最新高中生物第四章生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)4.2生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)的維持(第2課時)生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)學(xué)案蘇教版必修3

PAGEPAGE8第2課時生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)1．舉例說明生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)。2．分析碳循環(huán)的過程及特點。(重點)3．說明物質(zhì)循環(huán)與能量流動的關(guān)系及應(yīng)用。(難點)物質(zhì)循環(huán)的概念及與能量流動的關(guān)系1．物質(zhì)循環(huán)的概念：指在生態(tài)系統(tǒng)中組成生物體的C、H、O、N、P、Ca等元素，不斷進(jìn)行著從無機(jī)環(huán)境到生物群落，再回到無機(jī)環(huán)境的循環(huán)過程。又稱為生物地球化學(xué)循環(huán)。2．物質(zhì)循環(huán)與能量流動的關(guān)系(1)區(qū)別①能量流動是單向的，不能循環(huán)，而且逐級遞減。②物質(zhì)循環(huán)是具有全球性，能在生物群落與無機(jī)環(huán)境之間循環(huán)往復(fù)。(2)聯(lián)系：eq\a\vs4\al([合作探討])探討eq\a\vs4\al(1)：生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)中的“物質(zhì)〞指的是有機(jī)物還是無機(jī)物？提示：都不是，指的是組成生物體的化學(xué)元素。探討eq\a\vs4\al(2)：就兔和狼的關(guān)系而言，碳元素只能通過狼捕食兔的過程由兔的體內(nèi)轉(zhuǎn)移到狼的體內(nèi)，而不會出現(xiàn)倒轉(zhuǎn)。這一現(xiàn)象與物質(zhì)循環(huán)的特點“反復(fù)循環(huán)〞矛盾嗎？提示：不矛盾，物質(zhì)循環(huán)強調(diào)的范圍是無機(jī)環(huán)境和生物群落之間，而非一條食物鏈內(nèi)的營養(yǎng)級之間。eq\a\vs4\al([歸納拓展])1．對于生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)的概念理解范圍生物圈(全球)物質(zhì)對象組成生物體的化學(xué)元素形式生物群落與無機(jī)環(huán)境間：無機(jī)物生物群落內(nèi)：有機(jī)物續(xù)表動力能量重要生物類群生產(chǎn)者：物質(zhì)、能量輸入分解者：物質(zhì)、能量輸出2.物質(zhì)循環(huán)和能量流動的關(guān)系工程能量流動物質(zhì)循環(huán)(以碳循環(huán)為例)主要形式光能→化學(xué)能→熱能特點單向流動、逐級遞減往復(fù)循環(huán)范圍生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級生物圈(全球性)聯(lián)系同時進(jìn)行、相互依存，不可分割①能量的固定、儲存、轉(zhuǎn)移和釋放離不開物質(zhì)的合成與分解②物質(zhì)是能量沿食物鏈(網(wǎng))流動的載體③能量是物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)中往復(fù)循環(huán)的動力圖示1．以下關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)功能的表達(dá)中，不正確的是()【導(dǎo)學(xué)號：32570240】A．能量只能由較低營養(yǎng)級流向較高營養(yǎng)級B．食物鏈中的營養(yǎng)級可能是無限的C．能量流動和物質(zhì)循環(huán)可以長期地保持動態(tài)平衡D．生態(tài)系統(tǒng)中的能量最終以熱能的形式散失到環(huán)境中【解析】能量沿食物鏈流動的特點是逐級遞減，即營養(yǎng)級越高，所能獲得的能量越少，所以食物鏈中的營養(yǎng)級不可能是無限的。【答案】B2．在生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量流動過程中，連接生物群落與無機(jī)環(huán)境的重要的生理作用和重要環(huán)節(jié)分別是()①蒸騰作用②光合作用③呼吸作用④生產(chǎn)者⑤消費者⑥分解者A．①②；④⑥B．②③；④⑥C．②③；④⑤D．①③；④⑥【解析】連接生物群落與無機(jī)環(huán)境的重要生理作用：光合作用將無機(jī)物轉(zhuǎn)變成有機(jī)物進(jìn)入生物群落，將光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能流入生物群落；呼吸作用將有機(jī)物轉(zhuǎn)變成無機(jī)物，歸還給無機(jī)環(huán)境，同時將化學(xué)能釋放出來。兩個主要環(huán)節(jié)：生產(chǎn)者進(jìn)行光合作用，它是能量流動的起點，在物質(zhì)循環(huán)中將無機(jī)物轉(zhuǎn)變成有機(jī)物進(jìn)入生物群落；分解者將復(fù)雜的有機(jī)物轉(zhuǎn)變成無機(jī)物，是能量流動的終點，在物質(zhì)循環(huán)中將進(jìn)入生物群落的物質(zhì)重新歸還給無機(jī)環(huán)境。【答案】B3．以下關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的表達(dá)中，錯誤的是()【導(dǎo)學(xué)號：32570241】A．物質(zhì)循環(huán)指的是構(gòu)成生物體的各種化合物在生物群落和無機(jī)環(huán)境之間的循環(huán)過程B．碳在生物群落和無機(jī)環(huán)境之間的循環(huán)主要是以二氧化碳的形式進(jìn)行的C．物質(zhì)循環(huán)與能量流動不可分割，同時進(jìn)行D．物質(zhì)循環(huán)特點是循環(huán)往復(fù)、反復(fù)利用，具有全球性【解析】生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)指組成生物體的C、H、O、N、P、Ca等元素，都不斷進(jìn)行著從無機(jī)環(huán)境到生物群落，又從生物群落到無機(jī)環(huán)境的循環(huán)過程，A錯誤；碳在生物群落和無機(jī)環(huán)境之間的循環(huán)主要是以二氧化碳的形式進(jìn)行的，B正確；能量流動和物質(zhì)循環(huán)是同時進(jìn)行的，相互依存，不可分割，物質(zhì)是能量的載體。能量的固定、儲存、轉(zhuǎn)移和釋放，離不開物質(zhì)的合成和分解過程，能量是物質(zhì)循環(huán)的動力，C正確；物質(zhì)循環(huán)特點是循環(huán)往復(fù)，具有全球性，D正確?！敬鸢浮緼物質(zhì)循環(huán)的實例1.eq\a\vs4\al(水循環(huán))eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(①影響因素：太陽能、大氣環(huán)流等,②主要環(huán)節(jié)：降水和蒸發(fā),③意義\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(滿足生物體的各種生命活動需要,影響各類營養(yǎng)物質(zhì)在地球上的分布,〔無機(jī)環(huán)境〕))))2.eq\a\vs4\al(碳循環(huán))eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(①循環(huán)形式：CO2,②過程：,))3.eq\a\vs4\al(氮循環(huán))eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(①循環(huán)形式：N2、NHeq\o\al(＋,4)、NOeq\o\al(－,3),))4.eq\a\vs4\al(磷循環(huán))eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(①循環(huán)形式：POeq\o\al(3－,4),②過程：))eq\a\vs4\al([合作探討])探討eq\a\vs4\al(1)：碳元素沿著什么渠道進(jìn)行傳遞？提示：碳元素在生物群落中沿著食物鏈和食物網(wǎng)向下傳遞，最終流向分解者。探討eq\a\vs4\al(2)：與自然界的碳循環(huán)關(guān)系最密切的兩種細(xì)胞器是什么？提示：葉綠體、線粒體。探討eq\a\vs4\al(3)：既然物質(zhì)是循環(huán)的，但為什么人們還不斷向農(nóng)田中施加氮肥？提示：物質(zhì)在生物圈范圍內(nèi)是循環(huán)的。農(nóng)田中不斷有糧食產(chǎn)出，所以要不斷施加氮肥。eq\a\vs4\al([歸納拓展])1．碳循環(huán)(1)碳循環(huán)過程①碳的存在形式eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(在無機(jī)環(huán)境中：CO2和碳酸鹽,在生物群落中：含碳有機(jī)物))②碳在生物群落與無機(jī)環(huán)境間的循環(huán)形式：CO2。③碳在群落內(nèi)部的流動形式：含碳有機(jī)物，且是單向的。④碳進(jìn)入生物群落的途徑：光合作用或化能合成作用。⑤返回?zé)o機(jī)環(huán)境的途徑：eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(生產(chǎn)者、消費者的呼吸作用,分解者的分解作用〔實質(zhì)是分解者的呼吸作用〕,化石燃料的燃燒))(2)碳循環(huán)的失衡——溫室效應(yīng)形成原因?qū)?yīng)措施化石燃料的大量燃燒，排放過量CO2改善能源結(jié)構(gòu)，減少化石燃料燃燒，開發(fā)新能源植被破壞，降低了植物對CO2含量的調(diào)節(jié)能力大力推進(jìn)植樹造林2.氮循環(huán)氮是構(gòu)成蛋白質(zhì)和核酸的主要元素，對生物的各項生命活動具有重要意義。其循環(huán)過程如下圖：1．從物質(zhì)循環(huán)的角度看，人體內(nèi)的碳元素究其根源來自()【導(dǎo)學(xué)號：32570242】A．食物中的碳B．大氣中的CO2C．燃料中的碳D．生活環(huán)境中的碳【解析】人體中的碳應(yīng)該來自生產(chǎn)者(植物)，而植物中的碳來自于對大氣中CO2的吸收和固定轉(zhuǎn)化，因此人體中的碳最終來自于大氣中的CO2?！敬鸢浮緽2．以下圖為某生態(tài)系統(tǒng)中碳循環(huán)示意圖。以下相關(guān)表達(dá)正確的是()A．缺少類群乙那么生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)不能進(jìn)行B．圖中b、c、d過程均可表示不同生物的呼吸作用C．圖中甲、乙、丙、丁的全部生物構(gòu)成了該生態(tài)系統(tǒng)的生物群落D．由于細(xì)胞呼吸的消耗，乙對食物的同化量遠(yuǎn)小于攝入量【解析】甲為生產(chǎn)者，乙丙為消費者，丁為分解者，缺少甲丁生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)不能進(jìn)行；c為消費者捕食生產(chǎn)者，d為次級消費者捕食初級消費者；群落包括生產(chǎn)者、消費者和分解者；細(xì)胞呼吸消耗的能量屬于同化量的一局部?！敬鸢浮緾3.右圖表示生物圈的C、N、S等根本元素的物質(zhì)循環(huán)示意圖，以下表達(dá)錯誤的是()【導(dǎo)學(xué)號：32570243】A．假設(shè)圖示為氮循環(huán)，f表示大氣中的N2，那么a→f過程一般不存在B．假設(shè)圖示為氮循環(huán)，f表示無機(jī)環(huán)境中的NH3，那么a→f過程一般不存在C．假設(shè)圖示為硫循環(huán)，f表示大氣中的SO2，那么造成酸雨的主要原因是b→f過程的加劇D．假設(shè)圖示為碳循環(huán)，f表示大氣中的CO2，那么f→b過程一般不存在【解析】由題圖分析可知，a是生產(chǎn)者；c、d、e是消費者；b是分解者；f為無機(jī)環(huán)境。假設(shè)圖示為氮循環(huán)，f表示大氣中的N2，那么a表示固氮生物，固氮生物不產(chǎn)生N2，a→f過程可一般不存在；假設(shè)圖示為氮循環(huán)，f表示無機(jī)環(huán)境中的NH3，固氮生物不產(chǎn)生NH3，a→f過程一般不存在，而f→a過程由硝化細(xì)菌完成；造成酸雨的主要原因是大量使用化石燃料，而硫循環(huán)中b→f過程一般不存在；分解者不能利用CO2，因此f→b過程一般不存在。【答案】C1．生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)是指組成生物體的根本元素()A．以有機(jī)物的形式在生物群落與無機(jī)環(huán)境之間的反復(fù)循環(huán)B．在能量流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級時逐級遞減的全過程C．在組成生態(tài)系統(tǒng)的生物群落的生物體內(nèi)的反復(fù)循環(huán)運動D．在生物圈的生物群落與無機(jī)環(huán)境之間的反復(fù)循環(huán)運動【解析】生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)指的是組成生物體的根本元素在生物圈的生物群落與無機(jī)環(huán)境之間的反復(fù)循環(huán)運動。這種運動帶有全球性，它不局限于陸地生態(tài)系統(tǒng)，更不局限于生物群落內(nèi)，也不同于能量在流經(jīng)各營養(yǎng)級時逐級遞減的過程?！敬鸢浮緿2.如圖是自然界碳循環(huán)的簡圖，圖中的甲、乙、丙各代表()【導(dǎo)學(xué)號：32570244】A．甲為生產(chǎn)者，乙為分解者，丙為消費者B．甲為消費者，乙為分解者，丙為生產(chǎn)者C．甲為分解者，乙為生產(chǎn)者，丙為消費者D．甲為生產(chǎn)者，乙為消費者，丙為分解者【解析】碳在生物群落內(nèi)部以含碳有機(jī)物形式進(jìn)行傳遞，在生物群落與無機(jī)環(huán)境之間那么以CO2形式進(jìn)行循環(huán)。無機(jī)環(huán)境中的碳進(jìn)入哪一營養(yǎng)級，哪一營養(yǎng)級即是生產(chǎn)者，而生產(chǎn)者、消費者均指向的那一營養(yǎng)級應(yīng)為分解者，且分解者、生產(chǎn)者、消費者均有指向無機(jī)環(huán)境的箭頭(即它們靠細(xì)胞呼吸產(chǎn)生CO2)?！敬鸢浮緼3．以下對氮循環(huán)的說法中，正確的是()A．硝化細(xì)菌在氮循環(huán)中的作用就是把氨轉(zhuǎn)化成氮氣返回大氣中B．動物產(chǎn)生的尿素通過轉(zhuǎn)化可以被植物吸收利用C．氮元素一旦進(jìn)入生物體內(nèi)就不會再形成氮氣D．反硝化細(xì)菌在氮循環(huán)中的作用就是把氮氧化為硝酸鹽【解析】硝化細(xì)菌把氨氧化成硝酸鹽；反硝化細(xì)菌可把硝酸鹽轉(zhuǎn)化成N2。【答案】B4.我國北方處于平衡狀態(tài)的某森林生態(tài)系統(tǒng)，其碳素循環(huán)如圖，箭頭和字母分別表示碳素傳遞方向和轉(zhuǎn)移量。以下選項中正確的是()【導(dǎo)學(xué)號：32570245】A．夏季，a＞b＋c＋eB．秋季，e＋f＜gC．春季，g＝b＋e＋fD．冬季，d＞c＋f【解析】在不同的季節(jié)，植物進(jìn)行光合作用的強度不同。在秋季和春季，植物遺體、殘枝敗葉相對增多，而土壤中的生物數(shù)量相對穩(wěn)定，由于氣溫變低、代謝變緩、繁殖變慢，因而g<e＋f；在冬季，動物呼吸作用加強以維持體溫，即d值增大，而動物可攝入的有機(jī)物量相對減少，即c值減少，對動物而言，c、d、f三者的關(guān)系可能是d＋f≤c，而不可能是d>c＋f?！敬鸢浮緼5．以下圖是某生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)和能量流向示意圖。以下有關(guān)表達(dá)正確的是()A．X1過程必須依賴于一種具有雙層膜結(jié)構(gòu)的細(xì)胞器完成物質(zhì)合成與能量轉(zhuǎn)化B．X1過程吸收的CO2總量與Y1、Y2、Y3……及Z過程釋放的CO2總量相等C．當(dāng)該生態(tài)系統(tǒng)處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)時，X3過程的能量值至少約為X1過程的能量值的1%左右D．秋季Z1、Z2、Z3……過程提供的有機(jī)物中的碳將全部轉(zhuǎn)變?yōu)閆過程釋放的CO2中的碳【解析】圖中X1表示生產(chǎn)者的光合作用，該過程在真核細(xì)胞中需葉綠體完成，而在原核細(xì)胞中那么不需要葉綠體。X1過程吸收的CO2總量應(yīng)大于各級生物和分解者呼吸釋放的CO2總量，因為有一局部儲存于生物體內(nèi)，或轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问?如化石燃料)。秋季