1、第3节 生态系统的物质循环 新课导入一:问1:生态系统的能量流动沿什么渠道进行?有什么特点?提示:食物链和食物网。单向流动、逐级递减。问2:能量能离开物质单独存在吗?提示:不能。问3:生态系统中的“物质”是静止的吗?它在生态系统中的“运动”变化有什么特点?又是如何完成的呢?(新课课题)新课导入二:教师:点燃一点棉花后,问:棉花燃烧后产生什么气体?气体去哪了呢?生答:CO2,教室。师问:CO2会到你家中吗?会去北京、上海吗?会去东京吗?它还会从东京回到我们教室吗?师说:到底“会”还是“不会”,今天学完“第3节生态系统的物质循环”后便会有答案。教师参考【学习目标】1.以碳循环为例,分析生态系统中的
2、物质循环。2.说明生态系统能量流动和物质循环的关系。3.尝试探究土壤微生物的分解作用。4.关注碳循环平衡与温室效应的关系。自主学习 课堂探究 自主学习 读教材学基础 一、碳循环 阅读教材P101,完成以下问题:1.循环形式(1)在生物群落与无机环境间:主要以 的形式进行。(2)在生物群落内:以含碳有机物的形式进行。2.过程图解 3.特点:具有 、循环性。二氧化碳 全球性 4.温室效应(1)形成原因:很短时间内大量燃烧,使大气中 含量迅速增加,打破了生物圈中 的平衡。(2)危害:加快极地和高山冰川的融化,导致海平面 ,进而对人类和其他许多生物的生存构成威胁。思考 根据对碳循环过程的分析,你认为应
3、如何减轻温室效应的影响?提示:减少化石燃料的燃烧、发展清洁能源,植树造林、保护植被等。二、生态系统的物质循环 阅读教材P101,完成以下问题。1.概念(1)物质:组成生物体的 等元素。化石燃料 二氧化碳 碳循环 上升 C、H、O、N、P、S(2)循环途径:。(3)范围:。2.特点(1)循环流动。(2)具有全球性,因此又称 。无机环境 生物群落 生物圈 生物地球化学循环 判断(1)生态系统物质循环中的“生态系统”是指生物圈。()(2)生态系统物质循环的“物质”是指生物体的基本元素,也指其组成的化合物。()(3)物质循环发生在生物群落与无机环境之间。()三、能量流动和物质循环的关系 阅读教材P10
4、1和P103,完成以下问题。项目 能量流动 物质循环 形式 光能化学能 .(无机物)有机物无机物 特点 流动、逐级递减 往复循环 范围 生态系统各营养级 (全球性)联系 ,相互依存,不可分割。能量的固定、储存、转移 和释放,离不开物质的合成和分解;物质是能量沿食物链(网)流动的 ;能量是物质在生态系统中往复循环的 .热能 化学元素 单向 生物圈 同时进行 载体 动力 选择 在自然生态系统中,下列有关物质循环与能量流动的关系的叙述,正确的是()A.生态系统先进行物质循环再进行能量流动 B.物质和能量可循环利用 C.能量只能在食物链中流动 D.物质循环和能量流动是两个相对独立的过程 C 四、土壤微
5、生物的分解作用探究 阅读教材P102P103,完成以下问题。1.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 分解者 温度 水 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30 mL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 A A1 不变蓝 A2 .B B1
6、 变蓝 B2 .结论分析 高温 不做任何 是否含有微生物 30 mL蒸馏水 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(在A1、B1中加入碘液,在A2、B2中加入斐林试剂并加热)选择 某同学完成了土壤微生物的分解作用的对照实验,对照组是()A.土壤不做处理,自然状态 B.土壤进行处理 C.排除土壤微生物的作用 D.尽可能避免改变土壤理化性质 A 课堂探究 解疑难提能力 碳循环的分析 探究一 问题引领:1.大气中碳元素进入生物群落的途径有哪些?2.碳元素在无机环境与生物群落之间以及生物群落内部分别以什么形式循环?教师参考 1.碳存在形式 2CO
7、无机环境：和碳酸盐生物群落：含碳有机物2.碳循环形式 进入生物群落 生物群落内部 返回无机环境 形式 CO2 含碳有机物 CO2 方式 光合作用和化 能合成作用 通过食物链 或食物网 生产者和消费者的呼吸作用 分解者的分解作用 化石燃料的燃烧等 解析:据图分析,1是生产者,2 是消费者,3是分解者,4是非生物的物质和能量,而群落是指一定区域内的全部生物,A错误;3是分解者,主要指细菌和真菌,另外也包括一些动物如蚯蚓,真菌、动物不是原核生物,B错误;代表1被2捕食,代表2进行呼吸作用向大气中释放二氧化碳和散失热能,C错误;生态系统中通过生物群落的呼吸作用向大气中释放二氧化碳,同时又通过光合作用将
8、二氧化碳转化成有机物进入生物群落,所以4可以表示大气中的CO2库,D正确。【典例1】如图表示某生态系统中4种成分之间的关系。以下相关叙述中,正确的是()A.1和2包含着所有种群构成的群落 B.3代表的一定是原核生物 C.代表光合作用,代表呼吸作用 D.4可以表示大气中的CO2库 答案:D 方法透析 生态系统各成分的判断 先确定双向箭头的两端为生产者和大气中的CO2库,生产者只有一个箭头指向,即光合作用(或化能合成作用)而CO2库有至少三个箭头指向,即生产者、消费者、分解者的呼吸作用,若消费者有多个级别,则箭头指向更多;同样根据箭头去向多的是生产者,只有一个去向的是CO2库。分解者是除CO2库外
9、其他生物成分均有箭头指向的。最后,剩下消费者,可能有多级。如图为生态系统碳循环的示意图,甲、乙、丙、丁代表生态系统的四种成分,表示碳元素的流动过程,其中主要以CO2形式流动的是()A.B.C.D.备选例题 A 解析:由图可知甲是生产者,乙是消费者,丙是分解者,丁是非生物的物质和能量;是生产者的光合作用或化能合成作用将二氧化碳转化成有机物进入生物群落中,是细胞呼吸将二氧化碳释放到大气中,是动物摄食,是消费者和生产者的有机物流向分解者;所以主要以CO2形式流动的是。解析:A有三个箭头指出应是生产者,B是分解者,D是初级消费者,E是次级消费者,C应是大气中的二氧化碳库,A错误;该生态系统的结构包括A
10、、B、D、E和非生物的物质和能量,B错误;该生态系统中的食物链中不能有分解者B,C错误;E每增加1 kg的体重,按最大传递效率,即120%20%=25(kg),D正确。【题组演练】1.如图是生态系统中碳循环示意图,“”表示碳的流动方向,下列说法正确的是()A.图中A是生产者,B、D、E是消费者,C是分解者 B.该生态系统的结构包括A、B、C、D、非生物的物质和能量 C.该生态系统中的一条食物链可表示为ADEB D.E每增加1 kg的体重,至少需要25 kg的A D 2.生态系统的碳循环过程如图所示,请分析回答下列问题:(1)碳在 和 之间的循环,称作碳循环。(2)大气中的二氧化碳通过植物的 作
11、用进入生物群落,并以 的形式在不同营养级间传递。(3)生物体中的碳几乎都要通过生物的 作用以 的形式返回无机环境中。(4)由于人类大量开采利用图中的A 使得大气中的CO2含量逐渐增加,形成了 ,已成为全球环境问题之一。解析:(1)物质循环是指组成生物体的化学元素在生物群落和无机环境之间的循环。(2)二氧化碳进入生物群落的生理过程为光合作用和化能合成作用,其中绿色植物进行光合作用;在食物链中碳元素是以含碳有机物的形式传递的。(3)生物体中的碳元素通过生产者、消费者和分解者的呼吸作用,把体内有机物分解成二氧化碳返回无机环境中。(4)温室效应的原因之一是化石燃料的大量燃烧,造成大气中二氧化碳含量增加
12、。答案:(1)无机环境 生物群落(2)光合 有机物(3)呼吸 二氧化碳(4)化石燃料 温室效应 物质循环和能量流动的关系 探究二【典例2】下面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。相关叙述正确的是()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 解析:碳在生物群落内部是以有机物的形式传递的,图中表示捕食关系;能量是单向流动的,不能循环利用;碳在无机环境和生物群落之间反复循环利
13、用,而不是在群落内反复利用;表示生产者固定的总能量,除包括外,还包含消费者通过呼吸作用散失的能量。答案:A 【题组演练】1.(2016黑龙江大庆期末)关于生态系统能量流动与物质循环的叙述,错误的是()A.能量流动单向、逐级递减,物质循环循环反复 B.能量流动和物质循环沿着食物链和食物网进行 C.能量流动和物质循环相对独立而又相互依存 D.能量流动和物质循环将生态系统中的各组成成分紧密联系在一起 C 解析:能量流动和物质循环是同时进行的,彼此相互依存,不可分割,并非相对独立的。2.图中所示为一个简化的草原生态系统能量流动和物质循环示意图,是对图中箭头含义的描述,所属箭头号码正确的是()生物群落中
14、能量的散失 生物群落中的物质回归无机环境 无机环境的能量进入生物群落 能量在生物体之间传递转化 能量沿着食物链流动 碳元素从有机物变二氧化碳 碳元素进入生物群落 A.(2)(3);(3)B.(1);(2)C.(2)(3);(2)(3)D.(4)(5);(1)解析:图中(1)为生产者通过光合作用把非生物的物质和能量输入生物群落。(2)和(3)表示承载在有机物中的能量在群落中的流动,但(3)过程不属于食物链上的能量流动。(4)(5)表示通过呼吸作用和分解作用把有机物分解为无机物,从而回归无机环境,同时伴随热能的散失过程。D 图说教材:能量流动和物质循环的关系(1)无机环境为生物群落(生产者、消费者
15、和分解者)提供物质和能量。这些物质和能量均是通过生产者的光合作用或化能合成作用被利用和固定在有机物中而进入生物群落的。(2)在生物群落之中,物质以有机物的形式传递,能量以储存在有机物中的化学能的形式流动。只要存在有机物传递即伴随着能量流动。(3)生物群落通过生产者和消费者的呼吸作用、分解者的分解作用向无机环境释放物质,并以热能的形式散失能量。释放到无机环境中的物质可以重新被生产者利用而进入生物群落,但热能不能再次被生产者利用,即物质是可循环的,而能量流动是单向的。(4)能量的固定、储存、转移和释放,都离不开物质的合成和分解等过程。物质作为能量的载体,使能量沿着食物链(网)流动;能量作为动力,使
16、物质能够不断地在生物群落和无机环境之间循环往返。解析：生产者所固定的太阳能总量是指生产者总的同化量,的总和不等于生产者所固定的太阳能总量。生态系统的物质循环与能量流动紧密联系、缺一不可,物质作为能量的载体,能量作为物质循环的动力。【跟踪训练】分析以下生态系统的能量流动和物质循环的关系简图,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.能量的总和便是生产者固定的太阳能总量 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 C 【知识回顾与网络构建】1.本课时关键语句(1)生态系统的物质循环是指组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素,都不断进行着从无机环境到生物群落,又从生物群落到无机环境的循环过程。(2)物质循环的范围是生物圈,特点是全球性、循环性。(3)碳循环中,碳元素在无机环境中主要以CO2形式存在,在生物群落中以有机物形式存在。(4)能量流动和物质循环的关系是物质循环是能量流动的载体,能量流动是物质循环的动力。2.请结合以上关键语句,尝试构建本课时知识网络。参考:点击进入课时训练