1、第 3 节 生态系统的物质循环学习目标1.结合教材 101 页图 511，分析生态系统中物质循环的特点，并说明碳循环失调与温室效应的关系。2.通过具体实践活动，尝试探究“土壤微生物的分解作用”。3.通过概念图分析，说明物质循环与能量流动的关系。学习重点分析生态系统的物质循环。本课时栏目开关 知识储备区 学习探究区 自我检测区 1.能量流动的渠道是。2.能量流动的特点是和。3.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 118 872106kJ，但其中 118 761106k
2、J 的能量未被利用。请回答：知识储备区 食物链和食物网单向流动逐级递减本课时栏目开关 知识储备区 学习探究区 自我检测区 111.0 本课时栏目开关 知识储备区 学习探究区 自我检测区(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)能量从第一营养级到第二营养级的传递效率为，从第二营养级到第三营养级的传递效率为。(3)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。(4)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：各营养级生物体内的大量能量被。其次是上一个营养级的部分能量。还有少数能量被利用。生产者13.5%20%60%细胞呼吸消
3、耗未被下一个营养级利用分解者本课时栏目开关 知识储备区 学习探究区 自我检测区 4.由上面能量流动图解看出：A 固定太阳能时发生的物质变化是，A、B、C 呼吸消耗释放能量的同时发生的物质变化是。把大气中的CO2合成了有机物把有机物分解，释放CO2返回到大气中【情景导入】落红不是无情物，化作春泥更护花”。大家能解释这句话的意思吗？你知道这反映了自然界存在的一种什么规律吗？通过这一节，让我们分析这个问题。本课时栏目开关 知识储备区 学习探究区 自我检测区 探究点一 碳循环碳是构成生命有机体的重要元素之一。试以碳循环为例，阅读教材，完善下面的模式图，思考下面的问题。学习探究区 微生物的分解作用CO2
4、光合呼吸呼吸绿色燃烧动物本课时栏目开关 知识储备区 学习探究区 自我检测区 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，沿着往下传递，最终流向分解者。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。CO2CO2CO2光合化能合成含碳有机物含碳有机物食物链和食物网呼吸作用分解作用燃烧CO2本课时栏目开关 知识储备区 学习探究区 自我检测区 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
5、成生物体的等元素，不断在无机环境和生物群落中循环的过程。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。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？碳元素C、H、O、N、P、S全球性答案 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。本课时栏目开关 知识储备区 学习探究区 自我检测区 8.化学燃料的大量燃烧，对生态系统的碳循环有何影响？答案 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
6、致温室效应。本课时栏目开关 知识储备区 学习探究区 自我检测区【活学活用】1.下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。本课时栏目开关 知识储备区 学习探究区 自我检测区(1)图中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)类群丙无氧呼吸是产生大气中气体 X 的途径之一()(4)碳在乙、丙中以有机物的形式存在()(5)参与物质循环的对象是含碳的糖类、脂肪、蛋白质等有机物()(6)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()(7)碳循环是在生物圈的生物群落与无机环境
7、之间的循环过程()本课时栏目开关 知识储备区 学习探究区 自我检测区 解析 由图可知，气体 X 为二氧化碳，类群乙为生产者，类群丙为消费者，其无氧呼吸不能产生二氧化碳。联系生物群落与无机环境的两种成分是生产者和分解者，图中甲为分解者，如果甲缺少，生态系统的物质循环将不能正常进行。参与循环的物质对象是组成生物体的 C、H、O、N、P、S等元素。生物地球化学循环指的是地球上最大的生态系统(生物圈)中的物质循环，在生物圈的生物群落与无机环境之间的循环过程。答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)本课时栏目开关 知识储备区 学习探究区 自我检测区 探究点二 土壤微生物的分解作用土壤中的微生物能把
8、有机物分解为无机物归还无机环境，是生态系统中的“清道夫”。为探究其分解作用，请完成如下两个案例设计。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 实验组对土壤处理A 烧杯中加入 30 mL 土壤浸出液对照组对土壤处理B 烧杯中加入 实验设计自变量 土壤中是否加土壤浸出液 高温不做任何30 mL蒸馏水是否含有微生物本课时栏目开关 知识储备区 学习探究区 自我检测区 A1 不变蓝 A A2 B1变蓝实验现象在相同时间内实验组落叶腐烂程度对照组BB2 结论分析(注：在 A1、B1 中加入碘液，在 A2、B2 中加入斐林试剂并加热)产生砖红色沉淀不产生砖红色沉淀微生物对落
9、叶有分解作用土壤浸出液中的微生物能分解淀粉小贴士 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。小于本课时栏目开关 知识储备区 学习探究区 自我检测区【归纳提炼】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。本课时栏目开关 知识储备区 学习探究区 自我检测区【活学活用】2.同学们在课外活动中发现
10、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。本课时栏目开关 知识储备区 学习探究区 自我检测区(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)。(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
11、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，请根据预测结果在右图中绘出相应的曲线。本课时栏目开关 知识储备区 学习探究区 自我检测区 解析 由题意可知该实验的目的是验证落叶的腐烂是由于土壤微生物的作用，实验的自变量是土壤中微生物的有无，因变量是落叶的腐烂程度。为遵循生物实验设计的对照原则和单一变量原则，所以应尽量减少无关变量对实验的影响，如土壤温度、湿度、pH、落叶的种类和大小等。在绘制曲线时，应注意以下几点：明确横坐标和纵坐标的意义，其中纵坐标为未腐烂的落叶量；两曲线的起点相同，注意纵坐标初始值不为
12、 0；由于微生物的分解作用，两曲线呈下降趋势，且 D 组下降速度较 C 组快；随时间延长，微生物的数量增多，故两曲线的下降趋势是由慢到快。本课时栏目开关 知识储备区 学习探究区 自我检测区 答案(1)单一变量 对照 (2)杀死土壤微生物，同时避免土壤理化性质的改变(3)土壤微生物(作用)的有无 落叶的腐烂程度 土壤温度、含水量、pH、落叶的种类和大小等(合理即可)(4)腐烂程度小于对照组(5)如图本课时栏目开关 知识储备区 学习探究区 自我检测区 探究点三 能量流动与物质循环的关系生态系统的主要功能是能量流动和物质循环，它们之间既有区别又有联系。观察下图回答相关问题：本课时栏目开关 知识储备区
13、 学习探究区 自我检测区 1.由图示看出生态系统的主要功能是和。2.能量流动的形式是，物质循环的形式是。3.能量流动的特点是，物质循环的特点是。4.能量流动的渠道是，物质循环的途径是。5.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，离不开物质的和；(2)是能量沿食物链(网)流动的载体；(3)是物质在生态系统中往复循环的动力。能量流动有机物无机物单向流动、逐级递减全球性、循环性食物链和食物网在无机环境和生物群落之间合成分解物质能量物质循环本课时栏目开关 知识储备区 学习探究区 自我检测区【归纳提炼】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
14、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)。本课时栏目开关 知识储备区 学习探究区 自我检测区【活学活用】3.如图为某生态系统的部分物质循环简图，其中 M 表示非生物的物质和能量。下列叙述正确的是()A.若 M 表示大气中的 CO2，则碳元素在图中过程中是以有机物形式传递的B.从图中我们可以看出能量伴随着物质循环而循环C.若 M 表示大气中的 CO2，则碳元素可在生物
15、群落中反复循环利用D.若 M 表示无机环境中的能量，则的能量值为与对应的能量值之和本课时栏目开关 知识储备区 学习探究区 自我检测区 解析 本题主要考查了物质循环和能量流动的相互关系，分析如下：碳元素在生物群落中是以含碳有机物的形式传递的；能量在生态系统中沿食物链单向流动，而不能循环利用；碳元素是在无机环境和生物群落之间反复循环利用的，而不是在生物群落的内部；代表的是生态系统中固定的总能量，它不仅包括，还包括消费者通过呼吸作用散失到无机环境中的能量。答案 A本课时栏目开关 知识储备区 学习探究区 自我检测区 元素全球范围全球性CO2光能化能合成呼吸有机物本课时栏目开关 知识储备区 学习探究区
16、自我检测区 1.下列关于生态系统的物质循环的叙述，不正确的是()A.所指的物质是组成生物体的 C、H、O、N、P、S 等基本化学元素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自我检测区 解析 本题考查物质循环的相关知识。D 项叙述的是能量流动的特点。D 本课时栏目开关 知识储备区 学习探究区 自我检测区 2.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解析 探究土壤微生物的分解作用的
17、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作用，同时要尽可能避免土壤理化性质的改变。A 本课时栏目开关 知识储备区 学习探究区 自我检测区 3.某种甲虫以土壤中的落叶为主要食物，假如没有这些甲虫，落叶层将严重堆积，最终导致落叶林生长不良。以下分析正确的是()A.这种甲虫与落叶树之间为捕食关系B.这种甲虫属于次级消费者C.这种甲虫对落叶林的物质循环有促进作用D.这种甲虫在能量金字塔中位于底部解析 某种甲虫以土壤中的落叶为主要食物，说明甲虫是分解者，故 A、B、D 均错误。C 本课时栏目开关 知识储备区 学习探究区 自我检测区 4.如图为生态系统
18、中碳循环的部分示意图，下列说法不正确的是()A.物质循环伴随着能量的流动B.能完成该循环的生物一定含有叶绿体和线粒体C.a、b 所示的物质循环具有全球性D.进行 a 过程的生物是自养型生物解析 物质循环和能量流动是同时进行的，能量是物质循环的动力，物质是能量的载体；能完成 b 过程的生物能进行呼吸作用，但不一定具有线粒体；能进行 a 过程将 CO2 转化成有机物的生物是自养型生物，但不一定有叶绿体；物质循环具有全球性。B 本课时栏目开关 知识储备区 学习探究区 自我检测区 5.如图是生态系统的碳循环和能量流动示意图，请回答：本课时栏目开关 知识储备区 学习探究区 自我检测区(1)生态系统中碳循
19、环首先依赖于_。(2)图中分解者通过_作用将生物组织内的碳返回大气中。(3)图中 A 中的碳，除碳酸盐外，还可通过_回到大气中。(4)碳循环的进行伴随着能量流动，但由于生物体不能在代谢中利用_，因而能量流动具有_的特点。本课时栏目开关 知识储备区 学习探究区 自我检测区 解析(1)绿色植物通过光合作用把无机环境中的 CO2 合成含碳的有机物，同时把光能转变为化学能，储存在有机物中。因此碳循环首先依赖于绿色植物的光合作用。(2)分解者的分解作用其实就是分解者的呼吸作用。(3)图中 A 中的碳，除碳酸盐外，就是煤、石油、天然气等化学燃料，通过燃烧释放热能，产生的 CO2 又回到大气中。(4)生态系统中的能量最终以热能的形式散失，由于生物体在代谢过程中不能直接利用热能，因而能量流动是单向流动、逐级递减的。答案(1)绿色植物的光合作用(2)呼吸(3)燃烧(4)热能 单向流动、逐级递减本课时栏目开关 知识储备区 学习探究区 自我检测区 结束放映
