高中生物第3章 生态系统及其稳定性第3节 生态系统的物质循环学案

  3.3生态系统的物质循环—2022-2023学年高二生物人教版（2019）选择性必修二课前导学

学习目标基础梳理

教材基础知识

一、碳循环

1. 碳的存在形式

（1）在大气中：主要以__________的形式存在。

（2）在生物群落内部：以蛋白质、糖类等__________的形式存在。

2. 碳循环的过程

（1）循环途径

（2）循环形式：碳在生物群落与非生物环境之间循环的形式主要是__________；碳在生物群落中的传递主要沿食物链和食物网进行，传递形式为__________。

（3）方向：碳在非生物环境与生物群落之间传递时，只有生产者与非生物环境之间的传递是双向的，其他成分之间都是单向的。

3. 碳循环的失衡——温室效应

（1）原因：__________的开采和使用大大增加了二氧化碳的排放，加剧了__________，引起全球性的气候变化。

（2）措施：我国一方面采取积极措施减少二氧化碳排放，另一方面大力提倡__________，提高森林覆盖率，这在吸收和固定二氧化碳方面发挥了重要作用。

4. 生态系统物质循环的概念

组成生物体的碳、氢、氧、氮、磷、硫等元素，都在不断进行着从__________到__________，又从生物群落到非生物环境的循环过程，又叫____________________。

5. 物质循环的特点及生产启示

（1）物质循环的特点：__________，全球性。

（2）生产启示实例：可采用种养结合的模式，在稻田中养鸭养鱼，动物的取食、消化能促进__________，它们排出的粪便中氮、磷等可供水稻吸收利用，它们呼出的二氧化碳还可为水稻的光合作用补充原料。

二、生物富集

1. 有害物质的积累

（1）有害物质：__________，如铅（Pb）、镉（Cd）、汞（Hg）等；__________的有机化合物，如DDT、六六六等。

（2）实例：铅沿食物链不断积累和浓缩

         在__________、____________________的过程中，铅微小颗粒被排放进入大气，然后沉降在__________和__________，通过各种途径进入生物体内。

         进入体内的铅，能够形成多种比较稳定的__________，分布于生物体的多种组织细胞中，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，铅就会沿着食物链逐渐在生物体内聚集，最终积累在食物链的顶端。

2. 生物富集的概念：生物体从周围环境吸收、积蓄某种_________或____________________，使其在机体内浓度__________环境浓度的现象，称作生物富集。
3. 由于铅、镉等有害物质可以通过大气、水和__________等途径扩散到世界各地，因此，生物富集现象是__________的。

三、能量流动和物质循环的关系

1. 联系：

（1）能量流动和物质循环是生态系统的__________，它们同时进行，彼此相互依存，不可分割。

（2）能量的固定、储存、转移和释放，都离不开物质的__________和__________等过程。

（3）物质作为能量的载体，使能量沿着__________流动；能量作为__________，使物质能够不断地在__________和非生物环境之间循环往返。

2. 区别：在物质循环过程中，非生物环境中的物质可以被生物群落__________；能量在流经生态系统各营养级时，是__________的，而且流动是单方向不循环的。

四、探究土壤微生物的分解作用

1. 实验原理：微生物能分泌多种水解酶，将大分子有机物分解成小分子有机物，如纤维素酶、淀粉酶可将纤维素、淀粉水解成__________。小分子有机物被分解者吸收到细胞中进行氧化分解，最终形成二氧化碳、水和各种无机盐，同时释放能量。

2. 实验设计

拓展学习任务

1. 辨析生物富集和能量流动的区别。

2. 总结能量流动与物质循环的关系。

随堂知识小测

1.物质循环是生态系统的重要功能，其中“物质”是指（   ）

A.蛋白质和核酸 B.组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素

C.二氧化碳 D.组成细胞的有机物

2.生态系统的物质循环是生态系统的主要功能之一。下列关于生态系统物质循环的说法，正确的是（   ）

A.碳循环就是指CO2在无机环境与生物群落间的循环

B.农田生态系统中秸秆还田有利于提高土壤的储碳量

C.光合作用是碳由无机环境进入生物群落的唯一途径

D.所有的物质均可通过食物链快速回归非生物环境

3.下图为碳循环示意图，图中的甲、乙、丙分别代表生态系统中的生物类群。请据图回答

（1）图中丙表示______________。

（2）图中②和③代表的生理过程是____________________。

（3）在生态系统的物质循环中，碳元素以 __________形式在生物群落与无机环境中进行循环。

（4）人类活动对碳循环干扰最大的是______________________________途径，这一干扰，增加了CO2的含量，造成的主要环境问题是__________________。

参考答案

教材基础知识

一、二氧化碳  含碳有机物  光合作用  分解作用  二氧化碳  有机物  化石燃料  温室效应  植树种草  非生物环境  生物群落  生物地球化学循环  循环往复运动  物质循环

二、重金属  人工合成  煤燃烧  有色金属冶炼  土壤  植被表面  铅化合物  元素  难以降解的化合物  超过  生物迁移  全球性

三、主要功能  合成  分解  食物链（网）  动力  生物群落  反复利用  单方向不循环

四、葡萄糖  60  土壤浸出液  30mL蒸馏水

拓展学习任务

1. 提示：生物富集是某些物质沿食物链不断积累；能量流动是能量沿食物链不断减少。
2. 提示：（1）两者同时进行，彼此相互依存，不可分割。（2）物质作为能量的载体，使能量沿食物链（网）流动；能量作为动力，使物质能够不断地在生物群落和非生物环境之间循环往返。

随堂知识小测

1.答案：D

解析：生态系统的能量流动是单向流动、逐级递减的，且该过程通常是沿着食物链和事务网进行的，ABC正确；热能散失后不能再被生产者利用，D错误。

2.答案：B

解析：在该生态系统中，假设初级消费者摄入的能量为a，其中存在于粪便中的能量为b，说明初级消费者的同化量是a-b；而生态系统中的能量传递效率在之间，因此，流入次级消费者的能量最多为（a-b）×。初级消费者通过呼吸消耗的能量为c，用于生长、发育和繁殖的能量为d，说明初级消费者同化的能量是c+d；因此，流入次级消费者的能量最多也可以表示为（c+d）×，故本题正确答案为B。

3.答案：（1）不是；呼吸作用以热能形式散失（只答呼吸作用不给分）、被分解者利用
（2）树和草通过光合作用把太阳能转变为有机物中的化学能，从而被生物利用
（3）样方；不同物种空间上的分布

解析：（1）对于生态系统的功能来讲，物质循环是可以自给自足的；而能量来自于生产者固定的太阳能，能量沿食物链流动是单向传递、逐级递减的，最终以热能形式散失到无机环境，不是一个自我自足的系统，需要源源不断的补充能量才能维持生态系统的稳定。山狮同化的能量的去向包括：自身呼吸作用消耗以热能形式散失、被分解者利用和未被利用的能量。
（2）生态系统中的生产者通过光合作用将太阻能转换为化学能，将无机物转变成有机物，并为生态系统中其他生物的生活提供物质和能量，所以是生态系统基石。
（3）在群落演替的过程中物种丰富度增加，生态系统稳定性增加。在对该地区某时间群落结构进行调查时，可以采用样方法对植物丰富度进行调查，同时注意调查不同物种在空间上的分布（分层）情况，以获得群落的空间结构。