生物人教版 (2019)第3节 生态系统的物质循环导学案

  3.3 生态系统的物质循环

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【学习目标】

1. 以碳循环为例，分析生态系统中的物质循环。
2. 通过分析生物富集现象，说明生物富集的危害，认同应采取措施减少危害。
3. 尝试探究土壤微生物的分解作用。
4. 说明能量流动和物质循环的关系。

【学习重点】 分析生态系统中的物质循环，概述生态系统的物质循环过程。

课前自主探究

1．生态系统的物质循环概念：组成生物体的                                   等元素，都不断进行着从非生物环境到             ，又从生物群落回到            的循环过程，叫生态系统的物质循环。

2. 物质循环的特点是一方面具有        性 ，另一方面可以被生物群落            利用。

3．生态系统的物质循环实例——碳循环

（1）碳在生物群落和非生物环境之间的循环主要是以          的形式循环的。

（2）碳从非生物环境进入生物群落主要通过              作用，从生物群落进入非生物环境的途径有                  作用、                       作用和化石燃料的燃烧。

4. 生物富集

（1）概念：生物体从周围环境中吸收、积蓄某种元素或                 的化合物，使其在机体内浓度           环境浓度的现象，称作生物富集。

（2）原因（以铅为例）：进入体内的铅，能够形成多种比较            的铅化合物，分布于生物体的多种组织细胞内，导致铅不易被生物体排出，从而积蓄在体内。一旦含有铅的生物被更高营养级的动物食用，铅就会沿着       逐渐在生物体内聚集，最终积累在食物链的顶端。

（3）特点：食物链的        最高，生物富集具有       性。

5．探究土壤微生物的分解作用

探究性试验的一般步骤：  （1）                      （2）                         

（3）                    （4）____________       （5）                     

6. 能量流动和物质循环的关系：

能量流动和物质循环是生态系统的主要功能，二者同时进行的，彼此                ，

                     。物质作为能量的             ，使能量沿着食物链（网）流动；

能量作为            ，使物质不断地在生物群落和非生物环境之间循环往复。

【判断正误】

（1）沼渣、沼液作为肥料还田，使物质能够循环利用。(   )

（2）参与循环的物质是组成生物体的各种化合物。(　　)

（3）碳循环在生物群落内部以CO2形式进行。(　　)

（4）化石燃料的大量燃烧是造成温室效应的主要原因。(　　)

（5）物质循环中所说的“生态系统”是指一般的生态系统。(　　)

（6）碳元素在无机环境与生物群落之间传递时，只有生产者与无机环境之间的传递是双向的，其他成分间都是单向的。(　　)

课堂合作探究

探究一：生态系统物质循环的概念及特点

阅读课本P63第一段内容,回答下列问题：

1. 概念:组成生物体的                  等元素，都不断进行着从        到           ，又从               到                         的过程。

（1）这里的物质是指什么？

（2）这里的生态系统是指什么？

（3）在哪两者之间循环？

2.特点

（1）全球性：物质循环具有全球性 ，因此把生态系统物质循环又叫                    .

（2）           ，循环流动：物质循环可以在生物群落与无机环境之间反复利用、循环流动.

典例分析：

例1. 生态系统的物质循环中所说的物质是指(    )

A.组成生物体的蛋白质和核酸                              B.无机物

C.组成生物体的C、H、O、N、P、S等化学元素               D.组成自然界的元素

例2. 生态系统的物质循环的特点错误的是 (     )

A．带有全球性               B．物质是指组成生物体的基本元素 

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

探究二．碳循环过程

1. 结合碳循环过程图思考以下内容：

（1） 碳在自然界中主要以什么形式存在？在生物群落内部以什么形式存在？

（2）无机环境中的碳进入生物群落的主要途径是什么？

另外，某些细菌能够通过           作用也可以转化一部分无机碳。

（3）碳元素在生物群落中的传递途径是什么？在各营养级生物之间的传递形式是什么？

（4）碳返回无机环境的途径有哪些？  

（5）碳在生物群落和无机环境之间的循环形式是什么？

（6）实现碳在生物群落与非生物环境之间循环的关键成分有哪些？

（7）构建碳循环的模型？

2. 碳循环的失衡——温室效应          说出温室效应的原因、危害及缓解措施？

典例分析：

例3：如图为碳元素在生态系统中循环的模式图，图中甲、乙、丙表示生态系统的生物成分，箭头表示生理过程。下列相关叙述中，不正确的是（     ）

A．d过程代表光合作用，b过程代表呼吸作用

B．甲所示的营养级在食物链中占有的碳元素最多

C．碳元素在甲、乙、丙之间以有机物的形式传递

D．碳元素可在非生物环境和生物群落之间反复利用

例4：大气中二氧化碳含量的迅速增加造成温室效应。下列有关叙述不恰当的是（    ）

A. 动植物呼吸作用的增强是大气中二氧化碳含量的增加的主要原因

B. 减少化石燃料的燃烧是解决温室效应的主要措施

C. 碳元素在生物群落和非生物环境之间主要以二氧化碳的形式循环

D. 生产者通过光合作用或化能合成作用将碳固定到生物群落中

探究三：重金属盐和DDT等农药的生物富集作用

生物富集作用与能量流动正好相反，能量在沿食物链流动时逐级递减，而农药或重金属盐则存在“生物富集作用”，即营养级越高，该物质浓度越高。如图所示：

DDT沿食物链放大

生物富集

过程：从非生物环境进入生物体，沿        逐级富集；

特点：随营养级       ，浓度逐级       。

典例分析

例5：下面是甲、乙、丙、丁四个种群在一个达到生态平衡的环境中残留农药的DDT的平均浓度：

（1）这四个种群中属于生产者的是_________。

（2）DDT在生物体内富集时，在能量流动的渠道中，_______越高，生物体内的DDT浓度越高。

（3）写出四个种群的能量流动渠道：_____________

探究四：生态系统物质循环和能量流动之间的关系

阅读教材P65，完成下列问题：

典例分析：例6.上图是某生态系统中，能量流动与物质循环关系示意图，据图回答下列问题。(图中△为有毒物质，浓度百万分之一，即10-6 )

（1）在此生态系统的组成成分中，D表示             ，流经该生态系统的总能量是        kJ／（cm2·a）。

（2）根据图中数值计算能量从由B到C 的传递效率是         。其余的能量最终通过生物的           散失。能量流动具有           的特点。

（3）碳元素在无机环境与生物群落之间是以      形式传递的。

（4）如果A有5000kg，按能量最大传递效率计算，位于第三营养级的生物可增重      kg。

（5）物质循环和能量流动是以食物链和食物网为流动渠道，请写出图中的食物链    

                      ；有毒物质随着营养级的升高逐渐增加，这体现了          现象。

例7. 分析以下生态系统的能量流动和物质循环的关系简图，不能得到的结论是(   )

A.能量①④的总和可能小于生产者所固定的太阳能总量

B.生物圈的物质是自给自足的；能量是需要不断补充的

C.D中包含的生物可能处于食物链的最高营养级     

D．碳以C02形式进入生物群落又以CO2的形式离开生物群落返回无机环境

探究五：探究土壤微生物的分解作用

1. 原理：（1）土壤中生活着细菌、真菌、放线菌等微生物，它们在生态系统中主要充当分解者。在不同的气候与环境下，落叶在土壤中被分解的时间也不同。

（2）淀粉 还原糖砖红色沉淀

2. 探究案例

典例分析：

例8. 完成“探究土壤微生物对淀粉的分解作用”实验设计

① 将取自农田、林地或花盆等处的土壤放入里面垫有厚纱布的烧杯中，加水搅拌，然后将纱布连同土壤一起取出。将留在烧杯中的土壤浸出液静置备用。

② 另取两只烧杯，编号为A、B，放入等量淀粉糊。在A烧杯中加入30ml       （实验组），B烧杯中加入30ml           （对照组）。

③ 在室温下放置7天，分别取A、B烧杯中的溶液20ml，各放入两支试管中,分别编号为A1、A2、B1、B2。

④ 在A1、B1、中加入       ，在A2、B2中加入斐林试剂。

⑤ 观察A1、A2、B1、B2四支试管中的颜色。 

3.3 生态系统的物质循环课前自主探究答案

1.C、H、O、N、P、S   生物群落     非生物环境     

2.全球性  反复   3.（1）CO2      （2） 光合    动植物的呼吸     微生物的分解

4.（1）难以降解  超过  （2）稳定的  食物链   （3）顶端  全球 

5.提出问题 、 作出假设、    设计实验方案、     进行实验 、    分析结果，得出结论

6.相互依存  不可分割     载体    动力

判断正误：（1）√　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×　(6)√

课堂合作探究答案

探究一：生态系统物质循环的概念及特点

1、概念：C、H、O、N、P、S      非生物环境   生物群落   生物群落   非生物环境

（1）    物质循环中的物质是指组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素，而不是化合物，也不是单质。   （2）生物圈    （3）  非生物环境   生物群落

2.特点：（1）生物地球化学循环  （2）循环性（反复利用）   例1  C    例2   D

探究二：碳循环过程

1.（1）CO2 和碳酸盐   含碳有机物  （2）光合作用  

（3）食物链（食物网）    含碳有机物

（4）生产者、消费者的呼吸作用    分解者的分解作用   化石燃料的燃烧  

（5）CO2（6）生产者、分解者

（7）

2.温室效应

（1）原因：化石燃料的大量燃烧，在短时间内使大气中的CO2含量升高.

(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动物的生存构成威胁。

（3）减缓措施：

一方面减少CO2的排放：主要是开发新能源如水能、太阳能等，减少化石燃料的燃烧，

另一方面增加CO2的吸收：保护植被，大力植树造林，增加绿地面积。

例3.            A   例4.A

探究三：重金属盐和DDT等农药的生物富集作用

食物链   升高   递增

例5.（1）甲  （2）营养级

（3）甲

探究四：生态系统物质循环和能量流动之间的关系

例6  （1）分解者；  466   （2）21%     呼吸作用   单向流动，逐级递减

（3）CO2     （4）200      （5）A   B  C       生物富集

例 7  C

探究五：探究土壤微生物的分解作用

探究案例：

例8：（2）土壤浸出液       蒸馏水       （4）碘液