2024-2025学年高中生物第5章生态系统及其稳定性第3节生态系统的物质循环教学案含解析新人教版必修3

PAGE第3节生态系统的物质循环1．生态系统的物质循环是指组成生物体的化学元素在生物群落与无机环境之间不断循环的过程。2．物质循环的特点是具有全球性、循环性。3．大气中的CO2进入生物群落的途径有光合作用和化能合成作用。4．生物群落中的碳返回大气的途径有动植物的呼吸作用，微生物的分解作用及化石燃料的燃烧。5．碳在生物群落与无机环境之间主要以CO2的形式循环，在群落内部以含碳有机物的形式传递。6．温室效应形成的主要缘由是化石燃料短时间内大量燃烧使大气中CO2含量快速增加，打破了生物圈碳循环的平衡。7．物质循环是能量流淌的载体，能量流淌是物质循环的动力。一、物质循环的概念二、物质循环的实例——碳循环1．循环形式(1)在生物群落与无机环境间：主要以CO2的形式循环。(2)在生物群落内：以含碳有机物的形式传递。2．过程图解[据图填空]图中：①光合作用，②呼吸作用，③植物(生产者)，④动物(消费者)，⑤呼吸作用，⑥分解者的分解作用。3．温室效应(1)形成缘由：主要是化石燃料短时间内大量燃烧使大气中CO2含量快速增加，打破了生物圈碳循环的平衡。(2)危害：加快极地和高山冰川的溶化，导致海平面上升，进而对人类和其他很多生物的生存构成威逼。三、物质循环和能量流淌的关系二者是同时进行的，彼此相互依存，不行分割。(1)物质作为能量的载体，使能量沿着食物链(网)流淌。(2)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来回。1．推断下列叙述的正误(1)参加循环的物质是组成生物体的各种化合物(×)(2)碳循环在生物群落内部以CO2形式进行(×)(3)植物可通过呼吸作用和光合作用参加生态系统的碳循环(√)(4)碳循环中由于生物的呼吸作用和微生物的分解作用，导致了温室效应现象的出现(×)(5)能量流淌与物质循环是两个独立的过程(×)(6)能量流淌伴随着物质循环在生态系统中反复利用(×)2．生态系统中的物质循环所指的物质是()A．组成生物体的各种有机物B．组成生物体的各种无机物C．组成生物体的各种大分子D．组成生物体的化学元素解析：选D生态系统中的物质循环指的是组成生物体的化学元素在生物群落与无机环境之间的反复循环运动。3．在生态系统的碳循环中，既能使碳进入生物群落，又能使碳返回大气中的生物是()A．绿色植物 B．植食动物C．肉食动物 D．营腐生生活的真菌解析：选A碳以CO2的形式从大气中进入生物群落，这一过程主要依靠生产者的光合作用；碳从生物群落又以CO2的形式释放到大气中去，这一过程主要依靠各级消费者和生产者的呼吸作用，以及分解者的分解作用。能够同时完成碳进入和离开生物群落这两个过程的只有生产者。4．与生态系统的能量流淌相比较，物质循环具有的特点是()A．循环流淌 B．单向流淌C．逐级递减 D．不能循环解析：选A物质循环的特点是循环性和全球性，能量流淌的特点是单向流淌、逐级递减。5．下列不属于生物群落中的碳返回大气中途径的是()A．生物的呼吸作用 B．某些细菌的化能合成作用C．分解者的分解作用 D．森林火灾解析：选B生物群落中的碳返回大气中的途径有动植物的呼吸作用、微生物的分解作用以及燃烧。硝化细菌的化能合成作用是将无机环境中的碳进入生物群落中的途径。eq\a\vs4\al(核心要点一)eq\a\vs4\al(\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(,,,)))eq\a\vs4\al(生态系统的物质循环)1．物质循环的概念分析(1)生态系统的物质循环中所说的“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，因此物质循环具有全球性。(2)生态系统的物质循环中所说的“物质”并不是指组成生物体的化合物，而是指组成生物体的化学元素，如C、H、O、N、P、S等元素。(3)碳在生态系统各成分之间传递并不都是双向的，只有生产者与无机环境之间的传递是双向的，在生物群落内部，沿食物链(网)传递时，只能由低养分级向高养分级单向传递。2．碳循环(1)碳存在形式eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(无机环境中：主要是CO2和碳酸盐,生物群落内部：含碳有机物))(2)碳循环形式eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(生物群落与无机环境之间：主要是CO2,生物群落内部：含碳有机物))(3)碳进入生物群落的途径eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(光合作用,化能合成作用))eq\a\vs4\al(4碳返回无机,环境的途径)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(①生产者、消费者的呼吸作用,②分解者的分解作用实质是呼吸作用,③化石燃料的燃烧))3．温室效应(1)产生缘由eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(①化石燃料的大量燃烧，产生大量CO2,②植被破坏，降低了对大气中CO2的调,节实力))(2)减缓措施eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(①削减化石燃料的燃烧，开发新能源,②大力植树造林))[思索探究](1)与自然界的碳循环关系最亲密的两种细胞器是什么？提示：线粒体和叶绿体。(2)既然物质是循环的，为什么农田生态系统还须要常常施肥呢？提示：物质循环具有全球性，是指在生物圈内进行的循环，而农田是一个较小的生态系统，不断有粮食作物的输出，即物质的输出大于物质的自然输入，因此要不断施加肥料。4．能量流淌和物质循环的关系项目能量流淌物质循环形式光能→化学能→热能(主要形式)化学元素(无机物有机物)过程沿食物链(网)单向流淌在无机环境和生物群落间往复循环特点单向流淌、逐级递减全球性、循环性范围生态系统各养分级生物圈联系同时进行，相互依存，不行分割。①能量的固定、储存、转移和释放，离不开物质的合成和分解；②物质是能量沿食物链(网)流淌的载体；③能量是物质在生态系统中往复循环的动力[名师点拨]重金属和DDT等农药的生物富集生物富集问题与能量流淌相反，能量沿食物链流淌时逐级递减，而农药或重金属在食物链中则存在“生物富集作用”，即养分级越高，该物质浓度越高。[题组冲关]1．关于生态系统的物质循环的叙述，错误的是()A．所说的物质是指组成生物体的化学元素B．所说的生态系统是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与无机环境之间反复利用、循环流淌D．物质在循环过程中不断递减解析：选D物质循环的实质为化学元素在生物圈这个最大的生态系统中反复利用、循环流淌，在这个过程中物质是守恒的。2．下列关于能量流淌和物质循环的表述正确的是()A．在物质循环过程中，无机环境中的能量可以被生物群落反复利用B．物质循环与能量流淌先后进行C．物质是能量的载体，能量随着物质在无机环境和生物群落之间循环流淌D．物质循环与能量流淌相互依存解析：选D物质循环和能量流淌相互依存，同时进行。物质可以在无机环境和生物群落之间循环，但能量不能循环，而是逐级递减，最终以热能形式散失。3．如图表示生物圈中碳元素的循环过程，下列有关叙述正确的是()A．③过程代表绿色植物的光合作用B．图中甲、乙分别代表消费者和生产者C．温室效应主要是由⑦过程造成的D．农业生产中的中耕松土可以增加⑤过程解析：选C③过程代表生产者的呼吸作用；图中甲、乙分别代表分解者和生产者；温室效应主要是由⑦过程造成的；农业生产中的中耕松土可以增加⑧过程。[方法技巧]碳循环模式图中生态系统成分的推断(1)首先找双向箭头：双向箭头的两端分别是生产者和大气中的CO2，依据是只有生产者既能通过光合作用或化能合成作用从大气中汲取CO2，又能通过呼吸作用向大气中释放CO2，(如图1中的A与B、图2中的A与C、图3中的A与E、图4中的A与B)。(2)在此基础上，其他成分都有箭头指向的为大气中的CO2，因为生产者、消费者、分解者都可通过呼吸作用向大气中释放CO2(如图1中的B、图2中的C、图3中的A、图4中的A)，双向箭头的另一端则为生产者(如图1中的A、图2中的A、图3中的E、图4中的B)。(3)除大气中的CO2外其他生物成分都有箭头指向的为分解者，因为动植物的遗体、排遗物都要被分解者分解(如图1中的D、图2中的E、图3中的C、图4中的D)，剩下的成分为消费者(如图1中的C、图2中的B、D，图3中的B、D、F，图4中的C)。eq\a\vs4\al(核心要点二)eq\a\vs4\al(\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(,,,,)))eq\a\vs4\al(探究土壤微生物的分解作用)1．试验原理(1)土壤中存在种类、数目繁多的细菌、真菌等微生物，它们绝大多数是生态系统中的分解者。(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温度、水分等生态因子相关。2．试验流程项目案例1案例2试验假设微生物能分解落叶使之腐烂微生物能分解淀粉试验设计试验组对土壤高温处理A烧杯中加入30mL土壤浸出液比照组对土壤不做任何处理B烧杯中加入30mL蒸馏水自变量土壤中是否含微生物溶液中是否含有分解淀粉的微生物试验现象在相同时间内试验组落叶腐烂程度小于比照组AA1不变蓝A2产生砖红色沉淀BB1变蓝B2不产生砖红色沉淀结论分析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3.基本技术要求(1)探究活动最好在试验室中进行，以便限制变量，避开环境中不行限制因素的影响。(2)各地气候与环境等因素不同，微生物分解落叶的功能不同，分解的时间也有差异，一般须要相宜的温度、潮湿的条件等。[题组冲关]4．某同学完成了土壤微生物的分解作用的比照试验，比照组是()A．土壤不做处理，自然状态B．土壤进行处理C．解除土壤微生物的作用D．尽可能避开变更土壤理化性质解析：选A试验组和比照组的单一变量是土壤中是否含有微生物。所以比照组应为不做处理的自然土壤，而试验组应将土壤进行灭菌处理，尽可能解除土壤微生物的作用。5．某生物爱好小组以带有落叶的表层土壤(深5cm左右)为试验材料，探讨土壤微生物在相宜温度下的分解作用，对土壤处理状况如表所示。下列有关叙述错误的是()1组2组3组4组土壤处理灭菌不灭菌灭菌不灭菌土壤湿度潮湿潮湿较干燥较干燥A．该试验能探究不同土壤湿度条件下，土壤微生物对落叶的分解作用B．该试验的自变量为土壤是否灭菌，因变量是