【學(xué)案設(shè)計】2014高中生物人教版必修3【配套課件】：5.3-生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)-課件(人教版必修3)

第5章生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性上圖為美國耗資2億美元建立的地球生物圈2號。它是透明的，為什么呢？需要輸入光能。它又是封閉的，難道它不需要外界提供所需要的各種物質(zhì)嗎？學(xué)完這節(jié)“生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)”后，我相信同學(xué)們就能解釋這個問題了。課堂導(dǎo)入本節(jié)目錄生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)學(xué)習(xí)導(dǎo)航自我檢測學(xué)習(xí)探究知識儲備第3課時生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)探究點一碳循環(huán)探究點二土壤微生物的分解作用探究點三能量流動與物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系學(xué)習(xí)導(dǎo)航1.結(jié)合教材P101圖5－11和溫室效應(yīng)示意圖，分析生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的特點，并說明碳循環(huán)失調(diào)與溫室效應(yīng)的關(guān)系。2.結(jié)合教材P102～103內(nèi)容，設(shè)計實驗探究“土壤微生物的分解作用”。3.嘗試建立概念圖，說明物質(zhì)循環(huán)與能量流動的關(guān)系。1.生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)過程和特點。2.物質(zhì)循環(huán)與能量流動的關(guān)系。知識儲備1．如圖是某湖泊生態(tài)系統(tǒng)能量流動的定量分析圖解。圖中A、B、C代表三個營養(yǎng)級，數(shù)字均為實際測得的能量值，單位為百萬千焦(×106kJ)。已知該生態(tài)系統(tǒng)受到的太陽輻射為118872×106

kJ，但其中118761×106kJ的能量未被利用。請回答：(1)請將流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量填寫在圖中的括號內(nèi)，這部分能量是

所固定的太陽能。(2)能量流動的渠道是

。(3)能量流動的特點是

和

。(4)能量從第一營養(yǎng)級到第二營養(yǎng)級的傳遞效率約為

，從第二營養(yǎng)級到第三營養(yǎng)級的傳遞效率為

。生產(chǎn)者食物鏈和食物網(wǎng)單向流動逐級遞減13.5%20%111(5)次級消費者呼吸消耗的能量占其同化作用所得到能量的百分比是

。(6)由圖可知，下一個營養(yǎng)級不能得到上一個營養(yǎng)級的全部能量，原因有：①各營養(yǎng)級生物體內(nèi)的大量能量被

。②其次是上一個營養(yǎng)級的部分能量

。③還有少數(shù)能量被

利用。2．由上面能量流動圖解看出：A為

，A通過

固定太陽能，同時發(fā)生的物質(zhì)變化是

，

為消費者，A、B、C及分解者通過

釋放能量，同時發(fā)生的物質(zhì)變化是

。60%細胞呼吸消耗未被下一個營養(yǎng)級利用分解者生產(chǎn)者光合作用把大氣中的CO2合成了有機物B、C呼吸作用把有機物分解，釋放CO2返回到大氣中知識儲備探究點一碳循環(huán)碳是構(gòu)成生命有機體的重要元素之一。結(jié)合教材圖5-11，完善碳循環(huán)模式圖，并思考回答下面的問題。CO2微生物的分解作用光合呼吸綠色動物呼吸燃燒學(xué)習(xí)探究1．碳在自然界中以

和碳酸鹽的形式存在，在大氣中以

的形式存在。2．自然界中的碳元素以

的形式被生產(chǎn)者利用，通過

作用或

作用合成

儲存在生產(chǎn)者體內(nèi)，進入生物群落。3．碳元素在生物群落中以

的形式，沿著

和

往下傳遞，最終流向分解者。CO2光合化能合成含碳有機物CO2CO2含碳有機物食物鏈?zhǔn)澄锞W(wǎng)探究點一4．動植物的

和分解者_________的，以及化學(xué)燃料的____都可以把有機物分解成無機物，以____的形式歸還大氣。5．由此看出，碳循環(huán)其實就是_____

在生物群落和無機環(huán)境間的循環(huán)過程。所以，物質(zhì)循環(huán)就是指組成生物體的____________

等元素，不斷在_______和_______中循環(huán)的過程，物質(zhì)循環(huán)的范圍是整個_______。呼吸作用分解作用燃燒CO2碳元素C、H、O、N、P、S無機環(huán)境生物群落生物圈探究點一6．使用農(nóng)藥DDT(難降解)的只有一小部分地區(qū)，可是遠在南極的動物體內(nèi)也發(fā)現(xiàn)了DDT，這一現(xiàn)象說明物質(zhì)循環(huán)具有

，因此物質(zhì)循環(huán)又叫

循環(huán)。7．如果人們不按生態(tài)規(guī)律辦事，亂砍濫伐森林，對生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)有何影響？打破碳循環(huán)平衡，使大氣CO2進入生物群落過程受阻，大氣中CO2的含量就會明顯增多。8．化學(xué)燃料的大量燃燒，對生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)有何影響？又有什么危害？影響：CO2在很短時間內(nèi)釋放出來，打破碳循環(huán)平衡，使大氣中CO2的含量增高，進而導(dǎo)致溫室效應(yīng)。全球性生物地球化學(xué)探究點一探究點一溫室效應(yīng)的危害：加快極地和高山冰川的融化，導(dǎo)致海平面上升，進而對人類和其他許多生物的生存構(gòu)成威脅。探究點一探究點一1.碳出入生物,群落的途徑：探究點一2．物質(zhì)循環(huán)的“物質(zhì)”和“范圍”(1)參與物質(zhì)循環(huán)的“物質(zhì)”是指組成生物體的化學(xué)元素。(2)循環(huán)的范圍是生物圈，而不是具體的某一生態(tài)系統(tǒng)。3．碳循環(huán)及存在形式(1)在生物群落和無機環(huán)境間：以CO2形式循環(huán)。(2)在生物群落內(nèi)部：以含碳有機物形式傳遞。(3)在無機環(huán)境中：主要以CO2和碳酸鹽形式存在。探究點一4．碳循環(huán)中各成分的確定方法圖中①與④之間為雙箭頭，故一個為生產(chǎn)者，另一個為大氣中的CO2庫；又因為其他各個成分都有箭頭指向④，所以④為大氣中的CO2庫，①為生產(chǎn)者。其他生物部分的箭頭都指向③，所以③是分解者，剩余的②為消費者。1．如圖為生態(tài)系統(tǒng)中碳循環(huán)過程，其中甲、乙、丙、丁構(gòu)成生態(tài)系統(tǒng)的生物群落，箭頭表示物質(zhì)循環(huán)方向。請判斷下列說法的正誤：(1)圖中①過程可以表示綠色植物的光合作用(

)(2)缺少類群甲則生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)不能正常進行

(

)(3)碳在乙、丙中以有機物的形式存在(

)(1)據(jù)圖，氣體X為

，與其具有雙向箭頭的乙為

，乙、丙、丁都指向甲，甲為

，丙為

，丁為

。(2)碳在生物群落內(nèi)的存在形式是

。CO2生產(chǎn)者分解者初級消費者次級消費者含碳有機物√

√

√

探究點一1．請判斷下列說法的正誤：(4)參與物質(zhì)循環(huán)的對象是含碳的糖類、脂肪、蛋白質(zhì)等有機物

(

)(5)碳循環(huán)是在組成生態(tài)系統(tǒng)的生物群落的生物體內(nèi)的循環(huán)過程

(

)(6)碳循環(huán)是生物群落與無機環(huán)境之間的循環(huán)過程

(

)(7)圖中的生態(tài)系統(tǒng)可以是果園生態(tài)系統(tǒng)

(

)(3)碳循環(huán)是的_______________的循環(huán)，而不是化合物的循環(huán)。組成生物體的元素××√

×探究點一探究點二土壤微生物的分解作用請閱讀教材P102～103，完成下面的實驗原理和案例設(shè)計。1．實驗原理(1)土壤中存在種類、數(shù)目繁多的細菌、真菌等微生物，它們在生態(tài)系統(tǒng)中的成分為

。(2)分解者的作用是將環(huán)境中的有機物分解為無機物，其分解速度與環(huán)境中的

、

等生態(tài)因子相關(guān)。分解者溫度水分學(xué)習(xí)探究2.案例設(shè)計案例1案例2實驗假設(shè)土壤微生物能分解落葉使之腐爛土壤微生物能分解淀粉實驗設(shè)計實驗組對土壤

處理A燒杯中加入30mL土壤浸出液＋淀粉糊對照組對土壤

處理B燒杯中加入

＋與A等量的淀粉糊自變量土壤中是否含有————是否加土壤浸出液實驗現(xiàn)象在相同時間內(nèi)實驗組落葉腐爛程度

對照組AA1不變藍A2BB1變藍B2結(jié)論分析高溫不做任何微生物30mL蒸餾水不產(chǎn)生磚紅色沉淀微生物對落葉有分解作用土壤浸出液中的微生物能分解淀粉小于產(chǎn)生磚紅色沉淀(注：在A1、B1中加入碘液，在A2、B2中加入斐林試劑并加熱。)探究點二實驗組、對照組的確定(1)驗證實驗中二者如何確定：根據(jù)題意首先弄清實驗研究的自變量是什么，然后找到進行自變量處理的實驗即為實驗組，沒進行自變量處理，僅為排除無關(guān)變量干擾而設(shè)置的實驗為對照組。

(2)探究實驗中二者如何確定：接受自變量處理的實驗結(jié)果是未知的為實驗組；未接受自變量處理的實驗結(jié)果是已知的為對照組。碘液與斐林試劑的檢測程度不同：前者檢測淀粉的分解是否徹底完成，后者檢測淀粉的分解是否發(fā)生。探究點二2．同學(xué)們在課外活動中發(fā)現(xiàn)植物的落葉在土壤里會逐漸腐爛，形成腐殖質(zhì)。他們猜測落葉的腐爛是由于土壤微生物的作用，不同生態(tài)系統(tǒng)的土壤微生物分解能力不同，并設(shè)計了實驗進行驗證。(1)實驗設(shè)計首先要遵循的是_________原則和________原則。(2)以帶有同種落葉的土壤為實驗材料，均分為A和B兩組。實驗時A組不做處理(自然狀態(tài))；B組用塑料袋包好，放在60℃的恒溫箱中滅菌1小時。B組處理的目的是___________________________________。(3)(2)中實驗的自變量是________________，因變量是_______________，無關(guān)變量是_______________________

(至少寫出兩點)。(1)該實驗的目的是_______________________________

，實驗的自變量是_______________________，因變量是_______________。(2)為遵循實驗設(shè)計的

原則和

原則，所以應(yīng)盡量減少

變量對實驗的影響，如

、

、pH、

和大小等。腐爛是由于土壤微生物的作用土壤中微落葉的腐爛程度驗證落葉的生物的有無對照單一變量無關(guān)土壤溫度濕度落葉的種類單一變量對照生物，同時避免土壤理化性質(zhì)的改變殺死土壤微土壤中微生物的有無落葉的腐爛程度土壤溫度、濕度、落葉的種類探究點二以帶有同種落葉的土壤為實驗材料，均分為A和B兩組。實驗時A組不做處理(自然狀態(tài))；B組用塑料袋包好，放在60℃的恒溫箱中滅菌1小時。(4)如果同學(xué)們的猜測是正確的，若干天后(2)中B組的落葉_____________________。(5)如果同學(xué)們用帶有相同量同種植物落葉的凍土苔原和熱帶雨林的等量土壤為實驗材料，分別模擬原生態(tài)系統(tǒng)的無機環(huán)境條件進行C組和D組的實驗，定期抽樣檢測樣品土壤中未腐爛的落葉的含量，請根據(jù)預(yù)測結(jié)果在下圖中繪出相應(yīng)的曲線。(3)由于(2)中B組已滅菌，則依據(jù)同學(xué)們的猜測可知若干天后(2)中B組的落葉腐爛程度

對照組。(4)在繪制曲線時，應(yīng)注意以下幾點：①明確橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)的意義，其中縱坐標(biāo)為

；②兩曲線的起點

，注意縱坐標(biāo)初始值不為

；③由于微生物的分解作用，兩曲線呈

趨勢，且D組下降速度較C組_

；④隨時間延長，微生物的數(shù)量增多，故兩曲線的下降趨勢是

。小于未腐爛的落葉量相同0下降快由慢到快腐爛程度小于對照組探究點二探究點三能量流動與物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系物質(zhì)循環(huán)和能量流動的特點雖不相同，卻是緊密聯(lián)系在一起的。閱讀教材P103內(nèi)容，分析下圖，回答問題，明確它們之間的關(guān)系。光能生產(chǎn)者初級次級分解者學(xué)習(xí)探究1．從圖中可以看出，無機環(huán)境為生物成分提供

和

。2．生態(tài)系統(tǒng)的主要功能是

和物質(zhì)循環(huán)。二者均開始于

通過光合作用合成有機物、固定太陽能，然后沿共同的渠道——

一起進行。3．能量流動的特點是

，物質(zhì)循環(huán)的特點是

。物質(zhì)能量能量流動食物鏈(網(wǎng))單向流動、逐級遞減生產(chǎn)者全球性、循環(huán)性探究點三4．能量流動和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系(1)能量的固定、儲存、轉(zhuǎn)移和釋放，都離不開物質(zhì)的

和

等過程。(2)物質(zhì)作為能量的

，使能量沿著

流動。(3)能量作為

，使物質(zhì)能夠不斷地在__________________之間循環(huán)往返。能量以物質(zhì)形式存在和流動，能量促進了物質(zhì)的循環(huán)。合成分解食物鏈和食物網(wǎng)載體動力無機環(huán)境和生物群落探究點三繪制物質(zhì)循環(huán)和能量流動圖解時應(yīng)注意的問題(1)繪制物質(zhì)循環(huán)圖解時，注意物質(zhì)是可以循環(huán)的，即物質(zhì)循環(huán)的箭頭可以是雙向的。(2)能量流動是單向的，生產(chǎn)者的能量可流向消費者和分解者，但消費者與分解者中的能量不能流向生產(chǎn)者。(3)繪制能量流動圖解時，只要存在有機物傳遞即伴隨著能量的傳遞(如動植物遺體、殘枝敗葉→沼氣池；沼渣→食用菌等，均既有物質(zhì)傳遞，又有能量流動)。探究點三3．如圖是某森林生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)和能量流向示意圖，h、i、j、k表示不同用途的有機物(j是未利用部分)，方框大小表示使用量，下列敘述正確的是(

)A．進入該生態(tài)系統(tǒng)的CO2量與各h產(chǎn)生的CO2總量相等B．生產(chǎn)者i的量大于被初級消費者同化有機物的量C．流向分解者的k可被生產(chǎn)者直接吸收利用D．流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)和能量可循環(huán)利用(1)圖中h、i、k分別指代用于____________________________________的有機物量。(2)進入該生態(tài)系統(tǒng)的CO2量應(yīng)該包括各h產(chǎn)生的CO2總量和

的總和。(3)因為能量流動是__________的，所以生產(chǎn)者i的量

被初級消費者同化有機物的量。(4)能量流動是

的，所以流向分解者的k_____被生產(chǎn)者直接吸收利用。細胞呼吸、流入下一營養(yǎng)級、流向分解者未利用部分遞減大于不能逐級單向答案B探究點三元素全球范圍全球性CO2光合化能合成呼吸有機物自我檢測123請選擇451．若甲代表生產(chǎn)者，乙代表消費者，丙代表分解者，丁代表大氣中的CO2庫，則圖中能正確表示甲、乙、丙、丁在碳循環(huán)中的關(guān)系的是

(

)答案B碳循環(huán)中，只有生產(chǎn)者和大氣中的CO2庫之間是雙箭頭，其他單箭頭。自我檢測123請選擇452．某同學(xué)完成了土壤微生物的分解作用的對照實驗，對照組要求

(

)A．土壤不做處理，自然狀態(tài)B．土壤做高溫滅菌處理C．排除土壤微生物的作用D．盡可能避免土壤理化性質(zhì)的改變答案A探究土壤微生物的分解作用的實驗中，對照組的土壤不做處理，保持自然狀態(tài)。實驗組的土壤要進行高溫滅菌處理，以排除土壤微生物的分解作用，同時要盡可能避免土壤理化性質(zhì)的改變。自我檢測23請選擇4513．如圖表示a、