2024-2025學年高中生物第5章生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性第3節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)教案新人教版必修3

PAGE9-第3節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)學習目標核心素養(yǎng)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.嘗摸索究土壤微生物的分解作用3.說明能量流淌和物質(zhì)循環(huán)的關系4.關注碳循環(huán)平衡失調(diào)與溫室效應的關系1.通過分析生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流淌的關系，建立生命系統(tǒng)的物質(zhì)和能量觀2.通過分析生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的模式圖，培育運用理性思維分析問題、解決問題的實力3.通過分析溫室效應產(chǎn)生的緣由及減緩措施，培育環(huán)保意識一、物質(zhì)循環(huán)的概念及特點1．概念組成生物體的C、H、O、N、P、S等元素，都不斷地進行著從無機環(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。2．特點(1)全球性——生物地球化學循環(huán)。(2)循環(huán)性——物質(zhì)可被生物群落反復利用。二、物質(zhì)循環(huán)的實例——碳循環(huán)1．碳的存在形式(1)無機自然環(huán)境：以CO2和碳酸鹽(石灰?guī)r、珊瑚礁)等形式存在。(2)生物群落：主要以含碳有機物的形式存在。2．循環(huán)形式(1)在生物群落與無機環(huán)境間：主要以CO2的形式進行。(2)在生物群落內(nèi)：以含碳有機物的形式進行。3．過程圖解(1)圖中①～⑥表示的過程分別是：①________，②________，③________，④________，⑤________，⑥________。(2)A、B、C、D表示的生物類群是：A．________，B.________，C.________，D.________。答案：(1)①光合作用②呼吸作用③呼吸作用④捕食⑤分解作用⑥燃燒(2)生產(chǎn)者分解者次級消費者初級消費者4．溫室效應(1)形成緣由：化學燃料短時間內(nèi)大量燃燒使大氣中CO2含量快速增加，打破了生物圈中碳循環(huán)的平衡。(2)危害：氣溫上升，加快極地和高山冰川的溶化，導致海平面上升，進而對人類和其他很多生物的生存構成威逼。三、物質(zhì)循環(huán)和能量流淌的關系1．區(qū)分(1)物質(zhì)循環(huán)具有全球性和循環(huán)性的特點。(2)能量流淌是逐級遞減的，是單方向的。2．聯(lián)系(1)二者同時進行，相互依存，不行分割。(2)物質(zhì)是能量流淌的載體，能量是物質(zhì)循環(huán)的動力。四、探究土壤微生物的分解作用1．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)中的成分為分解者。(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)境中的溫度、水分等生態(tài)因子相關。2．試驗方案案例1案例2試驗假設微生物能分解落葉使之腐爛微生物能分解淀粉試驗設計試驗組對土壤高溫處理A杯中加入30mL土壤浸出液比照組對土壤不做任何處理B杯中加入30_mL蒸餾水自變量土壤中是否含有微生物是否含有微生物試驗現(xiàn)象在相同時間內(nèi)試驗組落葉腐爛程度小于比照組AA1不變藍A2產(chǎn)生磚紅色沉淀BB1變藍B2無磚紅色沉淀結論分析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推斷對錯(正確的打“√”，錯誤的打“×”)1．碳可在森林群落和無機環(huán)境之間進行循環(huán)。 ()2．無機環(huán)境中的物質(zhì)可以通過多種途徑被生物群落反復利用。 ()3．土壤微生物參加生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)。 ()4．植物可通過呼吸作用和光合作用參加生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)。 ()5．生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流淌是獨立進行的。 ()6．物質(zhì)是單向流淌、不行循環(huán)的。 ()提示：1.√2.√3.√4.√5．×生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流淌是同時進行，相互依存，不行分割。6．×物質(zhì)在生物群落與無機環(huán)境間可被循環(huán)利用。碳循環(huán)及其對環(huán)境的影響[問題探究]1．下圖是自然界碳循環(huán)的簡圖，據(jù)圖分析下列有關問題：(1)圖中的甲、乙、丙分別是什么？①、②、③分別表示什么過程？提示：分解者、消費者、生產(chǎn)者。通過分解者、生產(chǎn)者、消費者的呼吸作用將生物群落內(nèi)的有機物分解為CO2，返回大氣中。(2)大氣中CO2進入生物群落的主要途徑是什么？(用圖中代號表示)提示：④。(3)碳循環(huán)都是雙向的嗎？說明理由。提示：不都是。①CO2在生物群落和無機環(huán)境之間是雙向循環(huán)的。②在生物群落內(nèi)部，沿食物鏈(網(wǎng))傳遞時，碳循環(huán)不是雙向的，只能由低養(yǎng)分級向高養(yǎng)分級單向傳遞。2．假如人們不按生態(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？提示：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。[歸納總結](1)碳循環(huán)分析①碳存在形式eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(無機環(huán)境：CO2和碳酸鹽,生物群落：含碳有機物))②碳循環(huán)形式進入生物群落生物群落內(nèi)部返回無機環(huán)境形式CO2含碳有機物CO2方式光合作用和化能合成作用通過食物鏈或食物網(wǎng)a.生產(chǎn)者和消費者的呼吸作用b.分解者的分解作用c.化學燃料的燃燒方向在群落內(nèi)部單向，群落與無機環(huán)境之間雙向③碳元素的傳遞規(guī)律：碳元素在無機環(huán)境與生物群落之間傳遞時，只有生產(chǎn)者與無機環(huán)境之間的傳遞是雙向的，其他成分之間的傳遞都是單向的(推斷生態(tài)系統(tǒng)各成分的依據(jù))。(2)溫室效應1.如圖表示生物圈中碳循環(huán)的部分示意圖。A、B、C、D構成生物群落，箭頭①～⑨表示循環(huán)過程。下列有關說法正確的是()A．大氣中的氣體X是指二氧化碳和一氧化碳B．完成①過程的能量主要是由⑧過程供應的C．D經(jīng)⑤、⑥、⑦過程獲得的能量占A、B、C總能量的10%～20%D．C處于第三養(yǎng)分級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；圖中A為生產(chǎn)者，B為初級消費者(其次養(yǎng)分級)，C為次級消費者(第三養(yǎng)分級)；完成①過程的能量主要由太陽能轉化的活躍的化學能供應；捕食食物鏈中相鄰兩養(yǎng)分級之間的能量傳遞效率約為10%～20%。故選D。](1)適度松土可以促進圖中的什么過程？提示：適度松土可以促進分解者的分解作用，即過程⑧。(2)若D中含有細胞核，則D中將含碳有機物轉化為CO2的詳細場所是什么？提示：細胞質(zhì)基質(zhì)或線粒體基質(zhì)。(3)寫出圖中的捕食鏈。提示：A→B→C。(4)圖中碳元素以有機物形式進行傳遞的過程有哪些呢？提示：②③⑤⑥⑦。2．下圖是生態(tài)系統(tǒng)中碳循環(huán)示意圖，“→”表示碳的流淌方向，下列說法正確的是()A．圖中A是生產(chǎn)者，B、D、E是消費者，C是分解者B．該生態(tài)系統(tǒng)的成分包括A、B、C、D、非生物的物質(zhì)和能量C．該生態(tài)系統(tǒng)中的食物鏈可表示為A→D→ED．A和B的種間關系為捕食C[圖中A、C之間為雙箭頭，A、C分別為生產(chǎn)者和大氣中CO2庫的其中之一，由于生產(chǎn)者、消費者、分解者均能進行呼吸作用產(chǎn)生CO2，并流向大氣中CO2庫，因此C是大氣中CO2庫，A是生產(chǎn)者，則D、E為消費者，B為分解者，A錯誤；該生態(tài)系統(tǒng)的成分包括A、B、D、E、非生物的物質(zhì)(包括C)和能量，B錯誤；該生態(tài)系統(tǒng)中的一條食物鏈可表示為A→D→E，C正確；B為分解者，所以A和B的種間關系不是捕食關系，D錯誤。]生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)和能量流淌的關系[問題探究]1．兩位同學在觀看有關恐龍的影片時，甲同學提出：“我體內(nèi)的能量中可能有遠古恐龍體內(nèi)的能量?！币彝瑢W也提出：“我體內(nèi)的物質(zhì)中可能有遠古恐龍體內(nèi)的物質(zhì)?！边@兩位同學的說法對嗎？試分析緣由。提示：甲同學的說法錯誤，乙同學的說法正確。因為能量是單向流淌的，不能循環(huán)利用，而物質(zhì)是可以循環(huán)利用的。2．下圖是某生態(tài)系統(tǒng)的結構模式圖，該圖中只表示物質(zhì)流向的箭頭是哪些？可表示能量流淌的箭頭有哪些？(用圖中的數(shù)字標號表示)提示：②和⑤；①、③和④。[歸納總結](1)能量流淌和物質(zhì)循環(huán)的關系項目能量流淌物質(zhì)循環(huán)形式光能→化學能→熱能化學元素(無機物→有機物→無機物)特點單向流淌、逐級遞減往復循環(huán)范圍生態(tài)系統(tǒng)各養(yǎng)分級生物圈(全球性)聯(lián)系①能量的固定、儲存、轉移、釋放離不開物質(zhì)的合成和分解等過程，兩者同時進行、相互依存、不行分割②能量流淌和物質(zhì)循環(huán)都借助食物鏈和食物網(wǎng)進行③物質(zhì)是能量沿食物鏈(網(wǎng))流淌的載體④能量是物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)中反復循環(huán)的動力(2)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淌正好相反，能量在沿食物鏈流淌時逐級遞減，而農(nóng)藥或重金屬鹽則存在“生物富集作用”，即養(yǎng)分級越高，該物質(zhì)濃度越高。如圖所示：DDT沿食物鏈放大1．下列關于生態(tài)系統(tǒng)食物鏈中能量和物質(zhì)的敘述，正確的是()①物質(zhì)是單向流淌、不行循環(huán)的②物質(zhì)是可循環(huán)的③能量是單向流淌、不行循環(huán)的④能量是單向流淌、可循環(huán)的⑤能量是伴隨著物質(zhì)而流淌的⑥能量不是伴隨物質(zhì)而流淌的A．①③⑤B．①④⑥C．②③⑤D．②③⑥C[生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)是循環(huán)利用的，是能量流淌的載體；能量流淌是單向的，作為動力推動物質(zhì)循環(huán)的進行。]2．下圖為一個簡化的生態(tài)系統(tǒng)能量流淌和物質(zhì)循環(huán)示意圖，對圖中箭頭的含義表述錯誤的是()A．④和⑤可表示生物群落中能量的散失B．⑤可表示生物群落中的物質(zhì)回來無機環(huán)境C．②表示能量在生物體之間單向流淌D．①可表示碳元素從二氧化碳轉變?yōu)橛袡C物A[讀圖可知，生物群落中能量的散失—④呼吸作用以熱能散失，生物群落中的物質(zhì)回來無機環(huán)境—⑤分解者的分解，A錯誤，B正確；能量在生物體之間單向流淌，如圖中的②、③，C正確；碳元素從二氧化碳變有機物—①光合作用合成有機物，D正確。][課堂小結]知識網(wǎng)絡構建核心語句歸納1.生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)是指組成生物體的C、H、O、N、P、S等元素，不斷地進行著從無機環(huán)境到生物群落，又從生物群落到無機環(huán)境的過程。2.物質(zhì)循環(huán)具有全球性和循環(huán)性的特點。3.溫室效應形成的緣由是化石燃料短時間內(nèi)大量燃燒使大氣中CO2含量快速增加，打破了生物圈碳循環(huán)的平衡。4.物質(zhì)作為能量的載體，使能量沿食物鏈流淌；能量作為動力，使物質(zhì)不斷地在生物群落和無機環(huán)境之間循環(huán)來回。1．下列關于生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的敘述，不正確的是()A．所指的物質(zhì)是組成生物體的C、H、O、N、P、S等基本化學元素B．所說的生態(tài)系統(tǒng)是地球上最大的生態(tài)系統(tǒng)——生物圈C．所說的循環(huán)是指物質(zhì)在生物群落與無機環(huán)境之間反復出現(xiàn)、循環(huán)流淌D．物質(zhì)在循環(huán)過程中不斷遞減D[D項敘述的為能量流淌的特點，由此判定D項敘述錯誤。]2．碳在生物群落與無機環(huán)境之間的循環(huán)主要是通過()A．光合作用 B．呼吸作用和光合作用C．呼吸作用 D．蒸騰作用和呼吸作用B[在生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)過程中，碳循環(huán)是以有機物和二氧化碳的形式進行的。通過綠色植物的光合作用，使無機環(huán)境中的二氧化碳進入生物群落，生物群落中的碳以有機物形式存在，生產(chǎn)者、各級消費者及分解者又通過呼吸作用將有機物分解成二氧化碳而回到無機環(huán)境中去。因此，碳在生物群落和無機環(huán)境之間的循環(huán)是通過光合作用和呼吸作用進行的。]3．下列關于物質(zhì)循環(huán)和能量流淌的說法，錯誤的是()A．物質(zhì)是能量流淌的載體，能量是物質(zhì)循環(huán)的動力B．無機環(huán)境中的物質(zhì)可以通過多種途徑被生物群落反復利用C．通過綠色植物的光合作用，可完成生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)D．食物鏈和食物網(wǎng)是能量流淌和物質(zhì)循環(huán)的渠道C[綠色植物的光合作用能將二氧化碳中的碳轉化為有機物中的碳，這只是碳循環(huán)的一步，并沒有完成生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)，C項錯誤。]4．某同學完成了土壤微生物的分解作用的比照試驗，比照組是()A．土壤不做處理，自然狀態(tài)B．土壤進行處理C．解除土壤微生物的作用D．盡可能避開變更土壤理化性質(zhì)A[試驗組和比照組的單一變量是土壤中是否含有微生物，所以比照組應為不做處理的自然土壤，而試驗組應將土壤進行滅菌處理，盡可能解除土壤微生物的作用。]5.如圖為我國北方處于穩(wěn)定狀態(tài)的某森林生態(tài)系統(tǒng)中碳循環(huán)示意圖，圖中A、B、C、D分別代表生態(tài)系統(tǒng)的組成成分，①～⑦代表碳元素的傳遞過程。請據(jù)圖回答問題。(1)寫出字母或標號代表的生態(tài)系統(tǒng)的組成成分或碳循環(huán)過程B________；C________；①________；⑥________。(2)碳元素是通過[]________由無機環(huán)境進入生物群落的，而在生物群落中是以________的形式沿____________傳遞的。(3)生物群落中的碳元素歸還到無機環(huán)境中主要依靠各類生物的________，而另一部分碳元素則以________的形式貯存于地層中。(4)從碳循環(huán)的過程可知生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)的特點是________和________；與碳元素的循環(huán)過程相比，能量流淌的特點是________和________。(5)人類大量開采并燃燒由古代動植物遺體形成的煤和石油等，使地層中經(jīng)過千百萬年積存的碳元素在短期內(nèi)大量釋放，對環(huán)境產(chǎn)生的影響主要是________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)據(jù)圖可推斷，B代表生產(chǎn)者，C代表消費者，①表示光合作用，⑥表示分解者的分解作用。(2)無機環(huán)境中的碳主要通過[①]