《生态环境的稳态》教案(1)

Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date生态环境的稳态教案(1)doc生态系统的稳态第一课时一、教学目的1.以碳循环为例，分析生态系统中的物质循环。2.尝试探究土壤微生物的分解作用。3.说明能量流动和物质循环的关系。4.关注碳循环平衡失调与温室效应的关系。5.举例说出生态系统中的信息传递。6.说出信息传递在生态系统中的作用。7.描述信息传递在农业生产中的应用8.掌握生态系统能量流动的过程和特点。9.了解研究生态系统能量流动的意义。二、教学重点1.分析生态系统中的物质循环。2.说出信息传递在生态系统中的作用3生态系统能量流动的过程和特点。三、教学难点 1说明能量流动和物质循环的关系。2生态系统能量流动的特点及其形成原因。四、教学过程：复习：生态系统的营养结构是什么？（回答：是食物链和食物网。） 复习：如果我们写一个一般的食物链，就是：生产者初级消费者次级消费者，这么写的意思是什么？ 学生：是后一营养级以前一营养级为食的现象，后一营养级从前一营养级获得了物质和能量，物质和能量就从前一营养级流动到后一营养级。我们现在就学习生态系统的能量是怎样流动的。 提问：那么，能量是怎样输入生态系统的？能量流动的渠道是什么？能量流动的过程是怎样的？请同学们阅读教材“能量流动的过程”一段，并思考这些问题。 （在同学们阅读后，分别请几位同学总结这几个问题。） 讲述：生态系统流动的能量来自太阳能，即生态系统中能量的源头是太阳。但并不是所有的太阳能都参与生态系统中的能量流动，必须是输入到生态系统的第一营养级的能量才能开始在生态系统中流动。怎样输入？依赖于生产者的光合作用把太阳能转变成化学能。生产者固定的太阳能总量就是流经这个生态系统的总能量。它沿着食物链流动。 提问：输入生态系统的能量是怎样流动的？或者说，生产者固定的太阳能流向什么方向？ 讲述：生产者固定的太阳能有三个去处：一部分被自身的生命活动消耗了，即被呼吸作用分解了；储存在体内的能量一部分被初级消费者摄食同化流入下一营养级，没被初级消费者利用的枯枝落叶和初级消费者摄食未消化而排出的粪便中的这一部分被分解者释放出来。简单他说，生产者固定的太阳能的三个去处是：呼吸消耗，下一营养级同化，分解者分解。对于初级消费者所同化的能量，也是这三个去处。并且可以认为，一个营养级所同化的能量呼吸散失的能量十分解者释放的能量十被下一营养级同化的能量。但对于最高营养级的情况有所不同。 提问：生态系统中能量流动有什么特点？形成这些特点的原因是什么？相邻两个营养级之间的能量传递效率是多少？教材107页也有两个问题，请同学们带着这些问题阅读教材“能量流动的特点”一段，阅读完后，可以讨论一下这些问题。 （待同学们阅读完后）现在请一位同学概括一下能量流动的特点。 是单向流动和逐级递减。为什么是这样呢？请继续回答。讲述：对于单向流动来讲，是说能量只能从前一营养级流向后一营养级，而不能反向流动，可以理解为肉食动物以植食动物为食，植食动物不能以肉食动物为食。植物与植食动物的关系也是如此。 对于逐级递减来讲，也是教材的第二个问题，一个营养级同化的能量，不能百分之百流向下一营养级，除了自身呼吸消耗外，还有一部分未被下一营养级利用。这就决定了能量越流越少。 在赛达伯格湖，第二营养级只获得第一营养级同化能量的135，第三营养级只获得第二营养级同化能量的20，能量在相邻两个营养级间的传递效率只有1020，那么，其余8090的能量哪里去了？请一位同学回答这个问题。 讲述：对，被呼吸消耗，被分解者释放，还有一大部分未被利用。未被利用的，可以理解为后一营养级不能利用的（如荒地中的草根）和后一营养级能利用而未利用的（如羊不可能将草地的草吃净。这些未利用的能量除少量被分解者分解释放外，它们或者进入别的生态系统，如被河水冲向海洋，或者沉积在湖底成为有机质沉积物，或者仍然是前一营养级的生存个体，保持了前一营养级的生产能力。 提问：在赛达伯格湖一个营养级所同化的能量，是怎样分配的？ 是未利用的呼吸的下一营养级同化的分解者释放的。 提问：能量金字塔是什么含义？如以生物个体数量表示有无例外？（请一位同学回答） 讲述：研究能量流动的意义在于使能量持续高效地流向对人类有益的部分。比如草原怎样放牧产畜量高而草原又不退化？农作物怎样才能给人类提供更多的产品？教材中提到的办法就是一个好办法。假如给你一个池塘，你该怎样经营，才能最大获益？请大家讨论。 （讨论后请几个同学阐述他们的结论） 现在已经出现一种叫做“生态农业”的农业经营模式。这种经营模式可以最小投入，得到最大收益。比如桑基渔塘就是一例。（在此稍作解释） 总结：通过学习生态系统的能量流动，我们知道生态系统必须不断地从外界获取能量。能量是一切生命的动力，是生态系统的基础。能量流动维持各个营养级的生命和繁殖后代，使得一个生态系统得以存在和发展。一、生态系统中的物质循环概念和特点 1、概念：生态系统中的物质循环又称为生物地球化学循环，是指在生态系统中，组成生物体的C、H、O、N、P、Ca等化学元素，不断进行着从无机环境到生物群落，又从生物群落回到无机环境的循环过程。2、特点：循环流动，反复出现二、生态系统中的物质循环与能量流动的关系 物质循环的动力来自能量，而物质又是能量的载体，以保证能量从一种形式转变为另一种形式。因此，在生态系统中二者是紧密相连的。三、生物圈中水、碳和氮的循环过程 1、生物圈中水循环的主要过程如下图所示 大气环流大气中的水蒸气大气中的水蒸气 蒸发等蒸腾作用降水蒸发蒸发降水动物植物吸收吸收地表径流 陆地水（含河流、湖泊等）海洋水生物圈中水循环的主要过程2、生物圈中碳循环过程如下图所示大气中的CO2光合作用呼吸作用呼吸作用燃 烧微生物的分解作用动物植物动物摄食泥炭、石油、煤等动、植物的遗体和排泄物 生态系统碳循环过程 3、生物圈中的氮循环主要过程如下图所示大气中的N2反硝化细菌转化工业固氮光电固氮生物固氮NH4+ NO3等NH3硝化细菌氧化吸收微生物分解植物体内蛋白质等含氮有机物摄食动物体内含N有机物尿素及动、植物遗体或遗物中的含氮有机物第四章 生态系统的稳态第二节 生态环境的稳态（第二课时）一、教学目标1、阐明生态系统的自我调节能力。2、举例说明抵抗力稳定性和恢复力稳定性。3、简述提高生态系统稳定性的措施。4、设计并制作生态缸，观察其稳定性。5、认同生态系统稳定性的重要性，关注人类活动对生态系统稳定性的影响。二、教学重点、难点及解决方法1、教学重点及解决方法教学重点阐明生态系统的自我调节能力。解决方法以具体的实例来说明生物群落内部负反馈调节的存在，进而阐明生态系统的自我调节能力。2、教学难点及解决方法教学难点抵抗力稳定性和恢复力稳定性的概念。解决方法通过生态系统的自我调节能力的教学，已为学生理解抵抗力稳定性和恢复力稳定性的概念打下了伏笔，再借实例说明之。三、板书设计：一、生态系统的稳定性 （一）生态系统稳定性的概念（二）抵抗力稳定性1抵抗力稳定性的概念2生态系统具有抵抗力稳定性的原因3不同生态系统的自动调节能力不同 （三）恢复力稳定性1恢复力稳定性的概念2抵抗力稳定性与恢复力稳定性的相互关系 二、生态系统稳定性的保护四、教学过程引言：前面我们学习了生态系统的类型、结构和功能。既然人类弄清了各种生态系统的成分，结构，也知道了它们如何通过能量流动和物质循环建立起有机的联系，形成一个统一的整体。那么，人类能否在生物圈之外建造一个适于人类长期生活的生态系统呢？美国的科学家们做了这样的实验。教师分发“生物圈II号”实验资料（教师应对教材有关的内容加以补充，如：建造的时间、占地面积、空间大小、投入研究的资金、实验的时间和方法、出现的问题、实验结果及其分析），指导学生阅读，安排学生顺序思考。讨论下列问题：问题一，科学家们为什么要建造“生物圈II号”并进行实验呢？（回答：深入研究生态系统的结构和功能，并试验人类离开地球能否生存。）问题二，在“生物圈II号”中模拟生物圈建立了哪些生态系统？里面有哪些成分？（回答：有微型的森林、沙漠、农田、海洋、溪流；里面有土壤、水源、空气、太阳光，多种多样的动植物和微生物等成分。非生物的物质和能量、生产者、消费者和分解者应有尽有。）问题三，八位科学家原打算在“生物圈II号”中自给自足生活两年，为什么中途撤出了？这个实验过程中出现了什么问题？（回答：1由于土壤中的碳与氧气反应生成二氧化碳，部分二氧化碳又与建“生物圈II号”的混凝土中的钙反应生成碳酸钙，导致氧气含量由21下降到14，二氧化碳含量猛增。2昆虫中除了白蚁、蟑螂和蝈蝈外基本死亡，食物链等营养结构联系中断。3靠花粉传播繁殖的植物都灭绝了，粮食严重减产。 ）问题四，生物圈1号出现这些问题了吗？“生物圈II号”实验失败说明了什么问题？（回答：生物圈1号没有出现这样的问题，整个生物圈保持相对稳定。该实验的失败表明，在现有技术条件下，人类还无法建造一个脱离地球自然环境而又能让人类休养生息的生态系统。）教师讲述：原因是这样的，生态系统的结构和功能难以像真正的生物圈那样，长期保持相对稳定，具备生态系统的稳定性。出示简单草原生态系统模型（草羊狼）提问：当该草原迁入一群羊后，将发生什么样的变化？让学生利用模型演示（回答：羊群迁入后，一方面吃草增多，草在短期内数量减少，造成羊群食物相对短缺；另一方面狼的食物充足，在一定时间内繁殖增多，两方面的结果使羊的数量又减少。随着羊的数量减少，狼食物短缺，种内斗争加剧，数量也减少，而草的数量由于羊的减少而逐渐增多，最后三者的数量保持在一定范围内。）讲述：由于生态系统中生物的迁入，迁出及其它变化使生态系统总是在发展变化的，当生态系统发展到一定阶段时，它的结构和功能能够保持相对稳定，我们就把：生态系统具有保持和恢复自身结构和功能相对稳定的能力，称为生态系统的稳定性。提问：你们都到哪旅游过？（回答：北京香山、颐和园、龙庆峡蓟县盘山。）提问：在蓟县有一片原始森林，那里树木郁郁葱葱，百鸟争鸣，风景秀丽迷人，名字也好听，叫“八仙桌子”，（学生笑，略停顿）你们去过吗？（回答：没有。）讲述：我去“八仙桌子”做过调查，发现那里害虫种类非常多，它们以林木为食，但是在那里从未出现害虫的大发生，也从未造成大的伤害。提问：这又是什么原因呢？（回答：害虫数量增加时，食虫鸟类由于食物丰富，数量也会增多，这样害虫种群就会受到抑制。）讲述：答得非常好，正是由于生态系统调整本身各成分的数量，抵抗了外界的干扰。在生物学上就把生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构和功能保持原状的能力，称之为抵抗力稳定性。提问：你们还能举出一些能证明生态系统具有抵抗力稳定性的实例吗？（回答：“气候干旱时，森林中的动植物种类和数量一般不会有大的变化。”“池塘生态系统受到轻度污染（例洗衣服的泡沫）后，第二天消失了。”组织学生讨论：（1）抵抗力稳定性的本质（核心）是什么？“抵抗干扰、保持原状”；（2）判断同学们所举的例子是不是属于抵抗力稳定性。利用学生所举的抵抗力稳定性实例提问：这些生态系统是怎样保持这种稳定性的？（回答：调整生态系统自身的结构和功能。）提问：是谁去调整的？（回答：生态系统自身。）讲述：生态系统之所以具有抵抗力稳定性，就是因为生态系统内部具有一定的自动调节能力。展示北极苔原生态系统图片及食物网简图。提问：该生态系统生物种类多吗？（回答：略。）（以下同）提问：该生态系统的营养结构如何？提问：假如地衣大面积死亡，将产生什么结果？提问：该生态系统的自动调节能力如何？讲述：生态系统的成分越单纯，营养结构越简单，自动调节能力越小，抵抗力稳定性越低。展示热带雨林生态系统图片及食物网简图，按相同步骤由学生总结出：生态系统中各个营养级的生物种类越多，营养结构越复杂，自动调节能力越大，抵抗力稳定性就越高。播放淮河流域（或大湖）污染及治理录像。提问：这些水域在环境污染下，还能保持稳定性吗？说明了什么问题？（回答：不能，一个生态系统的自动调节能力是有一定限度的，如果外界因素的干扰超过了这个限度，生态系统的相对定状态就会遭到破坏。）提问：停止排污后，这些水域又出现什么变化，说明了什么？（回答：又恢复了原状。外界因素的干扰消除后，生态系统具有重建稳态的能力。）讲述：生态系统在遭到外界干扰因素的破坏以后恢复到原状的能力，叫做恢复力稳定性。讲述：生态系统的稳定性就包括抵抗力稳定性和恢复力稳定性等方面。分组讨论：讨论题1，河流、草原、北极苔原。森林生态系统哪些具有抵抗力稳定性？哪些具有恢复力稳定性？讨论总结：抵抗力稳定性和恢复力稳定性是生态系统中同时存在的两种稳定能力。讨论题2，比较草原、北极苔原、森林生态系统，抵抗力稳定性谁强谁弱？恢复力稳定性谁高谁低？（学生讨论回答：略）接着提问：为什么抵抗力稳定性强的生态系统恢复力稳定性低？（学生讨论回答：略）讲述：抵抗力稳定性与恢复力稳定性之间往往存在着相反的关系。问题五，“生物圈II号”实验给了我们什么启示？（回答：人类既然离不开地球，就应保护好地球，保护好人类赖以生态的自然环境。）提问：我们应该怎样维持地球生态系统的稳定性？（学生踊跃回答）“不买使用氟利昂的冰箱”“多植树、种草种花”“不使用一次性木筷和饭盒”“不乱砍滥伐森林”“控制污染物的排放”讲述：同学们讲得很好，我们要保护好地球人类唯一的家园。教师总结：1生态系统的结构和功能总是处于不断变化的过程中，生态系统的稳定只是相对的稳定。2生态系统的稳定性是生态系统所具有的一种能力。3生态系统的稳定性包括抵抗力稳定性和恢复力稳定性。4生物圈是人类生存的唯一环境，而人类活动的干扰正在全球范围内使生态系统偏离稳态，我们要保护并提高生态系统的稳定性。-