第1節(jié) 生態(tài)環(huán)境和生物圈
一、目標
1.舉例說明什么是生態(tài)系統(tǒng)。
2.討論某一生態(tài)系統(tǒng)的結構。
3.嘗試建構生態(tài)系統(tǒng)的結構模型。
二、重點和難點
1.教學重點
討論生態(tài)系統(tǒng)的結構。
2.教學難點
說明生態(tài)系統(tǒng)是一個整體。
三、教學設想
學生對“生態(tài)系統(tǒng)”一詞并不陌生，對其最基本的內(nèi)涵通過初中生物課的學習已有初步的了解。生態(tài)系統(tǒng)的概念是形成生態(tài)學思想的基礎，本章是圍繞著剖析生態(tài)系統(tǒng)概念的實質(zhì)展開的。因此，在教學中要突出生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)各組分的相互聯(lián)系與相互作用、有序與和諧、多樣與復雜等。要從培養(yǎng)學生的生態(tài)學思想的角度，制定教學策略。
本節(jié)可以結合“思考與討論”中的素材，討論“你認為什么是生態(tài)系統(tǒng)”的話題。讓學生根據(jù)自己對生態(tài)系統(tǒng)的理解，列舉五個生態(tài)系統(tǒng)的實例，并列出生態(tài)系統(tǒng)的判斷要點。學生之間相互交換作業(yè)，并對同伴的作業(yè)作出評判。
四、教學過程
生物在生命活動中要從環(huán)境中不斷地攝取物質(zhì)和能量，因而受到環(huán)境的限制，同時生物的生命活動又能不斷地影響和改變環(huán)境。這說明生物與環(huán)境是一個統(tǒng)一的整體。研究生物與生物之間以及生物與環(huán)境之間相互關系的科學叫生態(tài)學。那么，環(huán)境對生物的影響有什么規(guī)律呢？
在學生討論的基礎上，教師以池塘生態(tài)系統(tǒng)為例，進一步分析“思考與討論”中提出的問題。有條件的學校，教師可制作若干個不同控制條件的“生態(tài)缸”，讓學生觀察各個生態(tài)缸中的狀況，增加感性認識。問題7是讓學生嘗試建構生態(tài)系統(tǒng)的結構模型，這是本節(jié)的教學目標之一。生態(tài)系統(tǒng)中各種生物和非生物成分繁多且關系復雜，無法逐個研究它們在生態(tài)系統(tǒng)中的結構和功能，所以引入了生產(chǎn)者、消費者和分解者的概念，將營養(yǎng)功能相同的生物類群看成一個整體結構，研究其中的物質(zhì)與能量變化、信息傳遞，使研究問題得到簡化。這是一種系統(tǒng)科學的研究方法，在其他宏觀研究中也常常要應用這種方法。
生態(tài)系統(tǒng)的結構包括兩方面的內(nèi)容：生態(tài)系統(tǒng)的成分，食物鏈和食物網(wǎng)。大多數(shù)學生在討論了問題1~5后，應當能達成這一教學目標。對此，教師可進一步提出本節(jié)“問題探討”中的素材，讓學生演練，使學生對生態(tài)系統(tǒng)具有一定的結構有一定認識。
生物群落與其無機環(huán)境之間的關系不是靜止的，而是處于動態(tài)的變化之中：能量在其中流動，物質(zhì)在其中循環(huán)，信息在其中傳遞，多種多樣的生物及其與環(huán)境之間構建起了動態(tài)平衡的關系。
一、環(huán)境、環(huán)境因子與生態(tài)因子的概念及關系
環(huán)境是指某一特定生物體或生物群體以外的空間及直接、間接影響該生物體或生物群體生存的一切事物的總和。生物的環(huán)境因子是指生物體周圍直接或間接地影響生物生存的全部因素。生態(tài)因子是指環(huán)境中影響生物的形態(tài)、生理、行為和分布的因素，如光、溫度、水分、空氣等。而海拔高度、水域深度等因素則只屬于環(huán)境因子，因為它們的作用是通過溫度、光照、氣壓等生態(tài)因子間接地體現(xiàn)出來的，它們本身對生物沒有直接影響。
二、謝爾福德耐受性定律
謝爾福德耐受性定律表明，每一種生物對每一個生態(tài)因子都有一個耐受的上限和下限，上、下限之間的范圍被稱為能耐受范圍（這個范圍又稱為生態(tài)幅），而能耐受范圍中又存在著一個最適范圍（又稱最適區(qū)），耐受范圍的兩端（即除去最適范圍后所剩的部分）為生理受抑區(qū)，若再往外延伸超出能耐受范圍后，則為不能耐受區(qū)。
生態(tài)系統(tǒng)的空間大小各異，一個池塘、一片草地、一塊農(nóng)田、一座山林、一條河流等，都可以各自成為一個生態(tài)系統(tǒng)。地球上的全部生物及其無機環(huán)境構成的生態(tài)系統(tǒng)稱為生物圈。在生物圈中，繁衍著各種各樣的生物，每一種生物都生活在各自的特定環(huán)境中，它們既利用環(huán)境資源滿足了自身生長發(fā)育的需要，使種群得到延續(xù)，同時，它們自身也是構成環(huán)境的重要因素。
通過列舉生態(tài)系統(tǒng)的各種類型，啟發(fā)學生思考生態(tài)系統(tǒng)類型多種多樣，但在結構上具有許多共同點。重點從“生產(chǎn)者、消費者、分解者”之間的關系，闡釋生態(tài)系統(tǒng)中各組成成分之間緊密聯(lián)系構成一個統(tǒng)一整體，體現(xiàn)一定的結構和功能。
“生態(tài)系統(tǒng)是一個統(tǒng)一整體”是教學的難點。在各種類型的生態(tài)系統(tǒng)中，都包含有非生物的物質(zhì)和能量、植物、動物和微生物等組成成分。這些組成成分之間并不是毫無聯(lián)系的，而是通過物質(zhì)和能量的聯(lián)系形成一定的結構。
關于“食物鏈與食物網(wǎng)”的教學，教師要向?qū)W生說明：群落是生態(tài)系統(tǒng)中有生命的部分，群落中生物間的“營養(yǎng)聯(lián)系”就是生態(tài)系統(tǒng)的“生命線”，其主要形式就是“食物聯(lián)系”。接著以教材中的圖示為例，分析生物之間的食物關系，從而建立食物鏈、營養(yǎng)級和食物網(wǎng)的概念。
生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結構
生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)各要素之間的作用是通過以食物聯(lián)系連接的營養(yǎng)結構實現(xiàn)的。營養(yǎng)結構包括食物鏈與食物網(wǎng)。
（1）食物鏈
食物鏈是指生產(chǎn)者所固定的能量和物質(zhì)，通過一系列取食和被食關系在生態(tài)系統(tǒng)中傳遞，各種生物按其食物聯(lián)系排列的鏈狀順序。食物鏈上的每一環(huán)節(jié)，稱為營養(yǎng)階層（營養(yǎng)級）。自然生態(tài)系統(tǒng)主要有三種類型的食物鏈。
①牧食食物鏈或捕食食物鏈：是以活的綠色植物為基礎，從食草動物開始的食物鏈，例如，小麥→蚜蟲→瓢蟲→食蟲鳥。
②碎屑食物鏈或分解食物鏈：是以死亡的動植物殘體為基礎，從真菌、細菌和某些土壤動物開始的食物鏈，例如，死亡的動植物殘體→跳蟲、螨類→食蟲昆蟲、蜘蛛→食蟲鳥、小型哺乳動物。
③寄生食物鏈：以活的動植物有機體為基礎，從某些專門營寄生生活的動植物開始的食物鏈，例如，鳥類→跳蚤→鼠疫細菌。
生態(tài)系統(tǒng)中的食物鏈不是固定不變的，它不僅在進化歷史上有改變，在短時間內(nèi)也有改變。動物在個體發(fā)育的不同階段里，食物的改變（如蛙）就會引起食物鏈的改變。動物食性的季節(jié)性變化也會引起食物鏈的改變。因此，食物鏈往往具有暫時的性質(zhì)，只有在生物群落組成中成為核心的、數(shù)量上占優(yōu)勢的種類，食物鏈才是比較穩(wěn)定的。
一般生態(tài)系統(tǒng)中的能量在沿著食物鏈的傳遞過程中，從前一環(huán)節(jié)到后一環(huán)節(jié)，能量大約要損失90％左右（能量轉化效率大約是10％）。因此，越是處于食物鏈頂端的動物，生物量越小，能量也就越少。處于頂位的肉食動物最少，以致于不可能再有別的動物以它們?yōu)槭�，因為從它們身上所獲得的能量不足以彌補為搜捕它們所消耗的能量。一般說來，能量從太陽開始沿著食物鏈傳遞幾次以后就所剩無幾了，所以食物鏈一般都很短，通常只由4~5個環(huán)節(jié)構成，很少有超過6個環(huán)節(jié)的。
（2）食物網(wǎng)
在生態(tài)系統(tǒng)中，一種生物不可能固定在一條食物鏈上，而往往同時屬于數(shù)條食物鏈。實際上，生態(tài)系統(tǒng)中的食物鏈很少單條、孤立地出現(xiàn)（除非食性是專一的），它們往往相互交叉，形成復雜的網(wǎng)絡式結構，即食物網(wǎng)。食物網(wǎng)形象地反映了生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)各生物有機體間的營養(yǎng)位置和相互關系，生物正是通過食物網(wǎng)發(fā)生直接和間接的聯(lián)系，保持著生態(tài)系統(tǒng)結構和功能的相對穩(wěn)定。

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