(全國(guó)通用版)2018-2019版高中生物-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)課件-新人教版必修

第3節(jié)

生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)第5章生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性目標(biāo)導(dǎo)讀

1.結(jié)合教材P101圖5－11和溫室效應(yīng)示意圖，分析生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的特點(diǎn)，

并說(shuō)明碳循環(huán)失調(diào)與溫室效應(yīng)的關(guān)系。2.結(jié)合教材P102～103內(nèi)容，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究“土壤微生物的分解作用”。3.嘗試建立概念圖，說(shuō)明物質(zhì)循環(huán)與能量流動(dòng)的關(guān)系。重難點(diǎn)擊

1.生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)過(guò)程和特點(diǎn)。2.物質(zhì)循環(huán)與能量流動(dòng)的關(guān)系。課堂導(dǎo)入方式一右圖為美國(guó)耗資2億美元建立的地球生物圈2號(hào)。它是透明的，為什么呢？需要輸入光能。它又是封閉的，難道它不需要外界提供所需要的各種物質(zhì)嗎？方式二

20世紀(jì)50年代，人們?cè)?jīng)在農(nóng)田中廣泛使用DDT殺蟲(chóng)劑，并取得了較好的殺蟲(chóng)效果，然而讓人們意想不到的是，在遠(yuǎn)離施藥地區(qū)的南極大陸的企鵝體內(nèi)竟也發(fā)現(xiàn)了DDT！DDT是如何進(jìn)入南極企鵝體內(nèi)的呢？生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)是否也能流動(dòng)？具有什么特點(diǎn)？學(xué)完這節(jié)“生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)”后，我相信同學(xué)們就能解釋這些問(wèn)題了。一

碳循環(huán)三

土壤微生物的分解作用二

物質(zhì)循環(huán)及其與能量流動(dòng)的關(guān)系內(nèi)容索引當(dāng)堂檢測(cè)一碳循環(huán)1.碳循環(huán)過(guò)程知識(shí)梳理CO2植物動(dòng)物化石燃料(1)碳存在形式無(wú)機(jī)環(huán)境：____________生物群落：___________2.碳循環(huán)的分析CO2和碳酸鹽含碳有機(jī)物項(xiàng)目進(jìn)入生物群落生物群落內(nèi)部返回?zé)o機(jī)環(huán)境形式____________________方式

和____________通過(guò)______________①

的呼吸作用；②分解者的

；③化石燃料的燃燒是否雙向是否是(2)碳循環(huán)形式CO2含碳有機(jī)物光合作用化能合成作用CO2食物鏈或食物網(wǎng)生產(chǎn)者和消費(fèi)者分解作用3.溫室效應(yīng)(1)形成原因：化石燃料短時(shí)間內(nèi)燃燒使大氣中CO2含量

，打破了

的平衡。(2)危害：加快冰川的融化，導(dǎo)致海平面

，進(jìn)而對(duì)人類和其他許多生物的生存構(gòu)成威脅。迅速增加碳循環(huán)上升問(wèn)題探究結(jié)合右圖，探究分析碳循環(huán)的過(guò)程(1)寫出圖中①②③代表的生理過(guò)程：①____

，②

，③

。(2)寫出④⑤在生態(tài)系統(tǒng)中代表的成分：④

，⑤

。(3)物質(zhì)循環(huán)的形式有兩種即：④⑤與大氣之間主要以

形式進(jìn)行；在④與⑤之間以

形式沿食物鏈傳遞。(4)溫室效應(yīng)形成的原因是：上圖

(填序號(hào))中，短時(shí)間內(nèi)化石燃料大量燃燒。(5)預(yù)防溫室效應(yīng)要采取減少

和保護(hù)植被等措施。光合作用呼吸作用微生物的分解作用生產(chǎn)者消費(fèi)者CO2有機(jī)物⑥化石燃料的燃燒1.判斷正誤(1)沼渣、沼液作為肥料還田，使物質(zhì)能夠循環(huán)利用(

)(2)碳循環(huán)在生物群落內(nèi)部以CO2形式進(jìn)行(

)(3)化石燃料的大量燃燒是造成溫室效應(yīng)的主要原因(

)(4)碳元素在無(wú)機(jī)環(huán)境與生物群落之間傳遞時(shí)，只有生產(chǎn)者與無(wú)機(jī)環(huán)境之間的傳遞是雙向的，其他成分間都是單向的(

)答案活學(xué)活用√×√√

2.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(guò)程。下列有關(guān)說(shuō)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(guò)程的能量主要是由⑧過(guò)程提供的C.D經(jīng)⑤、⑥、⑦過(guò)程獲得的能量占A、B、C總能量的10%～20%D.C處于第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)答案解析生物群落與無(wú)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(jí)消費(fèi)者(第二營(yíng)養(yǎng)級(jí))，C為次級(jí)消費(fèi)者(第三營(yíng)養(yǎng)級(jí))；完成①過(guò)程的能量主要由太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化的活躍的化學(xué)能提供；捕食食物鏈中相鄰兩營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的能量傳遞效率約為10%～20%。故選D。一題多變(1)上題中的生物A的細(xì)胞中一定含有葉綠體嗎？答案不一定，A為生產(chǎn)者，可能是綠色植物、藍(lán)藻、光合細(xì)菌或硝化細(xì)菌等可以進(jìn)行光合作用或化能合成作用的生物，而只有綠色植物細(xì)胞中含有葉綠體。(2)適度松土可以促進(jìn)圖中的什么過(guò)程？答案適度松土可促進(jìn)分解者的分解作用即過(guò)程⑧。(3)若D中含有細(xì)胞核，則D中將含碳有機(jī)物轉(zhuǎn)化為CO2的具體場(chǎng)所是什么？答案細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)或線粒體基質(zhì)。(4)寫出圖中的捕食鏈。答案A→B→C。(5)圖中碳元素以有機(jī)物形式進(jìn)行傳遞的過(guò)程有哪些呢？答案②③⑤⑥⑦。(6)如果人們不按生態(tài)規(guī)律辦事，亂砍濫伐森林或?qū)⒒剂线M(jìn)行大量燃燒，對(duì)大氣中的氣體X有何影響？答案二者都會(huì)打破碳循環(huán)平衡，前者使大氣中CO2進(jìn)入生物群落的過(guò)程受阻，大氣中CO2的含量就會(huì)明顯增多；后者使CO2在很短時(shí)間內(nèi)釋放出來(lái)，使大氣中CO2的含量增高，進(jìn)而導(dǎo)致溫室效應(yīng)。方法鏈接碳循環(huán)中各成分的確定方法圖中①與④之間為雙箭頭，故一個(gè)為生產(chǎn)者，另一個(gè)為大氣中的CO2庫(kù)；又因?yàn)槠渌鱾€(gè)成分都有箭頭指向④，所以④為大氣中的CO2庫(kù)、①為生產(chǎn)者。其他生物部分的箭頭都指向③，所以③是分解者，剩余的②為消費(fèi)者。二物質(zhì)循環(huán)及其與能量流動(dòng)的關(guān)系1.物質(zhì)循環(huán)(1)概念：組成生物體的

，都不斷進(jìn)行著從

到

，又從

到

的循環(huán)過(guò)程。(2)特點(diǎn)①全球性：物質(zhì)循環(huán)的概念中所說(shuō)的“生態(tài)系統(tǒng)”并不是一般的生態(tài)系統(tǒng)，而是指地球上最大的生態(tài)系統(tǒng)——生物圈，因此物質(zhì)循環(huán)具有

的特點(diǎn)。②循環(huán)性：無(wú)機(jī)環(huán)境中的物質(zhì)可以被生物群落

，即生物群落和無(wú)機(jī)環(huán)境之間的物質(zhì)可以反復(fù)出現(xiàn)、循環(huán)利用，周而復(fù)始地進(jìn)行循環(huán)，不會(huì)消失。知識(shí)梳理C、H、O、N、P、S等元素?zé)o機(jī)環(huán)境生物群落生物群落無(wú)機(jī)環(huán)境全球性反復(fù)利用項(xiàng)目能量流動(dòng)物質(zhì)循環(huán)形式光能→

→熱能(一般形式)

形式流動(dòng)過(guò)程沿

單向流動(dòng)在

間往復(fù)循環(huán)范圍生態(tài)系統(tǒng)________________特點(diǎn)______________________________________聯(lián)系同時(shí)進(jìn)行、相互依存，不可分割：①能量的

、轉(zhuǎn)移和釋放，離不開(kāi)物質(zhì)的

；②物質(zhì)是能量沿

流動(dòng)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_____2.物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的關(guān)系化學(xué)能化學(xué)元素食物鏈(網(wǎng))無(wú)機(jī)環(huán)境和生物群落各營(yíng)養(yǎng)級(jí)全球性單向流動(dòng)，逐級(jí)遞減反復(fù)出現(xiàn)，循環(huán)流動(dòng)固定、儲(chǔ)存合成和分解食物鏈(網(wǎng))動(dòng)力問(wèn)題探究1.如圖是某森林生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)和能量流向示意圖，h、i、j、k表示不同用途的有機(jī)物(j是未利用部分)，方框大小表示使用量，分析回答下列問(wèn)題：(1)圖中h、i、k分別指代用于___________

的有機(jī)物量。(2)進(jìn)入該生態(tài)系統(tǒng)的CO2量應(yīng)該包括_____

和

的總和。細(xì)胞呼吸、流入下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)、流向分解者各h產(chǎn)生的CO2總量

未利用部分(3)因?yàn)槟芰苛鲃?dòng)是

的，所以生產(chǎn)者i的量

被初級(jí)消費(fèi)者同化有機(jī)物的量。(4)能量流動(dòng)是

，所以流向分解者的k

被生產(chǎn)者直接吸收利用。逐級(jí)遞減大于單向的不能2.既然氮元素在生物群落和無(wú)機(jī)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？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。答案3.能量在沿食物鏈流動(dòng)時(shí)逐級(jí)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(lái)越低？伴隨著物質(zhì)循環(huán)過(guò)程，環(huán)境中的一些有毒物質(zhì)會(huì)出現(xiàn)生物富集現(xiàn)象，即沿著食物鏈，營(yíng)養(yǎng)級(jí)越高，富集物濃度越高。答案3.如圖為生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)和碳循環(huán)的關(guān)系圖，據(jù)圖回答下列問(wèn)題：(1)對(duì)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(guò)程分別是：①

，③

，⑤

。(3)c生物處于第

營(yíng)養(yǎng)級(jí)，若要使c增加200kg，至少需要消耗a

kg。答案解析活學(xué)活用a生產(chǎn)者d分解者光合作用呼吸作用分解作用三5000據(jù)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)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(jí)消費(fèi)者；c為次級(jí)消費(fèi)者，②③④為呼吸作用；d為分解者，⑤為分解作用。按照能量逐級(jí)遞減的原則，若使c增加200kg至少需要a的量為200×5×5＝5000kg。一題多變分析上題簡(jiǎn)圖，不能得到的結(jié)論是A.物質(zhì)作為能量的載體，使能量沿著食物鏈(網(wǎng))流動(dòng)B.能量作為動(dòng)力，使物質(zhì)能夠不斷地在生物群落和無(wú)機(jī)環(huán)境之間循環(huán)往返C.能量2、3、4、5的總和便是生產(chǎn)者所固定的太陽(yáng)能總量D.碳在生物群落和無(wú)機(jī)環(huán)境之間的循環(huán)主要是以CO2的形式進(jìn)行的答案方法鏈接能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)關(guān)系分析(1)能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)相伴而行，但能量在傳遞過(guò)程中由光能→化學(xué)能→熱能，而物質(zhì)在循環(huán)中，由無(wú)機(jī)物(CO2)→有機(jī)物→無(wú)機(jī)物(CO2)。(2)能量流動(dòng)的終點(diǎn)是熱能散失到無(wú)機(jī)環(huán)境中，不能循環(huán)利用。而物質(zhì)循環(huán)產(chǎn)生的CO2又被重新利用，所以沒(méi)有終點(diǎn)。三

土壤微生物的分解作用知識(shí)梳理1.實(shí)驗(yàn)原理(1)土壤中存在種類、數(shù)目繁多的細(xì)菌、真菌等微生物，它們?cè)谏鷳B(tài)系統(tǒng)中的成分為

。(2)分解者的作用是將環(huán)境中的有機(jī)物分解為無(wú)機(jī)物，其分解速度與環(huán)境中的

、

等生態(tài)因子相關(guān)。2.案例設(shè)計(jì)水分溫度分解者項(xiàng)目案例1案例2實(shí)驗(yàn)假設(shè)土壤微生物能分解落葉使之腐爛土壤微生物能分解淀粉實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)組對(duì)土壤

處理A燒杯中加入30mL土壤浸出液＋淀粉糊高溫實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)照組對(duì)土壤

處理(自然狀態(tài))B燒杯中加入

＋與A等量的淀粉糊自變量土壤中________________是否加土壤浸出液實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象在相同時(shí)間內(nèi)實(shí)驗(yàn)組落葉腐爛程度

對(duì)照組AA1不變藍(lán)A2_____________BB1變藍(lán)B2_________________結(jié)論分析____________________________________________________不做任何30mL蒸餾水是否含有微生物小于產(chǎn)生磚紅色沉淀不產(chǎn)生磚紅色沉淀微生物對(duì)落葉有分解作用土壤浸出液中的微生物能分解淀粉注:在A1、B1中加入碘液,在A2、B2中加入斐林試劑并加熱。問(wèn)題探究1.碘液與斐林試劑的檢測(cè)作用是不是一樣？答案前者檢測(cè)淀粉的分解是否徹底完成，后者檢測(cè)淀粉的分解是否發(fā)生。2.探究實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)組、對(duì)照組如何確定？答案根據(jù)題意首先弄清實(shí)驗(yàn)研究的自變量是什么，然后找到接受自變量處理的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是未知的，為實(shí)驗(yàn)組；未接受自變量處理的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是已知的，為對(duì)照組。4.土壤中生活著肉眼看不見(jiàn)的細(xì)菌、絲狀真菌和呈放射狀的放線菌，這些微生物的數(shù)量是極其繁多的。某同學(xué)要探究土壤微生物對(duì)淀粉是否有分解作用，設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)你幫助完成有關(guān)問(wèn)題。(1)作出假設(shè)：土壤微生物對(duì)淀粉有分解作用。(2)實(shí)驗(yàn)用具及藥品：燒杯、紗布、玻璃棒、試管、酒精燈、水、蒸餾水、碘液、斐林試劑，淀粉糊等。(3)實(shí)驗(yàn)步驟：①將取自農(nóng)田、林地或花盆等處的土壤放入里面墊有厚紗布的燒杯中，加水?dāng)嚢?，然后將紗布連同土壤一起取出。將留在燒杯中的土壤浸出液靜置一段時(shí)間備用?；顚W(xué)活用②另取兩只燒杯，編號(hào)A和B，____________________________________

。③在室溫(20℃左右)下放置7d，分別取A、B燒杯中的溶液20mL，各放入兩支試管中，分別編號(hào)為A1、A2、B1、B2。④在A1、B1試管中加入

；在A2、B2試管中加入

，并進(jìn)行水浴加熱。⑤觀察試管中溶液的顏色變化，記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。(4)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：①如果支持所作的假設(shè)，則實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是_____________________________

。②如果不支持所作的假設(shè)，則實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是____________________________

。

放入等量淀粉糊，在A燒杯中加入30mL土壤浸出液，B燒杯中加入30mL蒸餾水答案解析碘液斐林試劑與B1、B2相比，A1無(wú)藍(lán)色出現(xiàn)，

A1、A2的顏色分別與B1、B2相同，A1出現(xiàn)藍(lán)色，A2無(wú)磚紅色沉淀A2出現(xiàn)磚紅色沉淀題目未要求確定某種微生物，而是將土壤微生物作為整體予以研究。總體思路：本題為探究性實(shí)驗(yàn)，要先作出“是”或“否”的假設(shè)；據(jù)所給藥品可知，碘液是檢驗(yàn)淀粉的，斐林試劑是檢驗(yàn)還原糖的(即淀粉水解產(chǎn)物)；據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟(3)②，可知實(shí)驗(yàn)分為A、B對(duì)照；所以綜合起來(lái)講，圍繞假設(shè)通過(guò)A、B的顯色情況作出結(jié)論。一題多變另一位同學(xué)要探究土壤微生物能否分解農(nóng)藥，并盡快得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，用“敵草隆”(一種除草劑)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：取等量砂土分裝于相同的兩個(gè)容器中，a組高壓滅菌，b組不滅菌。下列有關(guān)事項(xiàng)的敘述中正確的是A.向a、b中噴入等量的“敵草隆”，再置于同一恒溫箱中培養(yǎng)相同時(shí)間B.檢測(cè)“敵草隆”的消失情況，預(yù)計(jì)a的“敵草隆”全部消失，b的基本不變C.只用砂土實(shí)驗(yàn)效果比用幾種典型土壤混合后的好D.再增加c組作為對(duì)照，不噴入“敵草隆”，其他處理與a、b組相同答案課堂小結(jié)元素全球性全球范圍光合化能合成有機(jī)物呼吸當(dāng)堂檢測(cè)23451.從物質(zhì)循環(huán)的角度看，人體內(nèi)的碳元素究其根源來(lái)自A.燃料中的碳

B.所食動(dòng)物體內(nèi)的碳C.食物中的碳

D.大氣中的二氧化碳√答案解析1人類直接或間接以生產(chǎn)者為食，都是來(lái)自生產(chǎn)者，生產(chǎn)者固定的CO2來(lái)自大氣。234512.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(shuō)的物質(zhì)是指組成生物體的C、H、O、N、P、S等元素B.所說(shuō)的生態(tài)系統(tǒng)是指地球上最大的生態(tài)系統(tǒng)——生物圈C.所說(shuō)的循環(huán)是指物質(zhì)在生物群落與無(wú)機(jī)環(huán)境之間反復(fù)出現(xiàn)、循環(huán)流動(dòng)D.物質(zhì)在循環(huán)過(guò)程中不斷遞減√答案解析物質(zhì)循環(huán)的實(shí)質(zhì)為元素在生物圈這個(gè)最大的生態(tài)系統(tǒng)中往復(fù)出現(xiàn)、循環(huán)利用，在這個(gè)過(guò)程中物質(zhì)是守恒的。3.某生物興趣小組的同學(xué)為證明某細(xì)菌對(duì)樹(shù)葉的分解作用，分別提出三種實(shí)驗(yàn)方案。其共同之處是：將同一種樹(shù)的落葉分成甲、乙兩等份，實(shí)驗(yàn)過(guò)程保持樹(shù)葉濕潤(rùn)，其他實(shí)驗(yàn)條件和步驟如下表所示。23451序號(hào)實(shí)驗(yàn)處理甲乙方案一無(wú)菌條件自然條件方案二先滅菌，再放于適宜條件下自然條件方案三先滅菌，再放于適宜條件下先滅菌，然后接種某種細(xì)菌，最后置于適宜條件下哪種實(shí)驗(yàn)方案能達(dá)到目的A.方案一

B.方案二C.方案三

D.三個(gè)方案都不能達(dá)到√23451答案解析欲證明樹(shù)葉的分解是由“某種細(xì)菌”所引起的，應(yīng)先將樹(shù)葉滅菌，排除其他微生物對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾，同時(shí)應(yīng)將滅菌后的樹(shù)葉分成兩組，一組接種該細(xì)菌，另一組不接種，兩組均置于適宜條件下培養(yǎng)，以便對(duì)比分析得出結(jié)論。234514.在自然生態(tài)系統(tǒng)中，物質(zhì)是能量流動(dòng)的載體。下列敘述正確的是A.能量可驅(qū)動(dòng)物質(zhì)循環(huán)B.物質(zhì)和能量可循環(huán)利用C.能量只能在食物鏈中流動(dòng)D.能量和生物數(shù)量金字塔均可倒置√答案解析生態(tài)系統(tǒng)的主要功能是能量流動(dòng)和物質(zhì)