生态系统的物质循环（深圳翠园中学章君果老师）

单元知识结构生态系统的物质循环授课人：章君果生态系统的功能碳排放问题【环节1】碳循环科学思维假如你在操场上运动，呼出了一个CO2分子，想象一下，这个CO2离开你后，会开始怎样的旅行？请你绘制一幅画叫做“碳先生的旅行”。

科学思维构建碳循环模式图植物动物枯枝、落叶、尸体、粪便化石燃料环境中的CO2科学思维构建碳循环模式图植物动物枯枝、落叶、尸体、粪便化石燃料环境中的CO2呼吸作用呼吸作用光合作用动物摄食燃烧分解者分解作用科学思维构建碳循环模式图生产者消费者枯枝、落叶、尸体、粪便化石燃料环境中的CO2呼吸作用呼吸作用光合作用化能合成动物摄食燃烧分解者分解作用科学思维构建碳循环模式图ABD化石燃料Cabcdef科学思维（1）“碳循环”中的碳是指

，碳在生物群落与无机环境之间的循环主要是以

的形式进行的。（2）对任何一个自然生态系统而言，物质可以被生物群落反复利用而不依赖于系统外的供应，但能量是逐级递减的，且是单向流动不循环的，必须从系统外获得。（判断这句话是否正确）

科学思维碳元素二氧化碳错误全球性(1)概念：组成生物体的各种元素在生物群落与无机环境之间不断循环的过程。(2)碳进入生物群落的途径：生产者的光合作用和化能合成作用。(4)碳进入大气中CO2的途径：生物的呼吸作用、分解者的分解作用和燃烧(3)碳的存在形式与循环形式：①在生物群落和无机环境间：主要以CO2的形式循环。②在生物群落内部：以含碳有机物的形式传递。③在无机环境中：主要以CO2和碳酸盐的形式存在。(4)特点：全球性，反复利用，循环流动。碳循环小结考题呈现【例1】为研究森林生态系统的碳循环，对西黄松老龄(未砍伐50～250年)和幼龄(砍伐后22年)生态系统的有机碳库及年碳收支进行测定，结果见下表，据表回答：*净初级生产力：生产者光合作用固定总碳的速率减去自身呼吸作用消耗碳的速率**异养呼吸：消费者和分解者的呼吸作用西黄松生态系统生产者活生物量(g/m2)死有机质(g/m2)土壤有机碳(g/m2)净初级生产力*[g/(m2·年)]异氧呼吸**[g/(m2·年)]老龄1273025605330470440幼龄146032404310360390考题呈现西黄松生态系统生产者活生物量(g/m2)死有机质(g/m2)土壤有机碳(g/m2)净初级生产力*[g/(m2·年)]异氧呼吸**[g/(m2·年)]老龄1273025605330470440幼龄146032404310360390(1)大气中的碳主要在叶绿体____________部位被固定，进入生物群落。幼龄西黄松群落每平方米有____________克碳用于生产者当年的生长、发育、繁殖，储存在生产者活生物量中；其中，部分通过生态系统中____________的呼吸作用，部分转变为死有机质和土壤有机碳后通过____________的分解作用，返回大气中的CO2库。(2)西黄松幼龄群落中每克生产者活生物量的净初级生产力____________(大于/等于/小于)老龄群落。根据年碳收支分析，幼龄西黄松群落____________(能/不能)降低大气碳总量。基质360消费者分解者大于不能【环节2】碳循环与温室效应碳循环与温室效应及全球气候变暖是什么关系呢？科学思维、社会责任科学思维、社会责任同学们还记得小学时候学得这个应用题吗？水池出水口进水口大气中的CO2植物动物枯枝、落叶、尸体、粪便化石燃料环境中的CO2呼吸作用呼吸作用光合作用动物摄食燃烧分解者分解作用科学思维、社会责任化石燃料燃烧植被减少使用清洁能源大力植树造林我们该怎么做我们做了什么科学思维、社会责任温室效应与全球气候变暖是什么关系呢？科学思维、社会责任（1）在自然生态系统中，植物通过

从大气中摄取碳的速率，与通过生物的

和

把碳释放到大气中的速率大致相同。（2）随着现代工业的迅速发展，人类大量燃烧煤、石油等化石燃料，打破了生物圈中

的平衡，使大气中二氧化碳浓度的增加。（3）碳平衡的打破是温室效益的因素之一，温室效应是全球气候变暖的一项因素。光合作用呼吸作用分解作用碳循环碳循环与温室效应小结【例2】气候变化与生态系统的碳循环相关。下表为A、B两个不同时期陆地生态系统与大气环境的碳交换情况。（1）生态系统碳的吸收主要是通过______作用实现的，碳的释放主要是通________作用实现的。（2）表中_______时期的生态系统处于稳定状态，原因是______。考题呈现时期碳吸收量（KgC.a-1）碳释放量（KgC.a-1）A1.20×10141.20×1014B1.20×10141.26×1014过__产生的_____直接发酵转化为燃料乙醇。光合呼吸A碳的释放量等于碳的吸收量考题呈现【例2】气候变化与生态系统的碳循环相关。下表为A、B两个不同时期陆地生态系统与大气环境的碳交换情况。（3）由于过度的人工碳排放，破坏了生态系统的________,导致大气中_____增加并引起全球气候变化。（4）人们正在积极开发新能源以减少碳排放。如“叶绿素太阳能电池”是模仿类囊体吸收光能的特征而制造的，类囊体吸收光能的过程发生在光合作用的_____阶段；又如经改造的蓝藻能在细胞内将光合作用产生的_____直接发酵转化为燃料乙醇。过__产生的_____直接发酵转化为燃料乙醇。碳平衡二氧化碳浓度光反应有机物【环节3】能量流动与物质循环生命观念生命观念（1）从上图看出，物质循环和能量流动是独立的过程吗？（2）能量的固定、储存、转移和释放，都离不开物质的

等过程。（3）物质作为

，使能量流动沿着

流动；能量作为

，使物质能够不断地在

和

之间循环往返。合成和分解载体食物链（网）动力生物群落无机环境考题呈现【例3】下列关于生态系统中物质循环和能量流动的叙述，正确的是（）A.富营养化水体出现蓝藻水华的现象，可以说明能量流动的特点B.生态系统中能量的初始来源只有太阳能C.食物链各营养级中10%~20%的能量会被分解者利用D.无机环境中的物质可以通过多种途径被生物群落反复利用D【环节4】物质富集社会责任社会责任（1）污染物富集是因为生物无法

，导致污染物通过

进行富集，所以营养级越高富集的污染物

。（2）我们如何解决这个问题？分解污染物食物链（网）越多减少污染、研发可降解材料等考题呈现种群甲乙丙丁戊重金属含量（μg/Kg鲜重）0.00370.00370.0350.0350.34【例4】某相对稳定的水域生态系统中主要有甲