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-*-第3节生态系统的物质循环SHIYANSHEJI实验设计SUITANGLIANXI随堂练习JICHUZHISHI基础知识ZHONGDIANNANDIAN重点难点情境导入课程目标减少碳排放并消除温室效应离不开世界各国的共同努力与合作。你能从碳循环特点的角度分析这一做法的依据吗?碳循环在内的物质循环到底是怎样进行的?有何特点?1.说明物质循环的概念和特点。2.以碳循环为例,分析生态系统中物质循环的过程。3.说明能量流动和物质循环的关系。4.尝试探究土壤微生物的分解作用。5.关注碳循环平衡失调与温室效应的关系。SHIYANSHEJI实验设计SUITANGLIANXI随堂练习JICHUZHISHI基础知识ZHONGDIANNANDIAN重点难点一二三一、物质循环概念在生态系统中,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,这个过程叫生态系统的物质循环。四SHIYANSHEJI实验设计SUITANGLIANXI随堂练习JICHUZHISHI基础知识ZHONGDIANNANDIAN重点难点一二三二、实例——碳循环1.存在形式:碳在自然界中的存在形式:CO2和碳酸盐。2.循环形式:碳在生物群落和无机环境之间主要是以CO2的形式循环。3.生态系统中,能量流动与物质循环的渠道是相同的,即食物链和食物网。4.物质循环的特点:循环流动和具有全球性。轻松判断氮循环、硫循环具有何种特点?提示:循环流动和全球性。四SHIYANSHEJI实验设计SUITANGLIANXI随堂练习JICHUZHISHI基础知识ZHONGDIANNANDIAN重点难点一二三三、与社会联系——温室效应1.在自然生态系统中,植物通过光合作用从大气中摄取碳的速度,与通过生物的呼吸作用和分解作用把碳释放到大气中的速度大致相同。2.温室效应形成的主要原因是大量化学燃料的燃烧,使碳元素在短时间内释放出来,打破了生物圈中碳循环的平衡,使大气中CO2含量迅速增加。四SHIYANSHEJI实验设计SUITANGLIANXI随堂练习JICHUZHISHI基础知识ZHONGDIANNANDIAN重点难点一二三四四、能量流动和物质循环的关系1.区别:物质循环的特点不同于能量流动,无机环境中的物质可以被生物群落反复利用,而能量流动是单向的、逐级递减的,是不循环的。2.联系:能量流动和物质循环是生态系统的主要功能,二者同时进行,彼此不可分割。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,使物质不断地在生物群落和无机环境之间循环往返。JICHUZHISHI基础知识ZHONGDIANNANDIAN重点难点SUITANGLIANXI随堂练习SHIYANSHEJI实验设计探究点碳循环●问题导引●观察教材P101图5—11,思考:发生在无机环境和生物群落之间的碳循环具有何特点?提示:循环流动、具有全球性。●名师精讲●1.正确理解物质循环(1)对物质循环的理解。①物质循环中所指的“物质”:组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素,不是单质也不是化合物。②物质循环过程:无机环境生物群落,其伴随着复杂的物质变化和能量变化。③概念中所说的“生态系统”:指的是地球上最大的生态系统——生物圈。JICHUZHISHI基础知识ZHONGDIANNANDIAN重点难点SUITANGLIANXI随堂练习SHIYANSHEJI实验设计(2)物质循环的特点。①全球性:生态系统的物质循环中所说的生态系统是指生物圈,其中的物质循环具有全球性,因此又叫生物地球化学循环。②循环流动、反复利用:与生态系统的能量流动中单向流动、逐级递减的特点不同,生态系统的物质循环中物质在无机环境与生物群落之间循环流动,无机环境中的物质可以被生物群落反复利用。2.碳循环①大气中的碳元素进入生物群落的途径主要是光合作用,也可通过化能合成作用。JICHUZHISHI基础知识ZHONGDIANNANDIAN重点难点SUITANGLIANXI随堂练习SHIYANSHEJI实验设计②碳元素由生物群落回到无机环境的途径主要是呼吸作用。③大气中CO2的来源有三个:一是分解者的分解作用;二是动植物的呼吸作用;三是化学燃料的燃烧。④碳元素在生物群落中的传递的渠道是食物链和食物网,传递形式为有机物。注意:碳循环的过程可简单归纳为无机环境(CO2)生物群落(含碳有机物)特别提醒碳元素在生物群落和无机环境之间的转移具有循环性,但在生物群落内部的转移具有单向性。JICHUZHISHI基础知识ZHONGDIANNANDIAN重点难点SUITANGLIANXI随堂练习SHIYANSHEJI实验设计3.能量流动和物质循环的关系能量流动物质循环内容和主要形式能量、以有机物的形式流动元素、以无机物的形式流动能量流动物质循环特点单向传递、逐级递减反复利用、循环流动范围生态系统的各营养级生物圈联系①在生物群落中的流动渠道都是食物链(网);②两者同时进行,彼此相互依存、不可分割;③物质是能量的载体,能量是物质循环的动力JICHUZHISHI基础知识ZHONGDIANNANDIAN重点难点SUITANGLIANXI随堂练习SHIYANSHEJI实验设计【例题】下图为碳元素在生态系统中循环的模式图,图中甲、乙、丙表示生态系统的生物成分,箭头表示生理过程。下列相关叙述,不正确的是()A.d过程代表光合作用,b过程代表呼吸作用B.甲所示的营养级在食物链中占有的碳元素最多C.碳元素在甲、乙、丙之间以有机物的形式传递D.碳元素可在无机环境和生物群落之间反复利用JICHUZHISHI基础知识ZHONGDIANNANDIAN重点难点SUITANGLIANXI随堂练习SHIYANSHEJI实验设计解析:丁为无机环境,甲为生产者,乙为消费者,丙为分解者。d过程为呼吸作用,b过程为光合作用。甲为生产者,生产者在食物链中所含有机物中的能量最多,在食物链中占有的碳元素最多。碳元素在生物群落内部主要以有机物的形式进行传递,在无机环境与生物群落间主要以二氧化碳的形式进行传递;碳元素可以在生态系统中反复利用。答案:A典型方法根据箭头的方向和数量判断碳循环示意图中各组成成分的名称。①首先判断双箭头的两端是生产者和大气中的CO2库,除双箭头外生产者(A)只有出发箭头,大气(B)只有接受箭头。②除大气(B)外,其余各成分都指向的为分解者(D),分解者则只指向大气(B),其余成分为消费者(C)。SHIYANSHEJI实验设计JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习ZHONGDIANNANDIAN重点难点探究土壤微生物的分解作用●实验指导●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案例1案例2实验设计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蒸馏水自变量土壤中是否含微生物是否含有分解淀粉的微生物SHIYANSHEJI实验设计JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习ZHONGDIANNANDIAN重点难点续表案例1案例2实验现象在相同时间内实验组落叶腐烂程度小于对照组AA1(加入碘液)不变蓝A2(加入斐林试剂)产生砖红色沉淀BB1(加入碘液)变蓝B2(加入斐林试剂)无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SHIYANSHEJI实验设计JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习ZHONGDIANNANDIAN重点难点●设计体验●某同学完成了土壤微生物的分解作用的对照实验,对照组应是()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:在实验设计中,自然状态下的一般为对照组(空白对照)。答案:ASUITANGLIANXI随堂练习JICHUZHISHI基础知识ZHONGDIANNANDIAN重点难点SHIYANSHEJI实验设计1231.下图表示某生态系统中4种成分之间的关系。下列相关叙述中,正确的是()A.1和2包含着所有种群构成的群落B.3代表的是自养生物C.①代表光合作用,②代表呼吸作用D.4中包含了大气中的CO2库解析:据图可知:1是生产者,可代表自养生物,4是无机环境,包含了大气中的CO2库,3是分解者,是异养生物,2是消费者。答案:DSUITANGLIANXI随堂练习JICHUZHISHI基础知识ZHONGDIANNANDIAN重点难点SHIYANSHEJI实验设计1232.大气中CO2过多与碳循环失衡有关,根据下图做出的判断不正确的是()①增加自养生物种类和数量有利于降低大气中的CO2含量②大气中CO2的增加主要与异养生物b的数量增加有关③该生态系统中的自养生物与所有异养生物构成了生态系统④该图能表示物质循环过程,不能准确表示能量流动方向⑤图中少一个箭头,异养生物a指向无机环境,异养生物b的代谢类型不一定相同A.一项B.两项C.三项D.四项解析:异养生物a是消费者、异养生物b是分解者,自养生物与所有异养生物构成了该生态系统的生物群落。大气中CO2的增加主要原因是化学燃料的过度使用。故②③错误。答案:BSUITANGLIANXI随堂练习JICHUZHISHI基础知识ZHONGDIANNANDIAN重点难点SHIYANSHEJI实验设计1233.如下图所示,根据图甲的碳循环示意图回答问题。SUITANGLIANXI随堂练习JICHUZHISHI基础知识ZHONGDIANNANDIAN重点难点SHIYANSHEJI实验设计123(1)从微观上看,过程③主要是在细胞内中进行的。(2)岩石圈中的碳以形式贮存,故不直接参与碳循环。由图可知,碳循环带有的性质。(3)碳从无机环境中进入生物群落的途径①是;②表示;④表示。(4)参与过程④的生物新陈代谢类型是;它们与同区域中的动、植物共同构成了。(5)太阳能照射到地球表面后,大部分被吸收并通过各种方式转化为热量散失,如果大气层中的CO2增多,则产生效应。(6)若图甲中②的种群及相互间的关系如图乙,设E种群干物质中的能量为5.8×109kJ;B种群干物质中的能量为1.3×108kJ;则A种群干物质中的能量值至少是kJ。(7)碳循环的进行伴随着,但由于生物体不能利用在代谢中产生的,因而能量流动具有的特点。SUITANGLIANXI随堂练习JICHUZHISHI基础知识ZHONGDIANNANDIAN重点难点SHIYANSHEJI实验设计123解析:③过程是呼吸作用,主要在线粒体中进行。在岩石圈中的碳以碳酸盐形式贮存。图中①是光合作用、②是捕食关系、④代表分解者的分解作用。分解者的代谢类型为异养需氧型和异养厌氧型。大气层中的CO2增多,则产生温室效应。E种群的能量为5.8×109kJ,传给B种群和C种群的能量之和最少为1/10,即5.8×108kJ,B种群的能量为1.3×108kJ,C种群得到的能量最少为4.5×108kJ,A种群得到其中的1/10,即4.5×107kJ。能量流动是伴随着物质循环而进行的,由于热能不断散失,导致能量流动具有单向流动、逐级递减的特点。答案:(1)线粒体(2)碳酸盐全球性(3)光合作用捕食分解者的分解作用(4)异养需氧型和异养厌氧型生物群落(5)温室(6)4.5×107(7)能量流动热能单向流动、逐级递减