高中二年級(jí)下學(xué)期生物《能量傳遞效率的構(gòu)建》教案

教研組高中生物課題：能量傳遞效率的構(gòu)建教學(xué)目標(biāo)：能量傳遞效率的構(gòu)建過(guò)程教學(xué)重點(diǎn)：在人工生態(tài)系統(tǒng)中能量傳遞效率的構(gòu)建教學(xué)難點(diǎn)：在人工生態(tài)系統(tǒng)中能量傳遞效率的構(gòu)建教學(xué)方法：利用PPT加強(qiáng)直觀思維，結(jié)合數(shù)據(jù)計(jì)算分析比較得出科學(xué)結(jié)論學(xué)法指導(dǎo)：講練結(jié)合教具：PPT板書設(shè)計(jì)：能量傳遞效率：即能量通過(guò)食物鏈逐級(jí)傳遞的效率。2、能量傳遞效率=下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的同化量/上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的同化量×100%教學(xué)過(guò)程組織教學(xué)：引入：同學(xué)們，大家好。今天我們一起來(lái)學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)中相鄰營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間能量傳遞構(gòu)建。為研究能量流經(jīng)食物鏈時(shí)，每一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)能量的變化和轉(zhuǎn)移效率，美國(guó)生態(tài)學(xué)家林德曼對(duì)一個(gè)天然湖泊——賽達(dá)伯格湖的能量流動(dòng)進(jìn)行了定時(shí)定量的分析。我們將他獲得的數(shù)據(jù)展示出來(lái)，請(qǐng)他們仔細(xì)分析，你能從中獲取哪些信息？根據(jù)圖片，我們首先知道了圖中數(shù)字為能量數(shù)值，單位是J/(cm2·a)(焦每平方厘米年)；其次，流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的能量源頭為太陽(yáng)能，除最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)外，其余每個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量都有四條去路：自身呼吸作用散失的能量，以殘枝敗葉等形式被分解者分解，流向下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量，未被利用的能量。這里的未利用是指：在調(diào)查期間，既未被自身呼吸作用消耗，也未被下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)和分解者利用的能量。過(guò)渡：在林德曼的調(diào)查中，生產(chǎn)者將多少能量傳遞給植食性動(dòng)物？植食性動(dòng)物又將多少能量傳遞給肉食性動(dòng)物，這個(gè)傳遞效率是多少？講述：首先需要我們弄清楚什么是生態(tài)系統(tǒng)的能量傳遞效率？回答：所謂能量傳遞效率即能量通過(guò)食物鏈逐級(jí)傳遞的效率。太陽(yáng)能是幾乎所有生命活動(dòng)的能量來(lái)源。它主要通過(guò)綠色植物的光合作用進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)，然后從綠色植物轉(zhuǎn)移到各種消費(fèi)者。我們知道了能量傳遞效率的概念，我們還可以用數(shù)學(xué)表達(dá)形式將其表示出來(lái)：能量傳遞效率=下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的同化量/上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的同化量×100%也就是兩個(gè)相鄰營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間同化量之比。過(guò)渡：我們?cè)俅位氐搅值侣恼{(diào)查數(shù)據(jù)中，可知生產(chǎn)者固定的總能量是464.6個(gè)能量單位，它將多少能量傳遞給了植食性動(dòng)物？（據(jù)圖可知是62.8個(gè)能量單位）植食性動(dòng)物又將多少能量傳遞給肉食性動(dòng)物？（同樣可以看出是12.6個(gè)能量單位）提問(wèn)：現(xiàn)在我們一起來(lái)利用剛剛構(gòu)建表達(dá)式計(jì)算出生產(chǎn)者和植食性動(dòng)物的能量傳遞效率?；卮穑何覀冇弥彩承詣?dòng)物的同化量62.8/生產(chǎn)者的同化量464.6=13.52%，該百分比為這兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的能量傳遞效率。提問(wèn)：現(xiàn)在請(qǐng)同學(xué)們計(jì)算出植食性動(dòng)物和肉食性動(dòng)物之間的能量傳遞效率?；卮穑何覀冇萌馐承詣?dòng)物的同化量12.6/植食性動(dòng)物的同化量62.8=20.06%，該百分比為這兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的能量傳遞效率。①一般情況下，相鄰兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)間的能量傳遞效率為10%-20%②在生態(tài)系統(tǒng)中食物鏈越長(zhǎng)，營(yíng)養(yǎng)級(jí)越多，在能量流動(dòng)中消耗的能量越多；③營(yíng)養(yǎng)級(jí)越高，得到的能量越少；④生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)一般不超過(guò)5個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)。提問(wèn)：請(qǐng)同學(xué)們?cè)谒伎家幌拢芰總鬟f效率的構(gòu)建更適用范圍是：食物鏈？還是食物網(wǎng)？回答：我們?cè)俅位仡櫫值侣倪@張調(diào)查圖，發(fā)現(xiàn)只有一條食物鏈。我們?cè)偕疃人伎家幌拢涸谶@個(gè)天然湖泊生態(tài)系統(tǒng)中，生產(chǎn)者種類肯定不止一種，那么植食性動(dòng)物，肉食性動(dòng)物的種類會(huì)不會(huì)只有一種呢？答案是否定的。在這個(gè)湖泊生態(tài)系統(tǒng)中，正因?yàn)樯a(chǎn)者，植食性動(dòng)物，肉食性動(dòng)物的種類是多種多樣的，就能形成較為復(fù)雜的食物關(guān)系。人們?yōu)榱朔奖阊芯?，將這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中所有的植食動(dòng)物和肉食動(dòng)物分別看作一個(gè)整體，將復(fù)雜的食物網(wǎng)簡(jiǎn)化為一條食物鏈進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，所以能量傳遞效率的構(gòu)建更適用范圍：生態(tài)系統(tǒng)中食物網(wǎng)。過(guò)渡：剛剛我們分析的對(duì)象是天然的湖泊生態(tài)系統(tǒng)，如果是在一個(gè)比較特殊的生態(tài)系統(tǒng)中能量傳遞效率又該如何構(gòu)建？請(qǐng)同學(xué)們仔細(xì)閱讀屏幕上的題目并分析圖形。右圖是某人工魚塘生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)圖解[能量單位為103KJ/(cm2·a)]，請(qǐng)回答以下問(wèn)題。生產(chǎn)者植食動(dòng)物肉食動(dòng)物這條食物鏈中的能量傳遞效率分別是多少？分析：據(jù)圖可知，流經(jīng)人工生態(tài)系統(tǒng)的能量來(lái)源有兩個(gè)：1、生產(chǎn)者固定的太陽(yáng)能，2、人工投放的餌料中有機(jī)物的輸入。同時(shí)可以確定圖形中A的含義，它代表了呼吸作用消耗的能量。如要解決這個(gè)題，需要我們倒著推，也就是從肉食性動(dòng)物作為解題突破口。據(jù)圖分析可知：首先要計(jì)算出肉食動(dòng)物同化（固定）的總能量。而肉食動(dòng)物同化（固定）的總能量有四條途徑：流入下?tīng)I(yíng)養(yǎng)0.25，呼吸作用散失2.1，貯存于自身未被利用5.1，流向分解者0.05，故它固定的總量為四個(gè)數(shù)值之和，共7.5。肉食動(dòng)物固定的能量來(lái)源則有兩條途徑：從植食動(dòng)物同化的能量和人工有機(jī)物輸入。根據(jù)能量守恒定律，對(duì)于一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)而言，來(lái)的能量和去的能量是相等的。已知它固定的總能量7.5個(gè)能量單位和有機(jī)物輸入的5個(gè)能量單位，則可以計(jì)算出從植食動(dòng)物同化的能量。從植食動(dòng)物同化的能量為：（7.5-5）×103=2.5×103KJ/(cm2·a)接著需要計(jì)算出植食動(dòng)物固定的總能量，它固定的總能量同樣有四條：流入下?tīng)I(yíng)養(yǎng)2.5，呼吸作用散失4，貯存于自身未被利用9，流向分解者0.5，故它固定的總量為四個(gè)數(shù)值之和，共16。植食動(dòng)物固定（同化）的總能量：（2.5+0.5+4+9）×103=16×103KJ/(cm2·a)現(xiàn)在我們已經(jīng)知道了植食性動(dòng)物同化的總能量：16。肉食性動(dòng)物從植食性動(dòng)物那里同化的能量：2.5。我們就可以計(jì)算出植食性動(dòng)物和肉食性動(dòng)物之間能量傳遞效率。植食動(dòng)物肉食動(dòng)物：（2.5×103/16×103）×100%=15.6%提問(wèn)：我們已經(jīng)構(gòu)建了從植食動(dòng)物到肉食動(dòng)物的能量傳遞效率，那么從生產(chǎn)者到植食動(dòng)物的能量傳遞效率如何構(gòu)建？同學(xué)們嘗試一下吧。植食性動(dòng)物同化的總能量來(lái)源同樣是兩條：從植食動(dòng)物同化的能量和人工有機(jī)物輸入，根據(jù)能量守恒定律，已知它固定的總能量為16個(gè)能量單位和有機(jī)物輸入是2個(gè)能量單位，則可以計(jì)算出從生產(chǎn)者那里同化的能量。從生產(chǎn)者流向植食動(dòng)物的能量（即植食動(dòng)物從生產(chǎn)者同化的能量）為：（16-2）×103=14×103KJ/(cm2·a)接著我們計(jì)算出生產(chǎn)者固定的總能，它固定的總能量同樣有四條：流入下?tīng)I(yíng)養(yǎng)14，呼吸作用散失23，貯存于自身未被利用70，流向分解者3，故它固定的總量為四個(gè)數(shù)值之和，共110生產(chǎn)者固定的總能量：（14+3+70+23）×103=110×103KJ/(cm2·a)已知生產(chǎn)者同化量為110，植食性動(dòng)物從生產(chǎn)者那里同化的能量為14，就可以計(jì)算出生產(chǎn)者和植食性動(dòng)物之間能量傳遞的效率。生產(chǎn)者植食動(dòng)物（14×103/110×103）×100%=12.7%現(xiàn)在作一個(gè)歸納和小結(jié)，若要解決此類問(wèn)題需把握兩個(gè)原則：1、