2024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

PAGE8-第3節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)[學習目標]1.舉例說明生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)的過程及其特點。2.理解生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)。3.理解生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流淌的關系。學問點一碳循環(huán)學問梳理1.物質(zhì)循環(huán)(1)物質(zhì)循環(huán)的概念：組成生物體的eq\o(□,\s\up3(01))C、H、O、N、P、S等元素，都不斷進行著從eq\o(□,\s\up3(02))無機環(huán)境到eq\o(□,\s\up3(03))生物群落，又從eq\o(□,\s\up3(04))生物群落到eq\o(□,\s\up3(05))無機環(huán)境的循環(huán)過程。(2)物質(zhì)循環(huán)的范圍：eq\o(□,\s\up3(06))生物圈。(3)渠道：eq\o(□,\s\up3(07))食物鏈和食物網(wǎng)。(4)特點①eq\o(□,\s\up3(08))全球性——因此物質(zhì)循環(huán)又稱為生物地球化學循環(huán)。②eq\o(□,\s\up3(09))循環(huán)性——物質(zhì)可被生物群落反復利用。2．碳循環(huán)(1)碳循環(huán)的存在形式①在無機環(huán)境中：主要以eq\o(□,\s\up3(14))CO2和碳酸鹽的形式存在。②在生物群落內(nèi)部：以eq\o(□,\s\up3(15))含碳有機物的形式傳遞。③在生物群落和無機環(huán)境之間：以eq\o(□,\s\up3(16))CO2的形式循環(huán)。(2)碳出入生物群落的途徑①碳進入生物群落的途徑生產(chǎn)者的eq\o(□,\s\up3(17))光合作用或化能合成作用。②碳返回無機環(huán)境的途徑eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(生產(chǎn)者、消費者的\o(□,\s\up3(18))呼吸作用,分解者的\o(□,\s\up3(19))分解作用,化石燃料的\o(□,\s\up3(20))燃燒))3．碳循環(huán)的失衡——溫室效應(1)產(chǎn)生緣由eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(①化石燃料的大量燃燒，產(chǎn)生大量CO2,②植被破壞，降低了對大氣中CO2的,調(diào)整實力))(2)危害：氣溫上升加快eq\o(□,\s\up3(21))極地和高山冰川的溶化，導致eq\o(□,\s\up3(22))海平面上升，進而對人類和其他很多生物的生存構成威逼。eq\a\vs4\al([問題思索])1.生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)中所說的“生態(tài)系統(tǒng)”可以是一個草原生態(tài)系統(tǒng)或森林生態(tài)系統(tǒng)嗎？提示：不行以。“生態(tài)系統(tǒng)”是指最大生態(tài)系統(tǒng)——生物圈。2．生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)中所說的“物質(zhì)”可以是化合物嗎？與自然界的碳循環(huán)關系最親密的細胞器是什么？提示：不行以。“物質(zhì)”是指化學元素。線粒體和葉綠體。典題分析題型一物質(zhì)循環(huán)過程相關圖解中各成分的推斷[例1]如圖表示某生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)過程中4種成分之間的關系。以下相關敘述中正確的是()A．1和2包含著全部種群構成的群落B．3代表的肯定是原核生物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CO2庫eq\a\vs4\al([解題分析])據(jù)圖分析，1是生產(chǎn)者，2是消費者，3是分解者，4是非生物的物質(zhì)和能量，而群落是指肯定區(qū)域內(nèi)的全部生物，A錯誤；3是分解者，主要指腐生的細菌和真菌，另外也包括一些動物，如蚯蚓，真菌、動物不是原核生物，B錯誤；①代表1被2捕食，②代表2進行呼吸作用向大氣中釋放CO2，C錯誤；生態(tài)系統(tǒng)中，通過生物的呼吸作用向大氣中釋放CO2，同時又通過光合作用將CO2轉(zhuǎn)化成有機物進入生物群落，所以4可以表示大氣中的CO2庫，D正確。eq\a\vs4\al([答案])D[例2]如圖為生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的示意圖，甲、乙、丙、丁代表生態(tài)系統(tǒng)的四種成分，①～⑦表示碳元素的流淌過程，其中主要以CO2形式流淌的是()A．①②⑤⑥B．②③⑥⑦C．②③⑤⑥D(zhuǎn)．①④⑤⑦eq\a\vs4\al([解題分析])由題圖分析可知，甲表示生產(chǎn)者，乙表示消費者，丙表示分解者，丁表示非生物的物質(zhì)和能量；①表示生產(chǎn)者的光合作用或化能合成作用將二氧化碳轉(zhuǎn)化成有機物進入生物群落中，②⑤⑥表示呼吸作用將二氧化碳釋放到大氣中，③表示動物攝食，④⑦表示消費者和生產(chǎn)者的有機物流向分解者。所以主要以CO2形式流淌的是①②⑤⑥。eq\a\vs4\al([答案])A規(guī)律總結“三看法”確認碳循環(huán)各成分①圖1——先依據(jù)雙向箭頭且向內(nèi)箭頭最多的推斷：B為CO2庫，A為生產(chǎn)者。再依據(jù)A、C的箭頭都流向D推斷：D為分解者，C為消費者。②圖2——依據(jù)A與C之間的雙向箭頭且向內(nèi)箭頭最多的推斷：A是生產(chǎn)者，C是CO2庫。依據(jù)A、B、D的箭頭都流向E可進一步推斷：E是分解者，B是初級消費者，D是次級消費者。③圖3——依據(jù)A與E之間的雙向箭頭且向內(nèi)箭頭最多的推斷：A為CO2庫，E為生產(chǎn)者。然后視察剩余的幾個成分，其中其他生物部分的箭頭都指向C，所以C是分解者，剩余的B、D、F則為消費者。圖解中的食物鏈是E→F→D→B。學問點二物質(zhì)循環(huán)與能量流淌的關系學問梳理物質(zhì)循環(huán)和能量流淌的關系eq\a\vs4\al([問題思索])能量在沿食物鏈流淌時逐級遞減，環(huán)境中的重金屬和DDT等農(nóng)藥濃度是不是也越來越低？提示：不是。農(nóng)藥或重金屬在食物鏈中則存在“生物富集作用”，即養(yǎng)分級越高，該物質(zhì)濃度越高。典題分析題型二物質(zhì)循環(huán)與能量流淌的關系[例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。相關敘述正確的是()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循環(huán)利用D．若M表示無機環(huán)境中的能量，則①的能量值為②與③對應的能量值之和eq\a\vs4\al([解題分析])碳元素在生物群落中是以含碳有機物的形式傳遞的，A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錯誤；碳元素是在無機環(huán)境和生物群落之間反復循環(huán)利用的，而不是在生物群落的內(nèi)部，C錯誤；①代表的是生態(tài)系統(tǒng)中固定的總能量，它不僅包括②③，還包括消費者通過呼吸作用散失到無機環(huán)境中的能量以及用于生物群落生長、發(fā)育和繁殖的能量，D錯誤。eq\a\vs4\al([答案])A題后歸納學問點三探究土壤微生物的分解作用學問梳理1.試驗原理(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)中的成分主要為eq\o(□,\s\up3(01))分解者。(2)分解者的分解速度與環(huán)境中的eq\o(□,\s\up3(02))溫度、水分等生態(tài)因子相關。(3)土壤微生物能分泌淀粉酶將淀粉分解成還原糖(麥芽糖)，淀粉遇碘變eq\o(□,\s\up3(03))藍。還原糖遇斐林試劑，在水浴加熱條件下，產(chǎn)生eq\o(□,\s\up3(04))磚紅色沉淀。2．試驗流程注：A1、B1中加入碘液，A2、B2中加入斐林試劑并水浴加熱。3．基本技術要求(1)探究活動最好在試驗室中進行，以便限制變量，避開環(huán)境中不行限制因素的影響。(2)各地氣候與環(huán)境等因素不同，微生物分解落葉的功能不同，分解的時間也有差異，一般須要相宜的溫度、潮濕的條件等。eq\a\vs4\al([問題思索])碘液與斐林試劑的檢測作用是不是一樣？提示：不一樣。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。典題分析題型三探究土壤微生物的分解作用[例4]為了解土壤微生物能否分解農(nóng)藥，并盡快得出試驗結論，有人用“敵草隆”(一種除草劑)進行試驗：取等量砂土分裝于相同的兩個容器中，a組高壓滅菌，b組不滅菌。下列有關事項的敘述中正確的是()A．向a、b組中噴入等量的“敵草隆”，再置于同一恒溫箱中培育相同時間B．檢測“敵草隆”的消逝狀況，預料a組的“敵草隆”全部消逝，b組的基本不變C．只用砂土試驗效果比用幾種典型土壤混合后的好D．再增加c組作為比照，不噴入“敵草隆”，其他處理與a、b組相同eq\a\vs4\al([解題分析])試驗組為a組，比照組為b組，本試驗的自變量是有無土壤微生物，而敵草隆的運用量和培育條件是無關變量，無關變量應保持一樣且相宜，所以應向a、b中噴入等量敵草隆，再置于同一恒溫箱中培育相同時間，A正確；a組的“敵草隆”應當是不變，b組的“敵草隆”可能會部分削減，B錯誤；因為典型土壤中含微生物多，所以用幾種典型土壤混合后的效果好，C錯誤；沒有必要再加一個比照組，D錯誤。eq\a\vs4\al([答案])A規(guī)律總結試驗組、比照組的確定(1)驗證明驗中二者如何確定：依據(jù)題意首先弄清試驗探討的自變量是什么，然后找到進行自變量處理的為試驗組，沒進行自變量處理，僅為解除無關變量干擾而設置的試驗為比照組。(2)探究試驗中二者如何確定：接受自變量處理的，試驗結果是未知的為試驗組；未接受自變量處理的，試驗結果是已知的為比照組。課堂小結1．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答案B解析在生態(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。2．生態(tài)系統(tǒng)中C、N等元素流淌的特點是()①單向的②全球性的③逐級遞減④循環(huán)的，可由一種形式轉(zhuǎn)化成另一種形式A．①④B．②③C．①③D．②④答案D解析物質(zhì)循環(huán)具有全球性、循環(huán)性的特點。3．下面有關溫室效應的敘述，不恰當?shù)氖?)A．化石燃料的燃燒是導致溫室效應的主要緣由B．碳元素在生物群落和無機環(huán)境之間主要以CO2的形式循環(huán)C．碳元素在生物群落中主要以有機物的形式存在D．植樹造林、退耕還林是解決溫室效應的最主要措施答案D解析溫室效應是由于大氣中CO2等氣體含量增加，使全球氣溫上升的現(xiàn)象。產(chǎn)生的主要緣由是化石燃料的燃燒，所以開發(fā)新能源，削減化石燃料的燃燒是削減溫室氣體排放的最主要措施。4．下列關于能量流淌和物質(zhì)循環(huán)的表述正確的是()A．在物質(zhì)循環(huán)過程中，無機環(huán)境中的能量可以被生物群落反復利用B．物質(zhì)循環(huán)與能量流淌先后進行C．物質(zhì)是能量的載體，能量隨著物質(zhì)在無機環(huán)境和生物群落之間循環(huán)流淌D．物質(zhì)循環(huán)與能量流淌相互依存答案D解析物質(zhì)循環(huán)和能量流淌相互依存，同時進行。物質(zhì)可以在無機環(huán)境和生物群落之間循環(huán)，但能量不能循環(huán)，而是逐級遞減，最終以熱能形式散失。5．如圖是生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)圖解。圖中A～D代表生態(tài)系統(tǒng)的4種成分，①～⑦代表碳元素在生態(tài)系統(tǒng)中循環(huán)的途徑。請細致分析圖并回答下列問題。(1)圖中A代表________，碳在C中以________形式存在。(2)圖中代表光合作用的是________，代表分解作用的是________，代表呼吸作用的是________。(3)圖中B代表________，它在生態(tài)系統(tǒng)中的作用是_______________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)碳元素在⑤和⑦中是以________形式流淌，在①和⑥中是以________的形式流淌。答案(1)生產(chǎn)者有機物(2)