第3节生态系统的物质循环

生态系统依靠太阳源源不断地提供能量，而生态系统中的物质却都是由地球提供的。生物为维持生命每天都要消耗大量的物质，如氧、水、氮、碳和许多其他物质，为什么这些物质亿万年来没有被生命活动所耗尽？•想象一下：呼一口气，许多二氧化碳分子就离开你的身体，进入大气中，想象二氧化碳的去向？•再想象一下：你呼出的二氧化碳中的碳元素是怎样来到你体内的？•感悟：碳元素在生物群落与无机环境之间是不断循环的。生物群落组成生物体的C、H、O、N等元素无机环境反复循环物质循环的概念?这里的物质是指？这里的生态系统是指？在哪两者之间循环？1.物质循环：在生态系统中，组成生物体的C、H、O、N、P、S等化学元素，不断地在生物群落和无机环境之间进行循环。一碳循环生态系统：物质：循环发生在：2.物质循环的特点：①全球性生物圈化学元素生物群落和无机环境之间②往返循环碳以________形式从无机环境进入生物群落碳通过__________和_______________两种代谢反应从无机环境进入生物群落光合作用CO2碳循环:化能合成作用碳在无机环境大气中主要以__________形式存在CO21、2、3、碳在生物群落内部以_________形式传递，通过_________、_________渠道进行传递碳通过___________________________、_________________和__________________返回到无机环境有机物食物网碳循环:食物链生产者、消费者的呼吸作用分解者的分解作用化石原料的燃烧4、5、碳以________形式从生物群落进入无机环境CO2碳在无机环境与生物群落之间主要是以_______的形式进行循环CO2碳循环:6、7、任务一：建立一个碳循环简图大气中的CO2消费者生产者分解者生产者大气中的CO2分解者消费者注意：1.生产者合成的含碳有机物被各级消费者所利用；2.碳在生物群落与无机环境之间的循环主要是以二氧化碳的形式进行的；3.碳循环具有全球性；4.“生态系统的物质循环”中的“生态系统”是指生物圈，其中的物质循环带有全球性，所以又叫生物地球化学循环。二、能量流动与物质循环的关系（学案P80预习探究3）联系范围特点物质形式物质循环能量流动项目以有机物形式流动以无机物形式循环单向传递、逐级递减往复循环、全球性生物群落各营养级之间生物圈（1）同时进行、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。（2）物质是能量沿食物链（食物网）流动的载体（3）能量是物质在生态系统中反复循环的动力注意：1.能量流动和物质循环是生态系统动态变化过程中的两个方面（即一个过程的两个方面，而不是两个过程），两者是同时进行的，彼此相互依存，不可分割；2.能量流动和物质循环的性质不同：能量流动是单方向的，物质是循环的；3.能量流动和物质循环都借助于食物链和食物网进行；4.生态系统中的各种组成成分，正是通过能量流动和物质循环，才能够紧密地联系在一起，形成一个统一的整体。（3）图中DC过程是通过作用实现的，CD过程是通过作用实现的，BD过程是通过______作用实现的。碳循环始终与结合在一起。（4）生物群落中有一部分碳以_______________形式储藏在地层中。碳在无机环境中以形式存在。CDBA（1）此生态系统的能量流动是从[]_____固定太阳能开始的。（2）碳元素在大气中与A、B、C之间的传递是以________形式进行的，在生态系统各成分中A为，B为。例1:右图示生态系统碳循环示意图，A、B、C、D是生态系统的成分，D为大气，请据图回答：C生产者消费者分解者光合呼吸分解能量石油、煤炭等CO2CO2（1）写出①②③④的生理过程及⑤产生CO2的方式。①__________②_________③_______________④__________⑤_______（2）碳在无机环境与生物群落之间以________形式进行循环。（3）碳循环中最简单的循环途径是在___________和大气之间的循环。光合作用呼吸作用微生物分解作用呼吸作用燃烧CO2绿色植物例2：联系生活某农户有如下经营模式：肥料（买）水稻猪肥料（买）桑蚕饲料（买）鱼请你根据所学的能量流动和物质循环的知识，建立新的经营模式，使农户减少投入，从而增加收入。(画出该生态系的结构模型）用箭头表示它们之间的物质和能量关系：粪叶粪尿茎叶加工物粪塘泥粪尿粪尿鱼粉蚕水稻猪鱼桑提示：将废料变原料，能量多级利用，物质循环利用。如果滥伐森林、大量化石燃料燃烧，对生态系统的碳循环及生态环境有何影响？破坏碳循环的平衡大气中CO2含量增加温室效应关注社会温室效应1、温室效应?2、CO2增多的原因化石燃料的大量燃烧森林、草原等植被的破坏3、温室效应的危害4.缓解温室效应的措施开发新能源增大绿化面积极地冰川加速融化沿海城市被淹没农田减少，粮食减产1、讨论燃烧秸杆在物质循环中的作用？2、说说你对美国退出京都议书的看法和我国参与签署的意义？表达你的观点探究：土壤微生物的分解作用•阅读课本P102，完成学案P80预习探究1、2。（8min完成）实验假设土壤微生物能分解落叶是之腐烂实验组对土壤高温处理对照组对土壤不做任何处理自变量土壤中是否含有微生物实验现象在相同时间内实验组落叶腐烂程度小于对照组结论分析微生物对落叶有分解作用实验假设微生物能分解淀粉生成还原糖实验组A杯中加入30ml土壤浸出液对照组B杯中加入30ml蒸馏水自变量土壤中是否含有微生物实验现象A1不变蓝A2产生砖红色沉淀B1变蓝B2不产生砖红色沉淀结论分析土壤浸出液中微生物能分解淀粉生成还原糖课后题答案一、基础题1、√×2、A3、B4、提示：是。因为生物圈是指地球上所有生物与其无机环境的总和，通过物质循环构成一个物质上自给自足的系统。5、提示：农田是人工生态系统，是以提高农作物的产量和效益，使能量更多的流向人类，满足人类的需要为目的的。农田土壤中氮的含量往往不足以使作物高产，加之农产品源源不断地自农田生态系统输出，其中的氮元素并不能都归还土壤，所以需要施加氮肥。这与物质循环并不矛盾。巩固三、生态系统的物质循环1．概念：无机环境生物群落2．特点：、反复利用、。C、H、O、N、P、S全球性、循环性循环流动全球性3.实例—碳循环碳在无机自然界中的存在形式：CO2和碳酸盐循环形式：CO2（主要）循环过程无机环光合作用、化能合成作用生物群落境（CO2）细胞呼吸、微生物分解（有机物）在生物群落中以有机碳形式沿食物链（网）传递温室效应形成原因：大量化学染料的燃烧，大气中的含量迅速增加，打破了生物圈中的平衡。影响：加快极地和高山冰川的，导致海平面，进而对人类和其他生物的生存构成威胁CO2碳融化升高4．与能量流动的关系：二者同时进行，相互依存，不可分割，物质是能量，能量则是物质循环的。5．意义：通过能量流动和物质循环使生态系统中的紧密地联系在一起，形成一个统一整体。答案B练一练1．从物质循环的角度看，人体内的C元素究其根源来自()A．食物中的碳B．大气中的CO2C．燃料中的碳D．生物环境中的碳载体动力组成成分2．在碳循环中，无机环境和生物群落相联系的生理作用是()①光合作用②呼吸作用③蒸腾作用④化能合成作用A．①②B．①②④C．②③④D．②③答案B构建知识网络考点：碳循环1．过程图解及解读(1)大气中的碳元素进入生物群落，是通过植物的光合作用(主要途径)或硝化细菌等的化能合成作用完成的。(2)碳元素在生物群落与无机环境之间循环的主要形式是CO2；碳元素在生物群落中的传递主要沿食物链和食物网进行，传递形式为有机物。(3)大气中CO2的主要来源分解者的分解作用动植物的细胞呼吸化学燃料的燃烧(4)碳元素在无机环境与生物群落之间传递时，只有生产者与无机环境之间的传递是双向的，其他成分都是单向的。(判断成分的依据)2．温室效应(1)成因①工厂、汽车、飞机、轮船等对化学燃料的大量使用，向大气中释放大量的CO2。②森林、草原等植被大面积的破坏，大大降低了对大气中CO2的调节能力。(2)危害加快极地冰川融化，导致海平面上升，对陆地生态系统和人类的生存构成威胁。(3)缓解措施①植树造林，增加绿地面积。②开发清洁能源，减少化学燃料燃烧。对位训练1．(2010·广东理综，26)气候变化与生态系统的碳循环密切相关。下表为A、B两个不同时期陆地生态系统与大气环境的碳交换情况。时期碳吸收量(kgC·a－1)碳释放量(kgC·a－1)A1.20×10141.20×1014B1.20×10141.26×1014(1)生态系统碳的吸收主要是通过________作用实现的，碳的释放主要是通过________作用实现的。(2)表中________时期的生态系统处于稳定状态，原因是_____________________________________。答案(1)光合呼吸(2)A碳吸收量等于碳释放量(3)由于过度的人工碳排放，破坏了生态系统的________，导致大气中________增加并引起全球气候变化。(4)人们正在积极开发新能源以减少碳排放。如“叶绿素太阳能电池”是模仿类囊体吸收光能的特性而制造的，类囊体吸收光能的过程发生在光合作用的________阶段；又如经改造的蓝藻能在细胞内将光合作用产生的________直接发酵转化为燃料乙醇。答案(3)碳平衡CO2浓度(4)光反应有机物解析(1)光合作用吸收CO2，呼吸作用放出CO2，生态系统中碳循环主要通过光合作用和呼吸作用进行。(2)生态系统中碳的吸收量等于释放量时，该生态系统正处于稳定状态，而当碳的吸收量大于释放量时，处于生长期，当碳的吸收量小于释放量时，则处于衰退期。(3)过度的人工碳排放使得碳的释放量大大的超出碳的吸收量，从而破坏了生态系统的稳定性，大气中不能被吸收的大量CO2能引起温室效应，导致地球气候变化。(4)光合作用的光反应阶段，光能的吸收发生在叶绿体的类囊体薄膜上，光合作用的产物葡萄糖经酒精发酵可生成乙醇。考点：“土壤微生物的分解作用”的探究活动案例1案例2实验假设微生物能分解落叶使之腐烂微生物能分解淀粉实验组对土壤高温处理A杯中加入30mL土壤浸出液对照组对土壤不做任何处理B杯中加入30mL蒸馏水实验设计自变量土壤中是否含微生物土壤中是否含有分解淀粉的微生物A1不变蓝AA2产生砖红色沉淀B1变蓝实验现象在相同时间内实验组落叶腐烂程度小于对照组BB2不变色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(注：在A1、B1中加入碘液，在A2、B2中加入斐林试剂)对位训练2．右图表示a、b、c三地区森林土壤有机物分解状况，则分解者的作用强弱是()A．a＞b＞cB．c＞b＞aC．c＝b＞aD．a＞c＝b解析由题意可知，土壤中有机物量指的是未被分解者分解的有机物的数量，由图可知，a的数量少，分解的落叶量最多；b次之；c数量最多，分解的落叶量最少。由此可推知，分解落叶的能力a＞b＞c。答案A8．如图是两个生态系统中腐殖质总量随时间的变化情况，这两个生态系统分别是()A．A是热带草原，B是热带雨林B．A是热带雨林，B是温带草原C．A是冻土苔原，B是热带雨林D．A是冻土苔原，B是温带草原解析腐殖质是落叶等与土壤的混合物，含有大量的未完全分解的动植物的残体。对这些残体进行分解的是分解者，分解者在热带雨林中的数量和种类最多，因此在该环境中，腐殖质的数量少，而矿质元素等营养物质的含量高。答案C易错警示对物质循环过程不理解，不会识别相关图解典例如图表示生物圈中碳循环的部分示意图。甲、乙、丙、丁构成生物群落，箭头①～⑨表示循环过程。下列有关说法正确的是()A.大气中的气体X是指CO2和COB．完成①过程的能量主要是由⑧过程提供的C．丁经⑤⑥⑦过程获得的能量占甲、乙、丙总能量的10%～20%D．丙处在第三营养级答案D解析生物群落与无机环境之间的碳循环是以CO2的形式进行的，故图中大气中的气体X代表CO2；图中甲为生产者，乙为初级消费者(第二营养级)，丙为次级消费者(第三营养级)；完成①过程的能量主要由太阳能提