(全国通用版)2018-2019版高中生物-第5章-生态系统及其稳定性-第3节-生态系统的物质循环课件-新人教版必修

第3节

生态系统的物质循环第5章生态系统及其稳定性目标导读

1.结合教材P101图5－11和温室效应示意图，分析生态系统物质循环的特点，

并说明碳循环失调与温室效应的关系。2.结合教材P102～103内容，设计实验探究“土壤微生物的分解作用”。3.尝试建立概念图，说明物质循环与能量流动的关系。重难点击

1.生态系统的物质循环过程和特点。2.物质循环与能量流动的关系。课堂导入方式一右图为美国耗资2亿美元建立的地球生物圈2号。它是透明的，为什么呢？需要输入光能。它又是封闭的，难道它不需要外界提供所需要的各种物质吗？方式二

20世纪50年代，人们曾经在农田中广泛使用DDT杀虫剂，并取得了较好的杀虫效果，然而让人们意想不到的是，在远离施药地区的南极大陆的企鹅体内竟也发现了DDT！DDT是如何进入南极企鹅体内的呢？生态系统的物质是否也能流动？具有什么特点？学完这节“生态系统的物质循环”后，我相信同学们就能解释这些问题了。一

碳循环三

土壤微生物的分解作用二

物质循环及其与能量流动的关系内容索引当堂检测一碳循环1.碳循环过程知识梳理CO2植物动物化石燃料(1)碳存在形式无机环境：____________生物群落：___________2.碳循环的分析CO2和碳酸盐含碳有机物项目进入生物群落生物群落内部返回无机环境形式____________________方式

和____________通过______________①

的呼吸作用；②分解者的

；③化石燃料的燃烧是否双向是否是(2)碳循环形式CO2含碳有机物光合作用化能合成作用CO2食物链或食物网生产者和消费者分解作用3.温室效应(1)形成原因：化石燃料短时间内燃烧使大气中CO2含量

，打破了

的平衡。(2)危害：加快冰川的融化，导致海平面

，进而对人类和其他许多生物的生存构成威胁。迅速增加碳循环上升问题探究结合右图，探究分析碳循环的过程(1)写出图中①②③代表的生理过程：①____

，②

，③

。(2)写出④⑤在生态系统中代表的成分：④

，⑤

。(3)物质循环的形式有两种即：④⑤与大气之间主要以

形式进行；在④与⑤之间以

形式沿食物链传递。(4)温室效应形成的原因是：上图

(填序号)中，短时间内化石燃料大量燃烧。(5)预防温室效应要采取减少

和保护植被等措施。光合作用呼吸作用微生物的分解作用生产者消费者CO2有机物⑥化石燃料的燃烧1.判断正误(1)沼渣、沼液作为肥料还田，使物质能够循环利用(

)(2)碳循环在生物群落内部以CO2形式进行(

)(3)化石燃料的大量燃烧是造成温室效应的主要原因(

)(4)碳元素在无机环境与生物群落之间传递时，只有生产者与无机环境之间的传递是双向的，其他成分间都是单向的(

)答案活学活用√×√√

2.如图表示生物圈中碳循环的部分示意图。A、B、C、D构成生物群落，箭头①～⑨表示循环过程。下列有关说法正确的是A.大气中的气体X是指二氧化碳和一氧化碳B.完成①过程的能量主要是由⑧过程提供的C.D经⑤、⑥、⑦过程获得的能量占A、B、C总能量的10%～20%D.C处于第三营养级答案解析生物群落与无机环境之间的碳循环是以CO2的形式进行的，故图中大气中的气体X代表CO2；图中A为生产者，B为初级消费者(第二营养级)，C为次级消费者(第三营养级)；完成①过程的能量主要由太阳能转化的活跃的化学能提供；捕食食物链中相邻两营养级之间的能量传递效率约为10%～20%。故选D。一题多变(1)上题中的生物A的细胞中一定含有叶绿体吗？答案不一定，A为生产者，可能是绿色植物、蓝藻、光合细菌或硝化细菌等可以进行光合作用或化能合成作用的生物，而只有绿色植物细胞中含有叶绿体。(2)适度松土可以促进图中的什么过程？答案适度松土可促进分解者的分解作用即过程⑧。(3)若D中含有细胞核，则D中将含碳有机物转化为CO2的具体场所是什么？答案细胞质基质或线粒体基质。(4)写出图中的捕食链。答案A→B→C。(5)图中碳元素以有机物形式进行传递的过程有哪些呢？答案②③⑤⑥⑦。(6)如果人们不按生态规律办事，乱砍滥伐森林或将化石燃料进行大量燃烧，对大气中的气体X有何影响？答案二者都会打破碳循环平衡，前者使大气中CO2进入生物群落的过程受阻，大气中CO2的含量就会明显增多；后者使CO2在很短时间内释放出来，使大气中CO2的含量增高，进而导致温室效应。方法链接碳循环中各成分的确定方法图中①与④之间为双箭头，故一个为生产者，另一个为大气中的CO2库；又因为其他各个成分都有箭头指向④，所以④为大气中的CO2库、①为生产者。其他生物部分的箭头都指向③，所以③是分解者，剩余的②为消费者。二物质循环及其与能量流动的关系1.物质循环(1)概念：组成生物体的

，都不断进行着从

到

，又从

到

的循环过程。(2)特点①全球性：物质循环的概念中所说的“生态系统”并不是一般的生态系统，而是指地球上最大的生态系统——生物圈，因此物质循环具有

的特点。②循环性：无机环境中的物质可以被生物群落

，即生物群落和无机环境之间的物质可以反复出现、循环利用，周而复始地进行循环，不会消失。知识梳理C、H、O、N、P、S等元素无机环境生物群落生物群落无机环境全球性反复利用项目能量流动物质循环形式光能→

→热能(一般形式)

形式流动过程沿

单向流动在

间往复循环范围生态系统________________特点______________________________________联系同时进行、相互依存，不可分割：①能量的

、转移和释放，离不开物质的

；②物质是能量沿

流动的载体；③能量是物质在生态系统中往复循环的_____2.物质循环和能量流动的关系化学能化学元素食物链(网)无机环境和生物群落各营养级全球性单向流动，逐级递减反复出现，循环流动固定、储存合成和分解食物链(网)动力问题探究1.如图是某森林生态系统物质和能量流向示意图，h、i、j、k表示不同用途的有机物(j是未利用部分)，方框大小表示使用量，分析回答下列问题：(1)图中h、i、k分别指代用于___________

的有机物量。(2)进入该生态系统的CO2量应该包括_____

和

的总和。细胞呼吸、流入下一营养级、流向分解者各h产生的CO2总量

未利用部分(3)因为能量流动是

的，所以生产者i的量

被初级消费者同化有机物的量。(4)能量流动是

，所以流向分解者的k

被生产者直接吸收利用。逐级递减大于单向的不能2.既然氮元素在生物群落和无机环境之间也是不断循环的，为什么还要往农田中不断地施加氮肥？物质循环是指在生物圈范围内的物质是循环的。农田中不断有粮食产出，基本元素不断地被输出，所以要不断地施加氮肥。答案3.能量在沿食物链流动时逐级递减，环境中的一些有毒物质比如农药或重金属盐是不是浓度也越来越低？伴随着物质循环过程，环境中的一些有毒物质会出现生物富集现象，即沿着食物链，营养级越高，富集物浓度越高。答案3.如图为生态系统中能量流动和碳循环的关系图，据图回答下列问题：(1)对物质循环起关键作用的生态系统的成分是[]

和[]

。(2)图中的①③⑤表示的生理过程分别是：①

，③

，⑤

。(3)c生物处于第

营养级，若要使c增加200kg，至少需要消耗a

kg。答案解析活学活用a生产者d分解者光合作用呼吸作用分解作用三5000据生态系统的能量流动和物质循环的原理可知，a为生产者，①是光合作用；b是初级消费者；c为次级消费者，②③④为呼吸作用；d为分解者，⑤为分解作用。按照能量逐级递减的原则，若使c增加200kg至少需要a的量为200×5×5＝5000kg。一题多变分析上题简图，不能得到的结论是A.物质作为能量的载体，使能量沿着食物链(网)流动B.能量作为动力，使物质能够不断地在生物群落和无机环境之间循环往返C.能量2、3、4、5的总和便是生产者所固定的太阳能总量D.碳在生物群落和无机环境之间的循环主要是以CO2的形式进行的答案方法链接能量流动和物质循环关系分析(1)能量流动和物质循环相伴而行，但能量在传递过程中由光能→化学能→热能，而物质在循环中，由无机物(CO2)→有机物→无机物(CO2)。(2)能量流动的终点是热能散失到无机环境中，不能循环利用。而物质循环产生的CO2又被重新利用，所以没有终点。三

土壤微生物的分解作用知识梳理1.实验原理(1)土壤中存在种类、数目繁多的细菌、真菌等微生物，它们在生态系统中的成分为

。(2)分解者的作用是将环境中的有机物分解为无机物，其分解速度与环境中的

、

等生态因子相关。2.案例设计水分温度分解者项目案例1案例2实验假设土壤微生物能分解落叶使之腐烂土壤微生物能分解淀粉实验设计实验组对土壤

处理A烧杯中加入30mL土壤浸出液＋淀粉糊高温实验设计对照组对土壤

处理(自然状态)B烧杯中加入

＋与A等量的淀粉糊自变量土壤中________________是否加土壤浸出液实验现象在相同时间内实验组落叶腐烂程度

对照组AA1不变蓝A2_____________BB1变蓝B2_________________结论分析____________________________________________________不做任何30mL蒸馏水是否含有微生物小于产生砖红色沉淀不产生砖红色沉淀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注:在A1、B1中加入碘液,在A2、B2中加入斐林试剂并加热。问题探究1.碘液与斐林试剂的检测作用是不是一样？答案前者检测淀粉的分解是否彻底完成，后者检测淀粉的分解是否发生。2.探究实验中实验组、对照组如何确定？答案根据题意首先弄清实验研究的自变量是什么，然后找到接受自变量处理的实验结果是未知的，为实验组；未接受自变量处理的实验结果是已知的，为对照组。4.土壤中生活着肉眼看不见的细菌、丝状真菌和呈放射状的放线菌，这些微生物的数量是极其繁多的。某同学要探究土壤微生物对淀粉是否有分解作用，设计了以下实验。请你帮助完成有关问题。(1)作出假设：土壤微生物对淀粉有分解作用。(2)实验用具及药品：烧杯、纱布、玻璃棒、试管、酒精灯、水、蒸馏水、碘液、斐林试剂，淀粉糊等。(3)实验步骤：①将取自农田、林地或花盆等处的土壤放入里面垫有厚纱布的烧杯中，加水搅拌，然后将纱布连同土壤一起取出。将留在烧杯中的土壤浸出液静置一段时间备用。活学活用②另取两只烧杯，编号A和B，____________________________________

。③在室温(20℃左右)下放置7d，分别取A、B烧杯中的溶液20mL，各放入两支试管中，分别编号为A1、A2、B1、B2。④在A1、B1试管中加入

；在A2、B2试管中加入

，并进行水浴加热。⑤观察试管中溶液的颜色变化，记录实验结果。(4)实验现象：①如果支持所作的假设，则实验现象是_____________________________

。②如果不支持所作的假设，则实验现象是____________________________

。

放入等量淀粉糊，在A烧杯中加入30mL土壤浸出液，B烧杯中加入30mL蒸馏水答案解析碘液斐林试剂与B1、B2相比，A1无蓝色出现，

A1、A2的颜色分别与B1、B2相同，A1出现蓝色，A2无砖红色沉淀A2出现砖红色沉淀题目未要求确定某种微生物，而是将土壤微生物作为整体予以研究。总体思路：本题为探究性实验，要先作出“是”或“否”的假设；据所给药品可知，碘液是检验淀粉的，斐林试剂是检验还原糖的(即淀粉水解产物)；据实验步骤(3)②，可知实验分为A、B对照；所以综合起来讲，围绕假设通过A、B的显色情况作出结论。一题多变另一位同学要探究土壤微生物能否分解农药，并尽快得出实验结论，用“敌草隆”(一种除草剂)进行实验：取等量砂土分装于相同的两个容器中，a组高压灭菌，b组不灭菌。下列有关事项的叙述中正确的是A.向a、b中喷入等量的“敌草隆”，再置于同一恒温箱中培养相同时间B.检测“敌草隆”的消失情况，预计a的“敌草隆”全部消失，b的基本不变C.只用砂土实验效果比用几种典型土壤混合后的好D.再增加c组作为对照，不喷入“敌草隆”，其他处理与a、b组相同答案课堂小结元素全球性全球范围光合化能合成有机物呼吸当堂检测23451.从物质循环的角度看，人体内的碳元素究其根源来自A.燃料中的碳

B.所食动物体内的碳C.食物中的碳

D.大气中的二氧化碳√答案解析1人类直接或间接以生产者为食，都是来自生产者，生产者固定的CO2来自大气。234512.关于生态系统的物质循环的叙述，不正确的是A.所说的物质是指组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素B.所说的生态系统是指地球上最大的生态系统——生物圈C.所说的循环是指物质在生物群落与无机环境之间反复出现、循环流动D.物质在循环过程中不断递减√答案解析物质循环的实质为元素在生物圈这个最大的生态系统中往复出现、循环利用，在这个过程中物质是守恒的。3.某生物兴趣小组的同学为证明某细菌对树叶的分解作用，分别提出三种实验方案。其共同之处是：将同一种树的落叶分成甲、乙两等份，实验过程保持树叶湿润，其他实验条件和步骤如下表所示。23451序号实验处理甲乙方案一无菌条件自然条件方案二先灭菌，再放于适宜条件下自然条件方案三先灭菌，再放于适宜条件下先灭菌，然后接种某种细菌，最后置于适宜条件下哪种实验方案能达到目的A.方案一

B.方案二C.方案三

D.三个方案都不能达到√23451答案解析欲证明树叶的分解是由“某种细菌”所引起的，应先将树叶灭菌，排除其他微生物对实验结果的干扰，同时应将灭菌后的树叶分成两组，一组接种该细菌，另一组不接种，两组均置于适宜条件下培养，以便对比分析得出结论。234514.在自然生态系统中，物质是能量流动的载体。下列叙述正确的是A.能量可驱动物质循环B.物质和能量可循环利用C.能量只能在食物链中流动D.能量和生物数量金字塔均可倒置√答案解析生态系统的主要功能是能量流动和物质