高中生物第5章生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性5.3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[學(xué)習(xí)目標(biāo)]

1.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.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究“土壤微生物的分解作用”。3.說(shuō)明物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的關(guān)系。方式一下圖為美國(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？課堂導(dǎo)入方式二20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。新知導(dǎo)學(xué)達(dá)標(biāo)檢測(cè)內(nèi)容索引新知導(dǎo)學(xué)1.碳循環(huán)過(guò)程一、碳循環(huán)呼吸作用CO2光合作用植物動(dòng)物化石燃料2.碳循環(huán)的分析CO2和碳酸鹽含碳有機(jī)物(2)碳循環(huán)形式CO2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CO2合成作用光合作用化能食物鏈或食物網(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(lèi)和其他許多生物的生存構(gòu)成威脅。迅速增加碳循環(huán)上升碳平衡的失調(diào)——溫室效應(yīng)深化拓展例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√×√√例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CO2和COB.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；①表示光合作用，該過(guò)程所需的能量來(lái)自太陽(yáng)能；兩個(gè)相鄰營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的傳遞效率為10%～20%，而圖中D為分解者，不參與食物鏈的組成；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))。(1)上題中的生物A的細(xì)胞中一定含有葉綠體嗎？一題多變答案不一定，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)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)。答案碳循環(huán)示意圖中各組成成分的判斷方法(1)首先判斷雙箭頭的兩端是生產(chǎn)者和大氣中的CO2庫(kù)，除雙箭頭外生產(chǎn)者(A)只有出發(fā)箭頭，大氣中的CO2庫(kù)(B)只有接受箭頭。(2)除大氣中的CO2庫(kù)(B)外，其余各成分都指向的為分解者(D)，分解者則只指向大氣中的CO2庫(kù)(B)，其余成分為消費(fèi)者(C)。方法技巧二、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。C、H、O、N、P、S等元素

無(wú)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)元素反復(fù)出現(xiàn)，循環(huán)流動(dòng)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_______食物鏈(網(wǎng))食物鏈(網(wǎng))無(wú)機(jī)環(huán)境和生物群落固定、儲(chǔ)存全球性單向流動(dòng)，逐級(jí)遞減各營(yíng)養(yǎng)級(jí)合成和分解動(dòng)力例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)鍵作用的成分是[

]

和[

]

。答案解析

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200kg÷20%÷20%＝5000kg。解析a

生產(chǎn)者d分解者(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。答案分解作用光合作用呼吸作用三5000方法技巧能量流動(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1.實(shí)驗(yàn)原理(1)土壤中存在種類(lèi)、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)。分解者

溫度水分項(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2.案例設(shè)計(jì)30mL蒸餾水高溫不做任何是否含有微生物小于微生物對(duì)落葉有分解作用實(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______________________________________________________產(chǎn)生磚紅色沉淀不產(chǎn)生磚紅色沉淀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中加入斐林試劑并水浴加熱。例4

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√學(xué)習(xí)小結(jié)呼吸元素全球性全球范圍光合化能合成有機(jī)物達(dá)標(biāo)檢測(cè)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(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√1234解析解析

人類(lèi)直接或間接以生產(chǎn)者為食，生產(chǎn)者固定的二氧化碳來(lái)自大氣。52.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√1245解析解析

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。33.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。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√答案解析1245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31245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。34.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1245√答案解析解析

生態(tài)系統(tǒng)的主要功能是能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)，二者是同時(shí)進(jìn)行的，彼此相互依存，不可分割。物質(zhì)作為能量流動(dòng)的載體，使能量沿著食物鏈(網(wǎng))流動(dòng)；能量作為物質(zhì)循環(huán)的動(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。能量金字塔不可倒置，生物數(shù)量金字塔可倒置。35.如圖是生態(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(qǐng)分析并回答下列問(wèn)題：(1)圖中A代表

，碳在C中以

形式存在。1245解析答案生產(chǎn)者

含碳有機(jī)物3