2017-2018学年高中生物第章生态系统及其稳定性第节生态系统的物质循环学案.docx

第3节 生态系统的物质循环1.生态系统的物质循环是指组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素，都不断进行着从无机环境到生物群落，又从生物群落到无机环境的循环过程。2物质循环的特点是全球性、循环性。3大气中CO2的来源有动植物的呼吸作用，微生物的分解作用及煤炭、石油等化石燃料的燃烧。4温室效应形成的主要原因是化石燃料短时间内大量燃烧使大气中CO2含量迅速增加，打破了生物圈碳循环的平衡。5缓解温室效应的措施：减少化石燃料的燃烧；植树造林。6能量流动和物质循环的关系是物质循环是能量流动的载体，能量流动是物质循环的动力。碳循环与温室效应自读教材夯基础1循环形式(1)在生物群落与无机环境间：主要以CO2的形式进行。(2)在生物群落内：以含碳有机物的形式进行。2过程图解填图光合作用，呼吸作用，植物(生产者)，动物(消费者)，呼吸作用，分解者的分解作用。3特点全球性，循环性。4温室效应(1)形成原因：主要是化石燃料短时间内大量燃烧使大气中CO2含量迅速增加，打破了生物圈碳循环的平衡。(2)危害：加快极地和高山冰川的融化，导致海平面上升，进而对人类和其他许多生物的生存构成威胁。1碳元素在无机环境和生物群落中分别以什么形式存在？在无机环境和生物群落间以什么形式进行循环？提示：碳元素在无机环境中以二氧化碳或碳酸盐的形式存在，在生物群落中以含碳有机物的形式存在；在无机环境和生物群落中以二氧化碳的形式进行循环。2碳元素通过什么生理过程进入生物群落？大气中二氧化碳的来源有哪些？提示：碳元素通过生产者的光合作用或化能合成作用进入生物群落。 大气中的二氧化碳主要来自于动植物的呼吸作用、分解者的分解作用(实质仍然是呼吸作用)、化石燃料的燃烧。3造成温室效应的原因是什么？减缓温室效应可以采取哪些措施？提示：温室效应主要是由于化石燃料的大量燃烧造成了大气中二氧化碳浓度的升高。减缓温室效应可以采取以下措施：一是开发新能源，减少化石燃料的使用；二是大力植树造林，增加对二氧化碳的吸收。跟随名师解疑难1碳循环的分析(1)碳元素进入生物群落的途径：通过绿色植物的光合作用或者是部分细菌的化能合成作用。(2)碳元素返回无机环境的途径：通过生产者、消费者的呼吸作用和分解者的分解作用。(3)碳元素在循环过程中的形式：在无机环境中：CO2和碳酸盐等无机物。在无机环境和生物群落之间：CO2。在生物群落内部：含碳有机物。2碳循环平衡的破坏温室效应(1)大气中CO2的来源和去路：来源去路：主要是绿色植物的光合作用。(2)导致温室效应的主要原因：工厂、汽车、飞机、轮船等对化石燃料的大量使用，向大气中释放大量的CO2。森林、草原等植被大面积的破坏，大大降低了对大气中CO2的调节能力。(3)防止或减缓温室效应的主要措施：改善能源结构，开发新能源(核能、水能等)，尽量减少煤炭的燃烧量(减少CO2的来源)。大力推行植树造林活动(增加CO2的去路)。物质循环及其与能量流动的关系自读教材夯基础1物质循环(2)特点2物质循环与能量流动的关系判断(1)能量流动与物质循环独立进行。()(2)物质循环是能量流动的载体。()(3)能量流动是物质循环的动力。()1物质循环中的“物质”是指元素还是化合物？提示：物质循环中的“物质”是指组成生物体的C、H、O、N、P、S等化学元素。2结合能量流动和物质循环过程，说明生产者的作用。提示：在能量流动中，生产者固定太阳能，使能量流入生物群落；在物质循环中，生产者将无机物转化成有机物。跟随名师解疑难1能量流动和物质循环的关系项目能量流动物质循环形式光能化学能热能化学元素(无机物有机物无机物)特点单向流动，逐级递减往复循环范围生态系统各营养级生物圈(全球性)联系同时进行，相互依存，不可分割。能量的固定、储存、转移和释放，离不开物质的合成和分解；物质是能量沿食物链(网)流动的载体；能量是物质在生态系统中往复循环的动力图示2探究土壤微生物的分解作用项目案例1案例2实验假设微生物能分解落叶使之腐烂微生物能分解淀粉实验设计实验组对土壤灭菌处理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土壤中是否含有分解淀粉的微生物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不变蓝A2产生砖红色沉淀BB1变蓝B2不变色结论分析微生物对落叶有分解作用土壤浸出液中的微生物能分解淀粉名师课堂：生态系统的物质循环碳循环过程分析如图是自然界碳循环的简图，据图分析下列叙述错误的是()A甲为分解者，乙为消费者，丙为生产者B表示CO2通过甲、丙、乙的呼吸作用进入大气中C表示大气中CO2进入生物群落的主要途径D碳元素以无机物形式在丙乙甲所示的渠道流动思路点拨解析据图可知：大气中的CO2只能通过丙进入生物群落，故丙为生产者，为生产者将CO2固定为有机物；丙被乙捕食(图中过程)，丙和乙最终被甲分解，故甲、乙分别为分解者、消费者；表示通过分解者、生产者、消费者的呼吸作用将生物群落内的有机物分解为CO2返回大气。碳元素在生物群落内以有机物形式传递，其途径为食物链(网)，故D错误。答案D规律方法 碳循环过程中各种生态系统成分的判断 (1)被其他三种成分指向的A为大气中的CO2，因为生产者、消费者、分解者都能通过呼吸作用释放CO2进入大气。(2)与A有双向箭头的B为生产者，在释放CO2的同时，也能固定CO2，形成有机物进入生物群落。(3)被B与C指向的D为分解者，它可以分解动、植物的遗体，剩余者C为消费者。能量流动与物质循环 下面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反复循环利用D若M表示无机环境中的能量，则的能量值为与对应的能量值之和思路点拨解析选项分析A项正确碳在生物群落内部是以有机物的形式传递的，图中表示捕食关系B项错误能量是单向流动的，而不能循环利用C项错误碳在无机环境和生物群落之间反复循环利用，而不是在群落内反复利用D项错误表示生产者固定的总能量，除包括外，还包含消费者通过呼吸作用散失的能量答案A下列关于生态系统捕食链中能量和物质的叙述，正确的是()物质是单向流动，不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变化而流动的能量不是伴随物质变化而流动的ABC D解析：选C物质是可循环的，它是能量流动的载体；能量流动是单向的，推动物质的循环。1探究生态系统中的碳循环。2探究生态系统中各成分在物质循环中的作用。典例剖析生态系统的物质循环是由各种成分参与的，它们各自起着相应的作用，为了探究各成分的作用，设计了如下实验。锥形瓶编号步骤123第一步每个锥形瓶中加入等量的清水第二步等量金鱼藻等量金鱼藻、金鱼、河泥第三步每个锥形瓶封口后，放在光照下，观察记录回答下列问题：(1)为了探究消费者在物质循环中的作用，2号锥形瓶第二步应如何处理？_。(2)用仪器测量1号和2号锥形瓶中CO2浓度变化，会发现1号锥形瓶_，2号锥形瓶_。(3)通过上述实验说明消费者能够_。(4)2号和3号锥形瓶内的金鱼相比较，哪个生存时间更长？为什么？_。(5)2号和3号锥形瓶对比能否说明“分解者”是物质循环中必不可少的？若不能，应如何设置？_。解析要观察消费者的作用，则消费者应为实验的自变量，以1号为对照组，2号实验组中应比1号对照组多消费者，消费者会加快物质循环，所以2号锥形瓶中CO2浓度高于1号锥形瓶。要完成物质循环，生产者和分解者都是必不可少的，这样才能在一定程度上满足物质自给自足，要说明分解者的作用则应设置一组没有分解者的对照组，为了满足等量原则，还应加有河泥，但要灭菌。答案(1)等量金鱼藻、金鱼(2)下降变化较小(3)加快物质循环(4)3号，河泥中的分解者会分解金鱼粪便供金鱼藻利用，所以维持时间更长(5)不能，另设一组对照，加入烘烤过的杀死微生物的河泥，其他条件与3号相同归纳拓展探究活动的设计(1)探究活动的一般步骤为：提出问题作出假设设计实验进行实验分析结果，得出结论相互交流。(2)设置实验需分对照组、实验组。控制变量需遵循单一变量原则。(3)实验中还有很多影响实验结果(因变量)的变量皆为无关变量，实验中要确保各组中的无关变量相同。随堂基础巩固1下列关于生态系统中物质循环和能量流动的叙述，正确的是()A富营养化水体出现蓝藻水华的现象，可以说明能量流动的特点B生态系统中能量的初始来源只有太阳能C食物链各营养级中10%20%的能量会被分解者利用D无机环境中的物质可以通过多种途径被生物群落反复利用解析：选D富营养化水体出现蓝藻水华现象是大量有机物污染导致藻类大量繁殖，为物质循环的再生利用，说明物质循环的反复性，而能量流动是单向的；生态系统中能量的初始来源也可能是化学能，如硝化细菌的化能合成作用等；能量流动是单向递减的，每个营养级有10%20%的能量流向下一营养级，而不是有10%20%的能量被分解者利用；无机环境中的物质可以通过多种途径如光合作用、化能合成作用、根的吸收等进入生物群落被生物利用。2下列关于土壤微生物的叙述，错误的是()A土壤微生物参与生态系统的物质循环B土壤微生物可作为生态系统的分解者C秸秆经土壤微生物分解后可被农作物再利用D土壤中的硝化细菌是异养生物，因而不属于生产者解析：选D土壤微生物参与生态系统的物质循环；土壤微生物可作为生态系统的分解者；秸秆经土壤微生物分解为无机物后，可被农作物再利用；土壤中的硝化细菌是化能自养需氧型生物，因而属于生产者。3环境问题是全世界人民密切关注的问题，以低能耗、低污染、低排放为基础的低碳经济模式越来越成为促进国家经济持续增长和可持续发展的重要经济模式。下列说法正确的是()A煤、石油和天然气的大量燃烧，致使大气中的CO2急剧增加B大气中CO2进入生物群落的方式只能是植物的光合作用C生物群落中的碳元素进入大气的方式只能是微生物的分解作用D大力植树造林是缓解温室效应的唯一方法解析：选A近代工业的迅速发展，导致化石燃料大量燃烧，打破了生物圈中碳循环的平衡，因此减缓温室效应的重要措施是减少化石燃料的燃烧。光合作用和化能合成作用都能够固定大气中的CO2。动植物的呼吸作用和微生物的分解作用都能释放CO2。4如图是一个农业生态系统模式图，下列关于该系统的叙述，错误的是()A微生物也能利用农作物通过光合作用储存的能量B沼气池中的微生物也是该生态系统的分解者C沼渣、沼液作为肥料还田，使能量能够循环利用D多途径利用农作物可提高该系统的能量利用效率解析：选C能量流动是单向的，逐级递减的，不能循环利用。 课时跟踪检测(满分50分时间25分钟)一、选择题(每小题2分，共20分)1生态系统的物质循环的特点不包括()A带有全球性B物质是指组成生物体的基本元素C在群落与无机环境之间循环往复D在群落的各营养级之间循环往复解析：选D物质循环是组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素， 不断地进行从无机环境到生物群落，又从生物群落到无机环境的循环。物质在群落各营养级之间不能循环，是单向流动的。2在碳循环中，CO2通过哪些生理过程进入生物群落()光合作用细胞呼吸分解作用燃烧作用化能合成作用蒸腾作用ABC D解析：选B无机环境中的CO2绝大部分是通过绿色植物的光合作用合成有机物进入生物群落的，还有很小的一部分则通过化能合成作用合成有机物进入生物群落。3.右图为碳循环的部分示意图，相关说法正确的是()A碳循环是指CO2在生物圈中的循环过程B伴随甲过程的进行，能量输入到生物群落中C乙过程只代表生物的呼吸作用D能完成该循环的生物一定含有叶绿体和线粒体解析：选B碳循环是指碳元素在生物群落和无机环境之间的循环过程；伴随着CO2合成有机物，能量从无机环境进入生物群落；乙过程表示从有机物到CO2，除了表示生物的呼吸作用外，还可以是化石燃料的燃烧等；生产者和分解者都有可能是原核生物，原核生物细胞中只有核糖体这一种细胞器。4碳是生物圈物质循环的最主要部分，下图是碳循环过程图解，下列叙述错误的是() A随着工业的发展，过程的加剧是造成温室效应的主要原因，节能减排主要是控制该过程B参与过程的生物包括生产者、消费者和分解者C通过植树造林增加绿地面积可以增强过程，能减少大气中的二氧化碳D过程中，都伴随着能量的循环转移、利用和释放解析：选D过程中，物质能够不断地循环转移，但是能量不能循环利用。5右图中甲、乙、丙分别代表热带雨林生态系统中的三大功能类群。下列说法正确的是()A丙处于两个营养级，是杂食性动物B图中表示出了两条食物链C图中的箭头可以表示物质和能量的传递方向D乙丙的能量传递效率为10%20%解析：选C本题的关键词为“三大功能类群”，所以指的是生产者、消费者与分解者，而分解者不属于食物链中的营养级。6.如图表示生物圈中碳元素的循环过程，下列有关叙述正确的是()A过程代表绿色植物的光合作用，代表化能合成作用B图中甲、乙、丙分别代表消费者、生产者和分解者C物质循环是指碳元素在甲、乙、丙间以有机物的形式传递D图中甲、乙、丙包含的所有种群共同构成生物群落解析：选D由图示信息可知，甲代表分解者，乙代表生产者，丙代表消费者，代表光合作用和化能合成作用，代表呼吸作用；碳循环是指碳元素在生物群落和无机环境间进行的循环；图中的生产者、消费者和分解者共同构成了生物群落。7节约能源，减少二氧化碳排放是实现“低碳生活”和“低碳经济”的重要途径，以下关于“低碳”和碳循环的说法错误的是()A“低碳经济”的发展将会导致生物圈的碳循环受到阻碍B现代工业迅速发展，短期内二氧化碳排放量过大，导致了生物圈碳循环失衡C尽量减少塑料袋使用量，遏制白色污染是转向“低碳生活”的途径之一D“原料产品废料”的生产模式向“原料产品原料产品”模式转化，有助于减少废料处理的能耗，促进生态系统物质循环解析：选A人类活动加快了碳元素释放的速率，使大气中二氧化碳含量升高，提倡“低碳经济”减少二氧化碳的释放，有利于维持大气中碳氧循环的平衡。8下列关于物质循环和能量流动的说法，错误的是()A物质是能量流动的载体，能量是物质循环的动力B无机环境中的物质可以通过多种途径被生物群落反复利用C通过绿色植物的光合作用，可完成生态系统碳循环D食物链和食物网是能量流动和物质循环的渠道解析：选C生态系统的主要功能是能量流动和物质循环，物质是能量流动的载体，能量是物质循环的动力；无机环境中的物质可被生物群落反复利用；绿色植物的光合作用能将CO2中的碳转化为有机物中的碳，只是碳循环的一部分，并没有完成生态系统的碳循环；食物链和食物网是生态系统的能量流动和物质循环的渠道。9如图是生态系统中碳循环示意图，“”表示碳的流动方向，下列相关说法正确的是()A图中A是生产者，B、D、E是消费者，C是分解者B该生态系统的结构包括A、B、C、D、非生物的物质和能量C该生态系统中食物网可表示为：ADEBDE每增加1 kg的体重，至少需要25 kg的A解析：选D图中A为生产者，D、E为消费者，B为分解者，C为大气中的CO2，生态系统的结构除包括生态系统的成分外，还包括食物链和食物网，食物链为ADE，E每增加1 kg至少需要A为25 kg。10下图甲为部分碳循环示意图，图乙为我国北方某地20年间CO2浓度变化的示意图。下列相关说法错误的是()A图甲中成分a在碳循环中的主要作用是吸收大气中的CO2B图甲中缺少aCO2的过程，图甲中d为分解者C每年的冬季CO2浓度变化，从碳循环角度分析主要原因是图甲中过程大大减少，并且过程增加D每年夏季CO2浓度与前一年冬季相比下降，而每年的CO2浓度的平均值却逐年增加，原因是每年CO2的排放量都大于CO2的吸收量解析：选B图甲中a为生产者，d为初级消费者，c为次级消费者，b为分解者，a在碳循环中主要吸收大气中的CO2；生产者也能通过自身的呼吸作用释放CO2；冬季由于植物光合作用减弱，植物吸收CO2的能力降低，且煤、石油的燃烧量增加，导致冬季CO2浓度升高；每年夏季CO2浓度与前一年冬季相比略有下降，而每年的CO2浓度的平均值却逐年增加，原因是每年CO2的排放量都大于CO2的吸收量。二、非选择题(共30分)11(14分)下图是生态系统中碳循环的简明示意图，请据图回答下列问题：(1)A过程是_的_作用，具体包括_和_