2024-2025學(xué)年高中生物第3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)教案新人教版選擇性必修第二冊

PAGE10-第3節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)課標(biāo)內(nèi)容要求核心素養(yǎng)對接1.分析生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)在生物群落與無機(jī)環(huán)境之間不斷循環(huán)。2．舉例說明利用物質(zhì)循環(huán)規(guī)律人們能夠更加科學(xué)地規(guī)劃和有效地利用生態(tài)系統(tǒng)中資源的途徑。3．闡明某些有害物質(zhì)會(huì)通過食物鏈不斷地富集的現(xiàn)象。生命觀念—通過分析生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流淌的關(guān)系，建立生命系統(tǒng)的物質(zhì)和能量觀。科學(xué)思維—通過分析物質(zhì)循環(huán)的模式圖，培育運(yùn)用理性思維分析問題、解決問題的實(shí)力。社會(huì)責(zé)任—通過分析溫室效應(yīng)產(chǎn)生的緣由及減緩措施，培育環(huán)保意識。一、碳循環(huán)1．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(fèi)者初級消費(fèi)者2．循環(huán)形式(1)在生物群落與無機(jī)環(huán)境間：主要以CO2的形式進(jìn)行。(2)在生物群落內(nèi)：以含碳有機(jī)物的形式進(jìn)行。3．溫室效應(yīng)(1)形成緣由：化石燃料的開采和運(yùn)用，大大增加了二氧化碳的排放，加劇了溫室效應(yīng)。(2)危害：引起全球性氣候變更。(3)我國實(shí)行措施：削減二氧化碳排放和大力提倡植物種草，提高森林覆蓋率。4．物質(zhì)循環(huán)的概念及特點(diǎn)(1)概念組成生物體的碳、氫、氧、氮、磷、硫等元素，都在不斷進(jìn)行著從非生物環(huán)境到生物群落，又從生物群落到非生物環(huán)境的循環(huán)過程，又叫生物地球化學(xué)循環(huán)。(2)特點(diǎn)①全球性——生物地球化學(xué)循環(huán)。②循環(huán)性——物質(zhì)可被生物群落反復(fù)利用。二、生物富集1．概念生物體從四周環(huán)境汲取、積蓄某種元素或難以降解的化合物，使其在機(jī)體內(nèi)濃度超過環(huán)境濃度的現(xiàn)象。2．特點(diǎn)(1)沿著食物鏈漸漸在生物體內(nèi)聚集，最終積累在食物鏈的頂端。(2)具有全球性。三、能量流淌和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)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(diǎn)。(2)能量流淌是逐級遞減的，是單方向不循環(huán)的。2．聯(lián)系(1)二者同時(shí)進(jìn)行，彼此相互依存，不行分割。(2)物質(zhì)作為能量的載體，使能量沿著食物鏈(網(wǎng))流淌；能量作為動(dòng)力，使物質(zhì)能夠不斷地在生物群落和非生物環(huán)境之間循環(huán)來回。四、探究土壤微生物的分解作用1．原理(1)土壤中生活著肉眼看不見的細(xì)菌、絲狀真菌和呈放射狀的放線菌，它們在生態(tài)系統(tǒng)中的成分是分解者。(2)由于各地氣候與環(huán)境等因素不同，落葉在土壤中被分解的時(shí)間也是不同的。2．試驗(yàn)方案案例1案例2試驗(yàn)假設(shè)微生物能分解落葉使之腐爛微生物能分解淀粉試驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)組對土壤高溫處理A燒杯中加入30mL土壤浸出液比照組對土壤不做任何處理B燒杯中加入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(yàn)現(xiàn)象在相同時(shí)間內(nèi)試驗(yàn)組落葉腐爛程度小于比照組AA1不變藍(lán)A2產(chǎn)生磚紅色沉淀BB1變藍(lán)B2無磚紅色沉淀結(jié)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(cuò)(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)1．碳可在森林群落和無機(jī)環(huán)境之間進(jìn)行循環(huán)。 ()2．無機(jī)環(huán)境中的物質(zhì)可以通過多種途徑被生物群落反復(fù)利用。 ()3．生物富集具有全球性。 ()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(dú)立進(jìn)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(shí)進(jìn)行，彼此相互依存，不行分割。6．×物質(zhì)在生物群落與無機(jī)環(huán)境間可被循環(huán)利用。碳循環(huán)1．碳循環(huán)分析(1)碳存在形式eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(無機(jī)環(huán)境：CO2和碳酸鹽,生物群落：含碳有機(jī)物))(2)碳循環(huán)形式：進(jìn)入生物群落生物群落內(nèi)部返回?zé)o機(jī)環(huán)境形式CO2含碳有機(jī)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(fèi)者的呼吸作用b.分解者的分解作用c.化學(xué)燃料的燃燒方向在群落內(nèi)部單向，群落與無機(jī)環(huán)境之間雙向(3)碳元素的傳遞規(guī)律：碳元素在無機(jī)環(huán)境與生物群落之間傳遞時(shí)，只有生產(chǎn)者與無機(jī)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(yīng)合作探究：1.如圖是自然界碳循環(huán)的簡圖，據(jù)圖分析并回答下列有關(guān)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(fèi)者、生產(chǎn)者。通過分解者、生產(chǎn)者、消費(fèi)者的呼吸作用將生物群落內(nèi)的有機(jī)物分解為CO2，返回大氣中。(2)大氣中CO2進(jìn)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(jī)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(shí)，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(jìn)入生物群落過程受阻，大氣中CO2的含量就會(huì)明顯增多。1.如圖表示生物圈中碳循環(huán)的部分示意圖。A、B、C、D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(yīng)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(jī)環(huán)境之間的碳循環(huán)是以CO2的形式進(jìn)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(fèi)者(其次養(yǎng)分級)，C為次級消費(fèi)者(第三養(yǎng)分級)；完成①過程的能量主要由太陽能轉(zhuǎn)化的活躍的化學(xué)能供應(yīng)；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。]2．(不定項(xiàng))如圖表示某生態(tài)系統(tǒng)中4種成分之間的關(guān)系。以下相關(guān)敘述中，錯(cuò)誤的是()A．1和2包含著全部種群構(gòu)成的群落B．3代表的生物可能是原核生物C．①代表光合作用，②代表呼吸作用D．4可以表示大氣中的CO2AC[由題圖可知，在該生態(tài)系統(tǒng)中，4代表非生物的物質(zhì)和能量，1代表生產(chǎn)者，2代表消費(fèi)者，3代表分解者，1、2、3包含的全部種群構(gòu)成群落。分解者可以是原核生物，如細(xì)菌，也可以是真核生物的真菌或小型的動(dòng)物(如蚯蚓)。①代表攝食活動(dòng)，②可以代表呼吸作用。]依據(jù)碳循環(huán)過程推斷各組成成分依據(jù)圖中“箭頭”推斷碳循環(huán)中各成分基本思路：(1)依據(jù)雙向箭頭C與D確定兩者確定是大氣中的CO2庫、生產(chǎn)者。(2)依據(jù)箭頭指向推斷各成分：①D有三個(gè)指出，應(yīng)為生產(chǎn)者。②C有三個(gè)指入，應(yīng)為大氣中的CO2庫。③A和B中，一個(gè)為消費(fèi)者，另一個(gè)為分解者，D(生產(chǎn)者)和A(消費(fèi)者)均指向B，則B為分解者。能量流淌和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系1．能量流淌和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系項(xiàng)目能量流淌物質(zhì)循環(huán)形式太陽能→化學(xué)能→熱能化學(xué)元素(無機(jī)物→有機(jī)物→無機(jī)物)特點(diǎn)單向流淌、逐級遞減循環(huán)往復(fù)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(chǔ)存、轉(zhuǎn)移、釋放離不開物質(zhì)的合成和分解等過程，兩者同時(shí)進(jìn)行、彼此相互依存、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(jìn)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(fù)循環(huán)的動(dòng)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(shí)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沿食物鏈放大生活聯(lián)系：1.兩位同學(xué)在觀看有關(guān)恐龍的影片時(shí)，甲同學(xué)提出：“我體內(nèi)的能量中可能有遠(yuǎn)古恐龍?bào)w內(nèi)的能量?！币彝瑢W(xué)也提出：“我體內(nèi)的物質(zhì)中可能有遠(yuǎn)古恐龍?bào)w內(nèi)的物質(zhì)?！边@兩位同學(xué)的說法對嗎？試分析緣由。提示：甲同學(xué)的說法錯(cuò)誤，乙同學(xué)的說法正確。因?yàn)槟芰渴菃蜗蛄魈实?，不能循環(huán)利用，而物質(zhì)是可以循環(huán)利用的。2．如圖是某生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)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(biāo)號表示)提示：②和⑤；①、③和④。1．(不定項(xiàng))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。下列相關(guān)敘述正確的是()A．若M表示大氣中的CO2，則碳元素在圖中④過程中是以有機(jī)物形式傳遞的B．從圖中我們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反復(fù)循環(huán)利用D．若M表示無機(jī)環(huán)境中的能量，則①的能量值大于②與③對應(yīng)的能量值之和AD[碳元素在生物群落中是以含碳有機(jī)物的形式傳遞的，A項(xiàng)正確；能量在生態(tài)系統(tǒng)中沿食物鏈單向流淌，而不能循環(huán)利用，B項(xiàng)錯(cuò)誤；碳循環(huán)在無機(jī)環(huán)境和生物群落之間反復(fù)循環(huán)利用，而不是在生物群落的內(nèi)部，C項(xiàng)錯(cuò)誤；①代表的是生態(tài)系統(tǒng)中固定的總能量，它不僅包括②③，還包括消費(fèi)者通過呼吸作用散失到無機(jī)環(huán)境中的能量，D項(xiàng)正確。]2．如圖為一個(gè)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(cuò)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(jī)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(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)物A[由圖可知，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(jī)環(huán)境—⑤分解者的分解，A錯(cuò)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(jī)物—①光合作用合成有機(jī)物，D正確。][課堂小結(jié)]知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建核心語句歸納1.生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)是指組成生物體的碳、氫、氧、氮、磷、硫等元素，都在不斷進(jìn)行著從非生物環(huán)境到生物群落，又從生物群落到非生物環(huán)境的循環(huán)過程。2.物質(zhì)循環(huán)具有全球性和循環(huán)性的特點(diǎn)。3.溫室效應(yīng)形成的緣由是化石燃料短時(shí)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.生物體從四周環(huán)境中汲取、積蓄某種元素或難以降解的化合物，使其在機(jī)體內(nèi)濃度超過環(huán)境濃度的現(xiàn)象，稱作生物富集。5.物質(zhì)作為能量的載體，使能量沿食物鏈(網(wǎng))流淌；能量作為動(dòng)力，使物質(zhì)不斷地在生物群落和非生物環(huán)境之間循環(huán)來回。1．(不定項(xiàng))下列關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的敘述，正確的是()A．所指的物質(zhì)是組成生物體的碳、氫、氧、氮、磷、硫等基本化學(xué)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(jī)環(huán)境之間反復(fù)出現(xiàn)、循環(huán)流淌D．物質(zhì)在循環(huán)過程中不斷遞減ABC[D項(xiàng)敘述的為能量流淌的特點(diǎn)，由此判定D項(xiàng)敘述錯(cuò)誤。]2．碳在生物群落與無機(jī)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(jī)物和二氧化碳的形式進(jìn)行的。通過綠色植物的光合作用，使無機(jī)環(huán)境中的二氧化碳進(jìn)入生物群落，生物群落中的碳以有機(jī)物形式存在，生產(chǎn)者、各級消費(fèi)者及分解者又通過呼吸作用將有機(jī)物分解成二氧化碳而回到無機(jī)環(huán)境中去。因此，碳在生物群落和無機(jī)環(huán)境之間的循環(huán)是通過光合作用和呼吸作用進(jìn)行的。]3．下列關(guān)于物質(zhì)循環(huán)和能量流淌的說法，錯(cuò)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(dòng)力B．無機(jī)環(huán)境中的物質(zhì)可以通過多種途徑被生物群落反復(fù)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(zhuǎn)化為有機(jī)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(xiàng)錯(cuò)誤。]4．某同學(xué)完成了土壤微生物的分解作用的比照試驗(yàn)，比照組是()A．土壤不做處理，自然狀態(tài)B．土壤進(jìn)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(yàn)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(yīng)為不做處理的自然土壤，而試驗(yàn)組應(yīng)將土壤進(jìn)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(biāo)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(jī)環(huán)境進(jìn)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(jī)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(diǎn)是________和________；與碳元素的循環(huán)過程相比，能量流淌的特點(diǎn)是________和________。(5)人類大量開采并燃燒由古代動(dòng)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(fèi)者，①表示光合作用