高中生物必修三第五章 第3节　生态系统的物质循环.ppt

第3节 生态系统的物质循环 教师参考 新课导入 导入1: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? 导入2:20世纪50年代,人们曾经在农田中广泛使用DDT杀虫剂,并取得 了较好的杀虫效果,然而让人们意想不到的是,在远离施药地区的南极 大陆的企鹅体内竟也发现了DDT!DDT是如何进入南极企鹅体内的呢?生 态系统的物质是否也能流动?具有什么特点? 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些问 题了。 [学习目标] 1.以碳循环为例,分析生态系统中的物质循环;同时构建碳 循环的模型;2.说明能量流动与物质循环的关系;3.关注碳循环平衡失调 与温室效应的关系。 知识点一 碳循环 教材导读 阅读教材第100～101页,完成下列填空: 1.碳循环 (1)碳循环图解: (2)碳在生物群落与无机环境之间的循环主要以 的形式 进行。大气中的二氧化碳能够随着大气环流在全球范围内流动,因此, 碳循环具有 。 [想一想] 碳在自然界以什么形式存在,碳在生物群落内部是以什么形 式进行传递的? 提示:碳在自然界主要以二氧化碳的形式存在,还有以碳酸盐或单质等 形式等存在。碳在生物群落内部是以含碳有机物的形式沿着食物链和 食物网传递的。 二氧化碳 全球性 (3)温室效应 ①形成原因:大量化石燃料的燃烧,大气中的CO2迅速增加,打破了生物 圈中 的平衡。 ②产生危害:导致 ,加快极地和高山冰川的 , 导致 ,对人类和其他许多生物的生存构成威胁。 ③解决思路:减 少 ,大力植树造林,开 发 。 [想一想] 大力植树造林,为什么会对温室效应起到缓解作用? 提示:大力植树造林后,这些植物能大量吸收已有的二氧化碳,释放氧 气因而能起一定的缓解作用。 碳循环 气温升高 融化 海平面上升 化石燃料的燃烧 清洁能源 2.生态系统的物质循环 (1)概念 ①物质:组成生物体的 等元素。 ②循环途径: 。 ③范围: 。 (2)特点 ①循环流动。 ②具有 性,因此又称生物地球化学循环。 C、H、O、N、P、S 无机环境 生物群落 全球 生物圈 要点 碳循环中各种成分的判断 (1)甲、乙、丙、丁分别代表生态系统的 ， (填成分)。 要点探究 生产者、消费者、分解者、 大气中的CO2库 (2)图中的字母a、b、c分别表示 ， (填过程)。 (3)碳在甲、乙、丙之间的流动形式是 形式。 捕食、光合作用或化能合成作用、 呼吸作用 含碳有机物 [归纳总结] “三看法”快速确认碳循环的各环节 知识点二 物质循环与能量流动的关系 阅读教材第102～103页,完成下列填空: 1.能量流动和物质循环是生态系统的主要功能,二者是 , 彼此 、 。 2.物质作为能量的 ,使能量沿着食物链(网)流动,能量作为 ,使物质能够不断在生物群落和无机环境之间 。 教材导读 同时进行的 相互依存 不可分割 载体 循环往返动力 [思考与讨论] (1)既然氮元素在生物群落和无机环境之间也是不断 循环的,为什么还要往农田中不断地施加氮肥? 提示:物质循环是指在生物圈范围内的物质是循环的。农田中不断有 粮食产出,基本元素不断地被输出,所以要不断地施加氮肥。 (2)环境中的一些有毒物质,如某些农药或重金属盐在食物链各营养 级中的浓度是越来越低吗? 提示:伴随着物质循环过程,环境中的一些有毒物质会出现生物富集 现象,即沿着食物链,营养级越高,富集物浓度越高。 要点 物质循环与能量流动的关系 结合以下物质循环和能量流动图解思考分析以下问题: 要点探究 (1)由图可以看出,无机环境为生物群落提供的成分有哪些? 提示:二氧化碳和太阳能。 (2)图示中能量与物质从方向上具有什么特点? 提示:①能量:单向流动;②物质:在生物群落和无机环境之间循环往返。 (3)能量①②③④的总和就是生产者所固定的太阳能总量,这个观点正确 吗?为什么? 提示:错误。生产者固定的太阳能有四个去向,即生产者自身呼吸消耗的 能量、生产者流向初级消费者的能量、生产者流向分解者的能量及未利 用的能量,能量①②③④之间有重复。 [归纳总结] 物质循环和能量流动的关系 项目 能量流动 物质循环 形式 光能→化学能→热能(一般形式) 化学元素形式流动 过程 沿食物链(网)单向流动 在无机环境和生物 群落间往复循环 范围 生态系统各营养级 全球性 特点 单向流动,逐级递减 反复出现,循环流动 联系 同时进行、相互依存,不可分割: 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)流动的载体; ③能量是物质在生态系统中往复循环的动力 知识点三 探究土壤微生物的分解作用 阅读教材第102～103页,完成下列填空: 参考案例 落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗? 以带有落叶的土壤为实验材料。采用对照实验的方法,设计实验组和对 照组。对照组的土壤不做处理(自然状态);实验组的土壤要进行处理,以 尽可能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。 则实验组应当怎样处理? ， 。  教材导读 将土壤用塑料袋包好,放在 60 ℃ 恒温箱 1 h灭菌 要点 探究土壤微生物对淀粉的分解作用 为探究土壤微生物对淀粉的分解作用,制备土壤浸出液,进行如下实验: 实验组:烧杯A→加入适量淀粉糊→加入适量土壤浸出液→适温下放置适 宜时间→溶液等量分装至试管A1和A2,分别加入适量碘液和斐林试剂(加 热),观察颜色变化。 对照组:烧杯B→加入等量淀粉糊→加入等体积的蒸馏水→同温下放置相 同时间→溶液等量分装至试管B1和B2,分别加入等量碘液和斐林试剂(加 热),观察颜色变化。 要点探究 该实验的原理是什么?设计记录实验结果的表格。 提示:土壤微生物是否能够分解淀粉可以用碘液和斐林试剂来检测。淀 粉遇到碘液会有显色反应,而淀粉的分解产物遇到碘液不会有此反应。 淀粉和斐林试剂在加热条件下没有砖红色沉淀产生,而淀粉的分解产物 和斐林试剂在加热条件下产生砖红色沉淀。 实验结果记录表 备注:每个空格都要填写预期结果和实际结果。 颜色变化 A1 A2 B1 B2 加入适量碘液 加适量斐林试剂 [归纳总结] 土壤微生物的分解作用 土壤微生物的分解作用既包括大分子有机物的细胞外分解,又包括细 胞内的呼吸作用。例如,土壤中的纤维素分解菌分泌纤维素酶到细胞 外,先将植物残枝败叶中的纤维素降解为葡萄糖加以吸收,然后通过呼 吸作用在细胞内将葡萄糖氧化分解。 实验过程中要注意控制无关变量,让实验组和对照组除自变量以外的 条件保持一致。 核心知识小结 [要点整合] [关键语句] 1.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,这就是生态系统的物质循 环。这里所说的生态系统,指的是生 物圈,其中的物质循环具有全球性。 2.碳在生物群落与无机环境之间的循 环主要以二氧化碳的形式进行。 3.在物质循环过程中,无机环境中的物质可以被生物群 落反复利用;而能量流动则是单向并且逐级递减的,不能 循环流动。 4.能量流动与物质循环是生态系统的主要功能,二者是 同时进行的,彼此相互依存,不可分割。物质是能量流动 的载体,能量是物质循环的动力。 5.土壤微生物的分解在生态系统的物质循环过程中起关 键作用。 随堂检测·基础达标 1.如图是生物圈中碳循环示意图,下列相关分析错误的是(   ) A.生物圈通过碳循环实现碳元素的自给自足 B.A是消费者,C是生产者,碳在各成分间以CO2的形式传递 C.对E过度开发利用会打破生物圈中碳循环的平衡 D.碳循环过程需要能量驱动,同时又是能量的载体 B 解析:生物圈通过碳循环实现碳元素的自给自足;A是消费者,C是生产 者,碳在生物群落中以有机物的形式循环,在生物群落和无机环境之间 以二氧化碳的形式循环;E为化石燃料,若对此过度开发利用会导致温 室效应的产生;能量是物质循环的动力,物质是能量的载体。 2.环境问题是全世界人民密切关注的问题,以低能耗、低污染、低排放为 基础的低碳经济模式越来越成为促进国家经济持续增长和可持续发展的 重要经济模式。下列说法正确的是(   ) A.煤、石油和天然气的大量燃烧,致使大气中的CO2急剧增加 B.大气中CO2进入生物群落的方式只能是植物的光合作用 C.生物群落中的碳元素进入大气的方式只能是微生物的分解作用 D.大力植树造林是缓解温室效应的唯一方法 A 解析:近代工业的迅速发展,导致化石燃料大量燃烧,打破了生物圈中 碳循环的平衡,因此减缓温室效应的重要措施是减少化石燃料的燃烧。 光合作用和化能合成作用都能够固定大气中的CO2。动植物的呼吸作 用和微生物的分解作用都能释放CO2。 3.为探究落叶是否在土壤微生物的作用下腐烂下列实验设计中,错误的是 (   ) A.可选择带有落叶的土壤为实验材料 B.把落叶平均分成两份,置于网兜中 C.把土壤分成两组,对照组土壤进行接种微生物处理,实验组土壤不做 处 理 D.将落叶连同网兜分别埋入对照组和实验组两组土壤中,观察腐烂情况 C 解析:分解落叶的微生物在含有落叶的土壤中分布较多,所以可选择带 有落叶的土壤为实验材料;实验应分两组,即实验组和对照组,故应将 落叶均分成两份;把土壤分成两组,应将灭菌的土壤设为实验组,不做 处理的土壤设为对照组;实验的自变量是土壤微生物的有无,其他条件 应相同,故将落叶连同网兜分别埋入对照组和实验组两组土壤中,观察 腐烂情况。 4.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.富营养化水体出现水华现象,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 解析:水华现象与水体中N、P增多而引起藻类大量繁殖有关,体现了物 质的利用,未体现出能量流动的特点;生态系统中能量的初始来源包括 太阳能(光合作用固定)和氧化无机物时释放的化学能(化能合成作用 );食物链各营养级中10%～20%的能量流向下一营养级;无机环境和生 物群落间物质可以循环往返。 5.如图为生态系统碳循环示意图,其中甲、乙、丙表示生态系统中的三种 成分。回答下列问题: 解析:(1)生态系统的碳循环是指碳元素以CO2的形式在无机环境与生物 群落之间不断循环的过程。 答案:(1)生物群落与无机环境 (1)生态系统的碳循环是指碳元素在            之间 不断循环的过程。 (2)X与甲中图示生物类群的能量来源不同,X代表的生物为    ;Y 的细胞结构与丙中图示生物不同,Y的细胞结构最主要的特点是  。 答案:(2)化能自养细菌(或硝化细菌等) 有核膜包被的细胞核 解析:(2)图中X与甲都能利用CO2合成有机物,都为自养型生物。甲含有 叶绿体,为高等植物,又因为X与甲所示生物类群的能量来源不同,所以 X代表的生物为化能自养细菌。图中Y与丙都是消费者,丙为细菌,而Y 的细胞结构与丙中图示生物不同,所以Y是真核生物,其细胞结构最主 要的特点是具有核膜包被的细胞核。 (3)大气中的CO2在甲中图示的    处(在a～d中选择)合成有机物;含 碳有机物在甲中图示的    处(在a～d中选择)可以分解为CO2。  答案:(3)c a和b 解析:(3)大气中的CO2在甲中图示的c处(叶绿体基质)合成有机物;含碳 有机物在甲中图示的a(细胞质基质)和b(线粒体)处可以分解为CO2。 (4)除化石燃料燃烧和动植物的细胞呼吸外,还可以通过      途 径产生CO2。  答案:(4)微生物的分解 解析:(4)除了化石燃料燃烧和动植物的细胞呼吸可以产生CO2外,微生 物的分解作用也能产生CO2。 点击进入 课时作业