1、第3节 生态系统的物质循环,第5章 生态系统及其稳定性,目标导读 1.结合教材P101图511和温室效应示意图，分析生态系统物质循环的特点，并说明碳循环失调与温室效应的关系。 2.结合教材P102103内容，设计实验探究“土壤微生物的分解作用”。 3.尝试建立概念图，说明物质循环与能量流动的关系。 重难点击 1.生态系统的物质循环过程和特点。 2.物质循环与能量流动的关系。,课堂导入 方式一 右图为美国耗资2亿美元建立的地球生物 圈2号。它是透明的，为什么呢？需要输入光能。 它又是封闭的，难道它不需要外界提供所需要的各 种物质吗？ 方式二 20世纪50年代，人们曾经在农田中广泛使用DDT杀虫剂
2、，并取得了较好的杀虫效果，然而让人们意想不到的是，在远离施药地区的南极大陆的企鹅体内竟也发现了DDT！DDT是如何进入南极企鹅体内的呢？生态系统的物质是否也能流动？具有什么特点？ 学完这节“生态系统的物质循环”后，我相信同学们就能解释这些问题了。,一 碳循环,三 土壤微生物的分解作用,二 物质循环及其与能量流动的关系,内容索引,当堂检测,一 碳循环,1.碳循环过程,知识梳理,CO2,植物,动物,化石燃料,(1)碳存在形式,无机环境：_ 生物群落：_,2.碳循环的分析,CO2和碳酸盐,含碳有机物,(2)碳循环形式,CO2,含碳有机物,光合作用,化能合成作用,CO2,食物链或,食物网,生产者和消费
3、者,分解作用,3.温室效应 (1)形成原因：化石燃料短时间内燃烧使大气中CO2含量 ，打破了 的平衡。 (2)危害：加快冰川的融化，导致海平面 ，进而对人类和其他许多生物的生存构成威胁。,迅速增加,碳循环,上升,结合右图，探究分析碳循环的过程,(1)写出图中代表的生理过程：_， ， 。 (2)写出在生态系统中代表的成分： ， 。 (3)物质循环的形式有两种即：与大气之间主要以 形式进行；在与之间以 形式沿食物链传递。 (4)温室效应形成的原因是：上图 (填序号)中，短时间内化石燃料大量燃烧。 (5)预防温室效应要采取减少 和保护植被等措施。,光合作用,呼吸,作用,微生物的分解作用,生产者,消费
4、者,CO2,有机物,化石燃料的燃烧,1.判断正误 (1)沼渣、沼液作为肥料还田，使物质能够循环利用( ) (2)碳循环在生物群落内部以CO2形式进行( ) (3)化石燃料的大量燃烧是造成温室效应的主要原因( ) (4)碳元素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，其他成分间都是单向的( ),答案,活学活用,2.如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总能量的10%20% D.C处于第三营
5、养级,答案,解析,生物群落与无机环境之间的碳循环是以CO2的形式进行的，故图中大气中的气体X代表CO2；图中A为生产者，B为初级消费者(第二营养级)，C为次级消费者(第三营养级)；完成过程的能量主要由太阳能转化的活跃的化学能提供；捕食食物链中相邻两营养级之间的能量传递效率约为10%20%。故选D。,(1)上题中的生物A的细胞中一定含有叶绿体吗？,答案,不一定，A为生产者，可能是绿色植物、蓝藻、光合细菌或硝化细菌等可以进行光合作用或化能合成作用的生物，而只有绿色植物细胞中含有叶绿体。,(2)适度松土可以促进图中的什么过程？,答案,适度松土可促进分解者的分解作用即过程。,(3)若D中含有细胞核，则
6、D中将含碳有机物转化为CO2的具体场所是什么？,答案,细胞质基质或线粒体基质。,(4)写出图中的捕食链。,答案,ABC。,(5)图中碳元素以有机物形式进行传递的过程有哪些呢？,答案,。,(6)如果人们不按生态规律办事，乱砍滥伐森林或将化石燃料进行大量燃烧，对大气中的气体X有何影响？,答案,二者都会打破碳循环平衡，前者使大气中CO2进入生物群落的过程受阻，大气中CO2的含量就会明显增多；后者使CO2在很短时间内释放出来，使大气中CO2的含量增高，进而导致温室效应。,碳循环中各成分的确定方法,图中与之间为双箭头，故一个为生产者，另一个为大气中的CO2库；又因为其他各个成分都有箭头指向，所以为大气中
7、的CO2库、为生产者。其他生物部分的箭头都指向，所以是分解者，剩余的为消费者。,二 物质循环及其与能量流动的关系,1.物质循环 (1)概念：组成生物体的 ，都不断进行着从到 ，又从 到 的循环过程。 (2)特点 全球性：物质循环的概念中所说的“生态系统”并不是一般的生态系统，而是指地球上最大的生态系统生物圈，因此物质循环具有的特点。 循环性：无机环境中的物质可以被生物群落 ，即生物群落和无机环境之间的物质可以反复出现、循环利用，周而复始地进行循环，不会消失。,知识梳理,C、H、O、N、P、S等元素,无机环境,生物群落,生物群落,无机环境,全球性,反复利用,2.物质循环和能量流动的关系,化学能,
8、化学元素,食物链(网),无机环境和生物群落,各营养级,全球性,单向流动，逐级递减,反复出现，循环流动,固定、储存,合成和分解,食物链(网),动力,1.如图是某森林生态系统物质和能量流向示意图，h、i、j、k表示不同用途的有机物(j是未利用部分)，方框大小表示使用量，分析回答下列问题： (1)图中h、i、k分别指代用于_的有机物量。 (2)进入该生态系统的CO2量应该包括_和 的总和。,细胞呼吸、,流入下一营养级、流向分解者,各h产,生的CO2总量 未利用部分,(3)因为能量流动是 的，所以生产 者i的量 被初级消费者同化有机物的量。 (4)能量流动是 ，所以流向分解者的k 被生产者直接吸收利用
9、。,逐级递减,大于,单向的,不能,2.既然氮元素在生物群落和无机环境之间也是不断循环的，为什么还要往农田中不断地施加氮肥？,物质循环是指在生物圈范围内的物质是循环的。农田中不断有粮食产出，基本元素不断地被输出，所以要不断地施加氮肥。,答案,3.能量在沿食物链流动时逐级递减，环境中的一些有毒物质比如农药或重金属盐是不是浓度也越来越低？,伴随着物质循环过程，环境中的一些有毒物质会出现生物富集现象，即沿着食物链，营养级越高，富集物浓度越高。,答案,3.如图为生态系统中能量流动和碳循环的关系图，据图回答下列问题： (1)对物质循环起关键作用的生态系统 的成分是 和 。 (2)图中的表示的生理过程分别
10、是： ， ， 。 (3)c生物处于第 营养级，若要使 c增加200 kg，至少需要消耗a kg。,答案,解析,活学活用,a,生产者,d,分解者,光合作用,呼吸作用,分解作用,三,5 000,据生态系统的能量流动和物质循环的原理可知，a为生产者，是光合作用；b是初级消费者；c为次级消费者，为呼吸作用；d为分解者，为分解作用。按照能量逐级递减的原则，若使c增加200 kg至少需要a的量为200555 000 kg。,分析上题简图，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2、3、4、5的总和便是
11、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的循环主要是以CO2的形式进行的,答案,能量流动和物质循环关系分析 (1)能量流动和物质循环相伴而行，但能量在传递过程中由光能化学能热能，而物质在循环中，由无机物(CO2)有机物无机物(CO2)。 (2)能量流动的终点是热能散失到无机环境中，不能循环利用。而物质循环产生的CO2又被重新利用，所以没有终点。,三 土壤微生物的分解作用,知识梳理,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.案例设
12、计,水分,温度,分解者,高温,不做任何,30 mL蒸馏水,是否含有微生物,小于,产生砖红色沉淀,不产生砖红色沉淀,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,注:在A1、B1中加入碘液,在A2、B2中加入斐林试剂并加热。,1.碘液与斐林试剂的检测作用是不是一样？,答案,前者检测淀粉的分解是否彻底完成，后者检测淀粉的分解是否发生。,2.探究实验中实验组、对照组如何确定？,答案,根据题意首先弄清实验研究的自变量是什么，然后找到接受自变量处理的实验结果是未知的，为实验组；未接受自变量处理的实验结果是已知的，为对照组。,4.土壤中生活着肉眼看不见的细菌、丝状真菌和呈放射状的放线菌，这些微生
13、物的数量是极其繁多的。某同学要探究土壤微生物对淀粉是否有分解作用，设计了以下实验。请你帮助完成有关问题。 (1)作出假设：土壤微生物对淀粉有分解作用。 (2)实验用具及药品：烧杯、纱布、玻璃棒、试管、酒精灯、水、蒸馏水、碘液、斐林试剂，淀粉糊等。 (3)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。,活学活用,另取两只烧杯，编号A和B，_。 在室温(20 左右)下放置7 d，分别取A、B烧杯中的溶液20 mL，各放入两支试管中，分别编号为A1、A2、B1、B2。 在A1、B1试管中加入 ；
14、在A2、B2试管中加入 ，并进行水浴加热。 观察试管中溶液的颜色变化，记录实验结果。 (4)实验现象： 如果支持所作的假设，则实验现象是_。 如果不支持所作的假设，则实验现象是_。,放入等量淀粉糊，在A烧杯中加入30 mL土壤浸出液，B烧杯中加入30 mL蒸馏水,答案,解析,碘液,斐林试剂,与B1、B2相比，A1无蓝色出现，,A1、A2的颜色分别与B1、B2相同，A1出现蓝色，A2无砖红色沉淀,A2出现砖红色沉淀,题目未要求确定某种微生物，而是将土壤微生物作为整体予以研究。总体思路：本题为探究性实验，要先作出“是”或“否”的假设；据所给药品可知，碘液是检验淀粉的，斐林试剂是检验还原糖的(即淀粉
15、水解产物)；据实验步骤(3)，可知实验分为A、B对照；所以综合起来讲，围绕假设通过A、B的显色情况作出结论。,另一位同学要探究土壤微生物能否分解农药，并尽快得出实验结论，用“敌草隆”(一种除草剂)进行实验：取等量砂土分装于相同的两个容器中，a组高压灭菌，b组不灭菌。下列有关事项的叙述中正确的是 A.向a、b中喷入等量的“敌草隆”，再置于同一恒温箱中培养相同时间 B.检测“敌草隆”的消失情况，预计a的“敌草隆”全部消失，b的基本不变 C.只用砂土实验效果比用几种典型土壤混合后的好 D.再增加c组作为对照，不喷入“敌草隆”，其他处理与a、b组相同,答案,课堂小结,元素,全球性,全球范围,光合,化能
16、合成,有机物,呼吸,当堂检测,2,3,4,5,1.从物质循环的角度看，人体内的碳元素究其根源来自 A.燃料中的碳 B.所食动物体内的碳 C.食物中的碳 D.大气中的二氧化碳,答案,解析,1,人类直接或间接以生产者为食，都是来自生产者，生产者固定的CO2来自大气。,2,3,4,5,1,2.关于生态系统的物质循环的叙述，不正确的是 A.所说的物质是指组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素 B.所说的生态系统是指地球上最大的生态系统生物圈 C.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、循环流动 D.物质在循环过程中不断递减,答案,解析,物质循环的实质为元素在生物圈这个最大的生态系统中往复
17、出现、循环利用，在这个过程中物质是守恒的。,3.某生物兴趣小组的同学为证明某细菌对树叶的分解作用，分别提出三种实验方案。其共同之处是：将同一种树的落叶分成甲、乙两等份，实验过程保持树叶湿润，其他实验条件和步骤如下表所示。,2,3,4,5,1,哪种实验方案能达到目的 A.方案一 B.方案二 C.方案三 D.三个方案都不能达到,2,3,4,5,1,答案,解析,欲证明树叶的分解是由“某种细菌”所引起的，应先将树叶灭菌，排除其他微生物对实验结果的干扰，同时应将灭菌后的树叶分成两组，一组接种该细菌，另一组不接种，两组均置于适宜条件下培养，以便对比分析得出结论。,2,3,4,5,1,4.在自然生态系统中，
18、物质是能量流动的载体。下列叙述正确的是 A.能量可驱动物质循环 B.物质和能量可循环利用 C.能量只能在食物链中流动 D.能量和生物数量金字塔均可倒置,答案,解析,生态系统的主要功能是能量流动和物质循环，二者是同时进行的，彼此相互依存，不可分割。物质作为能量流动的载体，使能量沿着食物链(网)流动；能量作为物质循环的动力，使物质能够不断地在生物群落和无机环境之间循环往返。能量金字塔不可倒置，生物数量金字塔可倒置。,5.如图是生态系统的碳循环图解。图中AD代表生态系统的4种成分，代表碳元素在生态系统中循环的途径。请分析并回答下列问题： (1)图中A代表 ，碳在C中以 形式存在。 (2)图中代表光合
19、作用的是 ，代表分解作用的是 。 (3)图中B代表 ，它在生态系统中的作用是 _。 (4)碳元素在和中是以 形式流动，在 和中是以 的形式流动。,2,3,4,5,1,答案,解析,生产者,含碳有机物,分解者,将动植物的遗体、排出物和残落物等中的复杂的有机物分解为简单的无机物,CO2,含碳有机物,图中A和D进行双向的物质传递，而且A指向B、C、D，而A、B、C指向D，可知A是生产者，C是消费者，B为分解者，D为大气中的CO2库。图中的箭头表现了生物群落中的不同生物与无机环境的相互作用。是光合作用，将大气中的CO2转化为有机物中的碳。动植物的遗体、排出物和残落物等中的复杂的有机物通过B分解者分解为简单的无机物。为生物群落中的各种生物将有机物通过细胞呼吸分解为CO2返回大气中的过程，即细胞呼吸。,2,3,4,5,1,本课结束,