入），
②流经该生态系统的总能量：
者通过作用所的能的总量
③能量流动的渠道：
沿着链（网）的各个营养级流动（能量的传递）；
能量沿着食物链（网）流动时，每一营养级都有、、和。
④能量转化：
能→生物体内的能→能，
热能是能量流动的最终归宿。
⑤能量散失主要途径：
⑥能量散失主要形式：
⑦营养级所同化的能量=散失的能量+者分解释放的能量+被下一营养级的能量。
（最高营养级的情况除外）
【思考】
1．生态系统中的能量流动和转化是否遵循能量守恒定律？
为什么？
2．消费者粪便中的能量是其同化的能量吗？
二、能量流动的特点
1．观察Ｐ94图5-7，思考：
为什么箭头由粗变细，方框的面积由大变小？
2．将Ｐ95图5-8赛达伯格湖的能量流动图解（定量分析）中所列数据归类整理并计算:
流入
流出
出入比
生产者
464.6
62.8
植食性动物
62.8
12.6
肉食性动物
12.6
----
3．观察Ｐ96能量金字塔中各营养级生物数量的多少
（一）单向流动
1．单向流动：
能量只能从前一营养级流向后一营养级，而不能反向流动。
2．原因：
食物链各营养级的顺序是的，这是长期自然选择的结果；
（二）逐级递减
1．逐级递减：
输入到一个营养级的能量不能百分之百地流入下
一营养级，能量在沿食物链流动过程中逐级减少的。
2．原因：
a.作用而消耗并以热能的形式散失，无法再利用。
b.未被营养级的生物利用。
如枯枝败叶
c.分解者。
（三）能量传递效率：
在一个生态系统中，营养级越多，在能量流动中消耗的能量越多。
所以生态系统中的能量流动一般不超过个营养级。
三、生物金字塔类型
能量金字塔
数量金字塔
生物量金字塔
形状
特点
正金字塔形
一般为正金字塔形
一般为正金字塔形
象征含义
能量沿食物链流动过程中具有逐级递减的特性
生物个体数目在食物链中随营养级升高而逐级递减
生物量（现存生物有机物的总量）沿食物链流动逐级递减
每一阶含义
食物链中每一营养级生物所含能量的多少
每一营养级生物个体的数目
每一营养级生物的总生物质量或重量
注意：
1.能量金字塔不会出现倒置现象。
2.数量金字塔可出现倒置现象，如树林中，树、昆虫和食虫鸟三者形成的数量金字塔可出现倒置现象。
3.一片树林中，树、昆虫和食虫鸟的个体数比例关系如图所示。
下列选项能正确表示树、昆虫、食虫鸟之间能量关系的是
四、研究能量流动的实践意义
（1）帮助人们科学规划，设计，使能量得到最。
例如：
桑基鱼塘、秸秆的多级利用等
（2）帮助人们合理地生态系统中能量流动关系，使能量持续高效地流向。
【点晴】建立生态农业的目的是设法调整能量流动关系，使能量流向对人类最有益的部分，最大限度地提高能量利用率，实质上是充分利用了流向分解者的能量，而不是提高了能量的传递效率。
【小结】1.研究能量在沿着食物链从一个种群流动到另一种群时，需要考虑能量被利用和未被利用等多方面的能量值，以某动物种群捕食种群A为例，可用下图表示。
2.技能训练：
分析和处理数据（见课本）
五、生态系统中有关能量的计算：
1．已知较低营养级生物具有的能量（或生物量），求较高营养级生物能够从较低营养级生物获得能量（或生物量）的最大值
例1.若某生态系统固定的总能量为24000kJ，则该生态系统的第三和第四营养级所获得的能量最多是（ ）
A.540kJ和81kJB.3600kJ和960kJC.240kJ和24kJ D.960kJ和192kJ
【解析】据题意，生态系统固定的总能量是生态系统中生产者（第一营养级）所固定的能量，即24000kJ，当能量的传递效率为20%时，每一个营养级从前一个营养级获得的能量是最多的。
因而第三和第四营养级所能获得的最大能量分别是：
24000×20%×20%和24000×20%×20%×20%，即960kJ和192kJ。
【小结】在未知能量传递效率时，按能量传递效率为20%进行计算，所得数值为较高营养级从较低营养级获取的最多能量。
在此基础上，可演变为另外一种题型，即“已知较低营养级具有的能量（或生物量）及其能量传递效率时，求较高营养级从较低营养级获得的最多能量（或生物量）”，此时，依据给定的能量传递效率计算即可。
变式1：
在能量金字塔中，若生产者在固定能量时产生240molO2，在能量传递效率为10～15%时，三级消费者可以获得的最大能量相当于 mol葡萄糖
A.0.04 B.0.4 C.0.9 D.0.09
2．已知较高营养级的能量（或生物量），求较低营养级应具备的能量（或生物量）的最小值
例2.某人捕得一条重2kg的杂食海鱼，若此鱼的食物有1/2来自植物，1/4来自草食鱼类，1/4来自以草食鱼类为食的小型肉食鱼类，则该鱼至少需要海洋植物多少kg？
【解析】据题意，
2kg重的杂食鱼中，有2×1/2＝1kg的能量直接来源于植物，则实际消耗植物的量至少是：
1÷20%＝5kg；有2×1/4＝0.5kg的能量来自草食鱼类，则实际消耗植物的最少量是：
0.5÷20%÷20%＝12.5kg；有2×1/4＝0.5kg的能量来自小型肉食鱼类，则实际消耗植物的最少量是：
0.5÷20%÷20%÷20%＝62.5kg；则其消耗植物的最少量为5＋12.5＋62.5＝80kg。
【小结】在已知较高营养级的生物具有的能量（或生物量），未知能量传递效率时，按能量传递效率为20%进行计算，所得数值为较低营养级生物应具备的能量（或生物量）最小值。
在此基础上，也可演变为另一种题型，即“已知较高营养级具有的能量（或生物量）及其能量传递效率时，求较低营养级生物应具备能量的最小值”，此时，依据给定的能量传递效率中的最大值计算即可。
变式2.如图食物网中，若人的体重增加1kg，最少消耗水藻
___kg；最多消耗水藻_______kg。
3．已知各营养级获得能量的总和，求各营养级间能量的传递效率
例3．教材P95图5-8中为美国生态学家林德曼于1942年对一个天然湖泊——赛达伯格湖的能量流动进行测量时所得结果。
请据图5-8中相关数据计算出湖泊内各营养级间能量的传递效率？
结合你的计算结果谈谈你怎样理解生态系统中能量流动的特点？
六、调查：
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。
1.生产者：
主体是，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：
、动物、
升级会员 