生态系统的物质循环导学案.docx

1、生态系统的物质循环导学案生态系统的物质循环1如图是某湖泊生态系统能量流动的定量分析图解。图中A、B、C代表三个营养级，数字均为实际测得的能量值，单位为百万千焦(106 kJ)。已知该生态系统受到的太阳辐射为118 872106 kJ，但其中118 761106 kJ的能量未被利用。请回答：(1)请将流经该生态系统的总能量填写在图中的括号内，这部分能量是生产者所固定的太阳能。(2)能量流动的渠道是食物链和食物网。(3)能量流动的特点是单向流动和逐级递减。(4)能量从第一营养级到第二营养级的传递效率约为13.5%，从第二营养级到第三营养级的传递效率为20%。(5)次级消费者呼吸消耗的能量占其同化作

2、用所得到能量的百分比是60%。(6)由图可知，下一个营养级不能得到上一个营养级的全部能量，原因有：各营养级生物体内的大量能量被细胞呼吸消耗。其次是上一个营养级的部分能量未被下一个营养级利用。还有少数能量被分解者利用。2由上面能量流动图解看出：A为生产者，A通过光合作用固定太阳能，同时发生的物质变化是把大气中的CO2合成了有机物，B、C为消费者，A、B、C及分解者通过呼吸作用释放能量，同时发生的物质变化是把有机物分解，释放CO2返回到大气中。课堂导入下图为美国耗资2亿美元建立的地球生物圈2号。它是透明的，为什么呢？生：需要输入光能。师：同时，它又是封闭的，难道它不需要外界提供所需要的各种物质吗？

3、学完这节“生态系统的物质循环”后，我相信同学们就能解释这个问题了。探究点一碳循环碳是构成生命有机体的重要元素之一。请阅读教材P100101，结合P101图511和温室效应示意图，完善下面的碳循环模式图，并思考回答下面的问题。1碳在自然界中以CO2和碳酸盐的形式存在，在大气中以CO2的形式存在。2自然界中的碳元素以CO2的形式被生产者利用，通过光合作用或化能合成作用合成含碳有机物储存在生产者体内，进入生物群落。3碳元素在生物群落中以含碳有机物的形式，沿着食物链和食物网往下传递，最终流向分解者。4动植物的呼吸作用和分解者的分解作用，以及化学燃料的燃烧都可以把有机物分解成无机物，以CO2的形式归还大

4、气。5由此看出，碳循环其实就是碳元素在生物群落和无机环境间的循环过程。所以，物质循环就是指组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素，不断在无机环境和生物群落中循环的过程，物质循环的范围是整个生物圈。6使用农药DDT(难降解)的只有一小部分地区，可是远在南极的动物体内也发现了DDT，这一现象说明物质循环具有全球性，因此物质循环又叫生物地球化学循环。7如果人们不按生态规律办事，乱砍滥伐森林，对生态系统的碳循环有何影响？答案打破碳循环平衡，使大气CO2进入生物群落过程受阻，大气中CO2的含量就会明显增多。8化学燃料的大量燃烧，对生态系统的碳循环有何影响？又有什么危害？答案CO2在很短时间内释放出来，

5、打破碳循环平衡，使大气中CO2的含量增高，进而导致温室效应。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存构成威胁。归纳提炼1. 碳出入生物,群落的途径2物质循环的“物质”和“范围”(1)参与物质循环的“物质”是指组成生物体的化学元素。(2)循环的范围是生物圈，而不是具体的某一生态系统。3碳循环及存在形式(1)在生物群落和无机环境间：以CO2形式循环。(2)在生物群落内部：以含碳有机物形式传递。(3)在无机环境中：主要以CO2和碳酸盐形式存在。4碳循环中各成分的确定方法图中与之间为双箭头，故一个为生产者，另一个为大气中的CO2库；又因为其他各个成分都有箭头指向，

6、所以为大气中的CO2库，为生产者。其他生物部分的箭头都指向，所以是分解者，剩余的为消费者。活学活用1如图为生态系统中碳循环过程，其中甲、乙、丙、丁构成生态系统的生物群落，箭头表示物质循环方向。请判断下列说法的正误：(1)图中过程可以表示绿色植物的光合作用 ()(2)缺少类群甲则生态系统的物质循环不能正常进行 ()(3)碳在乙、丙中以有机物的形式存在 ()(4)参与物质循环的对象是含碳的糖类、脂肪、蛋白质等有机物 ()(5)碳循环是在组成生态系统的生物群落的生物体内的循环过程 ()(6)碳循环是生物群落与无机环境之间的循环过程 ()(7)图中的生态系统可以是果园生态系统 ()问题导析(1)据图，

7、气体X为CO2，与其具有双向箭头的乙为生产者，乙、丙、丁都指向甲，甲为分解者，丙为初级消费者，丁为次级消费者。(2) 碳在生物群落内的存在形式是含碳有机物。(3)碳循环是组成生物体的元素的循环，而不是化合物的循环。答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)解析由图可知，气体X为二氧化碳，类群乙为生产者，类群丙为消费者。联系生物群落与无机环境的两种成分是生产者和分解者，图中甲为分解者，如果甲缺少，生态系统的物质循环将不能正常进行。参与循环的物质对象是组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素。生物地球化学循环指的是地球上最大的生态系统(生物圈)中的物质循环，在生物圈的生物群落与无机环境之间的循

8、环过程。探究点二土壤微生物的分解作用土壤中的微生物能把有机物分解为无机物归还无机环境，是生态系统中的“清道夫”。为探究其分解作用，请阅读教材P102103，完成下面的实验原理和案例设计。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，它们在生态系统中的成分为分解者。(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案例设计案例1案例2实验假设土壤微生物能分解落叶使之腐烂土壤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土壤浸出液淀粉糊对照组对土壤不做任何处理B烧杯中加入30_mL蒸馏水与A等量的淀粉糊自变量土壤中

9、是否含有微生物是否加土壤浸出液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(注：在A1、B1中加入碘液，在A2、B2中加入斐林试剂并加热。)小贴士碘液与斐林试剂的检测程度不同：前者检测淀粉的分解是否彻底完成，后者检测淀粉的分解是否发生。归纳提炼实验组、对照组的确定(1)验证实验中二者如何确定：根据题意首先弄清实验研究的自变量是什么，然后找到进行自变量处理的实验即为实验组，没进行自变量处理，仅为排除无关变量干扰而设置的实验为对照组。(2)探究实验中二者如何确定：接受自变量处

10、理的实验结果是未知的为实验组；未接受自变量处理的实验结果是已知的为对照组。活学活用2同学们在课外活动中发现植物的落叶在土壤里会逐渐腐烂，形成腐殖质。他们猜测落叶的腐烂是由于土壤微生物的作用，不同生态系统的土壤微生物分解能力不同，并设计了实验进行验证。(1)实验设计首先要遵循的是_原则和_原则。(2)以带有同种落叶的土壤为实验材料，均分为A和B两组。实验时A组不做处理(自然状态)；B组用塑料袋包好，放在60 的恒温箱中灭菌1小时。B组处理的目的是_。(3)(2)中实验的自变量是_，因变量是_，无关变量是_(至少写出两点)。(4)如果同学们的猜测是正确的，若干天后(2)中B组的落叶_。(5)如果同

11、学们用带有相同量同种植物落叶的冻土苔原和热带雨林的等量土壤为实验材料，分别模拟原生态系统的无机环境条件进行C组和D组的实验，定期抽样检测样品土壤中未腐烂的落叶的含量，请根据预测结果在右图中绘出相应的曲线。问题导析(1)该实验的目的是验证落叶的腐烂是由于土壤微生物的作用，实验的自变量是土壤中微生物的有无，因变量是落叶的腐烂程度。(2)为遵循实验设计的对照原则和单一变量原则，所以应尽量减少无关变量对实验的影响，如土壤温度、湿度、pH、落叶的种类和大小等。(3)由于(2)中B组已灭菌，则依据同学们的猜测可知若干天后(2)中B组的落叶腐烂程度小于对照组。(4)在绘制曲线时，应注意以下几点：明确横坐标和

12、纵坐标的意义，其中纵坐标为未腐烂的落叶量；两曲线的起点相同，注意纵坐标初始值不为0；由于微生物的分解作用，两曲线呈下降趋势，且D组下降速度较C组_快；随时间延长，微生物的数量增多，故两曲线的下降趋势是由慢到快。答案(1)单一变量对照(2)杀死土壤微生物，同时避免土壤理化性质的改变(3)土壤微生物(作用)的有无落叶的腐烂程度土壤温度、含水量、pH、落叶的种类和大小等(合理即可)(4)腐烂程度小于对照组(5)如右图解析由题意可知该实验的目的是验证落叶的腐烂是由于土壤微生物的作用，实验的自变量是土壤中微生物的有无，因变量是落叶的腐烂程度。为遵循生物实验设计的对照原则和单一变量原则，所以应尽量减少无关

13、变量对实验的影响，如土壤温度、湿度、pH、落叶的种类和大小等。在绘制曲线时，应注意以下几点：明确横坐标和纵坐标的意义，其中纵坐标为未腐烂的落叶量；两曲线的起点相同，注意纵坐标初始值不为0；由于微生物的分解作用，两曲线呈下降趋势，且D组下降速度较C组快；随时间延长，微生物的数量增多，故两曲线的下降趋势是由慢到快。探究点三能量流动与物质循环的关系物质循环和能量流动的特点虽不相同，却是紧密联系在一起的。阅读教材P103内容，分析下图，回答问题，明确它们之间的关系。1从图中可以看出，无机环境为生物成分提供物质和能量。2生态系统的主要功能是能量流动和物质循环。二者均开始于生产者通过光合作用合成有机物、固

14、定太阳能，然后沿共同的渠道食物链(网)一起进行。3能量流动的特点是单向流动、逐级递减，物质循环的特点是全球性、循环性。4能量流动和物质循环的关系(1)能量的固定、储存、转移和释放，都离不开物质的合成和分解等过程。(2)物质作为能量的载体，使能量沿着食物链和食物网流动。(3)能量作为动力，使物质能够不断地在无机环境和生物群落之间循环往返。能量以物质形式存在和流动，能量促进了物质的循环。归纳提炼绘制物质循环和能量流动图解时应注意的问题(1)绘制物质循环图解时，注意物质是可以循环的，即物质循环的箭头可以是双向的。(2)能量流动是单向的，生产者的能量可流向消费者和分解者，但消费者与分解者中的能量不能流

15、向生产者。(3)绘制能量流动图解时，只要存在有机物传递即伴随着能量的传递(如动植物遗体、残枝败叶沼气池；沼渣食用菌等，均既有物质传递，又有能量流动)。活学活用3如图是某森林生态系统物质和能量流向示意图，h、i、j、k表示不同用途的有机物(j是未利用部分)，方框大小表示使用量，下列叙述正确的是()A进入该生态系统的CO2量与各h产生的CO2总量相等B生产者i的量大于被初级消费者同化有机物的量C流向分解者的k可被生产者直接吸收利用D流经该生态系统的物质和能量可循环利用问题导析(1)图中h、i、k分别指代用于细胞呼吸、流入下一营养级、流向分解者的有机物量。(2)进入该生态系统的CO2量应该包括各h产

16、生的CO2总量和未利用部分的总和。(3)因为能量流动是逐级递减的，所以生产者i的量大于被初级消费者同化有机物的量。(4)能量流动是单向的，所以流向分解者的k不能被生产者直接吸收利用。答案B解析进入该生态系统的CO2量应该包括各h产生的CO2总量和未利用部分的总和，A项错误；能量流动是逐级递减的，所以生产者i的量大于被初级消费者同化有机物的量，B项正确；能量流动是单向的，所以流向分解者的k不能被生产者直接吸收利用，C、D项错误。1若甲代表生产者，乙代表消费者，丙代表分解者，丁代表大气中的CO2库，则图中能正确表示甲、乙、丙、丁在碳循环中的关系的是 ()答案B解析生产者从大气中吸收CO2进行光合作

17、用或化能合成作用，合成的有机物一部分被消费者利用，一部分被分解者利用，一部分未被利用，还有一部分用于呼吸作用产生CO2释放到大气中；消费者只能从生产者获得有机物，一部分用于呼吸作用产生CO2释放到大气中，一部分传递给分解者，一部分未被利用，还有一部分传递给下一级消费者(最高营养级除外)；分解者可以从生产者、消费者中获得有机物，最终通过呼吸作用产生CO2释放到大气中。2某同学完成了土壤微生物的分解作用的对照实验，对照组要求 ()A土壤不做处理，自然状态B土壤做高温灭菌处理C排除土壤微生物的作用D尽可能避免土壤理化性质的改变答案A解析探究土壤微生物的分解作用的实验中，对照组的土壤不做处理，保持自然

18、状态。实验组的土壤要进行高温灭菌处理，以排除土壤微生物的分解作用，同时要尽可能避免土壤理化性质的改变。3如图表示a、b、c三地区森林土壤有机物分解状况，则分解者的作用强弱是()AabcBcbaCcbaDacb答案A解析由题图可知，a地区落叶量大，但土壤中有机物的含量最少，说明a地区的有机物分解速度快，依次类推b地区有机物的分解速度小于a大于c。由此可推知，分解落叶的能力abc。4如图为生态系统中碳循环的部分示意图，下列说法不正确的是 ()A物质循环伴随着能量的流动B能完成该循环的生物一定含有叶绿体和线粒体Ca、b所示的物质循环具有全球性D进行a过程的生物是自养型生物答案B解析物质循环和能量流动

19、是同时进行的，能量是物质循环的动力，物质是能量的载体。能完成b过程的生物能进行呼吸作用，但不一定具有线粒体；能进行a过程将CO2转化成有机物的生物是自养型生物，但不一定有叶绿体。物质循环具有全球性。5下面是生态系统的碳循环示意图，请据图回答下列问题：(1)生态系统中碳循环首先依赖于绿色植物的_。(2)图中分解者通过_或_方式将生物组织内的碳释放到大气中。(3)图示A中的碳，除碳酸盐外，通过_作用回到大气中。(4)在无机环境与生物群落之间，碳元素主要以_的形式进行循环，循环始终与_结合在一起进行。碳元素在生物群落中以_的形式存在。答案(1)光合作用(2)有氧呼吸无氧呼吸(3)燃烧(4)CO2能量流动有机物解析(1)无机环境中的碳一般通过绿色植物的光合作用进入生物群落。(2)分解者能够通过有氧呼吸或无氧呼吸将生物组织内的碳释放到大气中。(3)图示A中的碳，除碳酸盐外，一般通过化学燃料燃烧的形式返回到大气中。(4)碳在无机环境与生物群落之间主要以CO2的形式进行循环；物质循环往往伴随着能量流动。在生物群落中，碳主要以有机物的形式存在。