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第3節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán),目標導航1.結(jié)合教材碳循環(huán)模式圖，說出生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)的特點，闡明碳循環(huán)失調(diào)與溫室效應的關系。2.通過具體實踐活動，探究“土壤微生物的分解作用”。3.通過實例分析，說明物質(zhì)循環(huán)與能量流動的關系。,預習導學挑戰(zhàn)自我，點點落實,1.物質(zhì)循環(huán)的概念(1)物質(zhì)：組成生物體的，如C、H、O、N、P、S等。,一、碳循環(huán)(閱讀P100－101),(2)過程：。,無機環(huán)境,化學元素,生物群落,2.范圍：。,生物圈,3.特點(1)具有，因此又叫生物地球化學循環(huán)。(2)物質(zhì)可以被生物群落利用。4.物質(zhì)循環(huán)的實例——碳循環(huán)(1)循環(huán)形式：在與之間的循環(huán)主要以的形式進行。,全球性,反復,生物群落,無機環(huán)境,CO2,,(2)圖解,CO2,植物,動物,化石燃料,(3)溫室效應①形成原因：化石燃料短時間內(nèi)大量燃燒→含量迅速增加→打破了的平衡。②產(chǎn)生危害：升高；冰川融化，上升等。,CO2,碳循環(huán),氣溫,海平面,二、能量流動和物質(zhì)循環(huán)的關系(閱讀P103)1.區(qū)別無機環(huán)境中的物質(zhì)可以被生物群落利用，而能量流動是的，是的。2.聯(lián)系(1)二者，相互依存，不可分割。(2)物質(zhì)是能量流動的，能量是物質(zhì)循環(huán)的。,反復,逐級遞減,單方向,同時進行,載體,動力,三、土壤微生物的分解作用(閱讀P102－103)1.案例1中實驗的自變量是，對照組不做處理含有微生物，實驗組應不含微生物，應進行處理。2.案例2中實驗的自變量是的微生物的有無，A組土壤浸出液含有微生物，B組燒杯中加入的液體應不含微生物，因此可加入等量的。,土壤微生物的有無,滅菌,分解淀粉,蒸餾水,預習診斷,判斷正誤：(1)沼渣、沼液作為肥料還田，使物質(zhì)能夠循環(huán)利用。()(2)參與循環(huán)的物質(zhì)是組成生物體的各種化合物。()(3)碳循環(huán)在生物群落內(nèi)部以CO2形式進行。()(4)化石燃料的大量燃燒是造成溫室效應的主要原因。(),√,,,√,(5)物質(zhì)循環(huán)中所說的“生態(tài)系統(tǒng)”是指一般的生態(tài)系統(tǒng)。()(6)碳元素在無機環(huán)境與生物群落之間傳遞時，只有生產(chǎn)者與無機環(huán)境之間的傳遞是雙向的，其他成分間都是單向的。(),,√,一、生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)過程,課堂講義重點難點，個個擊破,1.碳出入生物群落的途徑,碳進入生物群落,綠色植物的光合作用化能合成作用,碳放出生物群落,動植物的呼吸作用微生物的分解作用化石燃料的燃燒,,,,2.碳在生物群落中主要是以含碳有機物的形式存在，在無機自然界中是以CO2、碳酸鹽等形式存在。3.碳在生物群落和無機環(huán)境之間主要是以CO2的形式進行循環(huán)的。碳元素在生物群落中的傳遞主要靠食物鏈和食物網(wǎng)，傳遞形式為有機物。,思維激活,1.與自然界的碳循環(huán)關系最密切的兩種細胞器是什么？答案葉綠體、線粒體。2.使用農(nóng)藥DDT(難降解)的只有一小部分地區(qū)，可是遠在南極的動物體內(nèi)也發(fā)現(xiàn)了DDT，這說明物質(zhì)循環(huán)具有什么特點？答案全球性。,3.碳在生態(tài)系統(tǒng)各成分之間的傳遞都是雙向的嗎？答案不是的，只有生產(chǎn)者和無機環(huán)境之間的傳遞是雙向的，而其他成分之間的傳遞均是單向的。,應用示例,1.下圖表示生物圈中碳循環(huán)的部分示意圖。A、B、C、D構(gòu)成生物群落，箭頭①～⑨表示循環(huán)過程。下列有關說法正確的是()。,A.大氣中的氣體X是指二氧化碳和一氧化碳B.完成①過程的能量主要是由⑧過程提供的C.D經(jīng)⑤、⑥、⑦過程獲得的能量占A、B、C總能量的10%～20%D.C處于第三營養(yǎng)級,問題導析(1)生物群落與無機環(huán)境之間的碳循環(huán)是向的、是以的形式進行的。(2)根據(jù)雙向箭頭及D有三個箭頭指向來判斷，A為，B為，C為。D有多個箭頭指向，為。,雙,CO2,生產(chǎn)者,初級消費者(第二營養(yǎng)級),次級消費者(第三營養(yǎng)級),分解者,解析生物群落與無機環(huán)境之間的碳循環(huán)是以CO2的形式進行的，故圖中大氣中的氣體X代表CO2；圖中A為生產(chǎn)者，B為初級消費者(第二營養(yǎng)級)，C為次級消費者(第三營養(yǎng)級)；完成①過程的能量主要由太陽能轉(zhuǎn)化的活躍的化學能提供；捕食食物鏈中相鄰兩營養(yǎng)級之間的能量傳遞效率約為10%～20%。故選D。,答案D,一題多變,(1)上題中的A生物的細胞中一定含有葉綠體嗎？答案不一定，A為生產(chǎn)者，可能是綠色植物、藍藻、光合細菌或硝化細菌等可以進行光合作用或化能合成作用的生物，而只有綠色植物中含有葉綠體。,(2)若適度松土可以促進圖中的什么過程？答案適度松土可促進分解者的分解作用即過程⑧。(3)若D中含有細胞核，則D中將含碳有機物轉(zhuǎn)化為CO2的具體場所是什么？答案細胞質(zhì)基質(zhì)或線粒體基質(zhì)。(4)寫出圖中的捕食鏈。答案A→B→C。,(5)圖中碳元素以有機物形式進行傳遞的過程有哪些呢？答案②③⑤⑥⑦。(6)如果人們不按生態(tài)規(guī)律辦事，亂砍濫伐森林或?qū)⒒剂线M行大量燃燒，對大氣中的氣體X有何影響？答案二者都會打破碳循環(huán)平衡，前者使大氣中CO2進入生物群落的過程受阻，大氣中CO2的含量就會明顯增多。后者使CO2在很短時間內(nèi)釋放出來，使大氣中CO2的含量增高，進而導致溫室效應,二、能量流動和物質(zhì)循環(huán)的關系,思維激活,4.既然氮元素在生物群落和無機環(huán)境之間也是不斷循環(huán)的，為什么還要往農(nóng)田中不斷地施加氮肥？答案物質(zhì)循環(huán)是指在生物圈范圍內(nèi)物質(zhì)是循環(huán)的。農(nóng)田中不斷有糧食產(chǎn)出，基本元素不斷地被輸出，所以要不斷地施加氮肥。,5.能量在沿食物鏈流動時逐級遞減，環(huán)境中的一些有毒物質(zhì)比如農(nóng)藥或重金屬鹽是不是濃度也越來越低？答案伴隨著物質(zhì)循環(huán)過程，環(huán)境中的一些有毒物質(zhì)會出現(xiàn)生物富集現(xiàn)象，即沿著食物鏈，營養(yǎng)級越高，富集物濃度越高。,應用示例,2.下圖為生態(tài)系統(tǒng)中能量流動和碳循環(huán)的關系圖，據(jù)圖回答下列問題。,(1)對物質(zhì)循環(huán)起關鍵作用的生態(tài)系統(tǒng)的成分是[]________和[]________。(2)圖中的①③⑤表示的生理過程分別是：①________，③________，⑤________。(3)c生物處于第________營養(yǎng)級，若要使c增加200kg，至少需要消耗a________kg。,問題導析(1)大氣中的CO2經(jīng)a進入生態(tài)系統(tǒng)，所以a是，①是光合作用，b是；c為。(2)a、b、c的遺體和排出物等由d分解，所以d為，⑤為，②③④為。(3)若要計算使c增加200kg至少需要消耗a的質(zhì)量，能量傳遞效率應該按計算。,生,產(chǎn)者,初級消費者,次級消費者,分解者,分解作用,呼吸作用,20%,解析據(jù)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動和物質(zhì)循環(huán)的原理可知，a為生產(chǎn)者，①是光合作用；b是初級消費者；c為次級消費者，②③④為呼吸作用；d為分解者，⑤為分解作用。按照能量逐級遞減的原則，若使c增加200kg至少需要a的量為20055＝5000(kg)。,答案(1)a生產(chǎn)者d分解者(2)光合作用呼吸作用分解作用(3)三5000,一題多變,分析上題簡圖，不能得到的結(jié)論是()。A.物質(zhì)作為能量的載體，使能量沿著食物鏈(網(wǎng))流動B.能量作為動力，使物質(zhì)能夠不斷地在生物群落和無機環(huán)境之間循環(huán)往返C.能量2、3、4、5的總和便是生產(chǎn)者所固定的太陽能總量D.碳在生物群落和無機環(huán)境之間的循環(huán)主要是以CO2的形式進行的,C,,三、土壤微生物分解作用的探究1.實驗假設,,2.對照組與實驗組設計,,3.實驗現(xiàn)象與結(jié)論分析,,6.碘液與斐林試劑的檢測作用是不是一樣？答案前者檢測淀粉的分解是否徹底完成，后者檢測淀粉的分解是否發(fā)生。7.探究實驗中實驗組、對照組如何確定？答案根據(jù)題意首先弄清實驗研究的自變量是什么，然后找到接受自變量處理的實驗結(jié)果是未知的，為實驗組；未接受自變量處理的實驗結(jié)果是已知的，為對照組。,思維激活,,3.土壤中生活著肉眼看不見的細菌、絲狀真菌和呈放射狀的放線菌，這些微生物的數(shù)量是極其繁多的。某同學要探究土壤微生物對淀粉是否有分解作用，設計了以下實驗。請你幫助完成有關問題。作出假設：_________________________________________________________________________________________。,應用示例,,實驗用具及藥品：燒杯、紗布、玻璃棒、試管、酒精燈、水、蒸餾水、碘液、斐林試劑，淀粉糊等。實驗步驟(1)將取自農(nóng)田、林地或花盆等處的土壤放入里面墊有厚紗布的燒杯中，加水攪拌，然后將紗布連同土壤一起取出。將留在燒杯中的土壤浸出液靜置一段時間備用。(2)另取兩只燒杯，編號A和B，____________________________________________________________________。,,(3)在室溫(20℃左右)下放置7d，分別取A、B燒杯中的溶液20mL，各放入兩支試管中，分別編號為A1、A2、B1、B2。(4)在A1、B1試管中加入________；在A2、B2試管中加入________，并進行水浴加熱。,,(5)觀察試管中溶液的顏色變化，記錄實驗結(jié)果。實驗現(xiàn)象①如果支持所作的假設，則實驗現(xiàn)象是__________________________________________________________________。②如果不支持所作的假設，則實驗現(xiàn)象是_______________________________________________________________。,,問題導析(1)探究性實驗，要先作出或的假設。(2)據(jù)所給藥品可知，碘是檢驗的，斐林試劑是檢驗的(即淀粉水解產(chǎn)物)。(3)據(jù)實驗步驟(2)，可知實驗分為對照，所以應圍繞假設，通過的情況作出結(jié)論。,“是”,“否”,淀粉,還原糖,A、B,A、B,顯色,,解析題目未要求確定某種微生物，而是將土壤微生物作為整體予以研究?？傮w思路：本題為探究性實驗，要先作出“是”或“否”的假設；據(jù)所給藥品可知，碘是檢驗淀粉的，斐林試劑是檢驗還原糖的(即淀粉水解產(chǎn)物)；據(jù)實驗步驟(2)，可知實驗分為A、B對照；所以綜合起來講，圍繞假設通過A、B的顯色情況作出結(jié)論。,,答案土壤微生物對淀粉有分解作用(2)放入等量淀粉糊，在A燒杯中加入適量土壤浸出液，B燒杯中加入適量蒸餾水(4)碘液斐林試劑(5)①與B1、B2相比，A1無藍色出現(xiàn)，A2出現(xiàn)磚紅色沉淀②A1、A2的顏色分別與B1、B2相同，A1出現(xiàn)藍色，A2無磚紅色沉淀,,一題多變另一位同學要探究土壤微生物能否分解農(nóng)藥，并盡快得出實驗結(jié)論，用“敵草隆”(一種除草劑)進行實驗：取等量砂土分裝于相同的兩個容器中，a組高壓滅菌，b組不滅菌。下列有關事項的敘述中正確的是()。A.向a、b中噴入等量的“敵草隆”，再置于同一恒溫箱中培養(yǎng)相同時間,,B.檢測“敵草隆”的消失情況，預計a的“敵草隆”全部消失，b的基本不變C.只用砂土實驗效果比用幾種典型土壤混合后的好D.再增加c組作為對照，不噴入“敵草隆”，其他處理與a、b組相同,答案A,,課堂小結(jié),無機環(huán)境,生物群落,,對點練習,1,2,3,4,1.關于生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)的敘述，不正確的是()。A.所說的物質(zhì)是指組成生物體的C、H、O、N、P、S等元素B.所說的生態(tài)系統(tǒng)是指地球上最大的生態(tài)系統(tǒng)——生物圈C.所說的循環(huán)是指物質(zhì)在生物群落與無機環(huán)境之間反復出現(xiàn)、循環(huán)流動D.物質(zhì)在循環(huán)過程中不斷遞減,1,2,3,4,解析物質(zhì)循環(huán)的實質(zhì)為元素在生物圈這個最大的生態(tài)系統(tǒng)中往復出現(xiàn)、循環(huán)利用，在這個過程中物質(zhì)是守恒的。答案D,1,2,3,4,2.某生物興趣小組的同學為證明某細菌對樹葉的分解作用，分別提出三種實驗方案。其共同之處是：將同一種樹的落葉分成甲、乙兩等份，實驗過程保持樹葉濕潤，其他實驗條件和步驟如下表所示。哪種實驗方案能達到目的()。,1,2,3,4,1,2,3,4,A.方案一B.方案二C.方案三D.三個方案都不能達到,解析欲證明樹葉的分解是由“某種細菌”所引起的，應先將樹葉滅菌，排除其他微生物對實驗結(jié)果的干擾，同時應將滅菌后的樹葉分成兩組，一組接種該細菌，另一組不接種，兩組均置于適宜條件下培養(yǎng)，以便對比分析得出結(jié)論。答案C,1,2,3,4,3.在自然生態(tài)系統(tǒng)中，物質(zhì)是能量流動的載體。下列敘述正確的是()。A.能量可驅(qū)動物質(zhì)循環(huán)B.物質(zhì)和能量可循環(huán)利用C.能量只能在食物鏈中流動D.能量和生物數(shù)量金字塔均可倒置,1,2,3,4,解析生態(tài)系統(tǒng)的主要功能是能量流動和物質(zhì)循環(huán)，二者是同時進行的，彼此相互依存，不可分割。物質(zhì)作為能量流動的載體，使能量沿著食物鏈(網(wǎng))流動；能量作為物質(zhì)循環(huán)的動力，使物質(zhì)能夠不斷地在生物群落和無機環(huán)境之間循環(huán)往返。能量金字塔不可倒置，生物數(shù)量金字塔可倒置。答案A,1,2,3,4,4.如圖是生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)圖解。圖中A～D代表生態(tài)系統(tǒng)的4種成分，①～⑦代表碳元素在生態(tài)系統(tǒng)中循環(huán)的途徑。請仔細分析圖并回答下列問題。,1,2,3,4,(1)圖中A代表_________，碳在C中以_________形式存在。(2)圖中代表光合作用的是________，代表分解作用的是________，代表呼吸作用的是________。(3)圖中B代表_______，它在生態(tài)系統(tǒng)中的作用是________。(4)碳元素在⑤和⑦中是以________形式流動，在①和⑥中是以________的形式流動。,1,2,3,4,解析圖中A和D進行雙向的物質(zhì)傳遞，而且A指向B、C、D，而A、B、C指向D，可知A是生產(chǎn)者，C是消費者，B為分解者，D為無機環(huán)境。圖中的箭頭表現(xiàn)了生物群落中的不同生物與無機環(huán)境的相互作用。③是光合作用，將無機環(huán)境中的CO2轉(zhuǎn)化為有機物中的碳。動植物的遺體、排出物和殘落物等中的復雜的有機物通過B分解者分解為簡單的無機物。②⑤為生物群落中的各種生物將有機物通過細胞呼吸分解為CO2返回無機環(huán)境的過程，即細胞呼吸。,1,2,3,4,答案(1)生產(chǎn)者有機物(2)③⑦②⑤(3)分解者將動植物的遺體、排出物和殘落物等中的復雜的有機物分解為簡單的無機物(4)CO2有機物,