2022-2023學(xué)年人教版（2019）選擇性必修二生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)講義

3.3生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)

班級(jí)：姓名

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

1.以碳循環(huán)為例，分析生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)。

2.通過(guò)分析生物富集現(xiàn)象，說(shuō)明生物富集的危害，認(rèn)同應(yīng)采取措施減少危害。

3.嘗試探究土壤微生物的分解作用。

4.說(shuō)明能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系。

【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】分析生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)，概述生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)過(guò)程。

課前自主探究

1.生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)概念：組成生物體的

等元素，都不斷進(jìn)行著從非生物環(huán)境到,又從生

物群落回到的循環(huán)過(guò)程，叫生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)。

2.物質(zhì)循環(huán)的特點(diǎn)是一方面具有性，另一方面可以被生物群落

利用O

3.生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)實(shí)例一一碳循環(huán)

(1)碳在生物群落和非生物環(huán)境之間的循環(huán)主要是以的形式循環(huán)

的。

(2)碳從非生物環(huán)境進(jìn)入生物群落主要通過(guò)作用，從生物群落

進(jìn)入非生物環(huán)境的途徑有作用、

作用和化石燃料的燃燒。

4.生物富集

(1)概念：生物體從周圍環(huán)境中吸收、積蓄某種元素或的

化合物，使其在機(jī)體內(nèi)濃度環(huán)境濃度的現(xiàn)象，稱作生物富集。

(2)原因(以鉛為例)：進(jìn)入體內(nèi)的鉛，能夠形成多種比較的鉛

化合物，分布于生物體的多種組織細(xì)胞內(nèi)，導(dǎo)致鉛不易被生物體排出，從而

積蓄在體內(nèi)。一旦含有鉛的生物被更高營(yíng)養(yǎng)級(jí)的動(dòng)物食用，鉛就會(huì)沿著

逐漸在生物體內(nèi)聚集，最終積累在食物鏈的頂端。

(3)特點(diǎn)：食物鏈的最高，生物富集具有性。

5.探究土壤微生物的分解作用

探究性試驗(yàn)的一般步驟：（D（2）

（3）（4）（5）

6.能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系：

能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)的主要功能，二者同時(shí)進(jìn)行的，彼

此,

o物質(zhì)作為能量的,使能量沿著食物

鏈（網(wǎng)）流動(dòng)；

能量作為,使物質(zhì)不斷地在生物群落和非生物環(huán)境之間循環(huán)往

復(fù)。

【判斷正誤】

（1）沼渣、沼液作為肥料還田，使物質(zhì)能夠循環(huán)利用。（）

（2）參與循環(huán)的物質(zhì)是組成生物體的各種化合物。（）

（3）碳循環(huán)在生物群落內(nèi)部以CO?形式進(jìn)行。（）

（4）化石燃料的大量燃燒是造成溫室效應(yīng)的主要原因。（）

（5）物質(zhì)循環(huán)中所說(shuō)的“生態(tài)系統(tǒng)”是指一般的生態(tài)系統(tǒng)。（）

（6）碳元素在無(wú)機(jī)環(huán)境與生物群落之間傳遞時(shí)，只有生產(chǎn)者與無(wú)機(jī)環(huán)境之間的

傳遞是雙向的，其他成分間都是單向的。（）

課堂合作探究

探究一：生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的概念及特點(diǎn)

閱讀課本P63第一段內(nèi)容,回答下列問(wèn)題：

1.概念：組成生物體的等元素，都不斷進(jìn)行著從

到，又從至!J的過(guò)程。

（1）這里的物質(zhì)是指什么？

（2）這里的生態(tài)系統(tǒng)是指什么？

（3）在哪兩者之間循環(huán)？

2.特點(diǎn)

（1）全球性：物質(zhì)循環(huán)具有全球性，因此把生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)又

叫.

（2）,循環(huán)流動(dòng)：物質(zhì)循環(huán)可以在生物群落與無(wú)機(jī)環(huán)境之間反復(fù)

利用、循環(huán)流動(dòng).

典例分析：

例L生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)中所說(shuō)的物質(zhì)是指（）

A.組成生物體的蛋白質(zhì)和核酸B.無(wú)機(jī)物

C.組成生物體的C、H、0、N、P、S等化學(xué)元素D.組成自然界

的元素

例2.生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)的特點(diǎn)錯(cuò)誤的是（）

A.帶有全球性B.物質(zhì)是指組成生物體的基本元

素

C.在群落與無(wú)機(jī)環(huán)境之間循環(huán)往

復(fù)D.在群落的各營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間循呼

碳ft

環(huán)往復(fù)循

J屏

環(huán);作

探究二.碳循環(huán)過(guò)程

1.結(jié)合碳循環(huán)過(guò)程圖思考以下內(nèi)容：

（1）碳在自然界中主要以什么形式存在？

動(dòng)植物的遺體和用能物

在生物群落內(nèi)部以什么形式存在？球煤、石油

（2）無(wú)機(jī)環(huán)境中的碳進(jìn)入生物群落的主要途徑是什么？

另外，某些細(xì)菌能夠通過(guò)作用也可以轉(zhuǎn)化一部分無(wú)機(jī)碳。

（3）碳元素在生物群落中的傳遞途徑是什么？在各營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物之間的傳遞形式

是什么？

（4）碳返回?zé)o機(jī)環(huán)境的途徑有哪些？

（5）碳在生物群落和無(wú)機(jī)環(huán)境之間的循環(huán)形式是什么？

（6）實(shí)現(xiàn)碳在生物群落與非生物環(huán)境之間循環(huán)的關(guān)鍵成分有哪些？

（7）構(gòu)建碳循環(huán)的模型?

2.碳循環(huán)的失衡——溫室效應(yīng)說(shuō)出溫室效應(yīng)的原因、危害及緩解措

施？

典例分析：

例3：如圖為碳元素在生態(tài)系統(tǒng)中循環(huán)的模式圖，圖中甲、乙、丙表示生態(tài)系統(tǒng)

的生物成分，箭頭表示生理過(guò)程。下列相關(guān)敘述中，不正確的是()

A.d過(guò)程代表光合作用，b過(guò)程代表呼吸作用

B.甲所示的營(yíng)養(yǎng)級(jí)在食物鏈中占有的碳元素最多

C.碳元素在甲、乙、丙之間以有機(jī)物的形式傳遞

D.碳元素可在非生物環(huán)境和生物群落之間反復(fù)利用

例4：大氣中二氧化碳含量的迅速增加造成溫室效應(yīng)。下列有關(guān)敘述不恰當(dāng)?shù)氖?/p>

()

A.動(dòng)植物呼吸作用的增強(qiáng)是大氣中二氧化碳含量的增加的主要原因

B.減少化石燃料的燃燒是解決溫室效應(yīng)的主要措施

C.碳元素在生物群落和非生物環(huán)境之間主要以二氧化碳的形式循環(huán)

D.生產(chǎn)者通過(guò)光合作用或化能合成作用將碳固定到生物群落中

探究三：重金屬鹽和DDT等農(nóng)藥的生物富集作用

生物富集作用與能量流動(dòng)正好相反，能量在沿食物鏈流動(dòng)時(shí)逐級(jí)遞減，而

農(nóng)藥或重金屬鹽則存在“生物富集作用”，即營(yíng)養(yǎng)級(jí)越高，該物質(zhì)濃度越高。如

圖所示：

DDT沿食物鏈放大

生物富集

過(guò)程：從非生物環(huán)境進(jìn)入生物體，沿逐級(jí)富集；

特點(diǎn)：隨營(yíng)養(yǎng)級(jí)，濃度逐級(jí)O

典例分析

例5：下面是甲、乙、丙、丁四個(gè)種群在一個(gè)達(dá)到生態(tài)平衡的環(huán)境中殘留農(nóng)藥的

DDT的平均,

種群甲乙丙T

DDT濃度0.040.350.393.4

(1)這四個(gè)種群中屬于生產(chǎn)者的是O

(2)DDT在生物體內(nèi)富集時(shí)，在能量流動(dòng)的渠道中，越高，生物體內(nèi)的

DDT濃度越高。

(3)寫出四個(gè)種群的能量流動(dòng)渠道：

探究四：生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)之間的關(guān)系

閱讀教材P65,完成下列問(wèn)題：

項(xiàng)目能量流動(dòng)物質(zhì)循環(huán)

形式

范圍

特點(diǎn)

1、生態(tài)系統(tǒng)的主要功能，二者是__________，相互

聯(lián)系

依存，不可分割；

2、是能量流動(dòng)的；

3、是物質(zhì)循環(huán)的；

4、物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)都以

—為流動(dòng)渠道，使生態(tài)系統(tǒng)各成分形成一個(gè)統(tǒng)一的整

體。

—?牙丁磯物-C?無(wú)削I粉

典例分析：例6.上圖是某生態(tài)系統(tǒng)中，能量流動(dòng)與物質(zhì)循環(huán)關(guān)系示意圖，據(jù)圖

回答下列問(wèn)題。（圖中△為有毒物質(zhì)，濃度百萬(wàn)分之一，即IO'）

（1）在此生態(tài)系統(tǒng)的組成成分中，D表示,流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)

的總能量是kJ/（cm2?a）o

（2）根據(jù)圖中數(shù)值計(jì)算能量從由B到C的傳遞效率是o其

余的能量最終通過(guò)生物的散失。能量流動(dòng)具

有的特點(diǎn)。

（3）碳元素在無(wú)機(jī)環(huán)境與生物群落之間是以形式傳遞的。

（4）如果A有5000kg,按能量最大傳遞效率計(jì)算，位于第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物可增

重______kgo

（5）物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)是以食物鏈和食物網(wǎng)為流動(dòng)渠道，請(qǐng)寫出圖中的食物

鏈_____

;有毒物質(zhì)隨著營(yíng)養(yǎng)級(jí)的升高逐漸增加，這體現(xiàn)了

現(xiàn)象。

例7.分析以下生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系簡(jiǎn)圖，不能得到的結(jié)論是

()

A.能量①④的總和可能小于生產(chǎn)者所固定的太陽(yáng)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(bǔ)充的

C.D中包含的生物可能處于食物鏈的最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)

D.碳以CO?形式進(jìn)入生物群落又以CO?的形式離開(kāi)生物群落返回?zé)o機(jī)環(huán)境

探究五：探究土壤微生物的分解作用

1.原理：（D土壤中生活著細(xì)菌、真菌、放線菌等微生物，它們?cè)谏鷳B(tài)系統(tǒng)中

主要充當(dāng)分解者。在不同的氣候與環(huán)境下，落葉在土壤中被分解的時(shí)間也不同。

雷斐林試劑

（2）淀粉一還原糖加熱‘磚紅色沉淀

2.探究案例

案例1案例2

實(shí)驗(yàn)假設(shè)微生物能分解落葉使之腐微生物能分解淀粉

爛

實(shí)實(shí)驗(yàn)對(duì)土壤做______處理A燒杯中加入30mL土壤浸出液，加

驗(yàn)組一定量淀粉糊

設(shè)對(duì)照對(duì)土壤不做任何處理B燒杯中加入30mL________,加等

計(jì)組量淀粉糊

自變土壤中是否含__________—

量

在相同時(shí)間內(nèi)實(shí)驗(yàn)組落葉A試人試管加碘液

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象腐爛程度_______________管A?試管加斐林試

______對(duì)照組劑

B試Bi試管加碘液

管

B2試管加斐林試

劑

結(jié)論分析

典例分析：

例&完成“探究土壤微生物對(duì)淀粉的分解作用”實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

①將取自農(nóng)田、林地或花盆等處的土壤放入里面墊有厚紗布的燒杯中，加水?dāng)?/p>

拌，然后將紗布連同土壤一起取出。將留在燒杯中的土壤浸出液靜置備用。

②另取兩只燒杯，編號(hào)為A、B,放入等量淀粉糊。在A燒杯中加入30ml

（實(shí)驗(yàn)組），B燒杯中加入30ml（對(duì)照組）。

③在室溫下放置7天，分別取A、B燒杯中的溶液20mL各放入兩支試管中，

分別編號(hào)為A1、A/、Bi、B2O

④在AI、B］、中加入,在A。、B2中加入斐林試劑。

⑤觀察4、A?、Bi、B2四支試管中的顏色。

3.3生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)課前自主探究答案

l.C、H、0、N、P、S生物群落非生物環(huán)境

2.全球性反復(fù)3.(1)C02(2)光合動(dòng)植物的呼吸微生物的分

解

4.（1）難以降解超過(guò)（2）穩(wěn)定的食物鏈（3）頂端全球

5.提出問(wèn)題、作出假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析結(jié)果,

得出結(jié)論

6.相互依存不可分割載體動(dòng)力

判斷正誤：（1）J（2）X⑶X(4)V(5)X(6)V

課堂合作探究答案

探究一：生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的概念及特點(diǎn)

1、概念：C、H、0、N、P、S非生物環(huán)境生物群落生物群落非生

物環(huán)境

（1）物質(zhì)循環(huán)中的物質(zhì)是指組成生物體的C、H、0、N、P、S等元素,而不是

化合物，也不是單質(zhì)。（2）生物圈（3）非生物環(huán)境生物

群落

2.特點(diǎn)：（1〉生物地球化學(xué)循環(huán)（2）循環(huán)性（反復(fù)利用）例1C例

2D

探究二：碳循環(huán)過(guò)程

1.（1）C02和碳酸鹽含碳有機(jī)物（2）光合作用

(3)食物鏈（食物網(wǎng)）含碳有機(jī)物

(4)生產(chǎn)者、消費(fèi)者的呼吸作用分解者的分解作用化石燃料的燃燒

(5)C02（6）生產(chǎn)者、分解者

呼光

呼

吸合

吸

作作

作

用用

用

煤、石油、天

捕食管”廣然氣等化石燃料

2.溫室效應(yīng)

(1)原因：化石燃料的大量燃燒，在短時(shí)間內(nèi)使大氣中的co?含量升高.

(2)危害：加快極地和高山冰川的融化，導(dǎo)致海平面上升，進(jìn)而對(duì)人類和其他

許多動(dòng)物的生存構(gòu)成威脅。

(3)減緩措施：

一方面減少CO?的排放：主要是開(kāi)發(fā)新能源如水能、太陽(yáng)能等，減少化石燃料的

燃燒，

另一方面增加C02的吸收：保護(hù)植被，大力植樹(shù)造林，增加綠地面積。

例3.A例4.A

探究三：重金屬鹽和DDT等農(nóng)藥的生物富集作用

食物鏈升高遞增

例5.(1)甲(2)營(yíng)養(yǎng)級(jí)

?乙十

探究四：生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)之間的關(guān)系

項(xiàng)目能量流動(dòng)物質(zhì)循環(huán)

形式光能一化學(xué)?熱能無(wú)機(jī)物

范圍各營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間生物圈(全球)

特點(diǎn)單向流動(dòng)逐級(jí)遞減循環(huán)性全球性

1、生態(tài)系統(tǒng)的主要功能，二者是同時(shí)進(jìn)行，相互依存,不可

分割；

2、物質(zhì)循環(huán)是能量流動(dòng)的載體;

聯(lián)系

3、能量流動(dòng)是物質(zhì)循環(huán)的動(dòng)力;

4、物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)都以食物鏈、食物網(wǎng)為流動(dòng)渠道,使

生態(tài)系統(tǒng)各成分形成一個(gè)統(tǒng)一的整體。

例6(1)分解者；466(2)21%呼吸作用單向流

動(dòng)，逐級(jí)遞減

(3