必修三5.3生态系统的物质循环

1、1教学目标教学目标第第3节节生态系统的物质循环生态系统的物质循环第五章第五章 生态系统及其稳定性生态系统及其稳定性分析生态系统中的物质循环。分析生态系统中的物质循环。说明能量流动和物质循环的关系。说明能量流动和物质循环的关系。教学重点教学重点教学难点教学难点教学课时教学课时2 2课时课时 1.以碳循环为例，分析生态系统中的物质循环。以碳循环为例，分析生态系统中的物质循环。2.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。3.说明能量流动和物质循环的关系。说明能量流动和物质循环的关系。4.关注碳循环平衡失调与温室效应的关系。关注碳循环平衡失调与温室效应的关系。2问题探讨：问题探讨：

2、 生态系统依靠太阳不断提供能量，而生态系统依靠太阳不断提供能量，而生态系统中的物质都是由地球提供的。生态系统中的物质都是由地球提供的。 为什么维持生态系统所需的大量物质，为什么维持生态系统所需的大量物质，例如氧、水、氮、碳和许多其他物质，亿例如氧、水、氮、碳和许多其他物质，亿万年来没有被生命活动所耗尽？万年来没有被生命活动所耗尽？地球上的物质是循环利用的。地球上的物质是循环利用的。请同学们请同学们以碳为例以碳为例，结合，结合P100P100第一第一段完成段完成思考与讨论思考与讨论。思考与讨论：思考与讨论：1.1.碳在自然界以什么形式存在？碳在自然界以什么形式存在？主要以二氧化碳、碳酸盐的形式存

3、在主要以二氧化碳、碳酸盐的形式存在（碳是地（碳是地球上储量最丰富的元素之一，是构成生物体的基本球上储量最丰富的元素之一，是构成生物体的基本元素，约占生物体干重的元素，约占生物体干重的49%49%，碳链是有机物的骨，碳链是有机物的骨架，没有碳就没有生命）架，没有碳就没有生命）思考与讨论：思考与讨论：2.2.碳是如何分别进入生产者、消费者、分解者碳是如何分别进入生产者、消费者、分解者各个环节的？各个环节的？ 请用关键词、线段、箭头、方框表示讨论的请用关键词、线段、箭头、方框表示讨论的结果（结果（学生思考后师生共同总结学生思考后师生共同总结）见书见书P100P100。注意：注意：A.A.碳在生物群落

4、与无机环境之间循环的碳在生物群落与无机环境之间循环的主要形式是二氧化碳；主要形式是二氧化碳；大气中的二氧化碳能够大气中的二氧化碳能够随着大气环流在全球范围内流动，因此碳循环随着大气环流在全球范围内流动，因此碳循环具有具有全球性全球性B.B.除了碳循环，还有水循环、沉积型循环等。除了碳循环，还有水循环、沉积型循环等。5事实上，组成生物体的C C、H H、O O、N N、P P、S S等元素元素都不断进行着从无机环境无机环境 到生物生物群落群落，又从生物群落生物群落 到无机环境无机环境 的循环过程，就是生态系统的物质循环生态系统的物质循环。生态系统的物质循环生态系统的物质循环生物地球化学循环生物地

5、球化学循环特点：全球性、反复循环性特点：全球性、反复循环性？【第第1 1课时课时】？6碳的循环过程图解碳的循环过程图解 你能把该图换你能把该图换成规范的文字成规范的文字模型吗？模型吗？ 特别提示特别提示1 1：（识图切入点）：（识图切入点）1.1.只有生产者和大气二氧化碳库是只有生产者和大气二氧化碳库是双向箭头双向箭头2.2.除双向箭头，生产者只出不进，二氧化碳库只进不出。除双向箭头，生产者只出不进，二氧化碳库只进不出。3.3.生产者、消费者都要指向分解者。生产者、消费者都要指向分解者。8（1 1）碳循环的形式：）碳循环的形式：（2 2）碳在无机环境中的主要存在形式：）碳在无机环境中的主要存在

6、形式：（3 3）碳在生物体内的存在形式：）碳在生物体内的存在形式：（4 4）碳进入生物群落的途径：）碳进入生物群落的途径：（5 5）碳在生物群落之间的传递形式：）碳在生物群落之间的传递形式：（5 5）碳在生物体之间传递途径：）碳在生物体之间传递途径：（6 6）碳返回大气的途径：）碳返回大气的途径：CO2CO2和碳酸盐和碳酸盐（含碳）有机物（含碳）有机物光合作用（和化能合成作用）光合作用（和化能合成作用）食物链和食物网食物链和食物网生产者消费者的呼吸作用生产者消费者的呼吸作用分解者的分解作用分解者的分解作用化石燃料的燃烧化石燃料的燃烧特别提示特别提示2 2：（常考问题）：（常考问题）有机物有机物

7、9（7 7）与碳循环密切相关的两种细胞器：）与碳循环密切相关的两种细胞器：线粒体和叶绿体线粒体和叶绿体10特别补充：碳循环过程中物质和能量变化对比特别补充：碳循环过程中物质和能量变化对比热能热能物质形式物质形式（单向流动、（单向流动、逐级递减）逐级递减）（全球性、（全球性、反复循环反复循环性）性）太阳能太阳能化学能化学能化学能化学能化学能化学能能量形式能量形式无机环境无机环境生产者生产者消费者消费者分解者分解者无机环境无机环境CO2CO2有机物有机物有机物有机物有机物有机物CO2CO2生物群落生物群落生态系统（生物圈）生态系统（生物圈）物质循环和能量流动的关系：物质循环和能量流动的关系：1.1

8、.同时进行，相互依存，不可分割；同时进行，相互依存，不可分割；（是一个过程的两个方面）（是一个过程的两个方面）2.2.物质循环是能量流动的载体；物质循环是能量流动的载体；3.3.能量流动是物质循环的动力。能量流动是物质循环的动力。11 地球上的碳素存量约为地球上的碳素存量约为2.632.63* *10101919kgkg，其中其中的的99.9%99.9%存在于石油、天然气、煤炭等里面，存在于石油、天然气、煤炭等里面，由远古生物残体衍变而来，这部分由远古生物残体衍变而来，这部分C C素储存量素储存量大，而且活动慢，剩下大，而且活动慢，剩下0.01%C0.01%C素，在生物体素，在生物体和圈层进行

9、交换。和圈层进行交换。 如果滥伐森林、大量化石燃料燃烧，对如果滥伐森林、大量化石燃料燃烧，对生态系统的碳循环及生态环境有何影响？生态系统的碳循环及生态环境有何影响？破坏碳循环破坏碳循环的平衡的平衡大气中大气中CO2含量增加含量增加温室效应温室效应与社会的联系与社会的联系【第第2 2课时课时】科学预测：如果地球表面温度升高，按现在科学预测：如果地球表面温度升高，按现在的速度继续发展，到的速度继续发展，到20502050年，全球温度上升年，全球温度上升2-42-4度，南北极冰川将大幅度融化，导致海度，南北极冰川将大幅度融化，导致海平面大大上升，一些岛屿国家与沿海城市将平面大大上升，一些岛屿国家与沿

10、海城市将淹没于水中，其中包括纽约、上海、东京、淹没于水中，其中包括纽约、上海、东京、悉尼几个国际大城市悉尼几个国际大城市13温室效应温室效应1、温室效应、温室效应?2、CO2增多的原因增多的原因化石燃料的大量燃烧（主要）化石燃料的大量燃烧（主要）森林、草原等植被的破坏（旁栏）森林、草原等植被的破坏（旁栏）3、温室效应的危害、温室效应的危害4.缓解温室效应的措施缓解温室效应的措施开发新能源开发新能源增大绿化面积增大绿化面积极地冰川加速融化极地冰川加速融化沿海城市被淹没沿海城市被淹没农田减少，粮食减产农田减少，粮食减产温室气体：温室气体：COCO2 2过多过多氮循环：氮循环：氮是组成蛋白质和核酸的

11、主要成分。氮占大气成分的氮是组成蛋白质和核酸的主要成分。氮占大气成分的7979，必须经过，必须经过生物固氮作用、硝化作用、反硝化作用生物固氮作用、硝化作用、反硝化作用等才能等才能在生物群落与无机环境间反复循环。在生物群落与无机环境间反复循环。物质循环和能量流动的关系：物质循环和能量流动的关系：P P10310316（3 3）图中）图中D CD C过程是通过过程是通过 作用实现的，作用实现的，C DC D过程是通过过程是通过 作用实现的，作用实现的，B DB D过程是通过过程是通过_ 作用实现的。碳循环始终与作用实现的。碳循环始终与 结合在一起。结合在一起。 （4 4）生物群落中有一部分碳以）生

12、物群落中有一部分碳以_形式储藏在形式储藏在地层中。碳在无机环境中以地层中。碳在无机环境中以 形式存在。形式存在。CDBA（1 1）此生态系统的能量流动是从）此生态系统的能量流动是从 _ _ 固定太阳能开始的。固定太阳能开始的。 （2 2）碳元素在大气中与）碳元素在大气中与A A、B B、C C之间的传之间的传递是以递是以 _形式进行的，在生态系统形式进行的，在生态系统各各成分成分中中A A为为 ，B B为为 。例、右图示生态系统碳循环示意图，例、右图示生态系统碳循环示意图，A A、B B、C C、D D是生态是生态系统的成分，系统的成分，D D为大气，请据图回答：为大气，请据图回答：C生产者生

13、产者消费者消费者分解者分解者光合光合呼吸呼吸分解分解能量流动能量流动石油、煤炭等石油、煤炭等CO2CO217下图是生态系统种碳元素循环模式图。图中的箭头表示这种下图是生态系统种碳元素循环模式图。图中的箭头表示这种元素的循环利用，但图中缺少了一个重要生理过程，据图回元素的循环利用，但图中缺少了一个重要生理过程，据图回答下列问题：答下列问题：（3 3）图中缺少的生理过程是）图中缺少的生理过程是 。用箭头在图上表示。用箭头在图上表示。（4 4）可见，生态系统物质循环具有以下特点）可见，生态系统物质循环具有以下特点: : 、 。 （1）A、B、C、D各是什么各是什么生物生物？ A B C D （2）写

14、出所示过程的名称写出所示过程的名称: 绿色植物绿色植物 植食性动物植食性动物 肉食性动物肉食性动物 腐生细菌、真菌等腐生细菌、真菌等 光合作用光合作用 呼吸作用呼吸作用 呼吸作用呼吸作用 微生物的分解作用微生物的分解作用 燃烧燃烧 绿色植物的呼吸作用（从绿色植物的呼吸作用（从A指向指向CO2的箭头）的箭头） 18探究“土壤微生物的分解作用” 1.提出问题提出问题 落叶在土壤中能被分解掉，这究竟主要是土壤的物理化学落叶在土壤中能被分解掉，这究竟主要是土壤的物理化学因素的作用，还是土壤中微生物的作用呢？因素的作用，还是土壤中微生物的作用呢？2.作出假设作出假设 3.制订计划制订计划首先，要确定实验

15、变量是什么？需要控制的变量有哪些？首先，要确定实验变量是什么？需要控制的变量有哪些？如何控制这些变量？等等。其次，要确定探究的地点或场如何控制这些变量？等等。其次，要确定探究的地点或场所：在野外？还是在实验室中？第三，设计实验方案。所：在野外？还是在实验室中？第三，设计实验方案。 4.实施计划实施计划5.结果分析结果分析可以将实验过程和现象列表整理，进行对比分可以将实验过程和现象列表整理，进行对比分析，得出实验结论。析，得出实验结论。19探究活动探究活动案例案例1 1 落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？准备土壤准备土壤实验组：土壤灭菌实验组：土壤灭菌对照组

16、：不做处理对照组：不做处理准备落叶准备落叶实验组与对照组叶片实验组与对照组叶片数量与大小基本一致数量与大小基本一致20分别埋入落叶分别埋入落叶一段时间后一段时间后, ,检测树叶分解情况检测树叶分解情况21案例案例2 探究土壤微生物对淀粉的分解作用探究土壤微生物对淀粉的分解作用制备土壤浸出液制备土壤浸出液浸出液静置一天浸出液静置一天一段时间后一段时间后, ,检测淀粉的分解情况检测淀粉的分解情况AB加加碘碘酒酒加加斐斐林林试试剂剂22案例案例2的思考：的思考： 1.本实验的变量是？本实验的变量是？2.A、B两组哪个为对照组？两组哪个为对照组？ 3.B烧杯中可以不加蒸馏水吗？烧杯中可以不加蒸馏水吗？

17、1.变量为变量为 “土壤浸出液中的微生物土壤浸出液中的微生物” 2.B为对照组为对照组3.不能，不加蒸馏水两只烧杯的水量和微生物量都不一样，不能，不加蒸馏水两只烧杯的水量和微生物量都不一样，不能保证单一变量原则。不能保证单一变量原则。23 补充：补充：“实验步骤实验步骤”设计设计 实验方法步骤的策划是整个实验设计的精髓，是实验方法步骤的策划是整个实验设计的精髓，是一个好的实验设计最富有创意的闪光之处，也是搞一个好的实验设计最富有创意的闪光之处，也是搞好实验设计的关键所在，设计中应注意遵循设计的好实验设计的关键所在，设计中应注意遵循设计的原则。实验步骤一般为三步：原则。实验步骤一般为三步： 第一步，制取材料，分组编号；第一步，制取材料，分组编号；（有时需要先对部分材料进行加工）（有时需要先对部分材料进行加工）第二步，控制变量，设置对照；第二步，控制变量，设置对照；（有时此步也可以分为几个步骤）（有时此步也可以分为几个步骤）第三步，观察记录，不得忘掉。第三步，观察记录，不得忘掉。24练习练习 P1