2018-2019高中生物 第4章 生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài) 第2節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)的維持 第2課時 生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)學(xué)案 蘇教版必修3

《2018-2019高中生物 第4章 生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài) 第2節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)的維持 第2課時 生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)學(xué)案 蘇教版必修3》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019高中生物 第4章 生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài) 第2節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)的維持 第2課時 生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)學(xué)案 蘇教版必修3（10頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 第2課時　生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán) 學(xué)習(xí)目標 知識概覽(教師用書獨具) 1.舉例說明生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)。 2.分析碳循環(huán)的過程及特點。(重點) 3.說明物質(zhì)循環(huán)與能量流動的關(guān)系及應(yīng)用。(難點) [自 主 預(yù) 習(xí)·探 新 知] 1．物質(zhì)循環(huán)的概念和實例 (1)概念：物質(zhì)循環(huán)又稱為生物地球化學(xué)循環(huán)，是指在生態(tài)系統(tǒng)中組成生物體的 C、H、O、N、P、Ca等元素，不斷進行著從無機環(huán)境到生物群落，再回到無機環(huán)境的循環(huán)過程。 (2)實例 ①水循環(huán) ⅰ水循環(huán)受太陽能、大氣環(huán)流等因素的影響；降水和蒸發(fā)是水循環(huán)過程中的主要環(huán)節(jié)；植物的蒸騰作用對水循環(huán)有重要的促進作用。 ⅱ水循環(huán)過程

2、可以進行不斷往復(fù)地遷移和轉(zhuǎn)化(固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài))。 ②碳循環(huán) ⅰ碳在無機環(huán)境中的主要存在形式是CO2和碳酸鹽，在生物群落與無機環(huán)境之間的循環(huán)形式是CO2，在生物群落內(nèi)以含碳有機物形式流動。 ⅱ碳由無機環(huán)境進入生物群落的途徑：光合作用或化能合成作用。 ⅲ碳由生物群落返回無機環(huán)境途徑：動植物的呼吸作用、微生物的分解作用。 (3)人類活動影響——水體富營養(yǎng)化 ①原因：水體中氮、磷含量過多。 ②結(jié)果：藻類等過度繁殖導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)被破壞。 2．能量流動和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系 (1)能量流動的特點是單向流動、逐級遞減，而物質(zhì)循環(huán)的特點是具有全球性、反復(fù)利用、循環(huán)流動。 (2)物質(zhì)循環(huán)的動

3、力來自能量，而物質(zhì)又是能量的載體，使能量沿著食物鏈(網(wǎng))流動。 [基礎(chǔ)自測] 1．判斷對錯 (1)參與循環(huán)的物質(zhì)是組成生物體的各種化合物。 (×) 提示：是C、H、O、N、P、Ca等元素。 (2)碳循環(huán)在生物群落內(nèi)部以CO2形式循環(huán)。 (×) 提示：以含碳有機物形式流動。 (3)化石燃料的大量燃燒是造成溫室效應(yīng)的主要原因。 (√) (4)物質(zhì)循環(huán)中所說的“生態(tài)系統(tǒng)”是指一般的生態(tài)系統(tǒng)。 (×) 提示：指的是生物圈。 (5)沼渣、沼液作為肥料還田，使能量能夠循環(huán)利用。 (×) 提示：是物質(zhì)循環(huán)利用。 2．下列關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的敘述，不正確的是(　　) A．碳在生物群落

4、與無機環(huán)境之間主要以CO2的形式循環(huán) B．生態(tài)系統(tǒng)的各種成分都參與碳循環(huán)過程 C．大氣中的CO2要轉(zhuǎn)變成含碳有機物只能通過綠色植物的光合作用 D．如果碳循環(huán)過程不能進行，生態(tài)系統(tǒng)將會被破壞 C　[碳在生物群落與無機環(huán)境之間主要以CO2的形式循環(huán)，在生物群落內(nèi)部是以有機物的形式傳遞，A正確；生態(tài)系統(tǒng)的各種成分都參與碳循環(huán)過程，B正確；大氣中的CO2要轉(zhuǎn)變成含碳有機物主要通過綠色植物的光合作用，還可以通過部分原核生物的光合作用和化能合成作用合成有機物，C錯誤；如果碳循環(huán)過程不能進行，生態(tài)系統(tǒng)將會被破壞，D正確。] 3．如圖為生態(tài)系統(tǒng)中碳循環(huán)的模式圖。相關(guān)敘述正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號

5、：85732183】 A．1代表生產(chǎn)者，5可以代表化能合成作用 B．細菌在生態(tài)系統(tǒng)中只可以作為1、3所示成分 C．在食物鏈中占有碳元素最多的營養(yǎng)級是1所在營養(yǎng)級 D．碳元素的循環(huán)可以在任何一個結(jié)構(gòu)完善的生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)獨立進行 C　[分析題圖可知，圖中1是生產(chǎn)者、2是消費者、3是分解者、4是無機環(huán)境，5和7表示呼吸作用，6表示光合作用或化能合成作用，A錯誤；在生態(tài)系統(tǒng)中，細菌可以是1生產(chǎn)者(如硝化細菌)、2消費者(如寄生細菌)、3分解者(如腐生細菌)，B錯誤；在食物鏈中占有碳元素最多的營養(yǎng)級是1生產(chǎn)者所在營養(yǎng)級，C正確；碳元素的循環(huán)屬于物質(zhì)循環(huán)，具有全球性特點，D錯誤。] [合 作

6、探 究·攻 重 難] 物質(zhì)循環(huán)的概念和實例 [思考交流] 觀察下面的碳循環(huán)模式圖，討論相關(guān)問題： 1．CO2除通過生產(chǎn)者的光合作用進入生物群落外，還有進入生物群落的途徑嗎？ 提示：化能合成作用。 2．與自然界的碳循環(huán)關(guān)系最密切的兩種細胞器是什么？ 提示：葉綠體和線粒體。 3．碳在生態(tài)系統(tǒng)各成分之間的傳遞都是雙向的嗎？ 提示：不是，只有生產(chǎn)者和無機環(huán)境之間的傳遞是雙向的，而其他成分之間的傳遞均是單向的。 4．如果人們大量燃燒化石燃料，或亂砍濫伐森林，對生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)有何影響？ 提示：大量燃燒化石燃料，會使CO2在很短時間內(nèi)釋放出來，亂砍濫伐森林，會使大氣CO2進入

7、群落過程受阻，打破碳循環(huán)平衡，使大氣中CO2的含量增高，進而導(dǎo)致溫室效應(yīng)。 [歸納總結(jié)] 1．圖解法理解碳循環(huán)的過程 2．表格法比較碳循環(huán)的形式 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 食物鏈和食物網(wǎng) 生產(chǎn)者和消費者的呼吸作用，分解者的分解作用，化石燃料的燃燒 3．碳平衡分析及對環(huán)境

8、的影響 (1)碳平衡的含義： 指碳的排放和吸收在數(shù)量或質(zhì)量上相等，大氣中的CO2濃度相對穩(wěn)定。 (2)碳平衡的失調(diào)——溫室效應(yīng)： [典例通關(guān)] 如圖是生態(tài)系統(tǒng)中碳循環(huán)示意圖，箭頭表示碳流動的方向。下列說法正確的是(　　) A．圖中A是生產(chǎn)者，C是分解者 B．圖中的A、D、E為該生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu) C．碳在生物群落與C之間以有機物的形式流動 D．E每增加1 kg的體重，至少需要25 kg的A 【技巧點撥】　快速確認碳循環(huán)的各環(huán)節(jié) D　[據(jù)圖分析，A是生產(chǎn)者，D、E是消費者，B是分解者，C是大氣中的CO2庫，A錯誤；生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)指的是食物鏈和食物網(wǎng)，圖中A→

9、D→E為該生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)，B錯誤；碳在生物群落與C之間以二氧化碳的形式流動，C錯誤；E每增加1 kg的體重，至少需要A＝1÷20%÷20%＝25 kg，D正確。] [活學(xué)活用] 根據(jù)如圖所示碳循環(huán)的部分過程進行的有關(guān)分析，不正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：85732184】 A．碳在生物群落與無機環(huán)境之間循環(huán)的物質(zhì)形式是CO2 B．參與②過程的生物有生產(chǎn)者、消費者和分解者 C．③過程增強后②過程隨之增強，所以不能通過增強③減少大氣中的CO2 D．開發(fā)太陽能、水能、核能等新能源，可減少人類對①過程的依賴 C　[碳元素在生物群落之間以含碳有機物的形式傳遞，在無機環(huán)境和生物群落

10、之間以CO2形式循環(huán)，A正確；②過程包括動物、植物以及微生物的呼吸作用，B正確；③過程主要為綠色植物的光合作用，所以光合作用增強后，能減少大氣中CO2，C錯誤；①過程表示化石燃料的燃燒，要減少人類對①過程的依賴，需要人們開發(fā)太陽能、水能、核能等新能源才行，D正確。] (備選習(xí)題) 如圖為碳循環(huán)的部分示意圖，下列說法不正確的是(　　) A．碳循環(huán)是指CO2在生物圈的循環(huán)過程 B．伴隨A過程的進行，能量輸入生物群落中 C．圖中A和B所示的物質(zhì)循環(huán)具有全球性 D．能完成該循環(huán)的生物不一定含有葉綠體和線粒體 A　[碳循環(huán)是指碳元素在生物圈的循環(huán)過程，A錯誤；A表示光合作用和化能合成作

11、用，伴隨A過程的進行，能量主要由光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能輸入生物群落中，B正確；物質(zhì)循環(huán)是在全球范圍內(nèi)的循環(huán)，C正確；A表示生產(chǎn)者的光合作用和化能合成作用，光能自養(yǎng)型的藍藻和進行化能合成作用的生物不含葉綠體，B可表示生物的呼吸作用，既可以是有氧呼吸，也可以是無氧呼吸，進行無氧呼吸的生物可以沒有線粒體，D正確。] 能量流動和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系 [思考交流] 下圖為能量流動與物質(zhì)循環(huán)關(guān)系圖示，討論相關(guān)問題： 1．物質(zhì)循環(huán)和能量流動的起點和終點是否相同？ 提示：不同。能量流動的起點和終點分別是生產(chǎn)者固定的太陽能和以熱能的形式散失；而物質(zhì)循環(huán)過程中物質(zhì)是循環(huán)利用的，所以是沒有起點和終點的。 2

12、．既然氮元素在生物群落和無機環(huán)境之間也是不斷循環(huán)的，為什么還要往農(nóng)田中不斷地施加氮肥？ 提示：物質(zhì)循環(huán)是指在生物圈范圍內(nèi)的物質(zhì)是循環(huán)的。農(nóng)田中不斷有糧食產(chǎn)出，基本元素不斷地被輸出，所以要不斷地施加氮肥。 3．能量在沿食物鏈流動時逐級遞減，環(huán)境中的一些有毒物質(zhì)比如農(nóng)藥或重金屬鹽是不是濃度也越來越低？ 提示：伴隨著物質(zhì)循環(huán)過程，環(huán)境中的一些有毒物質(zhì)會出現(xiàn)生物富集現(xiàn)象，即沿著食物鏈，營養(yǎng)級越高，富集物濃度越高。 [歸納總結(jié)]

13、 1．物質(zhì)循環(huán)和能量流動的區(qū)別 項目 物質(zhì)循環(huán) 能量流動 形式 以化學(xué)元素形式流動 光能→化學(xué)能→熱能(一般形式) 過程 在無機環(huán)境和生物群落間往復(fù)循環(huán) 沿食物鏈(網(wǎng))單向流動 范圍 生物圈 生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級 特點 反復(fù)利用，循環(huán)流動 單向流動，逐級遞減 2．物質(zhì)循環(huán)和能量流動的聯(lián)系 (1)能量的固定、儲存、轉(zhuǎn)移、釋放離不開物質(zhì)的合成和分解。 (2)物質(zhì)是能量沿食物鏈(網(wǎng))流動的載體。 (3)能量是物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)中往復(fù)循環(huán)的動力。 特別提醒：生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量流動“平衡”的相對性 (1)一個生態(tài)系統(tǒng)的能量

14、流動和物質(zhì)循環(huán)保持著相對的平衡，這是生態(tài)系統(tǒng)相對穩(wěn)定的重要保證。 (2)在生物圈范圍內(nèi)物質(zhì)是循環(huán)的，但是農(nóng)田中不斷有糧食產(chǎn)出，所以要不斷地補充物質(zhì)，如施加氮肥。 [典例通關(guān)] 圖示為一個簡化的草原生態(tài)系統(tǒng)能量流動和物質(zhì)循環(huán)示意圖，據(jù)圖對圖中箭頭的含義進行表中所列項目的分類，正確的是(　　) 含義 所屬箭頭號碼 ①生物群落中能量的散失 ②生物群落中的物質(zhì)回歸無機環(huán)境 ③無機環(huán)境中的能量進入生物群落 ④能量在生物之間單向流動 ⑤能量在食物鏈中流動 ⑥碳元素從有機物變?yōu)槎趸? ⑦碳元素從二氧化碳變?yōu)橛袡C物 A．①——(2)(3)(5) B

15、．②——(5)，③——(1) C．④——(2)(3)(5)，⑤——(2) D．⑥——(4)，⑦——(1) 【技巧點撥】　(1)回顧碳循環(huán)的過程及與能量流動的關(guān)系；(2)識別題干信息中各標號的含義。 D　[①各種生物成分通過呼吸作用，一部分能量以熱能的形式散失，對應(yīng)圖中(4)；②物質(zhì)返回無機環(huán)境中，也是通過呼吸作用，對應(yīng)圖中(4)；③通過生產(chǎn)者固定太陽能，對應(yīng)圖中(1)；④能量在生物之間單向流動和⑤能量在食物鏈中流動，對應(yīng)圖中的(2)；⑥碳元素從有機物變?yōu)槎趸?，也是來自呼吸作用，對?yīng)(4)；⑦碳元素從二氧化碳變?yōu)橛袡C物是通過光合作用實現(xiàn)的，對應(yīng)圖中(1)。] [活學(xué)活用] 下圖為

16、生態(tài)系統(tǒng)中能量流動和碳循環(huán)的關(guān)系圖，據(jù)圖回答下列問題。 (1)對物質(zhì)循環(huán)起關(guān)鍵作用的生態(tài)系統(tǒng)的成分是[　]________和[　]________。 (2)圖中的①③⑤表示的生理過程分別是：①________，③________，⑤________。 (3)c生物處于第________營養(yǎng)級，若要使c增加200 kg至少需要消耗a________kg。 [解析]　據(jù)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動和物質(zhì)循環(huán)的原理可知，a為生產(chǎn)者，①是光合作用；b是初級消費者，c為次級消費者，②③④為呼吸作用；d為分解者，⑤為分解作用。按照能量逐級遞減的原則，若使c增加200 kg至少需要a的量為200÷20%÷

17、20%＝5 000(kg)。 [答案]　(1)a　生產(chǎn)者D　分解者　(2)光合作用　呼吸作用　分解作用 (3)三　5 000 (備選習(xí)題) 在生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量流動過程中，連接生物群落與無機環(huán)境的重要的生理作用和重要環(huán)節(jié)分別是(　　) ①蒸騰作用?、诠夂献饔谩、酆粑饔谩? ④生產(chǎn)者?、菹M者　⑥分解者 A．①②；④⑥　　　 B．②③；④⑥ C．②③；④⑤ D．①③；④⑥ B　[連接生物群落與無機環(huán)境的重要生理作用：光合作用將無機物轉(zhuǎn)變成有機物進入生物群落，將光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能流入生物群落；呼吸作用將有機物轉(zhuǎn)變成無機物，歸還給無機環(huán)境，同時將化學(xué)能釋放出來。兩個主要環(huán)節(jié)：生

18、產(chǎn)者進行光合作用，它是能量流動的起點，在物質(zhì)循環(huán)中將無機物轉(zhuǎn)變成有機物進入生物群落；分解者將復(fù)雜的有機物轉(zhuǎn)變成無機物，是能量流動的終點，在物質(zhì)循環(huán)中將進入生物群落的物質(zhì)重新歸還給無機環(huán)境。] [當 堂 達 標·固 雙 基] 1．從物質(zhì)循環(huán)的角度看，人體內(nèi)的碳元素究其根源來自(　　) A．燃料中的碳　　　 B．所食動物體內(nèi)的碳 C．食物中的碳 D．大氣中的二氧化碳 D　[人類直接或間接以生產(chǎn)者為食，碳元素都是來自生產(chǎn)者，而生產(chǎn)者固定的CO2來自大氣。] 2．關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)的敘述，不正確的是(　　) A．所說的物質(zhì)是指組成生物體的一些基本化學(xué)元素 B．所說的生態(tài)系統(tǒng)是地球

19、最大的生態(tài)系統(tǒng)——生物圈 C．所說的循環(huán)是指物質(zhì)在生物與無機環(huán)境之間反復(fù)出現(xiàn)、循環(huán)流動 D．物質(zhì)在循環(huán)過程中不斷遞減 D　[物質(zhì)循環(huán)的實質(zhì)為元素在生物圈這個最大的生態(tài)系統(tǒng)中往復(fù)出現(xiàn)、循環(huán)利用，在這個過程中物質(zhì)是守恒的。] 3．下列關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)功能的敘述中，不正確的是(　　) A．能量只能由較低營養(yǎng)級流向較高營養(yǎng)級 B．食物鏈中的營養(yǎng)級可能是無限的 C．能量流動和物質(zhì)循環(huán)可以長期地保持動態(tài)平衡 D．生態(tài)系統(tǒng)中的能量最終以熱能的形式散失到環(huán)境中 B　[能量沿食物鏈流動的特點是逐級遞減，即營養(yǎng)級越高，所能獲得的能量越少，所以食物鏈中的營養(yǎng)級不可能是無限的。] 4．如圖表示生物圈中

20、碳元素的循環(huán)過程，下列有關(guān)敘述正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：85732185】 A．③過程代表綠色植物的光合作用 B．圖中A、B分別代表消費者和生產(chǎn)者 C．農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的中耕松土可以增大⑤過程 D．溫室效應(yīng)主要是由⑦過程造成的 D　[據(jù)圖可知B是生產(chǎn)者，③過程表示生產(chǎn)者的呼吸作用，④過程表示生產(chǎn)者的光合作用，A錯誤；根據(jù)圖中各成分之間的關(guān)系判斷：B是生產(chǎn)者，A是分解者，C是消費者，B錯誤；圖中⑤過程為消費者(動物)的呼吸作用，動物一般在地面活動，所以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的中耕松土對⑤過程幾乎沒有影響，C錯誤；溫室效應(yīng)是由于大氣中二氧化碳驟然增多導(dǎo)致的，大氣中二氧化碳的來源有各種生物的呼吸作

21、用和化石燃料的燃燒，而化石燃料的燃燒是大氣中二氧化碳增多的主要原因，D正確。] 5．下圖是生態(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。請仔細分析圖，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_______________________________________________________________

22、 ___________________________________________________________。 (4)碳元素在⑤和⑦中是以________形式流動，在①和⑥中是以________的形式流動。 [解析]　圖中A和D進行雙向的物質(zhì)傳遞，而且A指向B、C、D，而A、B、C指向D，可知A是生產(chǎn)者，C是消費者，B為分解者，D為無機環(huán)境。圖中的箭頭表現(xiàn)了生物群落中的不同生物與無機環(huán)境的相互作用。③是光合作用，將無機環(huán)境中的CO2轉(zhuǎn)化為有機物中的碳。動植物的遺體、排出物和殘落物等復(fù)雜的有機物通過B分解者分解為簡單的無機物。②⑤為生物群落中的各種生物將有機物通過細胞呼吸分解為C

23、O2返回無機環(huán)境的過程，即細胞呼吸。 [答案]　(1)生產(chǎn)者　有機物　(2)③?、摺、冖? (3)分解者　將動植物的遺體、排出物和殘落物等復(fù)雜的有機物分解為簡單的無機物　(4)CO2　有機物 [核心語句歸納] 1．生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)又稱為生物地球化學(xué)循環(huán)，是指在生態(tài)系統(tǒng)中，組成生物體的C、H、O、N、P、Ca等元素，不斷進行著從無機環(huán)境到生物群落，再回到無機環(huán)境的循環(huán)。 2．物質(zhì)循環(huán)和能量流動密切相關(guān)，又有本質(zhì)區(qū)別。物質(zhì)循環(huán)的動力來自能量，而物質(zhì)又是能量的載體。 3．在無機環(huán)境中，碳主要是以CO2和碳酸鹽的形式存在的。 4．碳循環(huán)過程中兩個重要的生理過程是光合作用和細胞呼吸。 10