高考生物第一轮复习知识拓展 5.60生态系统的物质循环课件 浙科版必修3.ppt

第六十课时生态系统的物质循环 考点一碳循环 基础知识整合 1 生态系统的物质循环的概念组成生物体的c h o n p s等化学元素 都不断进行着从到 又从回到的循环过程 物质循环具有 故又称为循环 无机环境 生物群落 生物群落 无机环境 全球性 生物地球化学 2 生态系统的物质循环的特点 具有 反复出现 循环出现 物质具有不灭性 3 碳循环过程 1 碳的存在形式 无机环境 生物群落 2 碳在生物群落和无机环境之间的循环主要是以的形式进行的 进入生物群落主要是通过绿色植物的完成的 生物群落中的含碳有机物则主要通过生物的和微生物的被分解成 归还到无机环境中 此外还有的燃烧 全球性 co2和碳酸盐 含碳有机物 co2 co2 光合作用 呼吸作用 分解作用 co2和h2o 化石燃料 知识拓展 1 生态系统的物质循环的规律 1 物质 是指构成生物体的各种化学元素 2 循环范围 生物圈 3 循环是指基本元素在生物群落与无机环境间往返出现 被生物群落反复利用2 碳循环过程通常情况下 碳元素以co2的形式通过绿色植物 光合细菌 蓝藻等的光合作用及硝化细菌等的化能合成作用从无机环境进入到生物群落 又可通过生物的呼吸作用和微生物的分解作用以及化石燃料的燃烧以co2的形式由生物群落回到无机环境 无机环境中的碳还会以hco3 co32 的形式被植物根吸收而进入到生物群落 特别提醒 1 实现碳在生物群落和无机环境之间进行循环的关键是生产者和分解者 2 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双向的 其他各成分间的传递均是单向的 3 温室效应 1 概念 温室效应是指太阳短波辐射可以透过大气射入地面 而地面增暖后放出的长波辐射却被大气中的二氧化碳等气体所吸收 从而产生地球表面温度升高的效应 除二氧化碳外 对产生温室效应有重要作用的还有甲烷 臭氧 氯氟烃和水汽等 2 成因 人类大量燃烧化石燃料 使大气中的二氧化碳含量增加而形成 3 缓解温室效应主要从两个方面加以考虑 一是减少co2的释放量 主要是减少化石燃料的燃烧 开发新能源 如太阳能 风能 核能等 二是增加co2的吸收量 主要是保护好森林和草原 大力提倡植树造林 另外 引起酸雨 臭氧层破坏的主要气体污染物依次是二氧化硫和氟利昂 典例精析 例1 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 1 生态系统碳的吸收主要是通过作用实现的 碳的释放主要是通过作用实现的 光合 呼吸 2 表中 时期的生态系统处于稳定状态 原因是 3 b时期由于过度的人工碳排放 破坏了生态系统的 导致大气中增加并引起全球气候变化 4 人们正在积极开发新能源以减少碳排放 如 叶绿素太阳能电池 是模仿类囊体吸收光能的特征而制造的 类囊体吸收光能的过程发生在光合作用的阶段 又如经改造的蓝藻能在细胞内将光合作用产生的直接发酵转化为燃料乙醇 a 碳吸收量基本上等于碳释放量 碳循环 co2 光反应 有机物 考查类型 本题综合考查物质循环和光合作用等知识 解析 碳元素由无机环境进入生物群落主要依赖于绿色植物的光合作用 而由生物群落回归无机环境则主要依赖于各类生物的呼吸作用 在一个稳定状态的生态系统中 碳吸收量应该基本上等于碳释放量 过度的人工碳排放 破坏了生态系统的碳循环 导致大气中co2增加并引起全球气候变暖 光能的吸收 传递和转换发生在光合作用的光反应阶段 方法归纳 本题不难 主要考查学生的理解能力和获取信息的能力 考点二探究土壤微生物的分解作用 基础知识整合 1 提出问题 1 落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗 2 土壤微生物对淀粉有分解作用吗 2 作出假设 1 2 落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的 或土壤微生物对落叶具有分解作用 土壤微生物对淀粉有分解作用 3 实验方案 1 土壤微生物对落叶的分解作用 准备好2个圆柱形的玻璃容器 高度约为10cm 一个贴上 实验组 的标签 一个贴上 对照组 的标签 对 实验组 进行灭菌处理 方法是用塑料袋罩住玻璃容器上方 将其放入60 恒温箱中灭菌1h 提示 对照组的土壤不做处理 自然状态 实验组的土壤要做处理 以尽可能排除土壤微生物的作用 同时要尽可能避免土壤理化性质的改变 灭菌1h后将其取出 取落叶12片 分成2份 要求大小分配平均 然后分别用纱布包好 埋入2个容器中 深度约为5cm 将2个容器放于实验室相同的环境内 1个月后 取出纱布包 观察比较对照组的落叶与实验组的落叶腐烂程度 2 土壤微生物对淀粉的分解作用 制备4种土壤 花泥 黄泥 操场沙土 庭院土 浸出液 将土壤放入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 将烧杯中的土壤浸出液静置一段时间备用 取5只50ml的小烧杯分别标上 花泥 黄泥 操场沙土 庭院土 蒸馏水 分别放入10ml的淀粉糊 在标有 蒸馏水 的小烧杯中加入30ml的蒸馏水 在其他的4个小烧杯中分别对应地加入4种土壤浸出液各30ml 提示 烧杯 试管须编号 否则很容易混淆 在室温20 左右的环境下放置7d后 分别取 蒸馏水 花泥 烧杯的溶液20ml 将其作为a b 分别放入2支试管中 分别编号为a1 a2 b1 b2 这里就以花泥浸出液作为实验对象 其他几种的土壤浸出液的操作方法相同 在a1 b1中加入碘液 而在a2 b2中加入斐林试剂 并用试管夹夹着放在酒精灯上加热 观察试管中溶液的颜色变化 4 推出结论 土壤微生物对落叶的分解作用观察到对照组的落叶与实验组的落叶相比较腐烂程度要高 这个实验结果说明土壤中的微生物对落叶是具有分解作用的 土壤微生物对淀粉的分解作用观察到a1的溶液为深蓝色 b1的溶液颜色为无色 而a2中则是蓝色的絮状沉淀 b2中则为砖红色 这个实验结果说明淀粉在花泥中微生物的作用下被分解为葡萄糖了 特别提醒 1 此实验中要重点分析自变量和因变量 并根据变化推导出实验的具体步骤 2 此实验过程中需要过滤土壤 而不直接加土壤颗粒的理由 过滤土壤是为了排除过多的土壤杂质 以得到富含微生物的土壤浸出液 如果直接加土壤颗粒会加大对照组实验的难度 使实验的结果难以分析 3 实验中需要加入碘液和斐林试剂 操作时应该注意 要用两支滴管分别来吸取碘液和斐林试剂 不要混用 每滴一滴试剂都要振荡试管 斐林试剂加入后需要用酒精灯加热 要注意试管与酒精灯火焰的距离 要让试管受热均匀 典例精析 例2 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 实验时a不做处理 自然状态 b用塑料袋包好 放在60 的恒温箱中灭菌1小时 b处理的目的是 3 本题 2 中实验的自变量是 因变量是 无关变量是 至少写出两点 单一变量 对照 杀死土壤微生物 同时避免土壤理化性质的改变 土壤微生物 作用 的有无 落叶的腐烂程度 土壤温度 含水量 ph 落叶的种类和大小等 合理即可 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 请根据预期结果在右图中绘出相应的曲线 腐烂程度小于a组 考查类型 本题主要考查探究土壤微生物的作用实验及实验设计等知识 解析 由题意可知该实验的目的是验证落叶的腐烂是由于土壤微生物的作用 实验的自变量是土壤中微生物的有无 因变量是落叶的腐烂程度 为遵循生物实验设计的单一变量原则 所以应尽量减少无关变量对实验的影响 如土壤温度 湿度 ph 落叶的种类和大小等 在绘制曲线时 应注意以下几点 明确横坐标和纵坐标的意义 其中纵坐标为未腐烂的落叶量 两曲线的起点相同 注意纵坐标初始值不为0 由于微生物的分解作用 两曲线呈下降趋势 且d组下降速度较c组快 随时间延长 微生物的数量增多 故两曲线的下降趋势是由慢到快 考点三能量流动和物质循环的关系 基础知识整合 能量流动和物质循环是的 彼此相互依存 不可分割 能量的 都离不开物质的等过程 物质作为能量的 使能量沿流动 能量作为 使物质能不断地在和之间循环往返 生态系统中的各种组成成分 正是通过和 才能紧密地联系在一起 形成一个统一的整体 同时进行 固定 储存 转移和释放 合成和分解 载体 食物链 网 动力 生物群落 无机环境 能量流动 物质循环 知识拓展 典例精析 例3 为加强水体治理 珠江流域某城市构建了较大面积的人工湿地 1 当污染物随水流进入该湿地时 湿地水体中碳元素的迁移和转化途径如下图 请用箭头和文字补充虚线框中的碳转化途径 答案如下图 2 一段时间后 湿地中出现了轮虫等浮游动物 可控制绿藻等浮游植物的增殖 管理员还放养了一些鱼和鸭 为城市增添自然气息 请写出可能存在的食物链 两条 3 如果含有重金属的工业废水进入该系统 请根据生态学基本原理 指出可能产生哪些负面影响 绿藻 轮虫 鱼 黑藻 鱼 鸭 重金属进入食物链 危害人体健康 重金属无法降解 易发生二次污染 考查类型 本题综合考查了生态系统的结构 功能及碳循环 重金属污染等知识 解析 由图可知 可溶性有机碳可作为好氧细菌碳源 被好氧细菌分解利用 好氧细菌呼吸作用产生的二氧化碳等作为黑藻 绿藻等植物光合作用的原料 同时又是其呼吸作用的产物 这样 在细菌 植物 无机环境之间形成了稳定的物质循环 根据第二小题的题干 梳理出两条食物链 重金属盐在食物链中有富集现象 对高营养级的人危害很大 而且难于降解 易发生二次污染 方法归纳 解答本类题型的方法应明确物质循环及其特点与能量流动的区别 同时要仔细看图 从图中获取有用的信息 例4 根据下面的碳循环示意图 回答下列问题 1 从微观上看 过程 主要是在细胞内中进行的 线粒体 2 碳从无机环境进入生物群落的主要途径 是 除此之外 在某些特殊的生态系统中还可通过进入生物群落 碳主要以的形式从无机环境进入生物群落 3 参与过程 的生物 它们与同区域中的动 植物共同构成了 4 由图分析 减少温室效应的最关键措施有哪些 光合作用 化能合成作用 co2 生物群落 保护植被 大力植树造林 提高森林覆盖率 控制化石燃料的燃烧 减少co2排放量 提高能源利用率 开发新能源 5 碳循环的进行伴随着能量流动 但由于生物体不能在代谢中利用 因而能量流动具有的特点 6 若上图中 的种群及相互间关系如下图 设e种群含碳量为5 8 109kg b种群含碳量为1 3 108kg 则a种群含碳量的值至少是 热能 逐级递减 单向流动 4 5 107kg 考查类型 本题具有一定的综合性 主要考查生态系统的物质循环和能量流动的基本知识及相互关系 解析 由题干可获取的主要信息有 物质在生物圈内的循环过程 co2的来源 去路 解题时首先明确各成分在生态系统中的作用 地位 代谢类型及物质循环与能量流动的关系 然后作答 1 过程 是通过动植物的呼吸作用将碳返回大气中去 呼吸作用主要是在线粒体中进行的 2 是通过绿色植物的光合作用将大气中的碳固定到植物体内 转化为有机物 在极少数特殊空间 如深海热泉口生态系统中 生产者主要是化能合成自养型生物 碳进入生物群落是通过化能合成作用 碳主要以co2的形式从无机环境进入生物群落 除此之外 植物还可以从土壤中以co32 hco3 的形式吸收进入生物群落 3 过程 是通过分解者的分解作用将动物尸体以及植物的残枝落叶等分解为co2释放到无机环境中 4 从图中看出 导致大气中co2增多的因素可能是 过程减弱或在一定程度上受阻 即绿色植物减少 也可能是 过程增强 即化石燃料的大量燃烧 因此减少温室效应应从这两方面考虑 5 生态系统中的能量最终以热能形式散失 由于生物体在代谢中不能直接利用热能 因而能量流动的特点是逐级递减 单向流动 方法归纳 综合题也是由若干小的基础题组合形成的 首先不要有畏惧心理 其次遇到图表 要弄清图表的含义 找出解题的信息 遇到计算 要根据所学知识按正确的计算方法进行 这样题目自然就容易了 课时练习六十二一 选择题 每小题只有一个正确选项 1 下图表示a b两个特殊生态系统的能量金字塔 有关解释正确的是 d 一个吃玉米的人所获得的能量一定比一个吃牛肉的人获得的能量多 能量沿食物链单向流动 传递效率随营养级的升高而逐级递减 若a和b中玉米的数量相同 a能养活10000人 则可养活1000人 若土壤中含相同浓度的难降解污染物 则a中的人比b中的人体内污染物浓度低a b c d 2 右图为碳循环的主要途径 下列有关叙述错误的是 a 图中b能实现光能 活跃化学能 稳定化学能的转化b 由b c d能量传递效率是变化的c b e是实现生物群落与无机环境沟通的关键环节d b c d被e食用而处于第二 三 四营养级 d 3 下图为生态系统碳循环示意图 其中甲 乙 丙表示生态系统中的三种成分 据图分析不正确的是 a x与甲中图示生物类型的能量来源可能不同 x代表的生物可能是化能自养型细菌 如硝化细菌等 b y的细胞结构与丙中图示生物不同 y代表的生物为营腐生生活的动物c 甲是生产者 乙是消费者 丙是分解者d 进入该生态系统的总能量是甲中生产者所固定的太阳能的总量 b 4 一青年农民利用自己学习的生态学知识在自家庭院里搞了一个小型生态农业 使0 25亩的庭院创收达几万元 其物质循环和能量流动如下图所示 对该系统叙述不正确的是 d a 该系统中 人的因素非常关键 其中生产者是葡萄b 该系统内蘑菇 甲烷菌等为分解者c 该系统体现了物质 能量多级利用和高效转化d 猪在其中为三级消费者 5 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 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循环主要是以co2的形式进行的 c 6 下图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 下列相关叙述中 正确的是 a 甲所示的营养级在生态系统的食物链中占有的碳元素最多b c过程代表光合作用 f过程代表微生物的呼吸作用c 碳在生物群落与无机环境之间是以乙所示的物质进行循环的d 丙所代表的生物其细胞内无成形的细胞核 a 7 下图表示一个生态系统中生产者 消费者 分解者之间的关系 下列有关叙述错误的是 a 生态系统中的能量流动可驱动物质循环b 分解者可以促使物质和能量尽快地循环利用c 次级消费者粪便中所含的能量属于上一营养级d 由于生物与生物之间捕食和被捕食的关系是不可逆转的 所以能量流动具有单向性 b 8 下图是生态系统中碳循环有关成分示意图 图中 表示碳流动方向 下列关于该图的叙述中 正确的是 a 图中的食物链是 a d f e b cb 图中 所代表的生理作用分别是呼吸作用和光合作用c c与e的关系既有捕食关系 又有竞争关系d 碳在d f之间以有机物形式传递 d 解析 依图可知 a为co2 d为生产者 c为分解者 a选项中提到的食物链应为d f e b b选项中 分别为光合作用和呼吸作用 c选项中c和e之间不存在捕食和竞争 碳在食物链内以有机物形式传递 二 非选择题 9 下图表示处于稳定状态的某森林生态系统的碳循环过程 箭头表示碳元素的传递方向 请回答下列问题 1 该生态系统的群落由图中的哪几种成分构成 用字母表示 a b c 2 假设种群b1 b2的个体数分别为s1 s2 平均每个个体所占的能量分别为w1 w2 那么s1 w1与s2 w2之间的关系是 假设a c同化的总能量分别为w w 那么流入该生态系统的总能量是 3 在图中所示的捕食食物链中 占据第2营养级的生物是 含有碳元素最多的生物是 用字母表示 s1 w1 s2 w2 w b1 a 10 下列图一为某一生态系统的碳循环示意图 图二表示在该生态系统中 能量流经第二营养级的示意图 请据图分析回答 1 碳在图一中 主要是以形式进行传递的 含碳有机物 2 碳从无机环境中进入生物群落的途径 是作用 生物群落中的碳进入无机环境的途径有图一中的等过程 3 参与图一过程 的生物同化作用类型是 4 图二中a表示的能量 b表示的能量 b中的能量除了被分解者利用和被次级消费者摄入外 还有一部分 5 从图二中可以总结出能量流动的特点是 光合 不能缺少 异养型 初级消费者同化 用于生长发育和繁殖 未利用 单向流动 逐级递减 6 人类对生态系统的能量流动进行调查研究 其意义是 第一 可帮助人们科学规划 设计人工生态系统 使能量得到最有效的利用 第二 可帮助人们合理地调整能量流动关系 使能量持续高效地流向对人类最有益的部分 11 下图是某生态系