人教版 (2019)选择性必修2第3节 生态系统的物质循环导学案

  第3节 生态系统的物质循环

学习目标

1.概述生态系统的物质循环过程。

2.通过分析生物富集的过程，说明生物富集的危害，认同应采取措施减少危害，

3.说明能量流动和物质循环的关系。

4.尝试探究土壤微生物的分解作用。

基础梳理

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

随堂训练

1.在生态系统中，使二氧化碳进入生物群落的生物主要是(   )

A.细菌 B.真菌 C.动物 D.绿色植物

2.下列与生态系统功能相关的叙述，错误的是(   )

A.碳循环过程需要能量的驱动

B.物质与能量在生物与环境之间循环流动

C.植物的光合作用和生物的死亡分解是碳循环的一部分

D.全球气候变暖与地球上大气中碳的收支不平衡有关

3.下列有关生态系统的主要功能的叙述，正确的是(   )

A.大气中CO2进人生物群落的方式只有光合作用

B.相邻营养级间能量传递效率较低与细胞呼吸等有关

C.生态系统中的物质、能量循环利用、自给自足

D.生态系统中用于传递的信息都来源于生物

4.生态系统的营养结构是物质循环和能量流动的主要途径，下列叙述正确的是(   )

A.调查某种群的密度并对适量的个体进行年龄鉴定可绘制该种群的年龄金字塔图形

B.测算主要食物链各环节的能量值可构建生态系统能量金字塔

C.调查生物种群内个体之间捕食与被捕食的关系可构建相应的营养级

D.估算各营养级间用于生长发育繁殖的能量比值可反映能量传递效率

5.我国力争2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和（CO2排放量与减少量相等）。如图为碳循环示意图，图中字母表示生态系统的组成成分，数字①～⑩表示CO2的排放量或减少量。回答下列问题：

（1）图中代表生态系统基石的是__________（用图中字母表示）。若用图中的数字构建碳中和数学模型，则该数学模型是__________（用图中数字表示）。图中C同化的能量中一部分用于自身的呼吸，其余部分用于__________等生命活动。

（2）植树种草可以吸收CO2，但种植的相应物种应以当地物种为主，原因是____________________（答出1点即可）。

（3）请写出符合“低碳生活”（低碳消耗、低碳排放的生活方式）理念的日常生活习惯____________________（答出2点即可）。建立绿色低碳循环体系需要世界各国共同参与，主要原因是____________________。

答案以及解析

1.答案：D

解析：绿色植物能通过光合作用固定二氧化碳，产生有机物，使环境中的二氧化碳进入生物群落。

2.答案：B

解析：A、生态系统中能量流动是物质循环的动力，碳循环过程需要能量的驱动，A正确； B、物质与环境之间循环流动，能量在生物群落中单向流动、逐级递减，B错误； C、植物通过光合作用将二氧化碳转化为含碳有机物进入生物群落，生物的死亡分解是分解者通过发酵作用将含碳有机物转化为二氧化碳进入无机环境，是碳循环的一部分，C正确； D、温室效应是大气中的二氧化碳含量升高造成的，即全球气候变暖与地球上大气中碳的收支不平衡有关，D正确。

故选B。

3.答案：B

解析：大气中的二氧化碳通过光合作用或化能合成作用转变为有机物,进入生物群落;由于细胞呼吸消耗大量的能量,因此相邻两个营养级的生物之间能量传递效率低;生态系统中能量不能循环利用;信息传递可以在生物与生物之间、生物与非生物之间传递。

4.答案：A

解析：A、年龄金字塔是表示种群年龄和性别构成的一种特殊的条形统计图，A正确；

B、能量金字塔需测定组成食物链的各个营养级的能量，B错误；

C、营养级是指处于食物链同一环节上的全部生物的总和，所以归类各食物链中处于相同环节的所有物种，可构建相应的营养级，C错误；

D、能量传递效率是指营养级之间的能量传递情况，是同化量之间的比值，故估算各营养级同化量，可反映能量传递效率，D错误。

故选A。

5.答案：（1）A；①=②+④+⑥+⑦+⑧；C自身生长、发育和繁殖

（2）避免外来物种入侵，保证本地生态系统的安全性##本地物种具有较高的生态适应性

（3）少用一次性筷子、节约用纸、骑自行车出行、减少使用化石燃料等；碳循环具有全球性

解析：（1）A与CO2之间存在双箭头，表示生产者，生态系统的基石是生产者，即图中A代表。图中CO2的排放量包括生产者的呼吸作用产生量（②）、消费者的呼吸作用产生量（④+⑥）、分解者的分解作用产生量（⑧）和煤、石油燃烧产生量（⑦），CO2的减少量是生产者光合作用固定量（①），而碳中和指CO2排放量与减少量相等，因此用图中的数学构建的碳中和数学模型是①=②+④+⑥+⑦+⑧。

（2）由于外来物种可能影响本地生态系统的安全性，而本地物种具有较高的生态适应性，因此采用植树种草吸收掉CO2排放量时，应以当地物种为主，这遵循了生态工程的协调基本原理

（3）“低碳生活”是低碳消耗、低碳排放的生活方式，在日常生活中少用一次性筷子、节约用纸、骑自行车出行、减少使用化石燃料等习惯符合该理念。

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