高中生物人教版高二必修3教学案第5章第3节生态系统的物质循环.docx

1、高中生物人教版高二必修3教学案第5章第3节生态系统的物质循环第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大气中的CO2进入生物群落的途径有光合作用和化能合成作用。3生物群落中的碳返回大气的途径有动植物的呼吸作用，微生物的分解作用及化石燃料的燃烧。4物质循环的特点是具有全球性、循环性。5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。6物质循环是能量流动的载体，能量流动是物质循环的动力。一、物质循环的概念1物质：组成生物体的C

2、、H、O、N、P、S等化学元素。2过程：无机环境生物群落。3范围：生物圈。4特点：(1)具有循环性，物质可以被生物群落反复利用。(2)具有全球性，因此又叫生物地球化学循环。二、物质循环的实例碳循环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过程图解据图填空图中：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

3、存构成威胁。三、物质循环和能量流动的关系二者是同时进行的，彼此相互依存，不可分割。(1)物质作为能量的载体，使能量沿着食物链(网)流动。(2)能量作为动力，使物质能够不断地在生物群落和无机环境之间循环往返。四、土壤微生物的分解作用1案例1中实验的自变量是土壤微生物的有无，对照组不做处理，实验组要尽可能排除土壤微生物的作用，应进行灭菌处理。2案例2中A组土壤浸出液含有微生物，B组烧杯中加入的液体应不含微生物，因此可加入等量的蒸馏水。1判断下列叙述的正误(1)参与循环的物质是组成生物体的各种化合物()(2)碳循环在生物群落内部以CO2形式进行()(3)植物可通过呼吸作用和光合作用参与生态系统的碳循

4、环()(4)碳循环中由于生物的呼吸作用和微生物的分解作用，导致了温室效应现象的出现()(5)能量流动与物质循环是两个独立的过程()(6)能量流动伴随着物质循环在生态系统中反复利用()2生态系统的物质循环，其中“物质”是指()A细胞中的蛋白质和核酸B组成生物体的C、H、O、N、P、S等一些基本元素C组成生物体的各种元素D组成细胞的各种化合物解析：选C生态系统物质循环中的物质是指组成生物体的元素。3在生态系统的碳循环中，既能使碳进入生物群落，又能使碳返回大气中的生物是()A绿色植物 B植食动物C肉食动物 D营腐生生活的真菌解析：选A碳以CO2的形式从大气中进入生物群落，这一过程主要依靠生产者的光合

5、作用；碳从生物群落又以CO2的形式释放到大气中去，这一过程主要依靠各级消费者和生产者的呼吸作用，以及分解者的分解作用。能够完成碳进入生物群落和从生物群落进入大气这两个过程的只有生产者。4与生态系统的能量流动相比较，物质循环具有的特点是()A循环流动 B单向流动C逐级递减 D不能循环解析：选A物质循环的特点是循环性和全球性，能量流动的特点是单向传递、不能循环、逐级递减。5下列不属于生物群落中的碳返回大气中途径的是()A生物的呼吸作用B某些细菌的化能合成作用C分解者的分解作用D森林火灾解析：选B生物群落中的碳返回大气中的途径有动植物的呼吸作用、微生物的分解作用以及燃烧。硝化细菌等的化能合成作用，属

6、于将无机环境中的碳进入生物群落中的途径。 1物质循环的概念分析(1)生态系统的物质循环中所说的“生态系统”并不是一般的生态系统，而是指地球上最大的生态系统生物圈，因此物质循环具有全球性。(2)生态系统的物质循环中所说的“物质”并不是指组成生物体的化合物，而是指组成生物体的化学元素，如C、H、O、N、P、S等。(3)碳在生态系统各成分之间传递并不都是双向的，只有生产者与无机环境之间的传递是双向的，在生物群落内部，沿食物链(网)传递时，只能由低营养级向高营养级单向传递。2碳循环(1)碳存在形式：碳在生物群落中主要以含碳有机物的形式存在，在无机环境中以CO2、碳酸盐等形式存在。(2)碳循环形式：碳在

7、生物群落和无机环境之间主要以CO2的形式进行循环。在生物群落内部的传递主要靠食物链和食物网，传递形式为含碳有机物。(3)碳出入生物群落的途径：碳进入生物群落的途径：生产者的光合作用或化能合成作用。(4)温室效应：产生原因减缓措施思考探究(1)与自然界的碳循环关系最密切的两种细胞器是什么？提示：线粒体和叶绿体。(2)既然物质是循环的，为什么农田生态系统还需要经常施肥呢？提示：物质循环具有全球性，是指在生物圈内进行的不断循环。而农田是一个较小的生态系统，不断有粮食作物的输出，即物质的输出大于物质的自然输入，因此要不断施加肥料。3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

8、(无机物 有机物)过程沿食物链(网)单向流动在无机环境和生物群落间往复循环特点单向流动、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名师点拨重金属和DDT等农药的生物富集作用生物富集问题与能量流动相反，能量沿食物链流动时逐级递减，而农药或重金属在食物链中则存在“生物富集作用”，即营养级越高，该物质浓度越高。题组冲关1关于生态系统的物质循环的叙述，不正确的是()A所说的物质是指组成生物体的化学元素B所说的生态系统是地球最大的生态系

9、统生物圈C所说的循环是指物质在生物与无机环境之间反复利用、循环流动D物质在循环过程中不断递减解析：选D物质循环的实质为元素在生物圈这个最大的生态系统中反复利用、循环流动，在这个过程中物质是守恒的。2下列关于能量流动和物质循环的表述正确的是()A在物质循环过程中，无机环境中的能量可以被生物群落反复利用B物质循环与能量流动先后进行C物质是能量的载体，能量随着物质在无机环境和生物群落之间循环流动D物质循环与能量流动相互依存解析：选D物质循环和能量流动相互依存，同时进行。物质可以在无机环境和生物群落之间循环，但能量不能循环，而是逐级递减，最终以热能形式散失。3下图表示生物圈中碳元素的循环过程，下列有关

10、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A、B、C包含的所有种群共同构成生物群落C物质循环是指碳元素在A、B、C间以有机物的形式传递D过程的加剧是造成温室效应的主要原因解析：选B由图示信息可知，A代表分解者，B代表生产者，C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。过程即化石燃料的大量燃烧是造成温室效应的主要原因。方法规律碳循环模式图中生态系统成分的判断(1)首先找双向箭头：这是因为双向箭头的两端分别是生产者和大气中的CO2。依据是只有生产者既能通过光合作用

11、或化能合成作用从大气中吸收CO2，又能通过呼吸作用向大气中释放CO2，因此只有生产者与大气中的CO2之间具有双向箭头(如图1中的A与B、图2中的A与C、图3中的A与E、图4中的A与B)。(2)在此基础上，其他成分都有箭头指向的为大气中的CO2，因为生产者、消费者、分解者都可通过呼吸作用向大气中释放CO2(如图1中的B、图2中的C、图3中的A、图4中A)，双向箭头的另一端则为生产者(如图1中的A、图2中的A、图3中的E、图4中的B)。(3)除大气中的CO2外其他生物成分都有箭头指向的为分解者，因为动植物的遗体、排遗物都要被分解者分解(如图1中的D、图2中的E、图3中的C、图4中D)，剩下的成分为

12、消费者(如图1中的C、图2中的B、D，图3中的B、D、F，图4中的C)。1实验原理(1)土壤中存在种类、数目繁多的细菌、真菌等微生物，它们绝大多数是生态系统中的分解者。(2)分解者的作用是将环境中的有机物分解为无机物，其分解速度与环境中的温度、水分等生态因子相关。2实验流程项目案例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高温处理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溶液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不产

13、生砖红色沉淀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3.基本技术要求(1)探究活动最好在实验室中进行，以便控制变量，避免环境中不可控制因素的影响。(2)各地气候与环境等因素不同，微生物分解落叶的功能不同，分解的时间也有差异，一般需要适宜的温度、湿润的条件等。题组冲关4某同学完成了土壤微生物的分解作用的对照实验，对照组是()A土壤不做处理，自然状态B土壤进行处理C排除土壤微生物的作用D尽可能避免改变土壤理化性质解析：选A实验组和对照组的单一变量是土壤中是否含有微生物。所以对照组应为不做处理的自然土壤，而实验组应将土壤进行灭菌处理，尽可能排除土壤微生物的作用。5某生物兴趣小组以

14、带有落叶的表层土壤(深5 cm左右)为实验材料，研究土壤微生物在适宜温度下的分解作用，对土壤处理情况见下表。下列有关叙述不正确的是()1组2组3组4组土壤处理灭菌不灭菌灭菌不灭菌湿润湿润较干燥较干燥A该实验能探究不同土壤湿度条件下，土壤微生物对落叶的分解作用B为了控制实验中的无关变量，作为实验材料的落叶也应进行灭菌处理C该实验的自变量为土壤是否灭菌的处理，实验中的对照组是1和3组D预期结论是1、3组的落叶不被分解，2、4组中的落叶被不同程度地分解解析：选C该实验中1、2组是湿润土壤，3、4组是较干燥土壤，1、2组与3、4组对照，可以探究不同土壤湿度条件下，土壤微生物对落叶的分解作用；该实验中对

15、土壤采取了灭菌和不灭菌的处理，这是对自变量的处理，落叶上存在的微生物属于无关变量，为了避免无关变量对实验的干扰，应将各组的落叶进行灭菌处理；该实验的自变量为土壤是否灭菌处理及土壤的湿度，实验中的对照组是1和2组；由于1、3组的土壤进行了灭菌处理，土壤中没有微生物，则1、3组中的落叶不被分解，而2、4组中有微生物，但由于土壤湿度不同，微生物的分解作用有一定差异，因此，2、4组中的落叶被不同程度地分解。一、选择题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化学元素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

16、、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，是沿食物链(网)单向流动的。2在碳循环中，CO2进入生物群落的生理过程是()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A BC D解析：选C通过光合作用或化能合成作用，环境中的CO2转变为有机物进入生物群落。3下列关于生态系统能量流动和物质循环关系的叙述，不正确的是()A二者是密切联系的两个过程B在能量流动过程中，物质是能量的载体C能量是物质循环的动力D生物圈在物质和能量上是一个自给自足的系统解析：选D能量流动与物质循环是密不可分的，它们将生态系统的各个成分紧密地联系在一起，但

17、能量是单向流动、逐级递减的，不能自给自足。4下列有关生态系统物质循环的叙述，正确的是()A只有通过植物的光合作用才能进入生物群落B只能通过微生物的分解作用才能返回无机环境C物质循环发生在种群和无机环境之间D碳元素在生态系统内循环的主要形式是CO2和有机物解析：选D硝化细菌的化能合成作用，也可以使无机环境中的物质进入生物群落；消费者、分解者、生产者的呼吸作用都可以产生CO2返回无机环境；物质循环发生在生物群落和无机环境之间。5为探究落叶是否是在土壤微生物的作用下腐烂的，下列实验设计中，错误的是()A可选择带有落叶的土壤为实验材料，筛选出落叶和土壤B将落叶平均分成两份，置于网兜中C把土壤分成两组，

18、对照组土壤进行接种微生物处理，实验组土壤不做处理D将落叶连同网兜分别埋入对照组和实验组两组土壤中，观察腐烂情况解析：选C本实验的自变量是土壤中是否有微生物，而自然土壤中本身就有微生物，因此实验组土壤要进行灭菌处理，对照组土壤保持自然状态。6下图为一个生态系统碳循环的模式图，则()A碳通过光合作用或化能合成作用进入甲B乙只表示初级消费者C丙处于最高营养级D丁主要是微生物解析：选A由于甲、乙、丙中的物质都可以释放到丁中，因此丁是大气中的CO2，则甲为生产者，乙为消费者，丙为分解者。碳通过光合作用或化能合成作用进入生产者体内；乙表示消费者，包括初级消费者、次级消费者等所有的消费者；丙是分解者，不属于

19、食物链中的组成部分；丁为大气中的CO2，不包括微生物。72015年世界环境日中国的主题是“低碳减排绿色生活”，如今低碳生活、绿色经济已成为人类共同的目标。下图是碳循环的部分过程，有关分析不正确的是()A参与过程的生物只有消费者和分解者B植树造林有助于增强过程而减少大气CO2含量C减少对过程的依赖是缓解温室效应的重要措施D低碳生活方式有助于维持生物圈中碳循环的平衡解析：选A据图可知，大气中CO2的来源有：生产者和消费者的呼吸作用、分解者的分解作用和化石燃料的燃烧。降低大气中CO2的含量主要是通过生产者的光合作用来实现的，故植树造林有助于增强过程而减少大气CO2含量。是引起大气中CO2含量增加的主

20、要原因，减少对过程的依赖是缓解温室效应的重要措施。8.右图表示生态系统碳循环过程，下列相关叙述正确的是()A甲代表的生物都是绿色植物B乙1在图示食物链中是第一营养级C丙通过有氧呼吸和无氧呼吸发挥作用D碳元素在生物群落与无机环境之间以有机物和CO2的形式循环解析：选C图中的甲、乙、丙、丁分别代表生产者、消费者、分解者和大气中CO2库。甲所代表的生物除绿色植物之外，还有能进行化能合成作用的生物等，甲处于第一营养级；丙代表的分解者，可通过有氧呼吸和无氧呼吸的方式分解有机物；碳元素在生物群落与无机环境之间以CO2的形式循环。9下图表示生态系统中碳循环的部分过程，其中甲、乙、丙、丁组成生物群落。相关分析

21、错误的是()A增多是产生温室效应的主要原因B图中箭头可以表示碳元素的循环方向C甲、乙属于捕食关系D无机环境中的CO2可以来自细胞呼吸解析：选A由图示中的箭头可知，甲是生产者，丁是分解者，乙、丙是消费者，温室效应产生的主要原因是过量燃烧煤炭等化石燃料使大气中的CO2含量过多，不是分解者的呼吸作用增多；物质在生态系统中是可以循环的，因此图示中的箭头可以表示碳元素的循环方向；甲、乙属于捕食关系；无机环境中的CO2可以来自生物细胞的呼吸，也可以来自化石燃料的燃烧。二、非选择题10下图为我国北方处于稳定状态的某森林生态系统中碳循环示意图，图中A、B、C、D分别代表生态系统的组成成分，代表碳元素的传递过程

22、。请据图回答问题：(1)写出字母或标号代表的生态系统的组成成分或碳循环过程：B_；C_；_；_。(2)碳元素是通过_由无机环境进入生物群落的，而在生物群落中是以_的形式沿_传递的。(3)生物群落中的碳元素归还到无机环境中主要依靠各类生物的_，而另一部分碳元素则以_的形式储藏于地层中。(4)从碳循环的过程可知生态系统的物质循环的特点是_和_；与碳元素的循环过程相比，能量流动的特点是_和_。(5)人类大量开采并燃烧由古代动植物遗体形成的煤和石油等，使地层中经过千百万年积存的碳元素在短期内大量释放，对环境产生的影响主要是_。解析：据图可判断，B代表生产者，C代表消费者，表示光合作用，表示分解者的分解

23、作用。无机环境中的碳主要通过光合作用进入生物群落，在生物群落中以有机物的形式沿食物链(网)传递。生物群落中的碳元素主要依靠生物的呼吸作用回到无机环境中，另一部分则以化石燃料的形式储藏于地层中。生态系统物质循环的特点是全球性和反复循环，能量流动的特点是单向流动和逐级递减。碳元素在短期内大量释放会造成大气中二氧化碳增多，引发温室效应。答案：(1)生产者消费者光合作用分解作用(2)光合作用有机物食物链(和食物网)(3)呼吸作用化石燃料(4)全球性反复循环单向流动逐级递减(5)产生温室效应(或大气中二氧化碳增多)一、选择题1下列关于生态系统物质循环和能量流动的叙述，不正确的是()A使用粪便作肥料，其能

24、量可以流向植物，实现了对能量的多级利用B碳在生物群落与无机环境之间的循环主要是以CO2的形式进行的C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D能量流动和物质循环是同时进行的，彼此相互依存，不可分割解析：选A粪便中的能量流向分解者，植物不能利用；碳在生物群落与无机环境之间的循环主要是以CO2的形式进行的；能量作为动力，使得物质能够不断地在生物群落和无机环境之间循环往复。2下图表示a、b、c三地区森林土壤有机物的分解状况，则分解者的作用强弱关系是()Aabc BcbaCcba Dacb解析：选A由题意可知，土壤中有机物量指的是未被分解者分解的有机物的数量，由图可知，a的数量少，分解的落叶

25、量最多；b次之；c数量最多，分解的落叶量最少。由此可推知，分解落叶的能力为abc。3一位同学要探究土壤微生物能否分解农药，并尽快得出实验结论，用“敌草隆”(一种除草剂)进行实验：取等量沙土分装于相同的两个容器中，a组高压灭菌，b组不灭菌。下列有关事项的叙述正确的是()A向a、b中喷入等量的“敌草隆”，再置于同一恒温箱中培养相同时间B检测“敌草隆”的消失情况，预计a的“敌草隆”全部消失，b的基本不变C只用沙土实验效果比用几种典型土壤混合后的好D再增加c组作为对照，不喷入“敌草隆”，其他处理与a、b组相同解析：选A该实验目的是探究土壤微生物能否分解农药，微生物应为单一变量，包括农药在内的其他条件均

26、应相同。4.右图是我国北方处于平衡状态的某森林生态系统的碳循环示意图，其中箭头表示碳的传递方向，字母表示碳传递途径。则下列叙述错误的是()A碳从植物体流入动物体的主要形式是有机物Ba途径是通过光合作用实现的，b、d、g途径是通过细胞呼吸实现的C碳在生物群落与无机环境之间的循环主要以CO2的形式进行D如果图中的字母表示碳元素传递的数量，植物正常生长，则夏季a、b、c、e之间的关系可表示为abce解析：选D碳元素在生物群落中以含碳有机物的形式流动，在生物群落和无机环境之间以CO2的形式循环；a代表植物的光合作用，b、d、g代表生产者、消费者、分解者的呼吸作用，c代表捕食，e、f代表动植物的残枝败叶

27、、遗体和粪便流向分解者；夏季植物正常生长，植物体内碳元素的来源(a)多于去路(bce)。5下面为生态系统碳循环示意图，图中A、B、C代表生态系统成分，数字表示碳的流动。下列叙述正确的是()A图中生产者、B、C、A构成了两条食物链B为CO2形式，为有机物形式C之和等于生产者同化的碳的总量D经流向B的碳全部储存于B体内的有机物中解析：选B图中A、B、C分别代表大气中的CO2、消费者和分解者，它们不构成食物链；碳元素在生物群落与无机环境之间以CO2的形式循环，在群落内部以含碳有机物的形式传递；生产者同化的碳的总量为；流向B的碳大部分通过呼吸作用以CO2的形式释放到大气中，少部分储存在B体内的有机物中

28、。6如图是某生态系统能量流动示意图，有关叙述正确的是()A发生X1过程的生物是具有叶绿体的生物BX3过程表示第二营养级摄入有机物中的能量C初级消费者粪便中的能量通过Z2传递给分解者加以利用D初级消费者到次级消费者的能量传递效率可用X3/X2表示解析：选D图中X1表示生产者的光合作用，蓝藻无叶绿体也能进行光合作用；X3表示第三营养级同化的能量；初级消费者粪便中的能量属于生产者，通过Z1传递给分解者；两个营养级间的能量传递效率为两个营养级同化量的比值，初级消费者和次级消费者同化的能量分别为X2、X3。二、非选择题7下图中AD代表生态系统的成分，代表相应的生理或生产活动过程。结合图示回答相关问题：(1)该生态系统中与物质循环有关的关键成分是_(填图中字母)，与两个过程有关的主要细胞器(主要考虑其为真核生物)分别是_、_。(2)过程是_的_作用，具体包括_和_两种类型。与过程本质相同的有_(填图中序号)过程。(3)温室效应的最主要原因来自图中的_(填图中序号)。解析：(1)连接生物群落与无机环境的关键成分是生产者和分解者，即图中的A和B。图中为光合作用，主要与真核细胞中的叶绿体有关，图中为呼吸作用，主要与真核细胞中的线粒体有关。(2)图中过程是分解者的分解作用，它将有机物分解，释放出能量，同时产生CO2，与此本质相同的是，而则为燃烧释放CO2。(3)引起温室效应最主要