2021-2022高中生物3學案：第4章第2節(jié)第2課時生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGE21-版權(quán)所有@高考資源網(wǎng)學必求其心得，業(yè)必貴于專精第2課時生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)學習目標核心素養(yǎng)1.分析生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)在生物群落與無機環(huán)境之間不斷循環(huán)的規(guī)律。2。舉例說明利用物質(zhì)循環(huán)和能量流動規(guī)律,人們能夠更加科學、有效地利用生態(tài)系統(tǒng)中的資源.1.使用圖表等方式表示和說明生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)的過程和特點,并對相關(guān)的生態(tài)學實踐應用做出合理的分析和判斷。2。能按照科學探究的要求，提出探究化肥與池塘富營養(yǎng)化相關(guān)性的實驗方案，并實施。一、物質(zhì)循環(huán)的概念及特點1．概念（1)物質(zhì)：指組成生物體的C、H、O、N、P、Ca等.(2）范圍：在生物圈中進行。（3）過程：無機環(huán)境生物群落。2．特點：具有全球性，因此生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)，又稱為生物地球化學循環(huán)。二、水循環(huán)1．概念:水以固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)3種形態(tài)在陸地、海洋和大氣之間不斷循環(huán)的過程。2．主要環(huán)節(jié)：降水和蒸發(fā)。3．影響因素：太陽能、大氣環(huán)流等因素。4．意義(1)在一定程度上影響溶解在其中的物質(zhì)在地球上的分布.（2）水循環(huán)和其他物質(zhì)的循環(huán)聯(lián)系在一起，在生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)中發(fā)揮極其重要的作用。三、碳循環(huán)1．概念:指碳元素在生物圈中的循環(huán)過程。2．存在形式(1)在無機環(huán)境中，主要以CO2和碳酸鹽的形式存在。（2)在群落中，碳是組成生物體的大量元素之一。3．過程4．溫室效應：人類對化石燃料的過度利用，造成大氣中CO2濃度的升高，對自然界中原有的碳平衡產(chǎn)生不良影響，導致溫室效應增強等現(xiàn)象。四、物質(zhì)循環(huán)與能量流動的關(guān)系1．區(qū)別（1）物質(zhì)循環(huán)：組成生物體的元素可以在生物群落與無機環(huán)境之間循環(huán)往復。(2)能量流動:單向的,不能循環(huán)，而且逐級遞減。2．聯(lián)系：在生物圈中，物質(zhì)循環(huán)和能量流動同時進行,兩者相互依存，不可分割。（1)物質(zhì)作為能量的載體，使能量沿著食物鏈（網(wǎng))流動。（2）能量作為動力，使物質(zhì)在生物群落和無機環(huán)境之間得以不斷地往返循環(huán)。(1)水可在生物圈的不同區(qū)域之間往復循環(huán)。 （√)（2)碳元素在生物群落中是以二氧化碳的形式流動的，在生物群落和無機環(huán)境之間也是以二氧化碳的形式循環(huán)的. (×）提示：碳元素在生物群落中是以有機物的形式流動的，在生物群落和無機環(huán)境之間是以二氧化碳的形式循環(huán)的。(3)在碳循環(huán)中，無機環(huán)境和生物群落相聯(lián)系的生理過程主要是光合作用和呼吸作用。 （√）（4）生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)是單向流動、不可循環(huán)的,能量是單向流動、可循環(huán)的。 (×）提示：生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)可以循環(huán)往復利用，能量是單向流動、不可循環(huán)的。(5）生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動是獨立進行的。 (×)提示：物質(zhì)循環(huán)和能量流動同時進行，彼此相互依存，不可分割.物質(zhì)循環(huán)［問題探究］觀察下面的碳循環(huán)模式圖,討論相關(guān)問題:（1)CO2除通過生產(chǎn)者的光合作用進入生物群落外，還有進入生物群落的途徑嗎？提示：化能合成作用.（2)與自然界的碳循環(huán)關(guān)系最密切的兩種細胞器是什么？提示：葉綠體和線粒體。（3)如果人們大量燃燒化石燃料，或亂砍濫伐森林，對生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)有何影響？提示：大量燃燒化石燃料，會使CO2在很短時間內(nèi)釋放出來；亂砍濫伐森林，會使大氣CO2進入群落過程受阻，打破碳循環(huán)平衡，使大氣中CO2的含量增高，進而導致溫室效應。［講解歸納］1．物質(zhì)循環(huán)(1)物質(zhì)循環(huán)的過程可表示如下：（2）對物質(zhì)循環(huán)的分析①范圍:生物圈(全球）。②對象:組成生物體的化學元素（C、H、O、N、P、Ca等),而不是由這些元素組成的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)等生物體所特有的物質(zhì)。③形式:在生物群落與無機環(huán)境之間以無機物的形式循環(huán)，在生物群落內(nèi)部以有機物的形成傳遞。④動力:能量流動.2．物質(zhì)循環(huán)的特點（1)全球性：生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)中所說的“生態(tài)系統(tǒng)”并不是一般的生態(tài)系統(tǒng)，而是指地球上最大的生態(tài)系統(tǒng)——生物圈，因而物質(zhì)循環(huán)具有全球性。（2)循環(huán)性：組成生物體的元素可以在生物群落和無機環(huán)境之間反復循環(huán),不會消失。3．碳循環(huán)碳循環(huán)是生物圈基本的物質(zhì)循環(huán)之一，其循環(huán)過程如圖所示。(1）碳在無機環(huán)境的存在形式是CO2和碳酸鹽.（2）碳進入生物群落的途徑：生產(chǎn)者的光合作用或化能合成作用。(3)碳在生物群落和無機環(huán)境之間的循環(huán)主要是以CO2的形式進行的。（5）碳在生物群落內(nèi)部以有機物的形式沿食物鏈和食物網(wǎng)傳遞。(6）碳在無機環(huán)境和生物群落中傳遞時，只有在生產(chǎn)者和無機環(huán)境之間的傳遞是相互的，在生物群落內(nèi)部的傳遞是單向的。由此，碳循環(huán)的過程可歸納如下：特別提醒：碳平衡的失調(diào)——溫室效應1．下圖表示生物圈中的碳循環(huán)過程，其中A、B、C表示生態(tài)系統(tǒng)的不同成分.下列有關(guān)該圖的分析正確的是（）A．圖中生態(tài)系統(tǒng)中的食物鏈是A→B→CB．碳從生物群落進入無機環(huán)境的途徑是③⑤⑦C．碳循環(huán)具有全球性，磷循環(huán)不具有全球性D．提高⑥過程有利于維持大氣中的碳—氧平衡B［從圖中看出，A為分解者,生態(tài)系統(tǒng)中的食物鏈是B→C；碳從生物群落進入無機環(huán)境的途徑是③生產(chǎn)者呼吸、⑤分解者呼吸和⑦動物呼吸；碳循環(huán)具有全球性，磷循環(huán)也具有全球性；提高⑥過程使O2消耗加大，CO2產(chǎn)生增多，不利于維持大氣中的碳—氧平衡。］2．根據(jù)如圖所示碳循環(huán)的部分過程進行的有關(guān)分析,不正確的是()A．碳在生物群落與無機環(huán)境之間循環(huán)的物質(zhì)形式是CO2B．參與②過程的生物有生產(chǎn)者、消費者和分解者C．③過程增強后②過程隨之增強，所以不能通過增強③減少大氣中的CO2D．開發(fā)太陽能、水能、核能等新能源，可減少人類對①過程的依賴C［碳元素在生物群落之間以含碳有機物的形式傳遞，在無機環(huán)境和生物群落之間以CO2形式循環(huán)，A正確；②過程包括動物、植物以及微生物的呼吸作用，B正確；③過程主要為綠色植物的光合作用,所以光合作用增強后,能減少大氣中的CO2，C錯誤；①過程表示化石燃料的燃燒,要減少人類對①過程的依賴，需要人們開發(fā)太陽能、水能、核能等新能源才行，D正確。]物質(zhì)循環(huán)和能量流動的關(guān)系[問題探究］結(jié)合下圖物質(zhì)循環(huán)和能量流動的過程，討論以下問題：1．能量為什么不能隨著物質(zhì)循環(huán)而循環(huán)？提示:能量流動的過程中，在呼吸作用中有一部分以熱能的形式散失到周圍的環(huán)境中,不能再被任何生物再利用，所以不能隨著物質(zhì)循環(huán)而循環(huán)。2．結(jié)合能量流動和物質(zhì)循環(huán)，說明生產(chǎn)者的作用是什么。提示：在能量流動中，生產(chǎn)者固定太陽能，使能量流入生物群落；在物質(zhì)循環(huán)中，生產(chǎn)者將無機物轉(zhuǎn)化成有機物。3．能量沿食物鏈逐級遞減，物質(zhì)中的重金屬是否沿食物鏈流動濃度越來越低?提示：伴隨物質(zhì)循環(huán)過程，環(huán)境中的一些有毒物質(zhì)會出現(xiàn)生物富集現(xiàn)象,即沿著食物鏈,營養(yǎng)級越高,富集物濃度越高。［講解歸納］1。物質(zhì)循環(huán)和能量流動的區(qū)別項目物質(zhì)循環(huán)能量流動形式以化學元素形式流動光能→化學能→熱能(一般形式）過程在無機環(huán)境和生物群落間往復循環(huán)沿食物鏈(網(wǎng)）單向流動范圍生物圈生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級特點反復利用、循環(huán)流動單向流動、逐級遞減2。物質(zhì)循環(huán)和能量流動的聯(lián)系（1）能量的固定、儲存、轉(zhuǎn)移、釋放都離不開物質(zhì)的合成和分解。(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)中往復循環(huán)的動力。特別提醒:生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量流動“平衡”的相對性1一個生態(tài)系統(tǒng)的能量流動和物質(zhì)循環(huán)保持著相對的平衡，這是生態(tài)系統(tǒng)相對穩(wěn)定的重要保證.2在生物圈范圍內(nèi)物質(zhì)是循環(huán)的，但是農(nóng)田中不斷有糧食產(chǎn)出，所以要不斷地補充物質(zhì)，如施加氮肥。1．分析生態(tài)系統(tǒng)的能量流動和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系簡圖（如圖)，不能得到的結(jié)論是(）圖4。2。2。5A．能量①②③④的總和一定小于生產(chǎn)者所固定的太陽能總量B．生物圈的物質(zhì)是自給自足的，能量是需要不斷補充的C．丁中包含的生物可能處于食物鏈的最高營養(yǎng)級D．碳元素以CO2形式進入生物群落,又以CO2的形式離開生物群落返回無機環(huán)境C[分析圖中的信息可知，甲是生產(chǎn)者，乙和丙是消費者，丁是分解者；生產(chǎn)者固定的能量有四個去向：自身呼吸消耗、流向動物、被分解者利用、留在生產(chǎn)者的體內(nèi)。圖中①②③④的總和是呼吸消耗、流向動物、被分解者利用的能量，小于生產(chǎn)者所固定的太陽能總量。從題圖中我們還可以看出，生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)可以循環(huán)再生,如碳元素以CO2的形式進入生物群落,又以CO2的形式離開生物群落返回無機環(huán)境,而能量必須由太陽能不斷補充。丁作為分解者,不是食物鏈的“成員”，因此C錯誤。]2．下圖表示生物圈中碳循環(huán)的部分示意圖。甲、乙、丙、丁構(gòu)成生物群落,箭頭①～⑨表示循環(huán)過程.下列有關(guān)說法正確的是(）A．大氣中的氣體X是指CO2和COB．完成①過程的能量主要是由⑧過程提供的C．丁經(jīng)⑤⑥⑦過程獲得的能量占甲、乙、丙總能量的10％～20％D．丙處在第三營養(yǎng)級D［生物群落與無機環(huán)境之間的碳循環(huán)是以CO2的形式進行的，故圖中，大氣中的氣體X代表CO2；甲為生產(chǎn)者，乙為初級消費者（第二營養(yǎng)級),丙為次級消費者(第三營養(yǎng)級），丁為分解者，完成①過程的能量主要由生產(chǎn)者所固定的太陽能提供;食物鏈中相鄰營養(yǎng)級間的能量傳遞效率為10％～20％。]方法規(guī)律：巧妙變換圖形，判斷參與碳循環(huán)的四種成分甲乙丙(1)圖甲：先根據(jù)雙向箭頭“”確定非生物成分和生產(chǎn)者,再判斷兩者中有3個指出箭頭的A為生產(chǎn)者，有3個指入箭頭的B為非生物成分，最后根據(jù)，確定C為消費者、D為分解者。（2）圖乙：根據(jù)A與C之間是雙向箭頭判斷,A和C中一個是生產(chǎn)者，一個是非生物成分。根據(jù)A、B、D的碳都流向C,可進一步判斷，A是生產(chǎn)者、B是初級消費者、C是非生物成分、D是次級消費者、E是分解者。(3)圖丙：首先找出相互之間具有雙向箭頭的兩個成分，即A和E，一個為生產(chǎn)者，一個是大氣中的CO2庫.又因為其他各個成分都有箭頭指向A，所以A為大氣中的CO2庫，E為生產(chǎn)者。然后觀察剩余的幾個成分,可見其他生物都有箭頭指向C，所以C是分解者，B、D、F則為消費者。整個圖解中，食物鏈是E→F→D→B。［課堂小結(jié)］知識網(wǎng)絡構(gòu)建核心語句歸納1.生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)又稱為生物地球化學循環(huán),是指在生態(tài)系統(tǒng)中，組成生物體的C、H、O、N、P、Ca等,不斷進行著從無機環(huán)境到生物群落,再回到無機環(huán)境的循環(huán).2.物質(zhì)循環(huán)和能量流動密切相關(guān)，又有本質(zhì)區(qū)別.物質(zhì)循環(huán)的動力來自能量，而物質(zhì)又是能量的載體.3。在無機環(huán)境中,碳主要是以CO2和碳酸鹽的形式存在的。4.碳循環(huán)過程中兩個重要的生理過程是光合作用和細胞呼吸。1．下列關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的敘述中，錯誤的是（）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環(huán)境之間的循環(huán)過程B．碳在生物群落和無機環(huán)境之間的循環(huán)主要是以二氧化碳的形式進行的C．物質(zhì)循環(huán)與能量流動不可分割，同時進行D．物質(zhì)循環(huán)的特點是循環(huán)往復、反復利用,具有全球性A［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，都不斷進行著從無機環(huán)境到生物群落，又從生物群落到無機環(huán)境的循環(huán)過程，A錯誤;碳在生物群落和無機環(huán)境之間的循環(huán)主要是以二氧化碳的形式進行的，B正確;能量流動和物質(zhì)循環(huán)是同時進行的，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)的特點是循環(huán)往復，具有全球性，D正確。］2．火災常給森林帶來較大危害,但是在某些國家有時會對寒帶地區(qū)森林中的殘枝落葉等進行有限度的人工火燒,來對森林進行資源管理.這種人工火燒的主要目的是()A．消滅森林病蟲害B．刺激樹木種子萌發(fā)C．加速生態(tài)系統(tǒng)的分解過程D．提高森林的蓄水能力C[森林生態(tài)系統(tǒng)是生物圈物質(zhì)循環(huán)的主體.寒帶地區(qū)溫度低，分解者代謝活動較弱,對有機物分解能力低，使生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)出現(xiàn)障礙.有限度的人工火燒，是在保證分解者作用的基礎(chǔ)上加速殘枝落葉的分解，加速生物圈的物質(zhì)循環(huán)。]3．如圖為某生態(tài)系統(tǒng)的部分物質(zhì)循環(huán)簡圖，其中M表示非生物的物質(zhì)和能量。下列敘述正確的是（)A．若M表示大氣中的CO2，則碳元素在圖示④過程中以有機物的形式傳遞B．從圖中可以看出能量伴隨著物質(zhì)循環(huán)而循環(huán)C．若M表示大氣中的CO2，則碳元素可在生物群落中循環(huán)利用D．若M表示無機環(huán)境中的能量，則①過程的能量值為②與③過程對應的能量值之和A［M表示大氣中的CO2,則碳在過程④中，即生物群落內(nèi)以含碳有機物的形式傳遞，A正確；能量是單向流動的而不能循環(huán),B錯誤；碳循環(huán)指的是碳元素在生物群落和無機環(huán)境之間往返的過程,C錯誤；若M表示無機環(huán)境中的能量，則②③表示植物和分解者的呼吸作用產(chǎn)生熱能,①為光合作用固定的總能量，大于②與③過程能量值之和，D錯誤。］4．根據(jù)碳循環(huán)示意圖(如右圖所示)回答下列問題:（1）在該生態(tài)系統(tǒng)各種成分中A為________，B為________,碳元素在大氣中與A、B、C之間的流動是以________的形式進行的。(2)碳元素從大氣流向C是通過________作用實現(xiàn)的,從C流向A是通過________作用實現(xiàn)的.(3）生物群落中的一部分碳返回大氣中,而另一部分碳則以________的形式貯藏于地層中。碳在無機環(huán)境中以________和________的形式存在，碳在生物群落中是以________的形式存在的。(4)從