高中生物必修一第5章第3节

1、首 页上一页下一页末 页首 页上一页下一页末 页第第3节生态系统的物质循环节生态系统的物质循环首 页上一页下一页末 页课标知识导航课标知识导航学习要求学习要求理解理解1.以碳循环为例，分析生态系统中的物质循以碳循环为例，分析生态系统中的物质循环，关注碳循环失调与温室效应的关系环，关注碳循环失调与温室效应的关系2能量流动和物质循环之间的关系能量流动和物质循环之间的关系应用应用尝试探究土壤微生物的分解作用尝试探究土壤微生物的分解作用首 页上一页下一页末 页一、碳循环一、碳循环1循环形式：在生物群落与无机环境之间主要以循环形式：在生物群落与无机环境之间主要以_的形式进行。的形式进行。2过程图解过程图

2、解二氧化碳二氧化碳首 页上一页下一页末 页3特点：具有特点：具有_、循环性。、循环性。4温室效应温室效应(1)形成原因：化学燃料短时间内大量燃烧使大气中形成原因：化学燃料短时间内大量燃烧使大气中_含量迅速增加，打破了生物圈含量迅速增加，打破了生物圈_的平衡。的平衡。(2)危害：加快危害：加快_的融化，导致的融化，导致_上升，进而对人类和其他许多生物的生存构成威胁。上升，进而对人类和其他许多生物的生存构成威胁。全球性全球性CO2碳循环碳循环极地和高山冰川极地和高山冰川海平面海平面首 页上一页下一页末 页二、生态系统的物质循环二、生态系统的物质循环1含义含义组成生物体的组成生物体的_等元素，都不断

3、等元素，都不断进行着从进行着从_到到_，又从，又从_到到_的循环过程。的循环过程。2特点：具有特点：具有_，又称为，又称为_循环。循环。C、H、O、N、P、S无机环境无机环境生物群落生物群落生物群落生物群落无机环境无机环境全球性全球性生物地球化学生物地球化学首 页上一页下一页末 页三、能量流动和物质循环的关系三、能量流动和物质循环的关系能量流动和物质循环是能量流动和物质循环是_的，彼此相互依的，彼此相互依存，不可分割。存，不可分割。1能量离不开物质：能量的能量离不开物质：能量的_，都离不开物质的合成和分解等过程。物质作为能量的都离不开物质的合成和分解等过程。物质作为能量的_，使能量沿着，使能量

4、沿着_流动。流动。2物质离不开能量：能量作为物质离不开能量：能量作为_，使物质能够，使物质能够不断地在不断地在_和和_之间循环往返。之间循环往返。同时进行同时进行固定、储存、转移和释放固定、储存、转移和释放载体载体食物链食物链(网网)动力动力生物群落生物群落无机环境无机环境首 页上一页下一页末 页四、探究土壤微生物的分解作用四、探究土壤微生物的分解作用项目项目案例案例1案例案例2实验假设实验假设微生物能分解落叶微生物能分解落叶使之腐烂使之腐烂实验组实验组A烧杯中加入烧杯中加入30 mL_液液对照组对照组对土壤不做任何处对土壤不做任何处理理B烧杯中加入烧杯中加入_微生物能分解淀粉微生物能分解淀粉

5、对土壤高温处理对土壤高温处理土壤浸出土壤浸出30 mL蒸馏水蒸馏水首 页上一页下一页末 页温室效应给环境带来了很大温室效应给环境带来了很大的危害，你有何措施给予解决？的危害，你有何措施给予解决？ 减少减少CO2的排放，同时大力植树造林。的排放，同时大力植树造林。 趣味应用趣味应用首 页上一页下一页末 页1.物质循环物质循环(1)概念：组成生物体的概念：组成生物体的C、H、O、N、P、S等元等元素，都不断进行着的从无机环境到生物群落，又从生物群素，都不断进行着的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。落到无机环境的循环过程。(2)特点特点全球性：物质循环中所说的全球性：物质循环中

6、所说的“生态系统生态系统”是指地球是指地球上最大的生态系统上最大的生态系统生物圈，因此物质循环具有全球生物圈，因此物质循环具有全球性。因此又叫生物地球化学循环。性。因此又叫生物地球化学循环。解读解读 1 1碳循环碳循环 首 页上一页下一页末 页循环性：无机环境中的物质可以被生物群落反复利循环性：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、反用，即生物群落和无机环境之间的物质可以反复出现、反复利用，周而复始地进行循环，不会消失。复利用，周而复始地进行循环，不会消失。首 页上一页下一页末 页(1)“物质循环物质循环”中的中的“物质物质”指的是指的是“元素元素

7、”。(2)“物质循环物质循环”中的中的“循环循环”发生在无机环境与生物发生在无机环境与生物群落之间，在生物群落内部各种元素是不循环的。群落之间，在生物群落内部各种元素是不循环的。首 页上一页下一页末 页首 页上一页下一页末 页首 页上一页下一页末 页大气中大气中CO2的来源有三个：一是分解者的分解作的来源有三个：一是分解者的分解作用；二是动植物的细胞呼吸；三是化石燃料的燃烧。用；二是动植物的细胞呼吸；三是化石燃料的燃烧。碳在生物群落和无机环境之间是以碳在生物群落和无机环境之间是以CO2的形式进行的形式进行循环的，在生物群落内部是以含碳有机物的形式进行流循环的，在生物群落内部是以含碳有机物的形式

8、进行流动。动。碳元素在生物群落中的传递，主要靠食物链和食物碳元素在生物群落中的传递，主要靠食物链和食物网，传递形式为有机物。网，传递形式为有机物。首 页上一页下一页末 页【归纳总结归纳总结】碳循环图解的分析方法碳循环图解的分析方法如图为生态系统的碳循环图解。如图为生态系统的碳循环图解。(1)图中具有双向箭头的是图中具有双向箭头的是A和和E，一个为生产者，一，一个为生产者，一个是大气中的个是大气中的CO2库。因为其他各个成分都有箭头指向库。因为其他各个成分都有箭头指向A，所以，所以A为大气中的为大气中的CO2库，库，E为生产者。为生产者。首 页上一页下一页末 页(2)观察剩余的几个成分，因为其他

9、生物部分的箭头观察剩余的几个成分，因为其他生物部分的箭头都指向都指向C，所以，所以C是分解者，剩余的是分解者，剩余的B、D、F则为消费则为消费者。者。(3)整个图解中，食物链是整个图解中，食物链是EFDB。首 页上一页下一页末 页3土壤微生物的分解作用土壤微生物的分解作用(1)实验原理：土壤微生物主要聚集在表层土中，主实验原理：土壤微生物主要聚集在表层土中，主要是细菌和真菌两大类。微生物通过分泌胞外酶，把复杂要是细菌和真菌两大类。微生物通过分泌胞外酶，把复杂的有机物分解成简单的分子，然后再吸收，如大多数真菌的有机物分解成简单的分子，然后再吸收，如大多数真菌具有分解纤维素的酶，它们能分解植物纤维

10、素。具有分解纤维素的酶，它们能分解植物纤维素。(2)实验方案：此实验包含两个探究案例，即实验方案：此实验包含两个探究案例，即“探究探究落叶是在土壤微生物的作用下腐烂吗落叶是在土壤微生物的作用下腐烂吗”和和“探究土壤微生探究土壤微生物对淀粉的分解作用物对淀粉的分解作用”。方案一：探究落叶是在土壤微生物的作用下腐烂吗方案一：探究落叶是在土壤微生物的作用下腐烂吗(1)提出假设：落叶在土壤中被分解掉，不是土壤的提出假设：落叶在土壤中被分解掉，不是土壤的物理、化学因素的作用，而是土壤中微生物的分解作用。物理、化学因素的作用，而是土壤中微生物的分解作用。首 页上一页下一页末 页(2)变量分析变量分析项目项

11、目内容内容自变量自变量土壤中微生物的有无土壤中微生物的有无因变量因变量落叶是否腐烂落叶是否腐烂无关变量无关变量落叶的种类、土壤的理化性质、埋入土落叶的种类、土壤的理化性质、埋入土壤的时间等壤的时间等自变量设置自变量设置方法方法取两份土壤，一份为自然状态取两份土壤，一份为自然状态(对照组对照组)，一份进行灭菌处理一份进行灭菌处理(实验组实验组)首 页上一页下一页末 页(3)预期结果与结论预期结果与结论对照组土壤对照组土壤实验组土壤实验组土壤预期结果预期结果落叶腐烂落叶腐烂落叶没有腐烂落叶没有腐烂结论结论落叶腐烂是土壤微生物分解作用的结果落叶腐烂是土壤微生物分解作用的结果首 页上一页下一页末 页方

12、案二：探究土壤微生物对淀粉的分解作用方案二：探究土壤微生物对淀粉的分解作用(1)提出假设：土壤微生物对淀粉具有分解作用，可提出假设：土壤微生物对淀粉具有分解作用，可将淀粉分解为还原糖将淀粉分解为还原糖(麦芽糖麦芽糖)。还原糖的存在可用斐林试。还原糖的存在可用斐林试剂检测。剂检测。首 页上一页下一页末 页(2)实验过程及结果、结论实验过程及结果、结论组别组别AB等量淀粉糊等量淀粉糊30 mL土壤浸出液土壤浸出液30 mL蒸馏水蒸馏水放置七天放置七天20 20 分组分组A1A2B1B2碘液碘液斐林试剂斐林试剂颜色变化颜色变化不变蓝不变蓝砖红色砖红色沉淀沉淀变蓝变蓝无砖红无砖红色沉淀色沉淀结论：土壤

13、微生物对淀粉有分解作用结论：土壤微生物对淀粉有分解作用首 页上一页下一页末 页在方案一中，能否把进行处在方案一中，能否把进行处理的土壤改为不含微生物的沙漠中的沙土呢？理的土壤改为不含微生物的沙漠中的沙土呢？否。若改为不含微生物的沙否。若改为不含微生物的沙漠中的沙土则违背了对照实验中的单一变量原则。漠中的沙土则违背了对照实验中的单一变量原则。首 页上一页下一页末 页施用农药施用农药DDT的地区，虽然的地区，虽然占陆地面积一小部分，可是在远离施药地区的南极，动物占陆地面积一小部分，可是在远离施药地区的南极，动物体内也发现了体内也发现了DDT，这种现象说明了，这种现象说明了()ADDT是挥发性物质是

14、挥发性物质BDDT已加入全球性的生物地球化学循环已加入全球性的生物地球化学循环C考察队将考察队将DDT带到了南极带到了南极D南极动物也偶尔到施用农药的地区寻食南极动物也偶尔到施用农药的地区寻食首 页上一页下一页末 页【解析】【解析】DDT是一种不易分解并能长期残存的农是一种不易分解并能长期残存的农药。当人们施用药。当人们施用DDT时，真正作用在植物上的大约只有时，真正作用在植物上的大约只有5%，其余，其余95%不是落到地面，就是在大气中漂浮，以后不是落到地面，就是在大气中漂浮，以后随雨水流入地下，或顺小溪流入江河，流归大海。随着大随雨水流入地下，或顺小溪流入江河，流归大海。随着大气环境作用和海

15、水运动，气环境作用和海水运动，DDT被运到全球各个角落，然被运到全球各个角落，然后再沿着食物链和食物网进行物质循环，故南极动物体内后再沿着食物链和食物网进行物质循环，故南极动物体内也会含有也会含有DDT。【答案】【答案】B首 页上一页下一页末 页如图为生态系统中碳循环过如图为生态系统中碳循环过程，其中甲、乙、丙、丁构成生态系统的生物群落，箭程，其中甲、乙、丙、丁构成生态系统的生物群落，箭头表示物质循环方向。下列相关叙述错误的是头表示物质循环方向。下列相关叙述错误的是()变式训练变式训练 1首 页上一页下一页末 页A图中图中过程可以表示绿色植物的光合作用过程可以表示绿色植物的光合作用B缺少类群甲

16、则生态系统的物质循环不能正常进行缺少类群甲则生态系统的物质循环不能正常进行C类群丙无氧呼吸是产生大气中气体类群丙无氧呼吸是产生大气中气体X的途径之一的途径之一D碳在乙、丙中以有机物的形式存在碳在乙、丙中以有机物的形式存在解析：解析：由图可知，气体由图可知，气体X为二氧化碳，类群乙为生产为二氧化碳，类群乙为生产者，类群丙、丁为消费者，丙无氧呼吸不能产生二氧化者，类群丙、丁为消费者，丙无氧呼吸不能产生二氧化碳。联系生物群落与无机环境的两种成分是生产者和分解碳。联系生物群落与无机环境的两种成分是生产者和分解者，图中甲为分解者，如果甲缺少，生态系统的物质循环者，图中甲为分解者，如果甲缺少，生态系统的物

17、质循环将不能正常进行。将不能正常进行。答案：答案：C首 页上一页下一页末 页生态系统的主要功能是进行能量流动和物质循环，两生态系统的主要功能是进行能量流动和物质循环，两大功能之间既有明显的差别，又有必然的联系。大功能之间既有明显的差别，又有必然的联系。1区别区别解读解读 2 2 能量流动和物质循环的关系能量流动和物质循环的关系 项目项目能量流动能量流动物质循环物质循环形式形式以有机物形式流动以有机物形式流动以无机物形式流动以无机物形式流动特点特点单向传递，逐级递减单向传递，逐级递减反复循环反复循环范围范围生态系统的各营养级生态系统的各营养级生物圈生物圈首 页上一页下一页末 页2.联系联系同时进

18、行、相互依存、不可分割。同时进行、相互依存、不可分割。(1)生态系统的能量流动是随着物质循环而进行的。生态系统的能量流动是随着物质循环而进行的。能量的固定、转移和释放，离不开物质的合成与分解。相能量的固定、转移和释放，离不开物质的合成与分解。相反，物质的合成与分解必然伴随能量的储存与释放。反，物质的合成与分解必然伴随能量的储存与释放。(2)物质作为能量的载体，使能量沿着食物链物质作为能量的载体，使能量沿着食物链(网网)流流动；能量作为动力，使物质能够不断地在生物群落和无机动；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。环境之间循环往返。(3)生态系统中的各种组成成分，正是通

19、过能量流动生态系统中的各种组成成分，正是通过能量流动和物质循环，才能够紧密地联系在一起，形成一个统一的和物质循环，才能够紧密地联系在一起，形成一个统一的整体。整体。首 页上一页下一页末 页【归纳总结归纳总结】1图示法表示能量流动和物质循环的关系图示法表示能量流动和物质循环的关系首 页上一页下一页末 页2“二看法二看法”分析能量流动和物质循环的关系分析能量流动和物质循环的关系一看过程，能量和物质相伴而行，但能量在传递过程一看过程，能量和物质相伴而行，但能量在传递过程中由光能中由光能化学能化学能热能，而物质在循环中，由无机物热能，而物质在循环中，由无机物(CO2)有机物有机物无机物无机物(CO2)

20、；二看终点，能量流动的终点是热能散失到无机环境二看终点，能量流动的终点是热能散失到无机环境中，不能再利用。而物质循环产生的中，不能再利用。而物质循环产生的CO2又被重新利用，又被重新利用，所以没有终点。所以没有终点。首 页上一页下一页末 页下列关于生态系统中的能量下列关于生态系统中的能量流动和物质循环的叙述，不正确的是流动和物质循环的叙述，不正确的是()A能量流动和物质循环是独立进行的两个过程能量流动和物质循环是独立进行的两个过程B能量流动和物质循环是相互依存的两个过程能量流动和物质循环是相互依存的两个过程C物质循环的进行需要能量的推动物质循环的进行需要能量的推动D能量流动的载体是各种有机物能

21、量流动的载体是各种有机物【解析】【解析】能量流动和物质循环是相互依存的两个过能量流动和物质循环是相互依存的两个过程，物质循环的进行需要能量的推动，而能量流动的载体程，物质循环的进行需要能量的推动，而能量流动的载体是各种有机物。是各种有机物。【答案】【答案】A首 页上一页下一页末 页如图为某生态系统的部分物如图为某生态系统的部分物质循环简图，其中质循环简图，其中M表示非生物的物质和能量。下列叙表示非生物的物质和能量。下列叙述正确的是述正确的是()A若若M表示大气中的表示大气中的CO2，则碳元素在图中，则碳元素在图中过程过程中是以有机物形式传递的中是以有机物形式传递的B从图中我们可以看出能量伴随着

22、物质循环而循环从图中我们可以看出能量伴随着物质循环而循环C若若M表示大气中的表示大气中的CO2，则碳元素可在生物群落，则碳元素可在生物群落中反复循环利用中反复循环利用变式训练变式训练 2首 页上一页下一页末 页D若若M表示无机环境中的能量，则表示无机环境中的能量，则的能量值为的能量值为与与对应的能量值之和对应的能量值之和解析：解析：本题主要考查了物质循环和能量流动的相互关本题主要考查了物质循环和能量流动的相互关系，分析如下：碳元素在生物群落中是以含碳有机物的形系，分析如下：碳元素在生物群落中是以含碳有机物的形式传递的；能量在生态系统中沿食物链单向流动，而不能式传递的；能量在生态系统中沿食物链单

23、向流动，而不能循环利用；碳元素是在无机环境和生物群落之间反复循环循环利用；碳元素是在无机环境和生物群落之间反复循环利用的，而不是在生物群落的内部循环利用；利用的，而不是在生物群落的内部循环利用；代表的是代表的是生态系统中固定的总能量，它不仅包括生态系统中固定的总能量，它不仅包括，还包括消费，还包括消费者通过呼吸作用散失到无机环境中的能量。者通过呼吸作用散失到无机环境中的能量。答案：答案：A首 页上一页下一页末 页某课外实验小组欲探究生态系统中的碳循环。下面是某课外实验小组欲探究生态系统中的碳循环。下面是该小组制定的实验方案，请你帮助加以完善。该小组制定的实验方案，请你帮助加以完善。实验目的：探

24、究生态系统中的碳循环。实验目的：探究生态系统中的碳循环。实验原理：将一种动物和一种植物放在一个密闭的系实验原理：将一种动物和一种植物放在一个密闭的系统中，用统中，用pH试纸测定此系统所发生的二氧化碳浓度的变试纸测定此系统所发生的二氧化碳浓度的变化来探究碳的转化情况。化来探究碳的转化情况。实验材料和用具：试管架、实验材料和用具：试管架、4支试管、铝箔支试管、铝箔4张、光张、光源、若干只大小差不多的田螺、若干枝大小差不多的金鱼源、若干只大小差不多的田螺、若干枝大小差不多的金鱼藻、藻、50 mL量筒、去氯的水、量筒、去氯的水、pH试纸。试纸。首 页上一页下一页末 页实验步骤：实验步骤：第一步：取第一

25、步：取4支相同的试管，加入等量去氯的水，并支相同的试管，加入等量去氯的水，并编号编号1、2、3、4。第二步：第二步：1号试管什么都不加，作为对照。号试管什么都不加，作为对照。2号试管加号试管加入一只田螺，入一只田螺，3号试管加入一枝金鱼藻，号试管加入一枝金鱼藻，4号试管号试管_。第三步：测定每支试管中的第三步：测定每支试管中的pH后用双层铝箔将试管后用双层铝箔将试管口封住。口封住。首 页上一页下一页末 页第四步：第四步：_。第五步：一段时间后再次测定每支试管中的第五步：一段时间后再次测定每支试管中的pH。实 验 结 果 ：实 验 结 果 ： 1 号 试 管号 试 管 p H 无 变 化 ，无

26、变 化 ， 2 号 试 管 的号 试 管 的p H _ _ _ _ _ _ _ _ ， 3 号 试 管 的号 试 管 的 p H 上 升 ，上 升 ， 4 号 试 管 的号 试 管 的pH_。实验结论：实验结论：_。首 页上一页下一页末 页【解析】【解析】实验原理中已经说明了要将一种动物和一实验原理中已经说明了要将一种动物和一种植物放在一个密闭的系统中，用种植物放在一个密闭的系统中，用pH试纸测定此系统所试纸测定此系统所发生的二氧化碳浓度的变化情况。要研究物质转化，当然发生的二氧化碳浓度的变化情况。要研究物质转化，当然离不开光合作用，要给予一定的光照。进行光合作用消耗离不开光合作用，要给予一定

27、的光照。进行光合作用消耗二氧化碳，进行呼吸作用释放二氧化碳，二氧化碳，进行呼吸作用释放二氧化碳，pH就会发生相就会发生相应的变化。应的变化。【答案】【答案】第二步：加入一只田螺和一枝金鱼藻第二步：加入一只田螺和一枝金鱼藻第四步：将试管放在较强的光源下照射第四步：将试管放在较强的光源下照射实验结果：下降无变化实验结果：下降无变化(或略有上升或略有上升)实验结论：碳在无机环境、生产者和消费者之间通过实验结论：碳在无机环境、生产者和消费者之间通过光合作用和呼吸作用进行转化光合作用和呼吸作用进行转化首 页上一页下一页末 页1.大气中大气中CO2量的变化与碳循环有关。下列相关叙述量的变化与碳循环有关。下

28、列相关叙述错误的是错误的是()A增加自养生物的种类和数量有利于降低大气中增加自养生物的种类和数量有利于降低大气中CO2的含量的含量B大气中大气中CO2量的增加主要与异养生物的数量增加量的增加主要与异养生物的数量增加有关有关C食物链中的碳主要以有机物形式传递食物链中的碳主要以有机物形式传递D大气中大气中CO2的含量有明显的昼夜变化和季节变化的含量有明显的昼夜变化和季节变化首 页上一页下一页末 页解析：解析：大气中大气中CO2的来源有三个：一是分解者的分解的来源有三个：一是分解者的分解作用；二是动植物的细胞呼吸；三是化石燃料的燃烧。其作用；二是动植物的细胞呼吸；三是化石燃料的燃烧。其中化石燃料的燃

29、烧，使地层中积累的碳元素在很短的时间中化石燃料的燃烧，使地层中积累的碳元素在很短的时间内释放出来，使大气中的内释放出来，使大气中的CO2迅速增加。迅速增加。答案：答案：B首 页上一页下一页末 页2碳在生物群落与无机环境之间的循环是通过碳在生物群落与无机环境之间的循环是通过()A光合作用光合作用B呼吸作用和光合作用呼吸作用和光合作用C呼吸作用呼吸作用D蒸腾作用和呼吸作用蒸腾作用和呼吸作用解析：解析：碳以碳以CO2的形式通过光合作用进入生物群落，的形式通过光合作用进入生物群落，各营养级也可以通过呼吸作用向无机环境释放各营养级也可以通过呼吸作用向无机环境释放CO2。答案：答案：B首 页上一页下一页末

30、 页3关于生态系统的物质循环的叙述，不正确的是关于生态系统的物质循环的叙述，不正确的是()A所指的物质是指组成生物体的所指的物质是指组成生物体的C、H、O、N、P、S等一些化学元素等一些化学元素B所说的生态系统是地球上最大的生态系统所说的生态系统是地球上最大的生态系统生生物圈物圈C所说的循环是指物质在生物群落与无机环境之间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的循环流动反复出现的循环流动D物质在循环过程中不断递减物质在循环过程中不断递减首 页上一页下一页末 页解析：解析：物质在循环过程中是不会递减的，因为物质只物质在循环过程中是不会递减的，因为物质只能进行转移和变化，但不会消失。能进行转移和变化，但不会消失。答案：答案：D首 页上一页下一页末 页4在自然生态系统中，物质是能量的载体。下列叙在自然生态系统中，物质是能量的载体。下列叙述正确的是述正确的是()A能量可驱动物质循环能量可驱动物质循环B物质和能量可循环利用物质和能量可循环利用C能量只能在食物链中流动能量只能在食物链