示范教案(第5节生态系统的稳定性)

第5节生态系统的稳定性教学难点抵抗力稳定性和恢复力稳定性的概念和联系。教具准备1.文字资料1：“生物圈Ⅱ号”实验资料。2.文字资料2：各种生态系统的抵抗力稳定性和恢复力稳定性比较。3.文字资料3：负反馈调节的实例。4.图片资料1：大兴安岭火灾后的情况以及现在的状况。5.图片资料2：热带雨林、北极苔原生态系统的图片和食物网简图。6.图片资料3：草场防护林。7.课件：负反馈调节模型。8.视频1：亚马逊热带雨林的破坏。9.视频2：我国的重点自然保护区。课时安排2课时第1课时，学习生态系统稳定性的概念以及原因、抵抗力稳定性和恢复力稳定性、如何提高生态系统的稳定性。第2课时，完成制作实验。三维目标1.识记生态系统稳定性的概念。2.阐明生态系统的自我调节能力。3.举例说明抵抗力稳定性和恢复力稳定性。4.简述提高生态系统稳定性的措施。5.学会设计并制作生态缸，观察其稳定性。6.通过图片、照片、视频、课件使学生形象地了解生态系统的稳定性。7.学生通过构建模型，清晰地理解负反馈调节和自我调节能力。8.通过对不同生态系统的分析，清楚抵抗力稳定性和恢复力稳定性的关系。9.通过设计制作生态缸，观察生态系统的稳定性，并培养学生合作探究、思考分析的能力。10.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。11.通过对抵抗力稳定性和恢复力稳定性关系的学习，确立辩证统一思想。12.通过制作实验，培养学生相互合作、帮助的良好品德。教学过程第1课时导入新课师前面我们学习了生态系统的类型、结构、功能和信息传递。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、物质循环和信息传递建立起有机的联系，形成一个统一的整体。那么，生态系统的稳定性如何呢？我们一起来学习生态系统的稳定性。大家先看一下问题探讨。（学生看书）推进新课师可见，自然生态系统受到外界干扰（自然或人为）后，仍能保持相对稳定。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。（投影仪显示“生物圈Ⅱ号”）（注：教师应对资料中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）师讨论下列问题：问题一：科学家们为什么要建造“生物圈Ⅱ号”并进行实验呢？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？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？问题四：“生物圈Ⅰ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？师谁来回答一下第一个问题？生深入研究生态系统的结构和功能，并实验人类离开地球能否生存。师是的。如果实验能成功，那我们真正能进入太空生活，不用带大量的食物和水等必需品。那第二个问题呢？生有微型的森林、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。师看来所有成分都有了，那为什么出现了问题三的情况呢？生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。生2昆虫中除了白蚁、蟑螂和蝈蝈外其他基本死亡，食物链等营养结构联系中断。生3靠花粉传播繁殖的植物都灭绝了，粮食严重减产。……师不错，问题很多。为什么呢？生1人工建立的生态系统毕竟形成的时间太短，无法维持稳定。生2里面的各种成分都是人为加入的，而不是通过长久的进化逐渐形成的，所以有些生物可能会淘汰，而使食物链断裂。生3空间太小了，无法完成大范围的物质循环，导致物质循环受阻。……师不错，问题四就由我来回答总结。“生物圈Ⅰ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，原因就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。师好，我们重新回到书本，看讨论。谁来回答一下，参考一下以前的知识。生1因为自然的生态系统是经过千万年进化而来的，其中的生物和无机环境之间，以及生物与生物之间密切联系，已经形成了一个严密的整体。能依靠相互之间的联系抵御外界的干扰。生2因为各个生态系统都有自己特有的成分，这些成分组成了生态系统的特有结构，而各种生物又通过生态系统的功能互相联系，形成一个统一的整体。所以它能够抵抗外界干扰。生3生态系统具有严整的结构和完善的功能，受到外界干扰后，能依靠各种成分之间的相互关系而保持相对稳定。……师大家说得不错，都能利用以前的知识来说明。简单地说，生态系统之所以具有相对稳定性是因为其具有自我调节能力，而这个能力与我们以前学的知识是密切相关的。生态系统所具有的保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力，叫做生态系统的稳定性。生态系统的稳定性是由于生态系统具有自我调节能力。师那什么是自我调节能力呢？我们先来看书本中的两个实例：实例1：河流自净作用。实例2：森林中的害虫与食虫鸟。师实例1中河流的自我调节能力是如何表现的？生当河流受到轻微污染时，能通过物理沉降、化学分解、微生物分解，很快消除污染，河流仍保持相对稳定。师很好。那实例2中自我调节能力体现在哪里呢？生害虫和食虫鸟形成了一种负反馈调节的关系，来保持数量上的稳定性。师不错。这里提到了负反馈调节，那什么是负反馈调节？它的作用是什么？它调节的对象又是什么呢？我们可以先看思考与讨论，大家分成四个小组，进行讨论，然后选一名代表上黑板完成问题。生1图5-5-1食虫鸟与害虫的负反馈调节模型生2图5-5-2食虫鸟与害虫的负反馈调节模型……（教师评讲，修改）师下面我们来看我制作的一个课件，可以动态地了解负反馈调节。（播放课件）师好，下面大家能举更多的例子来说明生态系统的负反馈调节吗？生1草原中草的数量增加，兔子会因为食物充足而大量繁殖，数量增加。而兔子的数量增加后，会吃掉大量的草，而使草的数量减少。而草的数量减少，又会使兔子因缺少食物而数量降低。通过这样的负反馈调节使两者数量保持相对稳定。生2草原中兔子的数量增加，狼会因为食物充足而大量繁殖，数量增加。而狼的数量增加后，会吃掉大量的兔子，而使兔子的数量减少。而兔子的数量减少，又会使狼因缺少食物而数量降低。通过这样的负反馈调节使两者数量保持相对稳定。……师大家说得很好，其实在生物群落内部所有的捕食者和被捕食者都存在着这种关系。那除了生物与生物之间的负反馈调节外，生物群落与无机环境有没有这种关系呢？大家举些例子来说明。生1河流受到无机环境中的污染物污染时，能通过物理沉降、化学分解、微生物分解，很快消除污染，河流仍保持相对稳定。生2适度捕捞后，池塘中鱼的数量会减少。但是因为数量少，鱼得到的饲料就会增多，使鱼群大量繁殖，数量增加。最终，鱼塘中鱼的数量保持相对稳定，得到可持续发展。生3森林局部大火过后，植物数量少了。但是，土壤中的养料增多了，植物的种子就能获得更好的养料、水、阳光等等，快速长成新的植株，使数量保持相对稳定。……师很好。负反馈调节非常关键，它在生态系统中普遍存在，是生态系统自我调节能力的基础。下面，我们可以再来看一些负反馈调节的例子。（投影仪显示负反馈调节的实例）师那生态系统的自我调节能力是不是无限大的呢？生不是，有一定的限度。师不错，我们来看一段视频。（播放视频1：亚马逊热带雨林的破坏）师看来，生态系统的自我调节能力确实是有限的，它只能抵抗一定程度的干扰和破坏。如果干扰和破坏超过一定的程度，生态系统的稳定性就要被破坏，生物大量减少，甚至灭绝。这样，生态系统的自我调节能力就会迅速丧失，生态系统就很难再恢复。就像我们刚才看到的亚马逊一样，我们可以再看看书上的黄土高原。可见，生态系统的破坏带来的损失是惨重的，所以我们应该尽量地保护好我们的生态系统，使干扰和破坏尽量地在自我调节能力的限度之内。师大家想想生态系统的自我调节能力的大小与什么有关？可以回想一下以前的知识。生1与生物的种类有关。种类越多，食物网越复杂，自我调节能力越大。生2与无机环境有关。环境越好，自我调节能力越大。师大家总结得非常好。其实，当生态系统的稳定性被破坏后，生物的种类和数量都大量的减少，环境变得恶劣，使其自我调节能力大大降低，生态系统也就很难恢复了。师在生态系统中，只要干扰和破坏不超过自我调节能力，生态系统就能维持相对稳定。这种稳定性表现在两个方面：抵抗力稳定性：是指生态系统抵御外界干扰并使自身的结构与功能保持原状（不受损害）的一种能力。恢复力稳定性：是指生态系统受到外界干扰因素的破坏后恢复到原状的能力。师下面我们就以一些例子来说明抵抗力稳定性和恢复力稳定性，大家看书，然后举一些其他的例子。生1野火烧不尽，春风吹又生。恢复力稳定性。生2受到轻微污染后，河流能通过自净能力保持原状。抵抗力稳定性。生3当草原上旱季来临时，动物会进行夏眠来躲避酷暑或迁徙来寻找水源和食物，保持种群数量的稳定，进而保持草原生态系统的稳定。抵抗力稳定性。生4河流受到严重污染，稳定性被破坏。后经过人们对环境的整治，河流逐渐恢复原状。恢复力稳定性。生5森林受到合理砍伐后，仍能恢复原状，提供可持续性的资源。恢复力稳定性。生6森林生态系统中某一生物灭绝后，仍能由其他生物来代替其位置，保持生态系统的稳定性。抵抗力稳定性。……（教师讲评，修改）（如：生5所说的与书本110页上与社会的联系是相同的意思；想像空间可以更好地帮助我们理解两个稳定性）师大家应该还记得大兴安岭的火灾，那么现在情况怎样了呢？我们来看图片资料。（投影仪显示图片资料）师这体现了什么稳定性？生恢复力稳定性。师是的。当一个生态系统受到比较严重的破坏后，需要人为的帮助，才能恢复它的自我调节能力，才能使他重新恢复原状。师那抵抗力稳定性和恢复力稳定性有什么关系呢？首先，它们存在着一定的联系。联系：两者共同存在于生态系统中，同时发挥着作用。两者密切联系，不可分割。师它们也有区别。区别：①两者的概念不同。②对同一个生态系统来说，抵抗力稳定性和恢复力稳定性往往存在着相反的关系。③不同的生态系统抵抗力和恢复力稳定性存在着差异。师这里我们重点来看看不同的生态系统抵抗力和恢复力稳定性存在的差异。首先，我们来看抵抗力稳定性。前面已经说过，生态系统中组成成分越多，食物网越复杂，其自我调节能力就越强，抵抗力稳定性就越高。我们就举2个特殊的生态系统——热带雨林、北极苔原生态系统来说明，请大家看图片资料和书本文字，然后对两个生态系统的稳定性进行分析说明。（课件展示图片资料2）（学生对资料和书本内容进行讨论和说明）（教师评论修改）师从中可以很清楚地看出热带雨林的生物种类繁多，营养结构复杂，自我调节能力非常强，抵抗力稳定性也很高。但是，如果外界干扰超过了它的自我调节能力，它也会破坏，而且恢复起来十分困难。这说明它的恢复力稳定性比较差。北极苔原生态系统，生物种类少，营养结构简单，自我调节能力差，抵抗力稳定性非常弱。当北极苔原生态系统受到破坏后，因为其物种少，所以恢复起来比较简单，其恢复力稳定性较高。但是，这里要说明两点：第一：恢复力稳定性的高低与破坏程度、环境条件也有关系。（见备课资料2）在书本上就讲到了生态系统在受到不同的干扰和破坏后，其恢复速度和恢复时间是不一样的。第二：人工的生态系统，如果没有人为的帮助，其抵抗力和恢复力稳定性都很差。好，我们来看一下各种生态系统的抵抗力稳定性和恢复力稳定性比较。（课件展示文字资料2）师在一般情况下，生态系统的生物种类多，营养结构复杂，自我调节能力就强，抵抗力稳定性就高。相反，抵抗力稳定性就低。而且，对同一个生态系统来说，抵抗力稳定性和恢复力稳定性往往存在着相反的关系。师课本P111旁的问号怎么回答？生1对抵抗力稳定性较强的生态系统，我们可以进行合理利用。如：森林的间伐、草原的划区轮牧、季节性放牧等等。生2对抵抗力稳定性较弱的生态系统，我们要进行保护。如：建立自然保护区、植树造林等等。生3对污染物的排放一定要达标，不能超过生态系