人教版必修3 生态系统的物质循环 学案 (1).doc

第3节生态系统的物质循环目标导读1.结合教材p101图511和温室效应示意图，分析生态系统物质循环的特点，并说明碳循环失调与温室效应的关系。2.结合教材p102103内容，设计实验探究“土壤微生物的分解作用”。3.尝试建立概念图，说明物质循环与能量流动的关系。重难点击1.生态系统的物质循环过程和特点。2.物质循环与能量流动的关系。课堂导入方式一：右图为美国耗资2亿美元建立的地球生物圈2号。它是透明的，为什么呢？需要输入光能。它又是封闭的，难道它不需要外界提供所需要的各种物质吗？方式二：20世纪50年代，人们曾经在农田中广泛使用ddt杀虫剂，并取得了较好的杀虫效果，然而让人们意想不到的是，在远离施药地区的南极大陆的企鹅体内竟也发现了ddt！ddt是如何进入南极企鹅体内的呢？生态系统的物质是否也能流动？具有什么特点？学完这节“生态系统的物质循环”后，我相信同学们就能解释这些问题了。一、碳循环1.物质循环的概念及特点项目内容概念物质组成生物体的c、h、o、n、p、s等元素范围无机环境和生物群落之间特点具有全球性生物地球化学循环具有循环性物质可以被生物群落反复利用2.物质循环的实例碳循环过程3.碳循环的分析(1)碳存在形式(2)碳循环形式项目进入生物群落生物群落内部返回无机环境形式co2含碳有机物co2方式光合作用和化能合成作用通过食物链或食物网生产者和消费者的呼吸作用分解者的分解作用化石燃料的燃烧是否双向是否是4.温室效应(1)形成原因：化石燃料短时间内燃烧使大气中co2含量迅速增加，打破了碳循环的平衡。(2)危害：加快冰川的融化，导致海平面上升，进而对人类和其他许多生物的生存构成威胁。合作探究1.与自然界的碳循环关系最密切的两种细胞器是什么？答案叶绿体、线粒体。2.物质循环是在无机环境和生物群落之间进行的，碳循环中除了上述之外还有哪个途径？答案化石燃料通过燃烧，由岩石圈的无机环境进入大气圈的无机环境。1.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。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)2.下图表示生物圈中碳循环的部分示意图。a、b、c、d构成生物群落，箭头表示循环过程。下列有关说法正确的是()a.大气中的气体x是指二氧化碳和一氧化碳b.完成过程的能量主要是由过程提供的c.d经、过程获得的能量占a、b、c总能量的10%20%d.c处于第三营养级答案d解析生物群落与无机环境之间的碳循环是以co2的形式进行的，故图中大气中的气体x代表co2；图中a为生产者，b为初级消费者(第二营养级)，c为次级消费者(第三营养级)；完成过程的能量主要由太阳能转化的活跃的化学能提供；捕食食物链中相邻两营养级之间的能量传递效率约为10%20%。故选d。一题多变(1)上题中的生物a的细胞中一定含有叶绿体吗？答案不一定，a为生产者，可能是绿色植物、蓝藻、光合细菌或硝化细菌等可以进行光合作用或化能合成作用的生物，而只有绿色植物中含有叶绿体。(2)若适度松土可以促进图中的什么过程？答案适度松土可促进分解者的分解作用即过程。(3)若d中含有细胞核，则d中将含碳有机物转化为co2的具体场所是什么？答案细胞质基质或线粒体基质。(4)写出图中的捕食链。答案abc。(5)图中碳元素以有机物形式进行传递的过程有哪些呢？答案。(6)如果人们不按生态规律办事，乱砍滥伐森林或将化石燃料进行大量燃烧，对大气中的气体x有何影响？答案二者都会打破碳循环平衡，前者使大气中co2进入生物群落的过程受阻，大气中co2的含量就会明显增多。后者使co2在很短时间内释放出来，使大气中co2的含量增高，进而导致温室效应。碳循环中各成分的确定方法图中与之间为双箭头，故一个为生产者，另一个为大气中的co2库；又因为其他各个成分都有箭头指向，所以为大气中的co2库、为生产者。其他生物部分的箭头都指向，所以是分解者，剩余的为消费者。二、物质循环及与能量流动的关系1.物质循环(1)概念：组成生物体的c、h、o、n、p、s等元素，都不断进行着从无机环境到生物群落，又从生物群落到无机环境的循环过程。(2)特点全球性：物质循环的概念中所说的“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的特点。循环性：无机环境中的物质可以被生物群落反复利用，即生物群落和无机环境之间的物质可以反复出现、循环利用，周而复始地进行循环，不会消失。2.物质循环和能量流动的关系项目能量流动物质循环形式光能化学能热能(一般形式)以化学元素形式流动过程沿食物链(网)单向流动在无机环境和生物群落间往复循环范围生态系统各营养级全球性特点单向流动，逐级递减反复出现，循环流动联系同时进行、相互依存，不可分割：能量的固定、储存、转移和释放，离不开物质的合成和分解；物质是能量沿食物链(网)流动的载体；能量是物质在生态系统中往复循环的动力合作探究1.物质循环和能量流动的起点和终点是否相同？答案不同。能量流动的起点和终点分别是生产者固定的太阳能和以热能的形式散失；而物质循环过程中物质是循环利用的，所以是没有起点和终点的。2.能量为什么不能随着物质循环而循环？答案能量流动的过程中，在呼吸作用中有一部分以热能的形式散失到周围的环境中，不能再被任何生物所利用，所以能量不会随着物质循环而循环。3.既然氮元素在生物群落和无机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？答案物质循环是指在生物圈范围内的物质是循环的。农田中不断有粮食产出，基本元素不断地被输出，所以要不断地施加氮肥。4.能量在沿食物链流动时逐级递减，环境中的一些有毒物质比如农药或重金属盐是不是浓度也越来越低？答案伴随着物质循环过程，环境中的一些有毒物质会出现生物富集现象，即沿着食物链，营养级越高，富集物浓度越高。3.如图为生态系统中能量流动和碳循环的关系图，据图回答下列问题：(1)对物质循环起关键作用的生态系统的成分是 和 。(2)图中的表示的生理过程分别是： ， ， 。(3)c生物处于第 营养级，若要使c增加200 kg，至少需要消耗a kg。答案(1)a生产者d分解者(2)光合作用呼吸作用分解作用(3)三5 000解析据生态系统的能量流动和物质循环的原理可知，a为生产者，是光合作用；b是初级消费者；c为次级消费者，为呼吸作用；d为分解者，为分解作用。按照能量逐级递减的原则，若使c增加200 kg至少需要a的量为200555 000 kg。一题多变分析上题简图，不能得到的结论是()a.物质作为能量的载体，使能量沿着食物链(网)流动b.能量作为动力，使物质能够不断地在生物群落和无机环境之间循环往返c.能量2、3、4、5的总和便是生产者所固定的太阳能总量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三、土壤微生物的分解作用1.实验原理(1)土壤中存在种类、数目繁多的细菌、真菌等微生物，它们在生态系统中的成分为分解者。(2)分解者的作用是将环境中的有机物分解为无机物，其分解速度与环境中的温度、水分等生态因子相关。2.案例设计案例1案例2实验假设土壤微生物能分解落叶使之腐烂土壤微生物能分解淀粉实验设计实验组对土壤高温处理a烧杯中加入30 ml土壤浸出液淀粉糊对照组对土壤不做任何处理(自然状态)b烧杯中加入30 ml蒸馏水与a等量的淀粉糊自变量土壤中是否含有微生物是否加土壤浸出液实验现象在相同时间内实验组落叶腐烂程度小于对照组aa1不变蓝a2产生砖红色沉淀bb1变蓝b2不产生砖红色沉淀结论分析微生物对落叶有分解作用土壤浸出液中的微生物能分解淀粉注：在a1、b1中加入碘液，在a2、b2中加入斐林试剂并加热。合作探究1.碘液与斐林试剂的检测作用是不是一样？答案前者检测淀粉的分解是否彻底完成，后者检测淀粉的分解是否发生。2.探究实验中实验组、对照组如何确定？答案根据题意首先弄清实验研究的自变量是什么，然后找到接受自变量处理的实验结果是未知的，为实验组；未接受自变量处理的实验结果是已知的，为对照组。4.土壤中生活着肉眼看不见的细菌、丝状真菌和呈放射状的放线菌，这些微生物的数量是极其繁多的。某同学要探究土壤微生物对淀粉是否有分解作用，设计了以下实验。请你帮助完成有关问题。(1)作出假设：土壤微生物对淀粉有分解作用。(2)实验用具及药品：烧杯、纱布、玻璃棒、试管、酒精灯、水、蒸馏水、碘液、斐林试剂，淀粉糊等。(3)实验步骤：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一段时间备用。另取两只烧杯，编号a和b， 。在室温(20 左右)下放置7 d，分别取a、b烧杯中的溶液20 ml，各放入两支试管中，分别编号为a1、a2、b1、b2。在a1、b1试管中加入 ；在a2、b2试管中加入 ，并进行水浴加热。观察试管中溶液的颜色变化，记录实验结果。(4)实验现象：如果支持所作的假设，则实验现象是 。如果不支持所作的假设，则实验现象是 。答案(3)放入等量淀粉糊，在a烧杯中加入30 ml土壤浸出液，b烧杯中加入30 ml蒸馏水碘液斐林试剂(4)与b1、b2相比，a1无蓝色出现，a2出现砖红色沉淀a1、a2的颜色分别与b1、b2相同，a1出现蓝色，a2无砖红色沉淀解析题目未要求确定某种微生物，而是将土壤微生物作为整体予以研究。总体思路：本题为探究性实验，要先作出“是”或“否”的假设；据所给药品可知，碘是检验淀粉的，斐林试剂是检验还原糖的(即淀粉水解产物)；据实验步骤(3)，可知实验分为a、b对照；所以综合起来讲，围绕假设通过a、b的显色情况作出结论。一题多变另一位同学要探究土壤微生物能否分解农药，并尽快得出实验结论，用“敌草隆”(一种除草剂)进行实验：取等量砂土分装于相同的两个容器中，a组高压灭菌，b组不灭菌。下列有关事项的叙述中正确的是()a.向a、b中喷入等量的“敌草隆”，再置于同一恒温箱中培养相同时间b.检测“敌草隆”的消失情况，预计a的“敌草隆”全部消失，b的基本不变c.只用砂土实验效果比用几种典型土壤混合后的好d.再增加c组作为对照，不喷入“敌草隆”，其他处理与a、b组相同答案a1.从物质循环的角度看，人体内的碳元素究其根源来自()a.燃料中的碳 b.所食动物体内的碳c.食物中的碳 d.大气中的二氧化碳答案d解析人类直接或间接以生产者为食，都是来自生产者，生产者固定的co2来自大气。2.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c、h、o、n、p、s等元素b.所说的生态系统是指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无机环境之间反复出现、循环流动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元素在生物圈这个最大的生态系统中往复出现、循环利用，在这个过程中物质是守恒的。3.某生物兴趣小组的同学为证明某细菌对树叶的分解作用，分别提出三种实验方案。其共同之处是：将同一种树的落叶分成甲、乙两等份，实验过程保持树叶湿润，其他实验条件和步骤如下表所示。哪种实验方案能达到目的()序号实验处理甲乙方案一无菌条件自然条件方案二先灭菌，再放于适宜条件下自然条件方案三先灭菌，再放于适宜条件下先灭菌，然后接种某种细菌，最后置于适宜条件下a.方案一 b.方案二c.方案三 d.三个方案都不能达到答案c解析欲证明树叶的分解是由“某种细菌”所引起的，应先将树叶灭菌，排除其他微生物对实验结果的干扰，同时应将灭菌后的树叶分成两组，一组接种该细菌，另一组不接种，两组均置于适宜条件下培养，以便对比分析得出结论。4.在自然生态系统中，物质是能量流动的载体。下列叙述正确的是()a.能量可驱动物质循环b.物质和能量可循环利用c.能量只能在食物链中流动d.能量和生物数量金字塔均可倒置答案a解析生态系统的主要功能是能量流动和物质循环，二者是同时进行的，彼此相互依存，不可分割。物质作为能量流动的载体，使能量沿着食物链(网)流动；能量作为物质循环的动力，使物质能够不断地在生物群落和无机环境之间循环往返。能量金字塔不可倒置，生物数量金字塔可倒置。5.如图是生态系统的碳循环图解。图中ad代表生态系统的4种成分，代表碳元素在生态系统中循环的途径。请分析并回答下列问题：(1)图中a代表 ，碳在c中以 形式存在。(2)图中代表光合作用的是 ，代表分解作用的是 。(3)图中b代表 ，它在生态系统中的作用是 。(4)碳元素在和中是以 形式流动，在和