高中人教版 (2019)第3节 生态系统的物质循环学案

  高二生物导学案

第3章 第3节　生态系统的物质循环01

班级                       姓名                   

   第1课时　生态系统的物质循环及与能量流动的关系

[学习目标]　1.以碳循环为例，说出物质循环的概念、过程和特点。2.比较能量流动与物质循环的关系。

[素养要求]　1.生命观念：分析物质循环和能量流动的关系，树立生命系统的物质和能量观。2.社会责任：合理利用物质循环原理、增强环保意识。

【预习案】

一、生态系统的物质循环

1．碳循环

图中：①            ，②             ，③           ，④            ，⑤           。

2．生态系统的物质循环

(1)概念：组成生物体的                           等元素，都在不断进行着从            

到                    ，又从                          的循环过程。

(2)特点

①全球性：物质循环中所说的“生态系统”指的是地球上最大的生态系统——         ，因此又叫                    。

②物质在生态系统中                             。

二、能量流动和物质循环的关系

【探究案】

探讨点一　分析碳循环的过程及特点

1．二氧化碳能溶于水，因此可在大气和海洋、河流之间进行交换。此外，碳还可以长期固定或保存在非生命系统中，如固定于煤、石油或木材中。人类通过对煤和石油等的利用，向大气中排放了大量的二氧化碳。根据上述信息回答下列问题：

(1)碳元素在生物体内、大气、水圈中分别主要以什么形式存在？

提示　碳在生物体内主要以              的形式存在；碳在非生物环境中主要以      的形式存在于大气中和溶解于水中。

(2)碳元素是如何进出生产者、消费者和分解者的(以什么形式、通过哪种生命活动、形成哪些产物等)?

提示　非生物环境中的碳元素以         的形式通过光合作用形成有机物进入         体内；消费者通过       ，使食物中的          进入消费者体内；生产者、消费者遗体和排遗物中的有机物可以被         分解利用。生产者、消费者和分解者都通过            ，将有机物分解为二氧化碳等，使碳元素返回非生物环境。

(3)结合课本P62图3－10，用关键词、线段、箭头等完善碳循环的过程。

2．化石燃料的过量使用对环境可能会有什么影响？怎么缓解这种影响？

提示　引起          效应。在燃烧过程中，化石燃料中的碳转变为二氧化碳进入大气，使大气中的二氧化碳浓度        。而二氧化碳作为一种温室气体具有吸热和隔热的功能，其结果是地球表面温度升高，加重了温室效应。缓解措施：开发            ，减少              ；

                                   。

3．以碳循环为例概括物质循环的特点。

4．同碳元素一样，氮在生物群落和非生物环境之间也是不断循环的。为什么还要往农田中不断地施加氮肥呢？

提示　农田是          生态系统，是以提高农作物的产量，使能量               ，满足人类需要为目的的。农田土壤中氮的含量往往不足以使作物高产，加之农产品源源不断地自农田生态系统           ，其中的氮元素并不能都        土壤，所以需要施加氮肥。这与物质循环并不矛盾。

探讨点二　比较物质循环和能量流动，阐释二者的区别和联系

请在碳循环过程模型上绘制能量流动过程

【检测案】

1判断正误

(　　)(1)参与物质循环的对象是含有碳的糖类、脂肪、蛋白质等有机物

(　　)(2)物质循环的范围是生物圈，而不是具体的某一生态系统

(　　)(3)沼渣等作为肥料还田，使物质能够循环利用

(　　)(4)在碳循环中生产者只起固定CO2的作用

(　　)(5)由于过度地开采和使用化石燃料，破坏了生态系统的碳平衡，导致大气中二氧化碳浓度增加并引起全球气候变化

(　　)(6)海洋对于调节大气中的碳含量起着非常重要的作用

(　　)(7)物质循环和能量流动是两个独立的过程

(　　)(8)只有在光照的条件下，生态系统的物质循环和能量流动才是同时进行的

(　　)(9)光合作用推动碳循环过程，促进了生物群落中的能量循环

(　　)2．下列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一些基本化学元素

B．所说的生态系统是地球上最大的生态系统——生物圈

C．所说的循环是指物质在生物群落与非生物环境之间循环往复运动

D．物质在循环过程中不断递减

(　　)3.下图是自然界碳循环的简图，据图分析，下列叙述错误的是

A．甲为分解者，乙为消费者，丙为生产者

B．①②③表示CO2通过甲、丙、乙的呼吸作用进入大气中

C．④主要表示大气中CO2通过光合作用进入生物群落

D．碳元素以无机物的形式在丙→乙→甲所示的渠道流动

(　　)4．下列关于物质循环和能量流动的说法，错误的是

A．物质是能量流动的载体，能量是物质循环的动力

B．非生物环境中的物质可以通过多种途径被生物群落反复利用

C．通过绿色植物的光合作用，可完成生态系统的碳循环

D．食物链和食物网是能量流动和物质循环的渠道

(　　)5．下列关于物质循环和能量流动的关系的叙述，不正确的是

A．物质为载体，使能量循环往复

B．二者相互依存，不可分割

C．能量是动力，使物质循环往复

D．物质循环和能量流动同时进行

核心归纳

1．碳循环相关知识点小结

(1)存在形式

①非生物环境中：CO2和碳酸盐。

②生物群落内部：含碳有机物。

(2)流动形式

①生物群落与非生物环境之间：CO2。

②生物群落内部：含碳有机物。

(3)进入生物群落的途径

①光合作用。

②化能合成作用。

(4)返回非生物环境的方式

①生产者、消费者的呼吸作用。

②分解者的分解作用。

③化石燃料的燃烧。

2．碳循环示意图中各组成成分的判断

(1)图甲——先根据A、B之间为双向箭头且指向B的箭头最多可判断：B为大气中的二氧化碳库，A为生产者。再根据A、C的箭头都指向D判断：D为分解者，C为消费者。

(2)图乙——根据A、C之间为双向箭头且指向C的箭头最多可判断：A是生产者，C是大气中的二氧化碳库。根据A、B、D的箭头都指向E可进一步判断：E是分解者，B是初级消费者，D是次级消费者。

3.　能量流动和物质循环关系分析

(1)能量流动和物质循环相伴而行，但能量在传递过程中由光能→化学能→热能，而物质在循环过程中，由无机物(CO2)→有机物→无机物(CO2)。

(2)能量流动的终点是热能散失到非生物环境中，不能循环利用。而物质循环产生的CO2又被重新利用，所以没有终点。

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高二生物导学案

第3章 第3节　生态系统的物质循环01

班级                       姓名                   

   第1课时　生态系统的物质循环及与能量流动的关系

[学习目标]　1.以碳循环为例，说出物质循环的概念、过程和特点。2.比较能量流动与物质循环的关系。

[素养要求]　1.生命观念：分析物质循环和能量流动的关系，树立生命系统的物质和能量观。2.社会责任：合理利用物质循环原理、增强环保意识。

【预习案】

一、生态系统的物质循环

1．碳循环

图中：①光合作用，②呼吸作用，③消费者，④呼吸作用，⑤分解作用。

2．生态系统的物质循环

(1)概念：组成生物体的碳、氢、氧、氮、磷、硫等元素，都在不断进行着从非生物环境到生物群落，又从生物群落到非生物环境的循环过程。

(2)特点

①全球性：物质循环中所说的“生态系统”指的是地球上最大的生态系统——生物圈，因此又叫生物地球化学循环。

②物质在生态系统中循环往复运动。

二、能量流动和物质循环的关系

【探究案】

探讨点一　分析碳循环的过程及特点

1．二氧化碳能溶于水，因此可在大气和海洋、河流之间进行交换。此外，碳还可以长期固定或保存在非生命系统中，如固定于煤、石油或木材中。人类通过对煤和石油等的利用，向大气中排放了大量的二氧化碳。根据上述信息回答下列问题：

(1)碳元素在生物体内、大气、水圈中分别主要以什么形式存在？

提示　碳在生物体内主要以有机物的形式存在；碳在非生物环境中主要以二氧化碳的形式存在于大气中和溶解于水中。

(2)碳元素是如何进出生产者、消费者和分解者的(以什么形式、通过哪种生命活动、形成哪些产物等)?

提示　非生物环境中的碳元素以二氧化碳的形式通过光合作用形成有机物进入生产者体内；消费者通过捕食，使食物中的有机物进入消费者体内；生产者、消费者遗体和排遗物中的有机物可以被分解者分解利用。生产者、消费者和分解者都通过呼吸作用，将有机物分解为二氧化碳等，使碳元素返回非生物环境。

(3)结合课本P62图3－10，用关键词、线段、箭头等完善碳循环的过程。

提示　如图所示

2．化石燃料的过量使用对环境可能会有什么影响？怎么缓解这种影响？

提示　引起温室效应。在燃烧过程中，化石燃料中的碳转变为二氧化碳进入大气，使大气中的二氧化碳浓度增大。而二氧化碳作为一种温室气体具有吸热和隔热的功能，其结果是地球表面温度升高，加重了温室效应。缓解措施：开发清洁能源，减少化石燃料的燃烧；植树造林，增加绿地面积。

3．以碳循环为例概括物质循环的特点。

提示　物质循环具有全球性和循环往复运动的特点。

4．同碳元素一样，氮在生物群落和非生物环境之间也是不断循环的。为什么还要往农田中不断地施加氮肥呢？

提示　农田是人工生态系统，是以提高农作物的产量，使能量更多地流向人类，满足人类需要为目的的。农田土壤中氮的含量往往不足以使作物高产，加之农产品源源不断地自农田生态系统输出，其中的氮元素并不能都归还土壤，所以需要施加氮肥。这与物质循环并不矛盾。

探讨点二　比较物质循环和能量流动，阐释二者的区别和联系

请在碳循环过程模型上绘制能量流动过程

提示　如图所示

【检测案】

1判断正误

(1)参与物质循环的对象是含有碳的糖类、脂肪、蛋白质等有机物(　　)

(2)物质循环的范围是生物圈，而不是具体的某一生态系统(　　)

(3)沼渣等作为肥料还田，使物质能够循环利用(　　)

(4)在碳循环中生产者只起固定CO2的作用(　　)

(5)由于过度地开采和使用化石燃料，破坏了生态系统的碳平衡，导致大气中二氧化碳浓度增加并引起全球气候变化(　　)

(6)海洋对于调节大气中的碳含量起着非常重要的作用(　　)

(7)物质循环和能量流动是两个独立的过程(　　)

(8)只有在光照的条件下，生态系统的物质循环和能量流动才是同时进行的(　　)

(9)光合作用推动碳循环过程，促进了生物群落中的能量循环(　　)

答案　(1)×　(2)√　(3)√　(4)×　(5)√　(6)√　(7)×　(8)×　(9)×

1．下列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一些基本化学元素

B．所说的生态系统是地球上最大的生态系统——生物圈

C．所说的循环是指物质在生物群落与非生物环境之间循环往复运动

D．物质在循环过程中不断递减

答案　D

解析　物质循环的实质为组成生物体的碳、氢、氧、氮、磷、硫等元素在生物圈这个最大的生态系统中循环往复运动，在这个过程中物质是守恒的。

2.下图是自然界碳循环的简图，据图分析，下列叙述错误的是(　　)

A．甲为分解者，乙为消费者，丙为生产者

B．①②③表示CO2通过甲、丙、乙的呼吸作用进入大气中

C．④主要表示大气中CO2通过光合作用进入生物群落

D．碳元素以无机物的形式在丙→乙→甲所示的渠道流动

答案　D

解析　根据丙和大气中的二氧化碳库间存在双向箭头，可判断丙为生产者，根据围绕甲的箭头“多进一出”可判断甲为分解者，则乙为消费者，A正确；碳元素以含碳有机物的形式在丙→乙→甲所示的渠道流动，D错误。

3．下列关于物质循环和能量流动的说法，错误的是(　　)

A．物质是能量流动的载体，能量是物质循环的动力

B．非生物环境中的物质可以通过多种途径被生物群落反复利用

C．通过绿色植物的光合作用，可完成生态系统的碳循环

D．食物链和食物网是能量流动和物质循环的渠道

答案　C

解析　绿色植物的光合作用将大气中二氧化碳中的碳转化为有机物中的碳，只是碳循环的一部分，并没有完成生态系统的碳循环，C错误。

4．(2021·辽宁葫芦岛市高二期末)下列关于物质循环和能量流动的关系的叙述，不正确的是(　　)

A．物质为载体，使能量循环往复

B．二者相互依存，不可分割

C．能量是动力，使物质循环往复

D．物质循环和能量流动同时进行

答案　A

核心归纳

1．碳循环相关知识点小结

(1)存在形式

①非生物环境中：CO2和碳酸盐。

②生物群落内部：含碳有机物。

(2)流动形式

①生物群落与非生物环境之间：CO2。

②生物群落内部：含碳有机物。

(3)进入生物群落的途径

①光合作用。

②化能合成作用。

(4)返回非生物环境的方式

①生产者、消费者的呼吸作用。

②分解者的分解作用。

③化石燃料的燃烧。

2．碳循环示意图中各组成成分的判断

(1)图甲——先根据A、B之间为双向箭头且指向B的箭头最多可判断：B为大气中的二氧化碳库，A为生产者。再根据A、C的箭头都指向D判断：D为分解者，C为消费者。

(2)图乙——根据A、C之间为双向箭头且指向C的箭头最多可判断：A是生产者，C是大气中的二氧化碳库。根据A、B、D的箭头都指向E可进一步判断：E是分解者，B是初级消费者，D是次级消费者。

3.　能量流动和物质循环关系分析

(1)能量流动和物质循环相伴而行，但能量在传递过程中由光能→化学能→热能，而物质在循环过程中，由无机物(CO2)→有机物→无机物(CO2)。

(2)能量流动的终点是热能散失到非生物环境中，不能循环利用。而物质循环产生的CO2又被重新利用，所以没有终点。

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