1、-1-第3节生态系统的物质循环学习目标1.以碳循环为例,分析生态系统中的物质在生物群落和非生物环境之间不断循环的过程及特点,强化物质与能量观,培养科学思维能力。2.利用物质循环的规律,分析碳循环失衡与温室效应的关系,强化社会责任。3.阐明某些有害物质会通过食物链不断富集的现象4.归纳概括能量流动与物质循环的关系,形成正确的生命观。5.尝试探究土壤微生物的分解作用,培养科学探究能力。课前篇自主预习一、物质循环 课前篇自主预习二、物质循环与社会的联系温室效应 课前篇自主预习三、生物富集1.概念:生物体从周围环境吸收、积蓄某种元素或难以降解的化合物,使其在机体内浓度超过环境浓度的现象。2.特点:有害
2、物质沿食物链逐渐在生物体内聚集,最终积累在食物链的顶端。3.范围:全球性。四、能量流动和物质循环的关系1.二者是同时进行的,彼此相互依存,不可分割。2.物质作为能量的载体,使能量沿着食物链(网)流动;能量作为动力,使物质能够不断地在生物群落和非生物环境之间循环往返。课前篇自主预习预习反馈1.判断(1)参与循环的物质是组成生物体的各种化合物。( )(2)碳的循环在生物群落内部是以CO2的形式进行的。( )(3)光合作用推动碳循环过程,促进了生物群落中的能量循环。( )(4)植物可通过呼吸作用和光合作用参与生态系统的碳循环。( )(5)碳循环的进行伴随着能量流动,但由于生物体不能在代谢中利用热能,
3、所以能量流动具有单向流动、逐级递减的特点。( )(6)由于人工碳排放过度,破坏了生态系统的碳平衡,导致大气中二氧化碳浓度增加并引起全球气候变化。( )(7)铅可沿食物链进入人体,在人体内的浓度可能超过环境浓度。( )课前篇自主预习2.下列关于生态系统物质循环的叙述,不正确的是()A.所说的物质是指组成生物体的C、H、O、N、P、S等化学元素B.所说的生态系统是指地球上最大的生态系统生物圈C.所说的循环是指物质在生物群落与非生物环境之间反复出现、循环流动D.物质在循环过程中递减解析:物质在循环过程中是不会递减的,因为物质只能进行转移和变化,不会消失。答案:D课前篇自主预习3.右图表示某生态系统中
4、4种成分之间的关系。下列相关叙述正确的是()A.1和2构成群落B.3代表的是自养生物C.代表光合作用,代表呼吸作用D.4是大气中的CO2库解析:据图可知,1是生产者,可代表自养生物,2是消费者,3是分解者,2和3是异养生物,4是大气中的CO2库;过程为生产者向消费者的物质和能量传递,过程为呼吸作用,过程为光合作用。答案:D课前篇自主预习4.下面是碳循环简图,据图分析正确的是() A.人类减少对的依赖是当前缓解温室效应的重要措施B.过程增强后过程随之增强,故不能通过增强减少大气中的CO2的量C.生物群落内部碳循环的物质形式主要是CO2D.参与过程的生物包括生产者、消费者和分解者课前篇自主预习解析
5、:引起温室效应的主要原因是化石燃料的大量燃烧,减少对化石燃料的燃烧是缓解温室效应的重要措施;表示生产者固定CO2的过程,生产者固定CO2形成有机物,有机物中的碳只有一部分随着呼吸作用重新回到非生物环境中,还有一部分储存在动植物体内,故可通过增强来减少大气中的CO2的量;生物群落内部碳循环的物质形式主要是含碳有机物;参与过程的生物只有生产者。答案:A课前篇自主预习5.下列关于生态系统食物链中能量和物质的叙述,正确的是()物质是单向流动、不可循环的物质是可循环的能量是单向流动、不可循环的能量是单向流动、可循环的能量是伴随着物质而流动的能量不是伴随物质而流动的A.B.C. D.解析:生态系统中的物质
6、是可循环利用的,是能量流动的载体;能量流动是单向的,能量作为动力推动物质循环的进行。答案:C课堂篇探究学习探究点一探究点二探究点三碳循环碳循环情境导引碳元素是构成生物体的重要元素,在自然界中没有外来碳的供应,生物圈中碳供应却从未短缺,这与自然界中的碳循环密切相关。自然界中的碳循环是如何进行的?下图为生态系统中碳循环过程示意图,其中甲、乙、丙、丁构成生态系统的生物群落,箭头表示物质循环方向,请分析回答下列问题。课堂篇探究学习探究点一探究点二探究点三1.图中的X是什么物质?甲、乙、丙、丁分别又是什么生物类群?提示:X是二氧化碳;甲、乙、丙、丁分别是分解者、生产者、初级消费者、次级消费者。2.过程主
7、要是指什么生理过程?提示:是光合作用,是细胞呼吸。3.过程指的是什么过程?碳元素在此过程中主要以什么形式传递?提示:指的是捕食过程。碳元素在此过程中以含碳有机物的形式传递。4.图中的过程是指微生物的分解作用,具体指哪两种主要形式?提示:微生物的分解作用包括有氧呼吸和无氧呼吸两种形式。课堂篇探究学习探究点一探究点二探究点三5.温室效应的加剧原因是什么?如何缓解温室效应?提示:根本原因是化石燃料的大量燃烧。根本的缓解措施是减少CO2的排放,此外,还可以通过大力植树造林、开发新能源等措施缓解。6.若某地发生铅污染,谁是群落中含量最高的群体?这种现象只会发生在污染地区吗?提示:丁群体体内含量最高。铅污
8、染可通过大气、水和生物迁移等途径扩散到世界各地。课堂篇探究学习探究点一探究点二探究点三典例剖析(2020山东临沂高二期末)右图为碳元素在生态系统中循环的模式图,图中甲、乙、丙表示生态系统的生物成分,箭头ag表示生理过程。下列相关叙述不正确的是()A.d过程代表光合作用,b过程代表呼吸作用B.甲所示的营养级在食物链中占有的碳元素最多C.碳元素在甲、乙、丙之间以有机物的形式传递D.碳元素可在非生物环境和生物群落之间反复利用课堂篇探究学习探究点一探究点二探究点三解析:由题图可知,丁为大气中的CO2库,甲为生产者,乙为消费者,丙为分解者;d过程为呼吸作用,b过程为光合作用。甲为生产者,生产者在食物链中
9、所含的能量最多,即所含有机物最多,故在食物链中占有的碳元素最多。碳元素在生物群落内部主要以有机物的形式进行传递,在非生物环境与生物群落间主要以CO2的形式进行传递。碳元素可以在生态系统中反复利用。答案:A课堂篇探究学习探究点一探究点二探究点三归纳提升碳循环课堂篇探究学习探究点一探究点二探究点三(1)存在形式:碳在非生物环境中的存在形式是碳酸盐和CO2,在生物群落中的存在形式是含碳有机物。(2)循环形式:在生物群落与非生物环境间的循环形式为CO2;在群落内部的流动形式为含碳有机物。(3)进入生物群落的方式:CO2进入生物群落是通过自养生物完成的,主要依赖绿色植物的光合作用,也依赖微生物的化能合成
10、作用。(4)返回非生物环境的方式:生物群落中的有机碳通过生物的呼吸作用和微生物的分解作用被彻底分解成CO2和H2O等,归还到非生物环境中。此外,还通过化石燃料的燃烧生成CO2,返回非生物环境中。课堂篇探究学习探究点一探究点二探究点三活学活练1.气候变化与生态系统的碳循环密切相关,下表为A、B两个不同时期陆地生态系统与大气环境的碳交换情况。时期碳吸收量/(kgCa-1)碳释放量/(kgCa-1)A1.2010141.201014B1.2010141.261014下列叙述不正确的是()A.生态系统碳的吸收主要是通过光合作用实现的,碳的释放主要是通过呼吸作用实现的B.表中A时期处于相对稳定状态,原因
11、是碳的吸收量与释放量相对平衡C.由于过度排放人工碳使得植物光合作用受到抑制,破坏了生态系统的物质循环,导致大气中二氧化碳的增加,并引起气候变化D.化石燃料的燃烧对现代碳循环影响巨大课堂篇探究学习探究点一探究点二探究点三解析:植物通过光合作用固定大气中的无机碳,而生物的呼吸作用则把生物群落中的有机碳转变为无机碳,再返还给大气。表中A时期碳的吸收量和释放量是相同的,说明大气中碳的含量相对稳定。B时期碳的释放量大于吸收量,说明人为增加化石燃料的燃烧会增加碳的释放量,从而影响整个生态系统的碳循环。大气中CO2含量的提高可以增强光合作用,而不是使光合作用受到抑制,所以C项的表述是错误的。答案:C课堂篇探
12、究学习探究点一探究点二探究点三2.(多选)(2020山东德州高二期末)陈巴尔虎草原是一代天骄成吉思汗的出生地,地处呼伦贝尔大草原腹地,素有“天堂草原”的美誉,下图为陈巴尔虎草原中几种生物之间的关系,下列说法错误的是()A.图中全部生物共同构成生物群落B.草兔的能量传递效率为10%20%C.DDT等难以分解的有毒物质会在狐和鹰体内富集D.狐的同化量的一部分以狐的粪便的形式流入分解者课堂篇探究学习探究点一探究点二探究点三解析:图中未能呈现出分解者,故这些生物不能构成生物群落,A项错误;草是生产者属于第一营养级,而兔是初级消费者,属于第二营养级,能量传递效率是下一个营养级与上一个营养级的同化量之比,
13、兔只是第二营养级的一部分,B项错误;DDT等难以分解的物质可沿食物链聚集,营养级越高的生物其体内的DDT浓度越高,C项正确;狐的粪便是未被狐利用的能量,属于上一营养级,D项错误。答案:ABD课堂篇探究学习探究点一探究点二探究点三物质循环和能量流动的关系物质循环和能量流动的关系情境导引物质循环和能量流动有什么区别和联系?试完成物质循环和能量流动的比较。比较项目物质循环能量流动内容和主要形式元素,以无机物的形式循环能量,以有机物的形式流动特点循环往复运动、具有全球性单向传递、逐级递减范围生物圈生态系统的各营养级联系在生物群落中的流动渠道都是食物链和食物网两者同时进行,彼此相互依存、不可分割物质是能
14、量的载体,能量是物质循环的动力课堂篇探究学习探究点一探究点二探究点三典例剖析右图是生态系统中碳循环示意图,其中“”表示碳元素的流动方向。下列叙述不正确的是()A.在碳循环过程中,同时伴随着能量流动B.由于某种原因造成图中E大量减少,推测短期内与之相邻的两个营养级生物数量发生的变化是D增加,F减少C.该生态系统的消费者包括图中的D、E、F、BD.A与C之间碳元素主要以CO2的形式进行循环,FB过程中以含碳有机物的形式进行流动课堂篇探究学习探究点一探究点二探究点三解析:分析图形,A、B、D、E、F均有箭头指向C,则C表示大气中的CO2库。A、C之间为双向箭头,则A表示生产者。A、D、E、F均有箭头
15、指向B,则B表示分解者,D、E、F表示消费者。图示中包含的食物链为ADEF,若E减少,短时间内D增加,F减少。碳在生物群落与非生物环境之间主要以CO2的形式循环,在生物群落内部是以含碳有机物的形式进行流动。答案:C课堂篇探究学习探究点一探究点二探究点三归纳提升能量流动与物质循环的关系(1)能量流动和物质循环同时进行,相互依存,不可分割。能量流动不能离开物质循环而单独进行,能量的固定、储存和释放,离不开物质的合成和分解。(2)物质是能量的载体,使能量沿着食物链(网)流动;能量作为动力,使物质不断在生物群落和非生物环境之间循环往返。(3)生态系统中的各种组成成分非生物的物质和能量、生产者、消费者和
16、分解者,正是通过能量流动和物质循环才联系在一起的,进而形成一个统一整体。课堂篇探究学习探究点一探究点二探究点三活学活练1.分析以下生态系统的能量流动和物质循环的关系简图,不能得到的结论是()课堂篇探究学习探究点一探究点二探究点三A.物质作为能量的载体,使能量沿着食物链(网)流动B.能量作为动力,使物质能够不断地在生物群落和非生物环境之间循环往返C.能量的总和便是生产者所固定的太阳能总量D.碳在生物群落和非生物环境之间的循环主要是以CO2的形式进行的课堂篇探究学习探究点一探究点二探究点三解析:物质作为能量的载体,使能量沿着食物链(网)流动;能量作为动力,使物质能够不断地在生物群落和非生物环境之间
17、循环往返;生产者固定的太阳能的总量包括:生产者自身的呼吸作用散失的能量、生产者流向初级消费者的能量、被分解者利用的能量及未利用的能量四部分;碳在生物群落和非生物环境之间的循环主要是以CO2的形式进行的,在生物群落内部以有机物的形式传递。答案:C课堂篇探究学习探究点一探究点二探究点三2.下图为某生态系统的部分物质循环简图,其中M表示非生物的物质和能量。下列相关叙述正确的是()A.若M表示大气中的CO2,则碳元素在图中过程中是以有机物形式传递的B.从图中我们可以看出能量伴随着物质循环而循环C.若M表示大气中的CO2,则碳元素可在生物群落中循环利用D.若M表示非生物环境中的能量,则的能量值为与对应的
18、能量值之和课堂篇探究学习探究点一探究点二探究点三解析:碳元素在生物群落中是以含碳有机物的形式传递的,A项正确;能量在生态系统中沿食物链单向流动,而不能循环利用,B项错误;碳元素是在非生物环境和生物群落之间循环利用的,而不是在生物群落的内部,C项错误;代表的是生态系统中固定的总能量,它不仅包括,还包括消费者通过呼吸作用散失到非生物环境中的能量以及用于生物群落生长、发育和繁殖的能量,D项错误。答案:A课堂篇探究学习探究点一探究点二探究点三探究土壤微生物的分解作用探究土壤微生物的分解作用情境导引教材P6566中参考案例1和参考案例2的原理相同,但两者的自变量不同,二者的自变量各是什么?试完善下列实验
19、分析。1.实验原理(1)土壤中存在种类、数目繁多的细菌、真菌等微生物,它们在生态系统中的成分为分解者。(2)分解者的作用是将环境中的有机物分解为无机物,其分解速度与环境中的温度、水分等生态因子相关。课堂篇探究学习探究点一探究点二探究点三2.案例1(1)实验假设:土壤微生物能分解落叶使之腐烂。(2)实验设计:实验组对土壤高温处理;对照组对土壤不做任何处理(自然状态)。3.案例2(1)实验假设:土壤微生物能分解淀粉。(2)实验设计:实验组A烧杯中加入30 mL土壤浸出液;对照组B烧杯中加入30 mL蒸馏水。 课堂篇探究学习探究点一探究点二探究点三典例剖析为探究落叶是否在土壤微生物的作用下腐烂,下列
20、各项构成了一个实验设计,其中不符合实验目的和步骤的是()A.可选择带有落叶的土壤为实验材料,筛出落叶和土壤B.将落叶平均分成两份,把土壤也平均分成两份C.将土壤分为两组,对照组土壤进行接种微生物处理,实验组土壤不做处理D.将落叶分别埋入两组土壤中,观察腐烂情况课堂篇探究学习探究点一探究点二探究点三解析:分解落叶的微生物往往在含有落叶的土壤中分布较多,所以可选择带有落叶的土壤为实验材料,筛出落叶和土壤,A项正确;由实验目的可知,实验分为两组,即实验组和对照组,所以要将落叶平均分成两份,把土壤也平均分成两份,B项正确;应将灭菌的土壤设为实验组,不做处理的土壤设为对照组,C项错误;将落叶分别埋入两组
21、土壤中,观察腐烂情况,D项正确。答案:C课堂篇探究学习探究点一探究点二探究点三归纳提升1.案例比较比较项目案例1案例2实验假设土壤微生物能分解落叶使之腐烂土壤微生物能分解淀粉实验设计实验组对土壤高温处理A烧杯中加入30 mL土壤浸出液对照组对土壤不做任何处理B烧杯中加入30 mL蒸馏水自变量土壤中是否含微生物是否含有分解淀粉的微生物课堂篇探究学习探究点一探究点二探究点三比较项目案例1案例2实验现象在相同时间内实验组落叶腐烂程度小于对照组AA1(加入碘液)不变蓝A2(加入斐林试剂)产生砖红色沉淀BB1(加入碘液)变蓝B2(加入斐林试剂)无砖红色沉淀结论分析土壤微生物对落叶有分解作用土壤浸出液中的
22、微生物能分解淀粉课堂篇探究学习探究点一探究点二探究点三2.实验组、对照组的确定(1)验证实验中二者如何确定:根据题意首先弄清实验研究的自变量是什么,然后找到进行自变量处理的为实验组,没进行自变量处理,仅为排除无关变量干扰而设置的实验为对照组。(2)探究实验中二者如何确定:接受自变量处理的,实验结果是未知的为实验组;未接受自变量处理的,实验结果是已知的为对照组。课堂篇探究学习探究点一探究点二探究点三活学活练1.为了解土壤微生物能否分解农药,并尽快得出实验结论,有人用“敌草隆”(一种除草剂)进行实验:取等量砂土分装于相同的两容器中,a组高压灭菌,b组不灭菌。下列有关叙述正确的是()向a、b中喷入等
23、量的“敌草隆”,再置于同一恒温箱中培养相同时间检测“敌草隆”的消失情况,预计a中的“敌草隆”含量不变,b中的全部消失只用砂土,实验效果不如用几种典型土壤混合后的好各再增加c组作为对照,不喷入“敌草隆”,其他处理与a、b组相同A. B. C. D.课堂篇探究学习探究点一探究点二探究点三解析:本实验的自变量是有无土壤微生物,而“敌草隆”的使用量和培养条件是无关变量,无关变量应保持一致且适宜,所以应向a、b中喷入等量“敌草隆”,再置于同一恒温箱中培养相同时间,正确;a组土壤经过高压灭菌,不含微生物,不能将“敌草隆”分解,预计a的“敌草隆”含量基本不变,b组不灭菌,存在土壤微生物,可能将“敌草隆”分解
24、,预计b的“敌草隆”含量减少,但不会全部消失,错误;不同土壤中微生物的种类和数量不同,只用砂土实验效果不如几种典型土壤混合后的好,正确;本实验是探究土壤中的微生物是否对农药“敌草隆”具有分解作用,若不喷入“敌草隆”,则不能得出结论,错误。答案:C课堂篇探究学习探究点一探究点二探究点三2.某同学完成了“土壤微生物的分解作用”的对照实验,其中对照组()A.土壤不做处理,自然状态B.土壤进行处理C.排除土壤微生物的作用D.尽可能避免土壤理化性质的改变解析:“土壤微生物的分解作用”实验中,自变量是土壤微生物的有无,因变量是有机物的分解情况。对照实验中的对照组就是接近于自然状态的一组,即不施加变量处理的一组,实验组是使用灭菌处理的土壤。答案:A
