人教版必修三 生态系统的物质循环 导学案.doc

第3节 生态系统的物质循环【学习目标】1.通过观察图片、阅读文本，能够理解物质循环的物质概念和碳循环的过程。2.通过对相关图像、过程的学习，能够掌握生态系统物质流动的过程和特点。3.通过对比分析、师生交流，能够理解能量流动和物质循环的关系。【重点】分析生态系统中的物质循环。【难点】能量流动与物质循环的关系。【导学诱思】1.生态系统的物质循环概念（1）物质：组成生物体的 。 （2）循环：无机环境 。（3）范围： 。2.特点（1）具有全球性，因此又称 循环。（2）物质可以被反复利用。3.实例：碳循环（1）碳在自然界中以 和碳酸盐的形式存在，在大气中以 形式存在：在生物群落与无机环境间以 形式进行循环；在生物群落内主要是沿着 进行，传递形式为 。（2）过程a.co2进入生物群落：通过自养型生物完成，主要是绿色植物的 ，还包括 。b.co2返回无机环境：通过生产者和消费者的 、分解者的 以及含碳燃料的 。c.碳在生物群落与无机环境之间循环时，只有 和 之间的传递是相互的，其它成分之间都是单向的。4. 碳循环失衡与温室效应（1） 形成原因： 短时间大量燃烧大气中 含量迅速增加打破了 的平衡。（2）产生危害： 升高、冰川融化、 上升（3）防止和减缓温室效应的主要措施改善能源结构，开发 （减少co2的来源）。大力 （增加co2的去路）。5.能量流动和物质循环的关系区别能量流动物质循环形式以 形式流动 等基本元素的循环范围生物群落的各营养级之间生物群落与 之间过程沿食物链（网）单向流动在无机环境和生物群落间反复循环特点 性、循环流动性质开放式：地球之外的太阳能源源不断地输入生态系统，传递是逐渐递减耗尽为止封闭式：生物圈是在物质上自给自足的系统联系_作为_的载体，使_沿着 _流动；能量作为_，使物质能够不断地在_ _和_ _之间循环往返。能量流动和物质循环是生态系统的主要功能，二者同时进行， ，不可分割。生态系统中的各种组成成分正是通过 和 才紧密联系在一起的，形成一个统一的整体。【实验探究 探究土壤微生物的分解作用】 【实验原理】微生物的呼吸作用可以将有机物分解成无机物，使物质能够不断地在 和 之间相互转化，从而实现自然界中物质的循环。因此我们可以通过研究某种有机物质的分解情况来探究 ；我们可以根据落叶腐烂的情况来检测土壤中微生物的分解作用；通过鉴定淀粉分解的产物来探究微生物对淀粉的分解作用。【实施计划】案例一 土壤微生物对落叶的分解作用（1）提出问题：落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？（2）做出假设： 。（3）材料用具：落叶，土壤，恒温箱。（4）实验步骤：采用对照实验的方法，设置实验组和对照组。对照组的土壤 ；实验组的土壤要进行处理，以尽可能排除 ，同时要尽可能避免土壤理化性质的改变（例如，将土壤用塑料袋包好，放入60度恒温箱中灭菌一小时）。（5）实验现象：在相同时间内实验组落叶腐烂程度 对照组。（6）结论： 。案例二 探究微生物对淀粉的分解作用。（1）提出问题：有机物是否可以被土壤微生物所分解？（2）做出假设：有机物可以被土壤微生物所分解。（3）材料用具：材料：湿润的土壤，淀粉糊。试剂：斐林试剂，碘液，蒸馏水。仪器：大小烧杯，试管夹，酒精灯等。（4）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、b，放入等量的淀粉糊。在a烧杯中加入30ml土壤浸出液，在b烧杯中加入30ml蒸馏水。在室温（20度左右）下放置7天后，从a烧杯中取出4ml,分别放入两只试管中，编号a1、a2，在从b烧杯中取溶液4ml，分别放入另两只试管中，编号b1 、b2。在a1 、b1中加入 ，充分振荡；在a2、b2中加入 ，均匀加热。观察试管中溶液的颜色变化，记录实验结果。（5）实验现象：a1中加碘液 ，b1中加碘液 。a2加斐林试剂出现 ，b2加斐林试剂不出现 。（6）结论： 。【要点探究】探究点一 碳循环分析完成生态系统的碳循环示意图：1大气中的碳元素进入生物群落，是通过植物的_或硝化细菌等的_而实现的。2碳在生物群落和无机环境之间循环是以_的形式进行的。碳元素在生物群落中的传播，主要靠_，传递形式为_ _。3大气中co2的来源有三个：一是_；二是_；三是_。4实现碳在生物群落和无机环境之间进行循环的关键是_和_。5碳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_的，其他各成分间的传递均是_的。例1：右图为生态系统中碳循环的模式图。相关叙述正确的是（ ）a1代表生产者，5可以代表化能合成作用b碳元素在1、2、3、4间以含碳有机物的形式传递c在食物链中占有碳元素最多的营养级可能是1d1、2、3中含有的有机物可以作为动力来促进碳元素在群落和环境之间循环探究点二 物质循环和能量流动的关系分析物质循环和能量流动的关系图解，完成下列填空：1从图中可以看出，无机环境为生物成分提供_和_。2二者均开始于_，通过光合作用合成有机物、固定太阳能，然后沿共同的渠道食物链(网)一起进行。3能量的固定、储存、转移和释放，离不开物质的_与_等过程。4物质作为能量的_，使能量沿着食物链(网)流动。5能量作为_，使物质循环不断地在生物_与_之间循环往返，能量以物质形式存在和流动，能量促进了物质的循环。思维拓展1能量流动具有单向流动、逐级递减的特点，能在各级生态系统中进行。物质循环是在生物群落与无机环境之间反复循环，不具递减性，具有全球性。2任何一个生态系统中，能量流动和物质循环都保持着相对的平衡，这是决定一个生态系统相对稳定的重要保证。例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cd经、过程获得的能量占a、b、c总能量10%20%dc处在第三营养级【变式训练2】图1是某生态系统碳循环示意图，其中a、b、c、d是生态系统内各生物成分，1、2、3、4、5表示有关的生理过程；图2为该生态系统中某一食物链及部分能量流动情况，请分析回答：(1)在图1中，b、c分别属于_。碳元素在生物群落内传递是沿_实现的。(2)图1中表示呼吸作用过程的是_(填序号)。a、c、d为b提供_。(3)若图1中的c产生60 mol氧气，则流入d的能量一般不超过相当于_mol葡萄糖的能量。如果a发生瘟疫，d发生的变化是_。(4)在图2的食物链中，/的比值代表_(生物之间)的能量传递效率，和分别属于_和_(生物)间的同化量的一部分。探究点三：实验探究探究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_。(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_、_等生态因子相关。2实验流程案例1案例2实验假设微生物能分解落叶使之腐烂微生物能分解_实验设计实验组对土壤_处理a杯中加入_对照组对土壤不做任何处理b杯中加入30 ml蒸馏水自变量土壤中是否含微生物土壤中的微生物的有无实验现象在相同时间内实验组落叶腐烂程度_对照组aa1_a2产生_bb1_b2_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思维拓展1探究活动最好在实验室中进行，以便控制变量，避免环境中不可控制的因素的影响。2各地气候与环境等因素不同，微生物分解落叶的能力也不同，需要的时间也有差异，一般需要温暖、湿润的条件。例3：同学们在课外活动中发现植物的落叶在土壤里会逐渐腐烂，形成腐殖质。他们猜测落叶的腐烂是由于土壤微生物的作用，不同生态系统的土壤微生物分解能力不同，并设计了实验进行验证。(1)实验设计首先要遵循的是_原则和_原则。(2)以带有同种落叶的土壤为实验材料，均分为a和b两组。实验时a组不做处理(自然状态)；b组用塑料袋包好，放在60的恒温箱中灭菌1小时。b组处理的目的是_(3)(2)中实验的自变量是_，因变量是_，无关变量是_ (至少写出两点)。(4)如果同学们的猜测是正确的，若干天后(2)中b组的落叶_。(5)如果同学们用带有相同量同种植物落叶的冻土苔原和热带雨林的等量土壤为实验材料，分别模拟原生态系统的无机环境条件进行c组和d组的实验，定期抽样检测样品土壤中未腐烂的落叶的含量，请根据预测结果在右图中绘出相应的曲线。【当堂检测】1.从生态系统物质循环的角度看，人体内碳元素的根本来源是（ ）a.大气中的co2 b.生产者c.分解者 d.消费者2.图甲、乙分别表示人体体液中物质交换、生态系统碳循环的模型图，以下说法正确的是（ ）a.甲图中o2浓度最高的是bb.乙图中的d是生态系统的主要成分c.人体发生过敏反应时，甲图中的a增加导致组织水肿d.因捕食关系而建立的食物链中，能量最少的是乙图中的b所处的营养级3.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10%20%d.c处在第二营养级或第三营养级 4.酸雨有很大的危害，能直接破坏庄稼、森林、草原，使土壤、湖泊酸化，还会加速建筑物、工业设备、运输工具及电信电缆的腐蚀。以下关于酸雨的说法不正确的是（ ）a.造成酸雨的气体主要是co2、no2和so2b.对原煤采取脱硫技术是防治酸雨的措施之一c.用氨水吸收燃煤过程中的废气不仅有利于防治酸雨，而且可制铵态化肥d.火山爆发、雷电交加都可能形成酸雨5.下图为某生态系统能量流动示意图(单位：kj)。下列说法正确的是（ ）a.图中a所固定的能量是b、c的能量之和b.若c增加1 kj，则需要消耗a约41.6 kj c.b营养级的个体数量一定多于c营养级的个体数量d.b的数量越多，则c获得的能量越少6.下列有关物质循环的叙述，正确的是（ ）a.只有通过植物的光合作用才能进入生物群落b.只能通过微生物的分解作用才能返回无机环境c.物质循环与能量流动先后进行d.无机环境中的物质可以被生物群落反复利用7.图1为碳循环示意图，图2为某一食物网示意图，请据图回答问题：(1)通过过程，碳由无机环境中的 转变成绿色植物(如玉米)中 。(2)图1过程越复杂，则该生态系统的抵抗力稳定性越 。设过程代表的生物之间有如图2所示的关系，若e种群的能量为5.8109 kj，b种群的能量为1.3108 kj，d种群的能量为1.5108 kj，能量传递效率为10%，则a种群的能量是 kj。(3)过程表示 作用。参与过程的生物与同区域中的动、植物等其他生物共同构成了 。(4)由图1可见，碳循环的特点是 。伴随着物质循环进行的能量流动具有特点是 。8.下图是生态系统碳循环示意图，图中“”表示碳的流动方向。请回答：(1)写出图中含有四个营养级的食物链： (用字母和箭头表示)。(2)分析ae和db过程中碳流动形式的不同点： 。(3)若生产者有10000kg，按能量最大传递效率计算，位于第四营养级的生物可增重_kg。(4)据测定，生产者在黑暗中每小时释放出44mg的co2，而在光照充足的条件下，每小时释放出64mg的o2，经过10h可积累葡萄糖 mg。(5)人类大量开采并燃烧由古代动植物遗体变成的煤和石油，使地层中经过千百万年积存的碳元素在短期内释放，对环境产生的影响主要是 。(6)生态系统中碳循环首先依赖于 。9.如图是某人工鱼塘生态系统能量流动过程中部分环节涉及的能量(单位为103kjm-2a-1)。试回答下列有关问题。(1)图中代表的生理过程是 ，图中代表的能量主要以 形式贮存。(2)该生态系统的总能量是 固定的。(3)能量从该生态系统的第二营养级到第三营养级传递的效率约为 。(4)试分析图中植食动物、肉食动物和顶位肉