【学案设计】2014高中生物人教版必修3【配套课件】：5.3-生态系统的物质循环-课件(人教版必修3)

第5章生态系统及其稳定性上图为美国耗资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？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个问题了。课堂导入本节目录生态系统的物质循环学习导航自我检测学习探究知识储备第3课时生态系统的物质循环探究点一碳循环探究点二土壤微生物的分解作用探究点三能量流动与物质循环的关系学习导航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。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。知识储备1．如图是某湖泊生态系统能量流动的定量分析图解。图中A、B、C代表三个营养级，数字均为实际测得的能量值，单位为百万千焦(×106kJ)。已知该生态系统受到的太阳辐射为118872×106

kJ，但其中118761×106kJ的能量未被利用。请回答：(1)请将流经该生态系统的总能量填写在图中的括号内，这部分能量是

所固定的太阳能。(2)能量流动的渠道是

。(3)能量流动的特点是

和

。(4)能量从第一营养级到第二营养级的传递效率约为

，从第二营养级到第三营养级的传递效率为

。生产者食物链和食物网单向流动逐级递减13.5%20%111(5)次级消费者呼吸消耗的能量占其同化作用所得到能量的百分比是

。(6)由图可知，下一个营养级不能得到上一个营养级的全部能量，原因有：①各营养级生物体内的大量能量被

。②其次是上一个营养级的部分能量

。③还有少数能量被

利用。2．由上面能量流动图解看出：A为

，A通过

固定太阳能，同时发生的物质变化是

，

为消费者，A、B、C及分解者通过

释放能量，同时发生的物质变化是

。60%细胞呼吸消耗未被下一个营养级利用分解者生产者光合作用把大气中的CO2合成了有机物B、C呼吸作用把有机物分解，释放CO2返回到大气中知识储备探究点一碳循环碳是构成生命有机体的重要元素之一。结合教材图5-11，完善碳循环模式图，并思考回答下面的问题。CO2微生物的分解作用光合呼吸绿色动物呼吸燃烧学习探究1．碳在自然界中以

和碳酸盐的形式存在，在大气中以

的形式存在。2．自然界中的碳元素以

的形式被生产者利用，通过

作用或

作用合成

储存在生产者体内，进入生物群落。3．碳元素在生物群落中以

的形式，沿着

和

往下传递，最终流向分解者。CO2光合化能合成含碳有机物CO2CO2含碳有机物食物链食物网探究点一4．动植物的

和分解者_________的，以及化学燃料的____都可以把有机物分解成无机物，以____的形式归还大气。5．由此看出，碳循环其实就是_____

在生物群落和无机环境间的循环过程。所以，物质循环就是指组成生物体的____________

等元素，不断在_______和_______中循环的过程，物质循环的范围是整个_______。呼吸作用分解作用燃烧CO2碳元素C、H、O、N、P、S无机环境生物群落生物圈探究点一6．使用农药DDT(难降解)的只有一小部分地区，可是远在南极的动物体内也发现了DDT，这一现象说明物质循环具有

，因此物质循环又叫

循环。7．如果人们不按生态规律办事，乱砍滥伐森林，对生态系统的碳循环有何影响？打破碳循环平衡，使大气CO2进入生物群落过程受阻，大气中CO2的含量就会明显增多。8．化学燃料的大量燃烧，对生态系统的碳循环有何影响？又有什么危害？影响：CO2在很短时间内释放出来，打破碳循环平衡，使大气中CO2的含量增高，进而导致温室效应。全球性生物地球化学探究点一探究点一温室效应的危害：加快极地和高山冰川的融化，导致海平面上升，进而对人类和其他许多生物的生存构成威胁。探究点一探究点一1.碳出入生物,群落的途径：探究点一2．物质循环的“物质”和“范围”(1)参与物质循环的“物质”是指组成生物体的化学元素。(2)循环的范围是生物圈，而不是具体的某一生态系统。3．碳循环及存在形式(1)在生物群落和无机环境间：以CO2形式循环。(2)在生物群落内部：以含碳有机物形式传递。(3)在无机环境中：主要以CO2和碳酸盐形式存在。探究点一4．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。1．如图为生态系统中碳循环过程，其中甲、乙、丙、丁构成生态系统的生物群落，箭头表示物质循环方向。请判断下列说法的正误：(1)图中①过程可以表示绿色植物的光合作用(

)(2)缺少类群甲则生态系统的物质循环不能正常进行

(

)(3)碳在乙、丙中以有机物的形式存在(

)(1)据图，气体X为

，与其具有双向箭头的乙为

，乙、丙、丁都指向甲，甲为

，丙为

，丁为

。(2)碳在生物群落内的存在形式是

。CO2生产者分解者初级消费者次级消费者含碳有机物√

√

√

探究点一1．请判断下列说法的正误：(4)参与物质循环的对象是含碳的糖类、脂肪、蛋白质等有机物

(

)(5)碳循环是在组成生态系统的生物群落的生物体内的循环过程

(

)(6)碳循环是生物群落与无机环境之间的循环过程

(

)(7)图中的生态系统可以是果园生态系统

(

)(3)碳循环是的_______________的循环，而不是化合物的循环。组成生物体的元素××√

×探究点一探究点二土壤微生物的分解作用请阅读教材P102～103，完成下面的实验原理和案例设计。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。分解者温度水分学习探究2.案例设计案例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＋淀粉糊对照组对土壤

处理B烧杯中加入

＋与A等量的淀粉糊自变量土壤中是否含有————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A2BB1变蓝B2结论分析高温不做任何微生物30mL蒸馏水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小于产生砖红色沉淀(注：在A1、B1中加入碘液，在A2、B2中加入斐林试剂并加热。)探究点二实验组、对照组的确定(1)验证实验中二者如何确定：根据题意首先弄清实验研究的自变量是什么，然后找到进行自变量处理的实验即为实验组，没进行自变量处理，仅为排除无关变量干扰而设置的实验为对照组。

(2)探究实验中二者如何确定：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。碘液与斐林试剂的检测程度不同：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。探究点二2．同学们在课外活动中发现植物的落叶在土壤里会逐渐腐烂，形成腐殖质。他们猜测落叶的腐烂是由于土壤微生物的作用，不同生态系统的土壤微生物分解能力不同，并设计了实验进行验证。(1)实验设计首先要遵循的是_________原则和________原则。(2)以带有同种落叶的土壤为实验材料，均分为A和B两组。实验时A组不做处理(自然状态)；B组用塑料袋包好，放在60℃的恒温箱中灭菌1小时。B组处理的目的是___________________________________。(3)(2)中实验的自变量是________________，因变量是_______________，无关变量是_______________________

(至少写出两点)。(1)该实验的目的是_______________________________

，实验的自变量是_______________________，因变量是_______________。(2)为遵循实验设计的

原则和

原则，所以应尽量减少

变量对实验的影响，如

、

、pH、

和大小等。腐烂是由于土壤微生物的作用土壤中微落叶的腐烂程度验证落叶的生物的有无对照单一变量无关土壤温度湿度落叶的种类单一变量对照生物，同时避免土壤理化性质的改变杀死土壤微土壤中微生物的有无落叶的腐烂程度土壤温度、湿度、落叶的种类探究点二以带有同种落叶的土壤为实验材料，均分为A和B两组。实验时A组不做处理(自然状态)；B组用塑料袋包好，放在60℃的恒温箱中灭菌1小时。(4)如果同学们的猜测是正确的，若干天后(2)中B组的落叶_____________________。(5)如果同学们用带有相同量同种植物落叶的冻土苔原和热带雨林的等量土壤为实验材料，分别模拟原生态系统的无机环境条件进行C组和D组的实验，定期抽样检测样品土壤中未腐烂的落叶的含量，请根据预测结果在下图中绘出相应的曲线。(3)由于(2)中B组已灭菌，则依据同学们的猜测可知若干天后(2)中B组的落叶腐烂程度

对照组。(4)在绘制曲线时，应注意以下几点：①明确横坐标和纵坐标的意义，其中纵坐标为

；②两曲线的起点

，注意纵坐标初始值不为

；③由于微生物的分解作用，两曲线呈

趋势，且D组下降速度较C组_

；④随时间延长，微生物的数量增多，故两曲线的下降趋势是

。小于未腐烂的落叶量相同0下降快由慢到快腐烂程度小于对照组探究点二探究点三能量流动与物质循环的关系物质循环和能量流动的特点虽不相同，却是紧密联系在一起的。阅读教材P103内容，分析下图，回答问题，明确它们之间的关系。光能生产者初级次级分解者学习探究1．从图中可以看出，无机环境为生物成分提供

和

。2．生态系统的主要功能是

和物质循环。二者均开始于

通过光合作用合成有机物、固定太阳能，然后沿共同的渠道——

一起进行。3．能量流动的特点是

，物质循环的特点是

。物质能量能量流动食物链(网)单向流动、逐级递减生产者全球性、循环性探究点三4．能量流动和物质循环的关系(1)能量的固定、储存、转移和释放，都离不开物质的

和

等过程。(2)物质作为能量的

，使能量沿着

流动。(3)能量作为

，使物质能够不断地在__________________之间循环往返。能量以物质形式存在和流动，能量促进了物质的循环。合成分解食物链和食物网载体动力无机环境和生物群落探究点三绘制物质循环和能量流动图解时应注意的问题(1)绘制物质循环图解时，注意物质是可以循环的，即物质循环的箭头可以是双向的。(2)能量流动是单向的，生产者的能量可流向消费者和分解者，但消费者与分解者中的能量不能流向生产者。(3)绘制能量流动图解时，只要存在有机物传递即伴随着能量的传递(如动植物遗体、残枝败叶→沼气池；沼渣→食用菌等，均既有物质传递，又有能量流动)。探究点三3．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，下列叙述正确的是(

)A．进入该生态系统的CO2量与各h产生的CO2总量相等B．生产者i的量大于被初级消费者同化有机物的量C．流向分解者的k可被生产者直接吸收利用D．流经该生态系统的物质和能量可循环利用(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量应该包括各h产生的CO2总量和

的总和。(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

的，所以流向分解者的k_____被生产者直接吸收利用。细胞呼吸、流入下一营养级、流向分解者未利用部分递减大于不能逐级单向答案B探究点三元素全球范围全球性CO2光合化能合成呼吸有机物自我检测123请选择451．若甲代表生产者，乙代表消费者，丙代表分解者，丁代表大气中的CO2库，则图中能正确表示甲、乙、丙、丁在碳循环中的关系的是

(

)答案B碳循环中，只有生产者和大气中的CO2库之间是双箭头，其他单箭头。自我检测123请选择452．某同学完成了土壤微生物的分解作用的对照实验，对照组要求

(

)A．土壤不做处理，自然状态B．土壤做高温灭菌处理C．排除土壤微生物的作用D．尽可能避免土壤理化性质的改变答案A探究土壤微生物的分解作用的实验中，对照组的土壤不做处理，保持自然状态。实验组的土壤要进行高温灭菌处理，以排除土壤微生物的分解作用，同时要尽可能避免土壤理化性质的改变。自我检测23请选择4513．如图表示a、