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1、第第3 3节生态系统的物质循环节生态系统的物质循环新课导入一新课导入一: :问问1:1:生态系统的能量流动沿什么渠道进行生态系统的能量流动沿什么渠道进行? ?有什么特点有什么特点? ?提示提示: :食物链和食物网。单向流动、逐级递减。食物链和食物网。单向流动、逐级递减。问问2:2:能量能离开物质单独存在吗能量能离开物质单独存在吗? ?提示提示: :不能。不能。问问3:3:生态系统中的生态系统中的“物质物质”是静止的吗是静止的吗? ?它在生态系统中的它在生态系统中的“运动运动”变化变化有什么特点有什么特点? ?又是如何完成的呢又是如何完成的呢?(?(新课课题新课课题) )新课导入二新课导入二:
2、:教师教师: :点燃一点棉花后点燃一点棉花后, ,问问: :棉花燃烧后产生什么气体棉花燃烧后产生什么气体? ?气体去气体去哪了呢哪了呢? ?生答生答:CO:CO2 2, ,教室。教室。师问师问:CO:CO2 2会到你家中吗会到你家中吗? ?会去北京、上海吗会去北京、上海吗? ?会去东京吗会去东京吗? ?它还会从东京回它还会从东京回到我们教室吗到我们教室吗? ?师说师说: :到底到底“会会”还是还是“不会不会”, ,今天学完今天学完“第第3 3节生态系统的物质循环节生态系统的物质循环”后便会有答案。后便会有答案。教师参考教师参考【学习目标】【学习目标】 1. 1.以碳循环为例以碳循环为例, ,分
3、析生态系统中的物质循环。分析生态系统中的物质循环。2.2.说明生说明生态系统能量流动和物质循环的关系。态系统能量流动和物质循环的关系。3.3.尝试探究土壤微生物的分解作用。尝试探究土壤微生物的分解作用。4.4.关注碳循环平衡与温室效应的关系。关注碳循环平衡与温室效应的关系。 自主学习自主学习课堂探究课堂探究自主学习自主学习 读教材读教材学基础学基础一、碳循环一、碳循环阅读教材阅读教材P P101101, ,完成以下问题完成以下问题: :1.1.循环形式循环形式(1)(1)在生物群落与无机环境间在生物群落与无机环境间: :主要以主要以 的形式进行。的形式进行。(2)(2)在生物群落内在生物群落内
4、: :以含碳有机物的形式进行。以含碳有机物的形式进行。2.2.过程图解过程图解3.3.特点特点: :具有具有 、循环性。、循环性。二氧化碳二氧化碳全球性全球性4.4.温室效应温室效应(1)(1)形成原因形成原因: : 很短时间内大量燃烧很短时间内大量燃烧, ,使大气中使大气中 含量迅含量迅速增加速增加, ,打破了生物圈中打破了生物圈中 的平衡。的平衡。(2)(2)危害危害: :加快极地和高山冰川的融化加快极地和高山冰川的融化, ,导致海平面导致海平面 , ,进而对人类和其他进而对人类和其他许多生物的生存构成威胁。许多生物的生存构成威胁。思考思考 根据对碳循环过程的分析根据对碳循环过程的分析,
5、,你认为应如何减轻温室效应的影响你认为应如何减轻温室效应的影响? ?提示提示: :减少化石燃料的燃烧、发展清洁能源减少化石燃料的燃烧、发展清洁能源, ,植树造林、保护植被等。植树造林、保护植被等。二、生态系统的物质循环二、生态系统的物质循环阅读教材阅读教材P P101101, ,完成以下问题。完成以下问题。1.1.概念概念(1)(1)物质物质: :组成生物体的组成生物体的 等元素。等元素。化石燃料化石燃料二氧化碳二氧化碳碳循环碳循环上升上升C C、H H、O O、N N、P P、S S(3)(3)范围范围: : 。2.2.特点特点(1)(1)循环流动。循环流动。(2)(2)具有全球性具有全球性
6、, ,因此又称因此又称 。无机环境无机环境 生物群落生物群落 生物圈生物圈生物地球化学循环生物地球化学循环判断判断(1)(1)生态系统物质循环中的生态系统物质循环中的“生态系统生态系统”是指生物圈。是指生物圈。( ( ) )(2)(2)生态系统物质循环的生态系统物质循环的“物质物质”是指生物体的基本元素是指生物体的基本元素, ,也指其组成的化也指其组成的化合物。合物。( ( ) )(3)(3)物质循环发生在生物群落与无机环境之间。物质循环发生在生物群落与无机环境之间。( ( ) ) 三、能量流动和物质循环的关系三、能量流动和物质循环的关系阅读教材阅读教材P P101101和和P P103103
7、, ,完成以下问题。完成以下问题。项目项目能量流动能量流动物质循环物质循环形式形式光能光能化学能化学能 . . ( (无机物无机物)有机物有机物无机物无机物特点特点 流动、逐级递减流动、逐级递减往复循环往复循环范围范围生态系统各营养级生态系统各营养级 ( (全球性全球性) )联系联系 , ,相互依存相互依存, ,不可分割。不可分割。能量的固定、储存、转移能量的固定、储存、转移和释放和释放, ,离不开物质的合成和分解离不开物质的合成和分解; ;物质是能量沿食物链物质是能量沿食物链( (网网) )流动的流动的 ; ;能量是物质在生态系统中往复循环的能量是物质在生态系统中往复循环的 . .热能热能化
8、学元素化学元素单向单向生物圈生物圈同时进行同时进行载体载体动力动力选择选择在自然生态系统中在自然生态系统中, ,下列有关物质循环与能量流动的关系的叙述下列有关物质循环与能量流动的关系的叙述, ,正确的是正确的是( ( ) )A.A.生态系统先进行物质循环再进行能量流动生态系统先进行物质循环再进行能量流动B.B.物质和能量可循环利用物质和能量可循环利用C.C.能量只能在食物链中流动能量只能在食物链中流动D.D.物质循环和能量流动是两个相对独立的过程物质循环和能量流动是两个相对独立的过程C C 四、土壤微生物的分解作用探究四、土壤微生物的分解作用探究阅读教材阅读教材P P102102P P1031
9、03, ,完成以下问题。完成以下问题。1.1.原理原理(1)(1)土壤中存在种类、数目繁多的细菌、真菌等微生物土壤中存在种类、数目繁多的细菌、真菌等微生物, ,它们在生态系统它们在生态系统中的成分为中的成分为 。(2)(2)分解者的作用是将环境中的有机物分解为无机物分解者的作用是将环境中的有机物分解为无机物, ,其分解速度与环境其分解速度与环境中的中的 、 等生态因子相关。等生态因子相关。2.2.案例设计案例设计分解者分解者温度温度水水案例案例1 1案例案例2 2实验实验假设假设土壤微生物能分解落叶使土壤微生物能分解落叶使之腐烂之腐烂土壤微生物能分解淀粉土壤微生物能分解淀粉实实验验设设计计实验
10、实验组组对土壤对土壤 处理处理A A烧杯中加入烧杯中加入30 mL30 mL土壤浸出液土壤浸出液+ +淀粉糊淀粉糊对照对照组组对土壤对土壤 处理处理B B烧杯中加入烧杯中加入 + +与与A A等量的等量的淀粉糊淀粉糊自变自变量量土壤中土壤中 . .是否加土壤浸出液是否加土壤浸出液实验现象实验现象在相同时间内实验组落叶在相同时间内实验组落叶腐烂程度腐烂程度 对照组对照组A AA A1 1不变蓝不变蓝A A2 2 .B BB B1 1变蓝变蓝B B2 2 .结论分析结论分析高温高温不做任何不做任何是否含有微生物是否含有微生物30 mL30 mL蒸馏水蒸馏水小于小于产生砖红色沉淀产生砖红色沉淀不产生
11、砖红色沉淀不产生砖红色沉淀微生物对落叶有分解作用微生物对落叶有分解作用土壤浸出液中的微生物能分解淀粉土壤浸出液中的微生物能分解淀粉( (在在A A1 1、B B1 1中加入碘液中加入碘液, ,在在A A2 2、B B2 2中加入斐林试剂并加热中加入斐林试剂并加热) )选择选择某同学完成了土壤微生物的分解作用的对照实验某同学完成了土壤微生物的分解作用的对照实验, ,对照组是对照组是( ( ) )A.A.土壤不做处理土壤不做处理, ,自然状态自然状态B.B.土壤进行处理土壤进行处理C.C.排除土壤微生物的作用排除土壤微生物的作用D.D.尽可能避免改变土壤理化性质尽可能避免改变土壤理化性质A A 课
12、堂探究课堂探究 解疑难解疑难提能力提能力碳循环的分析碳循环的分析探究一探究一问题引领问题引领: :1.1.大气中碳元素进入生物群落的途径有哪些大气中碳元素进入生物群落的途径有哪些? ?2.2.碳元素在无机环境与生物群落之间以及生物群落内部分别以什么形式碳元素在无机环境与生物群落之间以及生物群落内部分别以什么形式循环循环? ?教师参考教师参考 1.1.碳存在形式碳存在形式 2CO无机环境:和碳酸盐生物群落:含碳有机物2.2.碳循环形式碳循环形式进入生物群落进入生物群落生物群落内部生物群落内部返回无机环境返回无机环境形式形式COCO2 2含碳有机物含碳有机物COCO2 2方式方式光合作用和化光合作
13、用和化能合成作用能合成作用通过食物链通过食物链或食物网或食物网生产者和消费者的呼吸作用生产者和消费者的呼吸作用分解者的分解作用分解者的分解作用化石燃料的燃烧等化石燃料的燃烧等解析解析: :据图分析据图分析,1,1是生产者是生产者,2 ,2 是消费者是消费者,3,3是分解者是分解者,4,4是非生物的物是非生物的物质和能量质和能量, ,而群落是指一定区域内的全部生物而群落是指一定区域内的全部生物,A,A错误错误;3;3是分解者是分解者, ,主主要指细菌和真菌要指细菌和真菌, ,另外也包括一些动物如蚯蚓另外也包括一些动物如蚯蚓, ,真菌、动物不是原核真菌、动物不是原核生物生物,B,B错误错误; ;代
14、表代表1 1被被2 2捕食捕食, ,代表代表2 2进行呼吸作用向大气中释放二进行呼吸作用向大气中释放二氧化碳和散失热能氧化碳和散失热能,C,C错误错误; ;生态系统中通过生物群落的呼吸作用向大生态系统中通过生物群落的呼吸作用向大气中释放二氧化碳气中释放二氧化碳, ,同时又通过光合作用将二氧化碳转化成有机物进同时又通过光合作用将二氧化碳转化成有机物进入生物群落入生物群落, ,所以所以4 4可以表示大气中的可以表示大气中的COCO2 2库库,D,D正确。正确。【典例【典例1 1】 如图表示某生态系统中如图表示某生态系统中4 4种成分之间的关系。以下相关叙述中种成分之间的关系。以下相关叙述中, ,正
15、确的是正确的是( () )A.1A.1和和2 2包含着所有种群构成的群落包含着所有种群构成的群落B.3B.3代表的一定是原核生物代表的一定是原核生物C.C.代表光合作用代表光合作用, ,代表呼吸作用代表呼吸作用D.4D.4可以表示大气中的可以表示大气中的COCO2 2库库 答案答案: :D D 方法透析方法透析 生态系统各成分的判断生态系统各成分的判断先确定双向箭头的两端为生产者和大气中的先确定双向箭头的两端为生产者和大气中的COCO2 2库库, ,生产者只有一个箭头指生产者只有一个箭头指向向, ,即光合作用即光合作用( (或化能合成作用或化能合成作用) )而而COCO2 2库有至少三个箭头指
16、向库有至少三个箭头指向, ,即生产者、即生产者、消费者、分解者的呼吸作用消费者、分解者的呼吸作用, ,若消费者有多个级别若消费者有多个级别, ,则箭头指向更多则箭头指向更多; ;同样同样根据箭头去向多的是生产者根据箭头去向多的是生产者, ,只有一个去向的是只有一个去向的是COCO2 2库。分解者是除库。分解者是除COCO2 2库库外其他生物成分均有箭头指向的。最后外其他生物成分均有箭头指向的。最后, ,剩下消费者剩下消费者, ,可能有多级。可能有多级。如图为生态系统碳循环的示意图如图为生态系统碳循环的示意图, ,甲、乙、丙、丁代表生态系统的四种成甲、乙、丙、丁代表生态系统的四种成分分, ,表示
17、碳元素的流动过程表示碳元素的流动过程, ,其中主要以其中主要以COCO2 2形式流动的是形式流动的是( ( ) )A.A.B.B.C.C.D.D.备选例题备选例题A A 解析解析: :由图可知甲是生产者由图可知甲是生产者, ,乙是消费者乙是消费者, ,丙是分解者丙是分解者, ,丁是非生物丁是非生物的物质和能量的物质和能量; ;是生产者的光合作用或化能合成作用将二氧化碳是生产者的光合作用或化能合成作用将二氧化碳转化成有机物进入生物群落中转化成有机物进入生物群落中, ,是细胞呼吸将二氧化碳释放是细胞呼吸将二氧化碳释放到大气中到大气中, ,是动物摄食是动物摄食, ,是消费者和生产者的有机物流向分是消
18、费者和生产者的有机物流向分解者解者; ;所以主要以所以主要以COCO2 2形式流动的是形式流动的是。解析解析: :A A有三个箭头指出应是生产者有三个箭头指出应是生产者,B,B是分解者是分解者,D,D是初级消费者是初级消费者,E,E是是次级消费者次级消费者,C,C应是大气中的二氧化碳库应是大气中的二氧化碳库,A,A错误错误; ;该生态系统的结构包该生态系统的结构包括括A A、B B、D D、E E和非生物的物质和能量和非生物的物质和能量,B,B错误错误; ;该生态系统中的食物链该生态系统中的食物链中不能有分解者中不能有分解者B,CB,C错误错误;E;E每增加每增加1 kg1 kg的体重的体重,
19、 ,按最大传递效率按最大传递效率, ,即即1 120%20%20%=25(kg),D20%=25(kg),D正确。正确。【题组演练】【题组演练】1.1.如图是生态系统中碳循环示意图如图是生态系统中碳循环示意图,“”,“”表示碳的流动方向表示碳的流动方向, ,下列说法下列说法正确的是正确的是( ( ) )A.A.图中图中A A是生产者是生产者,B,B、D D、E E是消费者是消费者,C,C是分解者是分解者B.B.该生态系统的结构包括该生态系统的结构包括A A、B B、C C、D D、非生物的物质和能量、非生物的物质和能量C.C.该生态系统中的一条食物链可表示为该生态系统中的一条食物链可表示为AD
20、EBADEBD.ED.E每增加每增加1 kg1 kg的体重的体重, ,至少需要至少需要25 kg25 kg的的A AD D2.2.生态系统的碳循环过程如图所示生态系统的碳循环过程如图所示, ,请分析回答下列问题请分析回答下列问题: : (1)(1)碳在碳在和和之间的循环之间的循环, ,称作碳循环。称作碳循环。(2)(2)大气中的二氧化碳通过植物的大气中的二氧化碳通过植物的 作用进入生物群落作用进入生物群落, ,并以并以的形式在不同营养级间传递。的形式在不同营养级间传递。(3)(3)生物体中的碳几乎都要通过生物的生物体中的碳几乎都要通过生物的作用以作用以的形式返的形式返回无机环境中。回无机环境中
21、。(4)(4)由于人类大量开采利用图中的由于人类大量开采利用图中的AA使得大气中的使得大气中的COCO2 2含量逐渐含量逐渐增加增加, ,形成了形成了, ,已成为全球环境问题之一。已成为全球环境问题之一。解析解析: :(1)(1)物质循环是指组成生物体的化学元素在生物群落和无机环物质循环是指组成生物体的化学元素在生物群落和无机环境之间的循环。境之间的循环。(2)(2)二氧化碳进入生物群落的生理过程为光合作用和化能合成作用二氧化碳进入生物群落的生理过程为光合作用和化能合成作用, ,其中绿色植物进行光合作用其中绿色植物进行光合作用; ;在食物链中碳元素是以含碳有机物的形在食物链中碳元素是以含碳有机
22、物的形式传递的。式传递的。(3)(3)生物体中的碳元素通过生产者、消费者和分解者的呼吸作用生物体中的碳元素通过生产者、消费者和分解者的呼吸作用, ,把把体内有机物分解成二氧化碳返回无机环境中。体内有机物分解成二氧化碳返回无机环境中。(4)(4)温室效应的原因之一是化石燃料的大量燃烧温室效应的原因之一是化石燃料的大量燃烧, ,造成大气中二氧化造成大气中二氧化碳含量增加。碳含量增加。答案答案: : (1) (1)无机环境生物群落无机环境生物群落(2)(2)光合有机物光合有机物(3)(3)呼吸二氧化碳呼吸二氧化碳(4)(4)化石燃料温室效应化石燃料温室效应物质循环和能量流动的关系物质循环和能量流动的
23、关系探究二探究二【典例【典例2 2】 下面为某生态系统的部分物质循环简图下面为某生态系统的部分物质循环简图, ,其中其中M M表示非生物的物表示非生物的物质和能量。相关叙述正确的是质和能量。相关叙述正确的是( () )A.A.若若M M表示大气中的表示大气中的COCO2 2, ,则碳元素在图中则碳元素在图中过程中是以有机物形式传递的过程中是以有机物形式传递的B.B.从图中我们可以看出能量伴随着物质循环而循环从图中我们可以看出能量伴随着物质循环而循环C.C.若若M M表示大气中的表示大气中的COCO2 2, ,则碳元素可在生物群落中反复循环利用则碳元素可在生物群落中反复循环利用D.D.若若M M
24、表示无机环境中的能量表示无机环境中的能量, ,则则的能量值为的能量值为与与对应的能量值之和对应的能量值之和解析解析: : 碳在生物群落内部是以有机物的形式传递的碳在生物群落内部是以有机物的形式传递的, ,图中图中表示捕食表示捕食关系关系; ;能量是单向流动的能量是单向流动的, ,不能循环利用不能循环利用; ;碳在无机环境和生物群落之碳在无机环境和生物群落之间反复循环利用间反复循环利用, ,而不是在群落内反复利用而不是在群落内反复利用; ;表示生产者固定的总表示生产者固定的总能量能量, ,除包括除包括外外, ,还包含消费者通过呼吸作用散失的能量。还包含消费者通过呼吸作用散失的能量。答案答案: :
25、 A A 【题组演练】【题组演练】1.(20161.(2016黑龙江大庆期末黑龙江大庆期末) )关于生态系统能量流动与物质循环的叙述关于生态系统能量流动与物质循环的叙述, ,错误的错误的是是( ( ) )A.A.能量流动单向、逐级递减能量流动单向、逐级递减, ,物质循环循环反复物质循环循环反复B.B.能量流动和物质循环沿着食物链和食物网进行能量流动和物质循环沿着食物链和食物网进行C.C.能量流动和物质循环相对独立而又相互依存能量流动和物质循环相对独立而又相互依存D.D.能量流动和物质循环将生态系统中的各组成成分紧密联系在一起能量流动和物质循环将生态系统中的各组成成分紧密联系在一起C C 解析解
26、析: : 能量流动和物质循环是同时进行的能量流动和物质循环是同时进行的, ,彼此相互依存彼此相互依存, ,不可分不可分割割, ,并非相对独立的。并非相对独立的。2.2.图中所示为一个简化的草原生态系统能量流动和物质循环示意图图中所示为一个简化的草原生态系统能量流动和物质循环示意图, ,是是对图中箭头含义的描述对图中箭头含义的描述, ,所属箭头号码正确的是所属箭头号码正确的是( ( ) )生物群落中能量的散失生物群落中能量的散失生物群落中的物质回归无机环境生物群落中的物质回归无机环境无机环境的无机环境的能量进入生物群落能量进入生物群落能量在生物体之间传递转化能量在生物体之间传递转化能量沿着食物链
27、流动能量沿着食物链流动碳元素从有机物变二氧化碳碳元素从有机物变二氧化碳碳元素进入生物群落碳元素进入生物群落A.A.(2)(3);(2)(3);(3)(3) B. B.(1);(1);(2)(2)C.C.(2)(3);(2)(3);(2)(3)(2)(3)D.D.(4)(5);(4)(5);(1)(1)解析解析: :图中图中(1)(1)为生产者通过光合作用把非生物的物质和能量输入为生产者通过光合作用把非生物的物质和能量输入生物群落。生物群落。(2)(2)和和(3)(3)表示承载在有机物中的能量在群落中的流动表示承载在有机物中的能量在群落中的流动, ,但但(3)(3)过程不属于食物链上的能量流动。
28、过程不属于食物链上的能量流动。(4)(5)(4)(5)表示通过呼吸作用表示通过呼吸作用和分解作用把有机物分解为无机物和分解作用把有机物分解为无机物, ,从而回归无机环境从而回归无机环境, ,同时伴随同时伴随热能的散失过程。热能的散失过程。D D 图说教材图说教材: :能量流动和物质循环的关系能量流动和物质循环的关系(1)(1)无机环境为生物群落无机环境为生物群落( (生产者、消费者和分解者生产者、消费者和分解者) )提供物质和能量。这些提供物质和能量。这些物质和能量均是通过生产者的光合作用或化能合成作用被利用和固定在有机物质和能量均是通过生产者的光合作用或化能合成作用被利用和固定在有机物中而进
29、入生物群落的。物中而进入生物群落的。(2)(2)在生物群落之中在生物群落之中, ,物质以有机物的形式传递物质以有机物的形式传递, ,能量以储存在有机物中的化能量以储存在有机物中的化学能的形式流动。只要存在有机物传递即伴随着能量流动。学能的形式流动。只要存在有机物传递即伴随着能量流动。(3)(3)生物群落通过生产者和消费者的呼吸作用、分解者的分解作用向无机环生物群落通过生产者和消费者的呼吸作用、分解者的分解作用向无机环境释放物质境释放物质, ,并以热能的形式散失能量。释放到无机环境中的物质可以重新并以热能的形式散失能量。释放到无机环境中的物质可以重新被生产者利用而进入生物群落被生产者利用而进入生物群落, ,但热能不能再次被生产者利用但热能不能再次被生产者利用, ,即物质是可循即物质是可循环的环的, ,而能量流动是单向的。而能量流动是单向的。(4)(4)能量的固定、储存、转移和释放能量的固定、储存、转移和释放, ,都离不开物质的合成和分解等过程。物都离不开物质的合成和分解等过程。物质作为能量的载体质作为能量的载体, ,使能量沿着食物链使能量沿着食物链( (网网) )流动流动; ;能量作为动力能量作为动力, ,使物质能够使物质能够不断地在生物群落和无
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