北师大版 (2019)选择性必修2 生物与环境第3章 生态系统第三节 生态系统的物质循环多媒体教学课件ppt

这是一份北师大版 (2019)选择性必修2 生物与环境第3章 生态系统第三节 生态系统的物质循环多媒体教学课件ppt，共52页。PPT课件主要包含了内容索引，自主预习·新知导学，合作探究·释疑解惑，素养提升，课堂小结，课标定位，素养阐释，图Z3-3-1，图Z3-3-2，图Z3-3-3等内容，欢迎下载使用。
1.举例说明生态系统的物质循环的过程及其特点。2.阐明生态系统的碳循环、氮循环、水循环。3.解释生态系统的物质循环和能量流动的关系。
1.在理解生态系统物质循环的基础上,形成物质与能量观、稳态与平衡观。2.利用模型分析的方法分析碳循环、氮循环、水循环的过程,提升科学思维能力。3.运用物质循环与能量流动的知识与原理解释相关的生物学现象,深刻认识人类活动对于物质循环平衡的影响,认同个体对于维持生态平衡应担负的责任。
一、水通过蒸发、降水和径流在生态系统中循环1.水循环的过程图Z3-3-1为全球水循环示意图。
填写上图中序号所代表的过程:①降水,②蒸发,③地表径流。
2.水循环的意义:生物体的代谢反应都以水为介质,只有在水的参与下,物质才能完成无机物和有机物之间的循环过程,同时借助水排出废物使生命系统得以维持。水循环强烈影响并带动了其他物质的循环。
二、碳以二氧化碳为中心进行循环1.碳的主要存在形式:大气中的二氧化碳、海洋和陆地中的无机碳和生物体中的有机碳。2.生物群落与无机环境之间进行碳循环的主要形式是二氧化碳。3.过程图解
图中:①光合作用,②呼吸,③植物(生产者),④动物(消费者),⑤呼吸,⑥微生物分解。　
三、氮通过一系列氧化还原反应进行循环1.氮循环示意图
2.氮循环的几个重要过程(1)固氮①概念:根瘤菌将处于游离状态的氮气转变成含氮的无机化合物,供给植物直接利用的过程。②主要微生物:固氮菌(根瘤菌)。(2)氨化作用①概念:将蛋白质水解为氨基酸,再将氨基酸氧化释放出氨的过程。②主要微生物:氨化细菌。
(3)硝化作用①概念:将氨转化为亚硝酸盐,再进一步氧化为硝酸盐的过程。②主要微生物:硝化细菌。(4)反硝化作用①概念:将硝酸盐还原为亚硝酸盐,并进一步还原为氮氧化物的过程。②主要微生物:反硝化细菌。
四、物质循环和能量流动以不同的方式同时进行1.物质循环:在生态系统中,组成生物体的C、H、O、N、P、S等化学元素是不断循环的,它们从无机环境到生物群落,又从生物群落到无机环境,进行着往复循环运动。
2.物质循环和能量流动的关系(1)二者的联系①物质为能量的流动提供载体,使能量能够在食物链和食物网中进行传递。能量的固定、储存、转换,以及最终释放到环境中去的各个过程,都是伴随着物质的合成和分解等过程发生的。②物质循环所需要的动力,来源于能量的供应,能量的流动使得非生物环境和生物群落之间的物质不断循环往复。(2)二者的区别:生物固定的太阳能在食物链中的流动是单向的,并且逐渐以热的形式耗散,因此,生态系统必须不断地从外界获得能量来维持稳定;而物质在生态系统的生物成分和非生物成分中反复循环。
【预习检测】 1.判断正误。(1)水循环的主要过程是蒸发、降水、地表径流。(　　)(2)植物在水循环中的作用就是通过根从土壤中吸收水,再通过蒸腾作用散失水。(　　)　(3)在氮循环中,氨化细菌的氨化作用不可或缺。(　　)(4)碳在生物群落与无机环境之间进行循环的主要形式是有机碳,在无机环境中存在的主要形式是二氧化碳。(　　)　
(5)分解者的分解作用在碳循环中起着关键作用。(　　)　(6)物质循环中的物质指的是组成生物体的C、H、O、N、P、S等化学元素。(　　)(7)物质循环和能量流动在生态系统中是不可分割的,物质是能量的载体,能量是物质循环的动力。(　　)
2.一条食物链中,兔子不会吃狼,但狼可以吃兔子。食物链的不可逆性说明在一个生态系统中(　　)。　A.水循环是单向的B.氮循环是单向的C.碳循环是单向的D.能量流动是单向的答案:D
3.在图Z3-3-3所示氮循环途径中,关于①②③④四类生物的新陈代谢类型的叙述,错误的是(　　)。A.①为异养需氧型B.②为自养厌氧型C.③为自养需氧型D.④为自养需氧型答案:B
4.下列关于生物圈中碳循环的说法,错误的是(　　)。A.生物圈通过碳循环实现碳元素的自给自足B.人类大量燃烧化石燃料会打破生物圈中碳循环的平衡C.碳循环需要能量驱动,含碳化合物又可作为能量的载体D.碳元素在生产者和各级消费者之间以CO2的形式传递答案:D解析:生态系统的物质循环具有全球性,生物圈通过碳循环实现碳元素的自给自足,A项正确。化石燃料的大量燃烧会打破生物圈中碳循环的平衡,造成温室效应,B项正确。物质循环和能量流动是同时进行的,两者总是相伴发生,物质是能量的载体,能量是物质循环的动力,C项正确。碳元素在生产者和各级消费者之间以有机碳的形式传递,D项错误。
仔细观察教科书第77页图3-17,分析:①碳是如何从无机环境进入生物群落的?②碳在生物群落内部是如何传递的?③碳又是如何从生物群落返回无机环境的?(提示 通过哪种生命活动、以什么形式来完成)提示:①碳通过生产者的光合作用和化能合成作用进入生物群落。②碳在生物群落中以有机碳的形式,沿着食物链和食物网传递。③碳通过生物群落中生物的呼吸作用、微生物的分解作用以及化石燃料的燃烧,以CO2的形式返回无机环境。
图Z3-3-4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。下列相关叙述错误的是(　　)。A.d过程代表光合作用,b过程代表呼吸作用B.甲代表的营养级在食物链中占有的碳元素最多C.碳元素在甲、乙、丙之间以有机碳的形式传递D.碳元素在无机环境和生物群落之间可反复利用答案:A
解析:由题图可知,丁为大气中的CO2,甲为生产者,乙为消费者,丙为分解者。d过程为呼吸作用,b过程主要为光合作用。甲为生产者,生产者在食物链中含有机物的量最多,在食物链中占有的碳元素最多。碳元素在生物群落内部以有机碳的形式进行传递,在无机环境与生物群落之间主要以二氧化碳的形式进行传递。碳元素在生态系统中可反复利用。
【变式训练】 气候变化与生态系统的碳循环密切相关。下表为A、B两个不同时期陆地生态系统与大气环境的碳交换情况。下列叙述错误的是(　　)。
A.生态系统中碳的吸收主要是通过光合作用实现的,碳的释放主要是通过呼吸作用实现的B.表中A时期处于相对稳定状态,原因是碳的吸收量与释放量相对平衡C.由于过度排放人工碳,植物光合作用受到抑制,破坏了生态系统的物质循环,导致大气中的二氧化碳增加,并引起气候变化D.化石燃料的燃烧对碳循环影响很大
解析: 植物通过光合作用固定大气中的无机碳,而生物的呼吸作用则把生物群落中的有机碳转变为无机碳,再返回大气。题表中A时期碳的吸收量和释放量是相同的,说明大气中碳的含量相对稳定;B时期碳的释放量大于吸收量,说明人为增加化石燃料的燃烧会增加碳的释放量,从而影响整个生态系统的碳循环。大气中CO2含量的增加可以增强光合作用。
无机环境中的氮进入生物群落通过哪些过程?提示:氮从无机环境进入生物群落需要通过固氮作用、氨化作用、硝化作用和(植物的)同化作用。
1.几种微生物在氮循环中的作用、代谢类型及其在生态系统中的地位
2.三种物质循环的比较
土壤中的圆褐固氮菌是一种具有固氮能力的细菌,它能够利用土壤腐殖质中有机物氧化分解释放的能量将大气中的氮气转化为氨,硝化细菌能够通过硝化作用将氨转化为硝酸盐,植物吸收土壤中的硝酸盐后将其同化为有机氮,动物直接或间接以植物为食,将植物体内的有机氮同化为动物体内的有机氮,动植物遗体、排出物和残遗物中的有机氮被微生物分解后形成氨,并最终转变为氮氧化物返回大气,从而完成了生物圈中的氮循环。下列相关说法正确的是(　　)。　A.圆褐固氮菌可以通过有丝分裂实现增殖B.圆褐固氮菌和硝化细菌在生态系统中均属于生产者C.氮进入植物和动物体内可用于合成蛋白质和某些脂质D.氮循环与能量流动是两个相对独立的过程
解析:圆褐固氮菌属于原核生物,通过二分裂实现增殖,A项错误。圆褐固氮菌通过摄取土壤中的养料,进行自生固氮,不能将无机物合成有机物,因而不属于生产者,硝化细菌属于生产者,B项错误。氮元素是磷脂和蛋白质的组成元素,进入植物和动物体内可用于合成蛋白质和某些脂质,C项正确。物质是能量的载体,能量是物质循环的动力,氮循环与能量流动不是两个相对独立的过程,二者总是相伴发生,D项错误。
【变式训练】 1.下列关于生物固氮和氮循环的叙述,正确的是(　　)。　A.固氮就是土壤中的一些细菌将硝酸盐最终转化成氨B.大豆生长所需的氮都来自根瘤菌C.氨化细菌的氨化作用是有机氮形成无机氮的重要过程D.氮循环是指有机氮在无机环境与生物群落之间的往返过程答案:C
解析:生物固氮是指固氮菌把大气中处于游离状态的氮气转变成含氮的无机化合物的过程,固氮菌包括根瘤中的固氮菌及土壤中的固氮菌,A项错误。大豆生长所需要的氮不都来自根瘤菌,也可来自根的吸收,B项错误。氨化作用是指氨化细菌将蛋白质水解为氨基酸,再将氨基酸氧化释放出氨的过程,是把有机氮转变为无机氮的重要过程,C项正确。氮循环是指氮元素在无机环境和生物群落之间的往返过程,D项错误。
2.(不定项选择题)图Z3-3-5为氮循环示意图。下列有关叙述正确的是(　　)。A.①过程主要是固氮作用B.进行②过程的生物的代谢类型为异养需氧型C.进行③和④过程的生物分别主要属于生产者和消费者D.⑤过程能增加土壤的肥力,有利于农业生产
答案:ACD解析:进行②过程的生物的代谢类型为自养需氧型。
生态系统的物质循环中的“物质”可以是化合物吗?既然物质是可以循环的,为什么农田生态系统还需要经常施肥呢?提示:不可以。物质循环中的“物质”是指组成生物体的C、H、O、N、P、S等化学元素。物质循环具有全球性,是指在生物圈内进行的循环,而农田是一个较小的生态系统,不断有作物的输出,即物质的输出大于物质的自然输入,因此要经常施肥。
1.物质循环的概念分析(1)生态系统的物质循环中的“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。
2.能量流动和物质循环的区别与联系
分析以下生态系统的能量流动和物质循环的关系简图,不能得出的结论是(　　)。
A.物质为能量的流动提供载体,使能量能够在食物链和食物网中进行传递B.物质循环所需要的动力来源于能量的供应,能量的流动使得非生物环境和生物群落之间的物质不断循环往复C.能量①②③④的总和便是生产者固定的太阳能总量D.碳在生物群落和无机环境之间的循环主要是以CO2的形式进行的答案:C解析:生产者固定的太阳能总量包括四部分:生产者自身呼吸作用消耗的能量、生产者流向初级消费者的能量、生产者流向分解者的能量及未被利用的能量。
【变式训练】 1.图Z3-3-7为一个简化的生态系统能量流动和物质循环示意图。下列关于图中箭头含义的叙述,错误的是(　　)。　
A.④和⑤可表示生物群落中能量的散失B.⑤可表示生物群落中的部分物质回归无机环境后,又被生物群落利用C.②可表示能量在生物体间单向流动D.①可表示碳元素从二氧化碳转变为有机物答案:A
解析:由题图可知,生物群落中能量的散失可用④表示;⑤可以表示生物群落中的部分物质回归无机环境后,又被生物群落利用;能量在生物体间单向流动可用②③表示;碳元素从二氧化碳转变为有机物可用①表示。
2.(不定项选择题)图Z3-3-8是碳循环过程示意图,其中序号表示生理过程或化学变化。下列叙述错误的是(　　)。　
A.碳进入生物群落的主要生理过程是②B.①推动碳循环过程,同时促进能量循环利用C.②③④⑤之和等于①固定的碳总量D.⑤过程加快会引发温室效应答案:ABC解析:碳进入生物群落的主要生理过程是①,即绿色植物的光合作用,A项错误。能量不能循环利用,B项错误。②③④⑤之和小于①固定的碳总量,C项错误。全球碳循环失衡的主要原因是⑤过程加快,即化石燃料的大量燃烧,会引发温室效应,D项正确。
利用“三看法”确认碳循环各成分
1.图Z3-3-9——先根据双向箭头和有三个箭头指向B判断,A和B应分别为生产者、非生物成分(大气中的CO2),后者不能写为“无机环境”。再根据A→D和C→D判断,C为消费者,D为分解者。2.图Z3-3-10——根据A与C之间的双向箭头和A、B、D、E都有箭头指向C判断,A是生产者,C是非生物成分(大气中的CO2)。根据A、B、D都有箭头指向E可进一步判断,B是初级消费者,D是次级消费者,E是分解者。3.图Z3-3-11——根据A与E之间的双向箭头和B、C、D、E、F都有箭头指向A判断,A为非生物成分(大气中的CO2),E为生产者。然后观察剩余的几个成分,其中B、D、E、F都有箭头指向C,所以C是分解者,剩余的B、D、F则为消费者。整个图解中,食物链是E→F→D→B。
图Z3-3-12中甲为部分碳循环示意图,乙为我国北方某地20年间CO2浓度变化的示意图。下列相关说法错误的是(　　)。
A.甲中成分A在碳循环中的主要作用是吸收大气中的CO2B.甲中缺少A→大气中的CO2的过程,D为分解者C.每年的冬季CO2浓度会发生变化,从碳循环角度分析其主要原因是甲中①过程大大减弱,且⑥过程增强D.植树造林和开发新能源是解决温室效应的良好举措答案:B解析:甲中A吸收CO2,释放O2,且A只有一个输入箭头,其余全为输出箭头,故A为生产者,在碳循环中的主要作用是吸收大气中的CO2,A项正确。甲中缺少A→大气中的CO2的过程,B为分解者,B项错误。每年的冬季CO2浓度会发生变化,从碳循环角度分析其主要原因是甲中①光合作用过程大大减弱,且⑥过程化石燃料燃烧量增加,C项正确。植树造林和开发新能源均可以降低大气中CO2浓度,是解决温室效应的良好举措,D项正确。