江苏省2013-2014学年高二上册生物同步课件：4.2.2 生态系统中的物质循环苏教版 必修3(精品).ppt

4.2.2 4.2.2 生态系统中的物质循环生态系统中的物质循环 课件课件优化方案优化方案 （苏教版必修（苏教版必修3 3）(二二)生生态态系系统统中的物中的物质质循循环环课标领航课标领航课标领航课标领航学学习习目目标标：1.举举例例说说明明生生态态系系统统的的物物质质循循环环的的过过程及其特点程及其特点2理解生理解生态态系系统统的碳循的碳循环环3理解生理解生态态系系统统的物的物质质循循环环和能量流和能量流动动的关系的关系能能力力目目标标：1.学学会会分分析析生生态态系系统统中中的的碳碳循循环环的的过过程及其特点程及其特点2能能进进行行生生态态系系统统中中的的物物质质循循环环和和能能量量流流动动的的关系分析和关系分析和应应用用3联联系系实际实际分析温室效分析温室效应产应产生的原因及造成的生的原因及造成的危害，探危害，探讨讨避免温室效避免温室效应应的措施的措施情感目情感目标标：1.通通过过探究活探究活动动学学习习，培养开拓，培养开拓创创新新精神和精神和创创新能力的意新能力的意识识2通通过过了解土壤微生物的分解作用，形成了解土壤微生物的分解作用，形成对对自然自然和社会的和社会的责责任感，任感，树树立人与自然和立人与自然和谐发谐发展的展的观观念，念，形成科学的价形成科学的价值观值观情景情景导导引引秋天，勤秋天，勤劳劳的的环卫环卫工人清工人清扫扫街道上街道上,的落叶后运往的落叶后运往垃圾垃圾场场，落叶中的各种，落叶中的各种,营营养被养被“运走了运走了”，使得土，使得土壤中的含量壤中的含量,有所减少，有所减少，说说明人明人类类的活的活动动可以影响可以影响物物质质循循环环和不同和不同库库中物中物质质的含量。你的含量。你认为这认为这种分种分析有道理析有道理吗吗？核心要点突破核心要点突破实验探究创新实验探究创新知能过关演练知能过关演练（二）基础自主梳理基础自主梳理基础自主梳理基础自主梳理一、生一、生态态系系统统中的物中的物质质循循环环1概概念念：又又称称为为_，是是指指在在生生态态系系统统中中，组组成成生生物物体体的的C、H、O、N、P、Ca等等元元素素，不不断断进进行行着着从从_到到_，再回到，再回到_的循的循环环。2与能量流与能量流动动的关系的关系物物质质循循环环的的_来自能量，而物来自能量，而物质质又是能量的又是能量的_，保，保证证能量从一种形式能量从一种形式转变为转变为另一种形式，另一种形式，物物质质循循环环与能量流与能量流动动相伴随。相伴随。生物地球化学循生物地球化学循环环无机无机环环境境生物群落生物群落无机无机环环境境动动力力载载体体思考感悟思考感悟1既既然然物物质质是是循循环环的的，为为什什么么人人们们还还不不断断向向农农田田中施加氮肥？中施加氮肥？【提示提示】物物质质在生物圈范在生物圈范围围内是循内是循环环的。的。农农田田中不断有粮食中不断有粮食产产出，所以要不断施加氮肥。出，所以要不断施加氮肥。大气大气环环流流蒸蒸发发生命活生命活动动营营养物养物质质4人人类类活活动动影响影响水体富水体富营营养化养化(1)原因：水体中原因：水体中_含量含量过过多。多。(2)结结果果：_等等过过度度繁繁殖殖导导致致生生态态系系统统的的稳稳态态被破坏。被破坏。思考感悟思考感悟2碳在生物群落中以什么形式碳在生物群落中以什么形式传递传递？【提示提示】碳水化合物。碳水化合物。N、P藻藻类类二、物二、物质质循循环环与能量流与能量流动动的区的区别别与与联联系系1区区别别：物物质质循循环环的的特特点点不不同同于于能能量量流流动动，物物质质可可以以被被生生物物群群落落_，而而能能量量流流动动是是_的、逐的、逐级递级递减的，是减的，是_的。的。2联联系：生系：生态态系系统统的主要功能是的主要功能是进进行能量流行能量流动动和和物物质质循循环环，二者同，二者同时进时进行，彼此相互依存，不可行，彼此相互依存，不可分割。使生分割。使生态态系系统统的各的各组组成成分成成分紧紧密地密地联联系在一系在一起，形成一个起，形成一个统统一的整体。物一的整体。物质质循循环环的的动动力来自力来自能量，而物能量，而物质质又是能量的又是能量的_，以保，以保证证能量从能量从一种形式一种形式转变为转变为另一种形式。另一种形式。反复利用反复利用单单向向不循不循环环载载体体核心要点突破核心要点突破要点一要点一几种物质的循环参考图解几种物质的循环参考图解1碳循碳循环过环过程程(2)特点特点碳循碳循环环的形式：主要是的形式：主要是CO2。碳在自然界中的存在形式：碳在自然界中的存在形式：CO2和碳酸和碳酸盐盐。碳在生物体内的存在形式：含碳有机物。碳在生物体内的存在形式：含碳有机物。碳碳进进入入生生物物体体的的主主要要途途径径：绿绿色色植植物物的的光光合合作用。作用。碳碳在在生生物物体体之之间间传传递递的的途途径径：食食物物链链和和食食物物网。网。碳碳进进入大气的途径：入大气的途径：a动动、植物的呼吸作用；、植物的呼吸作用；b分解者的分解作用；分解者的分解作用；c化石燃料等的燃化石燃料等的燃烧烧。2氮循氮循环环的的过过程程【规规律律总结总结】两种物两种物质质循循环环的比的比较较比比较项较项目目碳循碳循环环氮循氮循环环进进入生入生态态系系统统的途径的途径植物等的光合作植物等的光合作用，某些用，某些细细菌的菌的化能合成作用化能合成作用植物植物对矿质对矿质元素的吸元素的吸收，固氮微生物的固收，固氮微生物的固氮作用氮作用进进入生入生态态系系统统的形式的形式CO2NH3、NO、NO、N2返回无机自返回无机自然界的形式然界的形式CO2NH3、NO、NO、N2返回途径返回途径分解者分解、生分解者分解、生物的呼吸作用、物的呼吸作用、燃燃烧烧分解者分解、分解者分解、细细菌菌(包括硝化包括硝化细细菌和菌和亚亚硝化硝化细细菌菌)的代的代谢谢3.水循水循环环水是水是组组成生物体的重要成分，成生物体的重要成分，约约占体重的占体重的60%95%，体内，体内进进行的一切生化反行的一切生化反应应都离不开水。都离不开水。地球上的水通地球上的水通过过蒸蒸发发、降雨、植物的蒸、降雨、植物的蒸腾腾、吸、吸收等收等过过程反复循程反复循环环，如下，如下图图。特特别别提醒提醒(1)物物质质循循环环中的物中的物质质是指是指组组成生物体的基本元成生物体的基本元素，而不是化合物。素，而不是化合物。(2)物物质质循循环环的范的范围围是生物是生物圈，具有全球性、循圈，具有全球性、循环环性的特点。性的特点。(2009年高考重年高考重庆庆卷卷)如如图图是某森林生是某森林生态态系系统统物物质质和能量流向示意和能量流向示意图图，h、i、j、k表示不同表示不同用途的有机物用途的有机物(j是未利用部分是未利用部分)，方框大小表示，方框大小表示使用量，下列叙述正确的是使用量，下列叙述正确的是()例例例例1 1A进进入入该该生生态态系系统统的的CO2量量与与各各h产产生生的的CO2总总量相等量相等B生生产产者者i的的量量大大于于被被初初级级消消费费者者同同化化的的有有机机物物的量的量C流向分解者的流向分解者的k可被生可被生产产者直接吸收利用者直接吸收利用D流流经该经该生生态态系系统统的物的物质质和能量可循和能量可循环环利用利用【思思路路点点拨拨】本本题题考考查查某某森森林林生生态态系系统统的的物物质质循循环环和和能能量量流流动动的的相相关关问问题题。解解答答本本题题可可从从以以下下几个方面分析：几个方面分析：(1)明确每一明确每一营营养养级级的能量来源和去路。的能量来源和去路。(2)明确碳循明确碳循环环的具体途径。的具体途径。(3)正确分析示意正确分析示意图图所提供的信息解答所提供的信息解答问题问题。【尝试尝试解答解答】B【解析解析】据据图图判断：判断：h表示各表示各营营养养级级呼吸消呼吸消耗的有机物；耗的有机物；i表示被下一个表示被下一个营营养养级摄级摄入的有机入的有机物；物；k表示通表示通过过生物的生物的遗遗体、体、粪粪便等流入分解便等流入分解者的有机物。者的有机物。进进入入该该系系统统的二氧化碳量，即生的二氧化碳量，即生产产者固定的二氧化碳量，大于各者固定的二氧化碳量，大于各营营养养级级的的h分分解解产产生的二氧化碳生的二氧化碳总总量，故量，故A错误错误；流向分解；流向分解者的有机物者的有机物(k)经经分解者分解分解者分解为为二氧化碳和无机二氧化碳和无机盐盐后才能被生后才能被生产产者利用，故者利用，故C错误错误；在生；在生态态系系统统中，物中，物质质可循可循环环利用，能量只能利用，能量只能单单向流向流动动，不能循不能循环环利用，故利用，故D错误错误。跟踪跟踪训练训练下下图为图为生生态态系系统统碳循碳循环环示意示意图图，其中，其中甲、乙、丙表示生甲、乙、丙表示生态态系系统统中的三种成分。中的三种成分。请请据据图图回答：回答：(1)生生 态态 系系 统统 的的 碳碳 循循 环环 是是 指指 碳碳 元元 素素 在在_之之间间不不断断循循环环的的过过程。程。(2)X与与甲甲中中图图示示生生物物类类群群的的能能量量来来源源不不同同，X代代表表的的生生物物为为_；Y的的细细胞胞结结构构与与丙丙中中图图示示生生物物不不同同，Y的的细细胞胞结结构构最最主主要要的的特点是特点是_。(3)大大气气中中的的CO2在在甲甲中中图图示示的的_处处(在在ad中中选选择择)合合成成有有机机物物；含含碳碳有有机机物物在在甲甲中中图图示示的的_处处(在在ad中中选选择择)可可以以分分解解为为CO2。(4)化石燃料除燃化石燃料除燃烧烧外，外，还还可以通可以通过过_途径途径产产生生CO2。解析：解析：通通过绿过绿色植物光合作用或某些化能自养色植物光合作用或某些化能自养型生物的合成作用型生物的合成作用(常常见见的有硝化的有硝化细细菌等菌等)，把，把大气中的二氧化碳和水合成大气中的二氧化碳和水合成为为糖糖类类等有机物。等有机物。生生产产者合成的含碳有机物被各者合成的含碳有机物被各级级消消费费者所利用。者所利用。生生产产者和消者和消费费者在生命活者在生命活动过动过程中，通程中，通过过呼吸呼吸作用，又把二氧化碳作用，又把二氧化碳释释放到大气中。生放到大气中。生产产者和者和消消费费者的者的遗遗体被分解者所利用，分解后体被分解者所利用，分解后产产生的生的二氧化碳也返回到大气中。二氧化碳也返回到大气中。另另外外，由由古古代代动动植植物物遗遗体体变变成成的的煤煤和和石石油油等等，被被人人们们开开采采出出来来后后，通通过过燃燃烧烧把把大大量量的的二二氧氧化化碳碳排排放放到到大大气气中中，也也加加入入到到生生态态系系统统的的碳碳循循环环中中。由由此此可可见见，碳碳在在生生物物群群落落与与无无机机环环境境之之间间的的循循环环主主要要是是以以二二氧氧化化碳碳的的形形式式进进行行的的。在在植植物物细细胞胞中中，二二氧氧化化碳碳在在叶叶绿绿体体中中被被利利用用，又又可可通通过过呼呼吸吸作作用用在在细细胞胞质质基基质质和和线线粒体中分解粒体中分解产产生。生。答案：答案：(1)生物群落与无机生物群落与无机环环境境(2)化能自养型化能自养型细细菌菌(或硝化或硝化细细菌等菌等)有核膜包有核膜包围围的的细细胞核胞核(3)ca和和b(4)微生物的分解微生物的分解项项目目能量流能量流动动物物质质循循环环形式形式 以有机物的形式流以有机物的形式流动动以无机物的形式流以无机物的形式流动动过过程程沿食物沿食物链链(网网)单单向流向流动动在无机在无机环环境生物群落境生物群落间间往复循往复循环环范范围围生生态态系系统统各各营营养养级级全球性全球性特点特点 单单向流向流动动、逐、逐级递级递减减反复出反复出现现、循、循环环流流动动联联系系(1)能量的固定、能量的固定、转转移、移、释释放都离不开物放都离不开物质质的的合成和分解合成和分解(2)物物质质是能量沿食物是能量沿食物链链(网网)流流动动的的载载体体(3)能量是物能量是物质质在生在生态态系系统统中往复循中往复循环环的的动动力力总总之，二者互之，二者互为为因果、相因果、相辅辅相成，不可分割相成，不可分割要点二要点二生生态态系系统统的能量流的能量流动动与物与物质质循循环环的关系的关系生生态态系系统统中的各种中的各种组组成成分成成分非生物成分、非生物成分、生生产产者、消者、消费费者和分解者，正是通者和分解者，正是通过过能量流能量流动动和物和物质质循循环环，才，才紧紧密地密地联联系在一起，形成一个系在一起，形成一个统统一的整体，一的整体，图图解如下：解如下：特特别别提醒提醒任何一个生任何一个生态态系系统统的能量流的能量流动动和物和物质质循循环环都都保持着相保持着相对对的平衡，的平衡，这这是一个生是一个生态态系系统统相相对对稳稳定的重要保定的重要保证证。下下图为图为某生某生态态系系统统中，能量流中，能量流动动与物与物质质循循环环关系示意关系示意图图图图中中为为有毒物有毒物质浓质浓度百万分之一度百万分之一(即即106)，能量，能量单单位：位：kJcm2a1。请请回答：回答：例例例例2 2(1)从从完完成成生生态态系系统统功功能能的的角角度度，简简要要说说明明生生产产者者的的重要作用是重要作用是_。(2)该该生生态态系系统统的的总总能量是能量是_kJcm2a1。(3)用用图图中数中数值计值计算能量从算能量从A到到B的的传递传递效率是效率是_，其余的能量最，其余的能量最终终通通过过生物生物的的_散失。由于生物在代散失。由于生物在代谢谢中不能再利用中不能再利用_，因此能量流，因此能量流动动具有具有_的特点。的特点。(4)图图中无机物箭中无机物箭头头指指_、_和和CO2等物等物质质的流的流动过动过程。程。图图中中D是是_，通，通过过它它们们的的_和和_两种分解方式，两种分解方式，将生物将生物组织组织内的碳放回空气中。内的碳放回空气中。(5)在生在生态态系系统统中，碳循中，碳循环环始始终终与与_结结合合在一起在一起进进行。行。(6)从生从生态态因素的角度看，存在于因素的角度看，存在于_中的中的有毒物有毒物质质，经经_高度高度浓缩浓缩，在，在_越高的生物体内越高的生物体内浓浓度越大。度越大。【尝尝试试解解答答】(1)能能量量流流动动、物物质质循循环环的的基基础础(2)466(3)13.5%细细胞胞呼呼吸吸热热能能单单向流向流动动、逐、逐级递级递减减(4)水水无无机机盐盐分分解解者者有有氧氧呼呼吸吸无无氧氧呼呼吸吸(发发酵酵)(5)能能量量流流动动(6)无无机机环环境境食食物物链链营营养养级级【解析解析】这这是一道全面考是一道全面考查查生生态态系系统结统结构和构和功能知功能知识识的学科内的学科内综综合合题题。首先要分析。首先要分析图图中各中各符号所代表的含符号所代表的含义义，图图中所示的是一个生中所示的是一个生态态系系统统，箭，箭头头所示所示为这为这个生个生态态系系统统的能量流的能量流动动和物和物质质循循环环的方向。我的方向。我们们知道流知道流经该经该生生态态系系统统的的总总能量是来自生能量是来自生产产者所固定的太阳能，能量在各者所固定的太阳能，能量在各营营养养级级的的传递过传递过程中是程中是单单向流向流动动、逐、逐级递级递减的，减的，其去路有三个方向：一是各其去路有三个方向：一是各营营养养级级的生物在分的生物在分解有机物用于生命活解有机物用于生命活动时动时，总总有一部分能量以有一部分能量以热热能的形式散失；二是大部分的能量未被下一能的形式散失；二是大部分的能量未被下一个个营营养养级级所利用，其排泄物等流入分解者中；所利用，其排泄物等流入分解者中；三是只有小部分流入下一个三是只有小部分流入下一个营营养养级级。所所以以流流经经该该生生态态系系统统的的总总能能量量应应该该是是生生产产者者中中能能量的三个去路之和：量的三个去路之和：9730663466。由由A到到B的能量的能量传递传递效率效率63466100%13.5%，依此，依此类类推。推。跟跟踪踪训训练练(2011年年江江苏苏启启东东中中学学高高二二检检测测)在在自自然然生生态态系系统统中中，物物质质是是能能量量的的载载体体，下下列列叙叙述述正正确的是确的是()A能量可能量可驱动驱动物物质质循循环环B物物质质和能量可循和能量可循环环利用利用C能量只能沿捕食能量只能沿捕食链链流流动动D能量和生物数量金字塔均可倒置能量和生物数量金字塔均可倒置解析：解析：选选A。物。物质质是能量的是能量的载载体，物体，物质质循循环环伴伴随着能量流随着能量流动动，所以能量可，所以能量可驱动驱动物物质质循循环环。在。在生生态态系系统统中，物中，物质质可循可循环环利用，而能量是利用，而能量是单单向向流流动动的，可沿捕食的，可沿捕食链链流流动动，也可沿寄生、腐生，也可沿寄生、腐生链链流流动动；一般情况下，随着食物；一般情况下，随着食物链链延延长长，能量，能量越来越少，且不可逆。越来越少，且不可逆。实验探究创新实验探究创新水体富水体富营营养化的养化的实验实验探究探究你你面面前前有有A、B、C三三个个水水样样，它它们们是是通通过过如如下下处处理理获获得的：得的：从从泛泛着着绿绿色色的的池池塘塘取取水水，静静置置4小小时时，倒倒去去上上清清液液，留留下下藻藻类类。再再加加清清水水，静静置置4小小时时，再再倒倒去去上上清清液液，留下藻留下藻类类。重复。重复3次。最后加水至次。最后加水至900mL。将将900mL藻液藻液搅搅拌均匀，分拌均匀，分别别倒入倒入3只只300mL烧烧杯杯中中继续继续培养。培养。A烧烧杯中加入杯中加入0.3g洗衣粉和洗衣粉和0.3g尿素，尿素，B烧烧杯加入杯加入0.3g尿素，尿素，C烧烧杯中不加其他物杯中不加其他物质质。在向阳的窗台上培养在向阳的窗台上培养5天，得到水天，得到水样样A、B、C。根据上述根据上述处处理理过过程回答如下程回答如下问题问题。(1)如如何何通通过过实实验验大大致致计计算算出出3个个水水样样中中绿绿藻藻的的密密度哪个大哪个小？度哪个大哪个小？_。(2)前前处处理中第一步理中第一步处处理的目的是什么？理的目的是什么？_。(3)如如果果已已知知洗洗衣衣粉粉中中含含有有一一定定量量的的磷磷，并并且且你你的的检检测测结结果果表表明明加加入入洗洗衣衣粉粉和和尿尿素素的的烧烧杯杯中中藻藻类类生生长长得最好。得最好。这这可以可以说说明什么明什么问题问题？_。(4)上上述述实实验验不不能能证证实实氮氮和和磷磷在在藻藻类类大大量量繁繁殖殖和和生生长长中中谁谁更更重重要要，如如何何完完善善上上述述实实验验过过程程来来证证实实这这一点？一点？_。(5)池池塘塘中中藻藻类类大大量量繁繁殖殖和和生生长长称称为为“水水体体富富营营养养化化”。大大多多数数远远离离城城市市的的天天然然池池塘塘，施施入入一一定定的的氮氮肥肥，常常常常不不能能引引起起池池塘塘富富营营养养化化；而而施施入入一一定定的的磷磷肥肥后后，很很快快引引起起池池塘塘富富营营养养化化。上上述述实实验验的的合合理解理解释释你你认为认为可能是什么？可能是什么？_【解析解析】氮、磷是植物的主要氮、磷是植物的主要营营养元素，人养元素，人类类过过多地使用氮肥、磷肥等会使水体和土壤中氮、多地使用氮肥、磷肥等会使水体和土壤中氮、磷的含量增多，磷的含量增多，过过多的氮、磷流入水体会造成水多的氮、磷流入水体会造成水体的富体的富营营养化，使藻养化，使藻类类等等过过度繁殖，度繁殖，进进而破坏生而破坏生态态系系统统的的稳态稳态。天然水体中往往缺少磷，从而磷。天然水体中往往缺少磷，从而磷元素成元素成为为制制约约藻藻类过类过度繁殖的因素。度繁殖的因素。【答答案案】(1)可可分分别别检检测测3个个水水样样，即即随随机机各各检检测测5个个样样品品，平平均均藻藻类类个个体体数数多多的的样样品品密密度度大大，反反之密度小之密度小(2)使水使水质贫营质贫营养化，以便养化，以便进进行后面的行后面的实验实验(3)协协调调的的营营养养(一一定定的的N、P比比)可可促促进进藻藻类类的的生生长长发发育，也是水育，也是水质质富富营营养化的原因之一养化的原因之一(4)加加设设一个一个烧烧杯，其中只加入洗衣粉而不加尿素杯，其中只加入洗衣粉而不加尿素(5)天然池塘可能富含固氮天然池塘可能富含固氮细细菌，因而磷元素成菌，因而磷元素成为为制制约约因素因素【实验链实验链接接】水体富水体富营营养化的危害养化的危害(1)水水体体的的富富营营养养化化是是指指湖湖泊泊、河河流流、水水库库等等水水体体中中氮氮、磷磷等等植植物物营营养养物物质质含含量量过过多多所所引引起起的的水水质质污污染染现现象。象。(2)水水体体富富营营养养化化的的危危害害：过过多多的的氮氮磷磷流流入入水水体体可可能能造造成成水水体体富富营营养养化化，使使水水生生植植物物(藻藻类类等等)过过度度繁繁殖殖，在在淡淡水水体体中中形形成成“水水华华”，在在海海洋洋中中形形成成“赤赤潮潮”，进进而而导导致生致生态态系系统统的的稳态稳态被破坏。被破坏。具体分析如下：水体中具体分析如下：水体中N、P增加增加藻藻类类等浮游植等浮游植物物过过度繁殖度繁殖大量植物死亡，被好氧大量植物死亡，被好氧细细菌分解菌分解消耗水中溶氧，水体缺氧消耗水中溶氧，水体缺氧水生生物死亡水生生物死亡