導(dǎo)學(xué)案：生態(tài)系統(tǒng)的功能

生態(tài)系統(tǒng)的功能導(dǎo)學(xué)案第二課時【目標(biāo)導(dǎo)讀】1.概述水循環(huán)、碳循環(huán)和氮循環(huán)的過程，并歸納物質(zhì)循環(huán)的特點。2.比較能量流動和物質(zhì)循環(huán)的過程和特點，歸納二者的區(qū)別和聯(lián)系?！局仉y點擊】1.生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)過程和特點。2.物質(zhì)循環(huán)與能量流動的關(guān)系。如圖是某湖泊生態(tài)系統(tǒng)能量流動的定量分析圖解。圖中A、B、C代表三個營養(yǎng)級，數(shù)字均為實際測得的能量值，單位為百萬千焦(×106kJ)。已知該生態(tài)系統(tǒng)受到的太陽輻射為118872×106kJ，但其中118761×106kJ的能量未被利用。請回答：1．請將流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量填寫在圖中的括號內(nèi)，這部分能量是生產(chǎn)者所固定的太陽能。2．能量流動的渠道是食物鏈和食物網(wǎng)。3．能量流動的特點是單向流動和逐級遞減。4．能量從第一營養(yǎng)級到第二營養(yǎng)級的傳遞效率約為%，從第二營養(yǎng)級到第三營養(yǎng)級的傳遞效率為20%。5.次級消費者呼吸消耗的能量占其同化作用所得到能量的百分比是60%。6．由圖可知，下一個營養(yǎng)級不能得到上一個營養(yǎng)級的全部能量，原因有：(1)各營養(yǎng)級生物體內(nèi)的大量能量被細(xì)胞呼吸消耗。(2)其次是上一個營養(yǎng)級的部分能量未被下一個營養(yǎng)級利用。(3)還有少數(shù)能量被分解者利用。課堂導(dǎo)入下圖為美國耗資2億美元建立的地球生物圈2號。它是透明的，為什么呢？生：需要輸入光能。師：同時，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？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)們就能解釋這個問題了。探究點一：水的循環(huán)、碳的循環(huán)和氮的循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)主要包括水的循環(huán)、碳的循環(huán)和氮的循環(huán)，請結(jié)合教材P97～99內(nèi)容分析它們的具體過程，并歸納其共同特點。1．水的循環(huán)(1)分析圖中數(shù)據(jù)：海洋蒸發(fā)量比降水量多出，陸地的降水量比蒸發(fā)量多出，這可以說明海洋中蒸發(fā)的水量大部分直接以降水的形式回到海洋，小部分降到了陸地上。而陸地上多出的這部分水量就以地表徑流的形式歸還到海洋中。(2)海洋和陸地的總蒸發(fā)量為，總降水量為，二者相等，說明水分可以循環(huán)往復(fù)的利用。(3)水的循環(huán)是局部性的，還是全球性的？答案全球性的。2．碳的循環(huán)(1)碳在自然界的儲存庫主要是水圈和大氣圈，_CO2是碳循環(huán)中主要的形式。(2)自然界中的碳元素是以CO2的形式被生產(chǎn)者利用，通過光合作用或化能合成作用合成含碳有機物儲存在體內(nèi)，進入生物群落。(3)碳元素在生物群落中以含碳有機物的形式，沿著食物鏈和食物網(wǎng)往下傳遞，最終流向分解者。(4)動植物的呼吸作用和分解者的分解作用，以及化石燃料的燃燒都可以把有機物分解成無機物，以CO2的形式歸還給環(huán)境。(5)如果人們不按生態(tài)規(guī)律辦事，亂砍濫伐森林，對生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)有何影響？答案打破了碳循環(huán)平衡，使大氣中CO2進入群落的過程受阻，大氣中CO2的含量就會明顯增多。(6)化石燃料的大量燃燒，對生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)有何影響？又有什么危害？答案CO2在很短時間內(nèi)釋放出來，打破了碳循環(huán)平衡，使大氣中CO2的含量增高，進而導(dǎo)致溫室效應(yīng)。危害：加快極地和高山冰川的融化，導(dǎo)致海平面上升，進而對人類和其他許多生物的生存構(gòu)成威脅。小貼士碳循環(huán)中各成分的確定方法圖中①與④間為雙箭頭，故一個為生產(chǎn)者，另一個為大氣中的CO2庫；又因為其他各個成分都有箭頭指向④，所以④為大氣中的CO2庫，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為消費者。3．氮的循環(huán)(1)氮的氣體形式在空氣中的含量高達79%，但不能被植物直接利用，要經(jīng)過固氮菌(如根瘤菌)的固氮過程轉(zhuǎn)化為硝酸鹽和氨后，再供給植物利用。(2)動植物遺體、排泄物等中的含氮有機物先經(jīng)過氨化細(xì)菌的作用生成NH3，再經(jīng)過亞硝酸鹽細(xì)菌和硝酸鹽細(xì)菌的作用生成硝酸鹽，一部分硝酸鹽可以被植物體再利用，另一部分硝酸鹽被反硝化細(xì)菌還原成氮氣歸還到大氣中去。(3)綜上可見，氮循環(huán)的形式有N2、NH3、NOeq\o\al(－,3)、含氮有機物等。(4)氮循環(huán)是否具有全球性的特點？答案是。小貼士根瘤菌通過固氮作用為大豆提供氮元素，大豆為異養(yǎng)型的根瘤菌提供有機物，二者共同生存、互利互惠，這種關(guān)系稱為互利共生。4．結(jié)合以上的實例，歸納物質(zhì)循環(huán)的特點(1)循環(huán)再生、反復(fù)利用；(2)全球性。歸納提煉水的循環(huán)碳的循環(huán)氮的循環(huán)實質(zhì)H、O元素的循環(huán)C元素的循環(huán)N元素的循環(huán)循環(huán)的形式水蒸氣、液態(tài)水CO2、含碳有機物N2、NH3、NOeq\o\al(－,3)、含氮有機物等主要過程蒸發(fā)、降水、動植物的吸收光合作用、細(xì)胞呼吸、分解作用、燃燒固氮作用、硝化作用、反硝化作用、燃燒、分解作用共同特點循環(huán)性、全球性活學(xué)活用1．如圖為生態(tài)系統(tǒng)中碳循環(huán)過程，其中甲、乙、丙、丁構(gòu)成生態(tài)系統(tǒng)的生物群落，箭頭表示物質(zhì)循環(huán)方向。請判斷下列說法的正誤。(1)圖中①過程可以表示綠色植物的光合作用()(2)缺少類群甲則生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)不能正常進行()(3)類群丙無氧呼吸是產(chǎn)生大氣中氣體X的途徑之一()(4)碳在乙、丙中以有機物的形式存在()(5)參與物質(zhì)循環(huán)的對象是含碳的糖類、脂肪、蛋白質(zhì)等有機物()(6)碳循環(huán)是在組成生態(tài)系統(tǒng)的生物群落的生物體內(nèi)的循環(huán)運動()(7)碳循環(huán)是碳元素在生物群落與無機環(huán)境之間的循環(huán)過程()問題導(dǎo)析(1)據(jù)圖，氣體X為CO2，與其具有雙向箭頭的乙為生產(chǎn)者，乙、丙、丁都指向甲，甲為分解者，丙為初級消費者，丁為次級消費者。(2)碳在生物群落內(nèi)的存在形式是含碳有機物。(3)碳循環(huán)是組成生物體的元素的循環(huán)，而不是化合物的循環(huán)。答案(1)√(2)√(3)×(4)√(5)×(6)×(7)√解析由圖可知，氣體X為二氧化碳，類群乙為生產(chǎn)者，類群丙為消費者，其無氧呼吸不能產(chǎn)生二氧化碳。聯(lián)系生物群落與無機環(huán)境的兩種成分是生產(chǎn)者和分解者，圖中甲為分解者，如果甲缺少，生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)將不能正常進行。參與循環(huán)的物質(zhì)對象是組成生物體的C、H、O、N、P、S等元素。生物地球化學(xué)循環(huán)指的是地球上最大的生態(tài)系統(tǒng)(生物圈)中的物質(zhì)循環(huán)，在生物圈的生物群落與無機環(huán)境之間的循環(huán)運動。探究點二：物質(zhì)循環(huán)和能量流動的關(guān)系物質(zhì)循環(huán)和能量流動是生態(tài)系統(tǒng)的兩大主要功能，它們之間既有區(qū)別，又相互聯(lián)系，結(jié)合下圖分析二者的關(guān)系：1．完成下表，歸納二者的區(qū)別項目物質(zhì)循環(huán)能量流動特點反復(fù)利用、循環(huán)流動單向流動、逐級減少范圍全球性生態(tài)系統(tǒng)的各營養(yǎng)級2.閱讀教材，歸納二者的聯(lián)系(1)物質(zhì)為能量的流動提供載體，使能量能夠在食物鏈和食物網(wǎng)中進行傳遞。(2)能量的固定、貯存、轉(zhuǎn)換、釋放都伴隨著物質(zhì)的合成和分解過程。(3)能量的流動使得非生物環(huán)境和生物群落之間的物質(zhì)不斷循環(huán)往復(fù)，所以說，能量是物質(zhì)循環(huán)的動力。歸納提煉繪制物質(zhì)循環(huán)和能量流動圖解時應(yīng)注意的問題(1)繪制物質(zhì)循環(huán)圖解時，注意物質(zhì)是可以循環(huán)的，即物質(zhì)循環(huán)的箭頭可以是雙向的。(2)能量流動是單向的，生產(chǎn)者的能量可流向消費者和分解者，但消費者與分解者中的能量不能流向生產(chǎn)者。(3)繪制能量流動圖解時，只要存在有機物傳遞即伴隨著能量的傳遞(如動植物遺體、殘枝敗葉→沼氣池；沼渣→食用菌等，均既有物質(zhì)傳遞，又有能量流動)?；顚W(xué)活用2．如圖為碳循環(huán)的主要途徑，下列有關(guān)敘述錯誤的是()A．圖中B能實現(xiàn)光能→化學(xué)能的轉(zhuǎn)化B．由B→C→D的林德曼效率是變化的C．B、E是實現(xiàn)生物群落與非生物環(huán)境溝通的關(guān)鍵環(huán)節(jié)D．B、C、D被E食用而處于第二、三