優秀STEAM案例 | 迷你水下世界

本課程透過向學生介紹生態系統相關知識點，包括生態系統的概念、種類，組成以及食物鏈和食物網，使學生們對生態系統有一個系統的認識，並在此基礎上根據生態系統的組成，設計方案，製作水域生態瓶，並就影響生態系統穩定性的相關因素進行探究。

情景引入

鹹海是中亞的內流鹹水湖，是哈薩克和烏茲別克的界湖。在1960年以前它是世界第四大湖，水域面積超過6。8萬平方公里，僅次於裡海、蘇必利爾湖和維多利亞湖。

1985-2014鹹海萎縮示意圖

然而半個多世紀以來，鹹海已瀕臨消失，原大部分湖面均已蛻化成荒漠。種種原因導致鹹海不斷地乾涸、縮小，水域面積縮小了90%左右，入湖水量僅為過去的五分之一，而水分含鹽度提高了24倍。

雖然鹹海的乾涸萎縮有地質和氣候等自然原因，但人類的活動也難逃其咎。鹹海的不斷萎縮也連帶了更多社會、生態和環境的問題：周圍漁民失業、經濟衰退、荒漠化、生物多樣性減少……儘管當地政府早已開始鹹海的修復工作，但無疑這是一個漫長而艱難的工作。

從鹹海之觴中，我們應該正視且正確處理和自然的關係，維繫生態系統的平衡。

這節課，我們就來認識生態系統，並親手打造一個微型的水下生態系統。那我們到底怎麼定義生態系統呢？它又有哪些組成部分呢？

頭腦風暴

生態系統是指在自然界一定的空間內，生物與環境構成的統一整體。在這個統一整體中，生物與環境之間相互影響、相互制約，並在一定時期內處於相對穩定的動態平衡狀態，我們可以按照下圖給生態系統進行分類。

一個池塘其實就是一個生態系統，我們以池塘為例來探討生態系統的組成部分。

在一個生態系統中，我們首先要考慮到環境因素。

在池塘中，生物生存的前提是有水、陽光、土壤等。如果沒有水，魚蝦就無法存活；沒有陽光、土壤，植物也不能正常生長。

環境是生態系統中的非生物物質及能量，包含陽光以及其它所有構成生態系統的基礎物質，其可以為生命的養成提供最為基礎的條件。

接下來就是生產者，主要是各種綠色植物，如池塘中的蘆葦、青草、荷花、藻類等。這些植物可以將無機環境中的能量同化，為浮游生物、小魚、小蝦等生物提供能量。

而消費者便是浮游生物、小魚、小蝦等生物，它們透過捕食和寄生關係在生態系統中傳遞能量。

消費者也有著不同的級別，例如小魚小蝦靠浮游生物為生，而大魚又會捕食小魚小蝦來生存。

你是否思考過，那些小動物、昆蟲、植物的殘骸都去了哪裡？它們最終都會經分解者之手，化為能量與養分再次迴歸到自然中了。在一個生態系統中，分解者作為大自然的“清道夫”，連線著生物與環境。

由此可知，一個生態系統的組成成分有非生物部分、生產者、消費者、分解者。生態系統中各種生物為維持其本身的生命活動，必須以其他生物為食物的這種由生物聯結起來的鏈鎖關係叫做食物鏈。食物鏈亦稱“營養鏈”，這種攝食關係，實際上是太陽能從一種生物轉到另一種生物的關係，也即物質能量透過食物鏈的方式流動和轉換。一個食物鏈一般包括3—5個環節：一個植物， 一個以植物為食料的動物和一個或更多的肉食動物。食物鏈中不同環節的生物其數量相對恆定，以保持自然平衡。

思考一下，如果一個生態系中少了或多了一個部分會導致什麼後果？

動手實踐

瞭解了生態系統以及生態系統的組成之後，我們結合前面所學，打造一個簡易的水下生態系統。

根據以下步驟來打造一個生態瓶。

創新探究

生態瓶製作完成後，可以進一步思考：

（1）預測你的生態瓶可以維持穩定的時間，並思考如何才能讓裡面的生物存活更長的時間呢？

（2）如果你不想持續給小魚餵食，應該怎樣調整生態瓶的組成讓你的生態瓶裡的生物自然存活呢？

文章來源：上海青少年科學社

轉自：STEAM教師

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原標題：《優秀STEAM案例 | 迷你水下世界》