5.3-生态系统的物质循环-课件-人教版必修3.ppt

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1、5.3-生生态系系统的物的物质循循环-课件件-人教人教版必修版必修3名师课堂一点通第5章第3节课前预习巧设计通要点创新演练大冲关设计1设计2通高考课堂练课下练一、物质循环一、物质循环1.1.物质循环的概念物质循环的概念(1)(1)物质：组成生物体的物质：组成生物体的C C、H H、O O、N N、P P、S S等等 。(2)(2)过程：过程：。(3)(3)范围：范围：。元素元素无机环境无机环境生物群落生物群落生物圈生物圈2.2.碳循环碳循环(1)(1)主要形式：主要形式：。(2)(2)过程：过程：(3)(3)特点：具有特点：具有 、循环性。又称为、循环性。又称为 循环。循环。COCO2 2全球

2、性全球性生物地球化学生物地球化学3.3.过程图解过程图解 4.4.温室效应温室效应 (1)(1)形成原因：化学燃料短时间内大量燃烧使大气形成原因：化学燃料短时间内大量燃烧使大气中中 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)(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上升，进而对人类和其他许多生物的生存构成威胁。成威胁。COCO2 2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 二、能量流动和物质循环的关系二、能量流动和物质循环的关系 (1)(1)二者是二者是 的，彼此相互依存，不可分割。的，彼此相互依存

3、，不可分割。(2)(2)物质作为能量的物质作为能量的 ，使能量沿着食物链，使能量沿着食物链(网网)流流动；能量作为动；能量作为 ，使物质能够不断地在生物群落和，使物质能够不断地在生物群落和无机环境之间无机环境之间 。同时进行同时进行载体载体动力动力循环往返循环往返三、探究土壤微生物的分解作用三、探究土壤微生物的分解作用案例案例1案例案例2实验实验假假设设微生物能分解落叶使微生物能分解落叶使之腐之腐烂烂微生物能分解淀粉微生物能分解淀粉实实验验设设计计实验组实验组A杯中加入杯中加入30 mL土壤浸土壤浸出液出液对对照照组组 对对土壤不做任何土壤不做任何处处理理B杯中加入杯中加入自自变变量量对对土壤

4、高温土壤高温处处理理30 mL30 mL蒸蒸馏馏水水土壤中是否含微生物土壤中是否含微生物是否含有微生物是否含有微生物案例案例1案例案例2实验实验现现象象在相同在相同时间时间内内实验组实验组落叶腐落叶腐烂烂程度小于程度小于对对照照组组AA1A2产产生生砖红砖红色沉色沉淀淀BB1变蓝变蓝B2结论结论分析分析土壤浸出液中的微生物土壤浸出液中的微生物能分解淀粉能分解淀粉微生物微生物对对落叶有分解作用落叶有分解作用无无砖红砖红色沉淀色沉淀不不变蓝变蓝一、对基本概念的理解判断题一、对基本概念的理解判断题1.1.生物地球化学循环是指组成生物体的基本元素在生生物地球化学循环是指组成生物体的基本元素在生 物群落

5、内各生物体之间反复循环利用。物群落内各生物体之间反复循环利用。()()提示：提示：生物地球化学循环是指组成生物体的基本元生物地球化学循环是指组成生物体的基本元 素在生物圈的生物群落和其无机环境之间的循环。素在生物圈的生物群落和其无机环境之间的循环。2.2.在碳循环中，无机环境和生物群落相联系的生物在碳循环中，无机环境和生物群落相联系的生物 作用主要是光合作用和呼吸作用。作用主要是光合作用和呼吸作用。()()提示：提示：碳从无机环境进入生物群落的途径是光合作碳从无机环境进入生物群落的途径是光合作 用和化能合成作用，从生物群落归还到无机环境的用和化能合成作用，从生物群落归还到无机环境的 途径是呼吸

6、作用。途径是呼吸作用。3.3.能量流动伴随着物质循环在生态系统中反复利用。能量流动伴随着物质循环在生态系统中反复利用。()()提示：提示：物质可以循环利用，能量是单向流动、逐级物质可以循环利用，能量是单向流动、逐级 递减的。递减的。4.4.能量流动和物质循环是生态系统的两个主要功能。能量流动和物质循环是生态系统的两个主要功能。()()二、对基础知识的识记连线题二、对基础知识的识记连线题三、对基本原理的分析探究题三、对基本原理的分析探究题1.1.试分析如何缓解温室效应。试分析如何缓解温室效应。提示：提示：尽量减少化学燃料的使用量，开发新的能尽量减少化学燃料的使用量，开发新的能 源，改进能源结构，

7、如光能利用、核能利用、水能源，改进能源结构，如光能利用、核能利用、水能 利用。利用。提倡植树种草、保护和发展森林资源，提提倡植树种草、保护和发展森林资源，提 高森林覆盖面积。高森林覆盖面积。2.2.总结碳元素返回无机环境的方式。总结碳元素返回无机环境的方式。提示：提示：动植物的呼吸作用；动植物的呼吸作用；分解者的分解作用；分解者的分解作用；植物秸秆的燃烧；植物秸秆的燃烧；化学燃料的燃烧。化学燃料的燃烧。3.3.探讨物质循环中的探讨物质循环中的“物质物质”是指元素还是化合物。是指元素还是化合物。提示：提示：元素，如碳循环中，在无机环境中主要以元素，如碳循环中，在无机环境中主要以COCO2 2、碳

8、酸盐的形式存在，而在生物群落中以有机物的形式碳酸盐的形式存在，而在生物群落中以有机物的形式 存在，所以在生态系统中会以多种化合物的形式存在，存在，所以在生态系统中会以多种化合物的形式存在，但它始终是同一种元素，所以用但它始终是同一种元素，所以用“元素元素”去表示更为去表示更为 确切。确切。一、物质循环一、物质循环碳循环的相关分析碳循环的相关分析1.1.物质循环的实例物质循环的实例碳循环碳循环 (1)(1)由甲图可知：由甲图可知：大气中的碳元素进入生物群落，是通过植物的大气中的碳元素进入生物群落，是通过植物的光合作用或化能合成作用光合作用或化能合成作用 碳在生物群落和无机环境之间循环是以碳在生物

9、群落和无机环境之间循环是以COCO2 2的形的形式进行的。碳元素在生物群落中的传递，主要靠食物链式进行的。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。和食物网，传递形式为有机物。大气中大气中COCO2 2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；三是化学燃料的燃烧。用；二是动植物的细胞呼吸；三是化学燃料的燃烧。(2)(2)由乙图可知：由乙图可知：碳在无机环境与生物群落之间传递时，只有生产碳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相互的，其他各成分之间的者与无机环境之间的传递是相互的，其他各成分之间的传

10、递都是单向的。传递都是单向的。煤、石油、天然气等化学燃料的燃烧，使大气中煤、石油、天然气等化学燃料的燃烧，使大气中的的COCO2 2浓度增高，是形成浓度增高，是形成“温室效应温室效应”的最主要原因。的最主要原因。2.2.碳循环平衡的破坏碳循环平衡的破坏温室效应温室效应 (1)(1)导致温室效应的原因：导致温室效应的原因：化学燃料的大量燃烧，在短时间内使大气中化学燃料的大量燃烧，在短时间内使大气中COCO2 2的的浓度升高。浓度升高。森林、草原等植被大面积的破坏，大大降低了植物森林、草原等植被大面积的破坏，大大降低了植物对大气中对大气中COCO2 2的调节能力。的调节能力。(2)(2)防止或减缓

11、温室效应的主要措施：防止或减缓温室效应的主要措施：改善能源结构，开发新能源改善能源结构，开发新能源(核能、水能等核能、水能等)，尽量，尽量减少煤炭的燃烧量减少煤炭的燃烧量(减少减少COCO2 2的来源的来源)。大力推行植树造林活动大力推行植树造林活动(增加增加COCO2 2的去路的去路)。二、能量流动与物质循环的关系二、能量流动与物质循环的关系1.1.物质循环和能量流动的关系示意图物质循环和能量流动的关系示意图2.2.生态系统能量流动与物质循环的比较生态系统能量流动与物质循环的比较项项目目能量流能量流动动物物质质循循环环形式形式 以有机物以有机物为载为载体体主要以无机物主要以无机物为载为载体体

12、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与生物群落境与生物群落之之间间反复循反复循环环范范围围 生生态态系系统统各各营营养养级级生物圈生物圈特点特点 单单向流向流动动、逐、逐级递级递减减具全球性，反复利用、具全球性，反复利用、循循环环往复往复项项目目能量流能量流动动物物质质循循环环联联系系能能量量的的固固定定、储储存存、转转移移、释释放放离离不不开开物物质质的的合合成成和和分分解解等等过过程程，两两者者同同时时进进行行、相相互互依依存存、不不可可分割分割能量流能量流动动和物和物质质循循环环都借助食物都借助食物链链和食物网和食物网进进行行物物质质是能量沿食物是能量沿食

13、物链链(网网)流流动动的的载载体体能量是物能量是物质质在生在生态态系系统统中反复循中反复循环环的的动动力力 特别提醒特别提醒(1)(1)绘制物质循环图解时，注意物质是可以循环的，绘制物质循环图解时，注意物质是可以循环的，即物质循环的箭头可以是双向的。即物质循环的箭头可以是双向的。(2)(2)能量流动是单向的，生产者的能量可流向消费者能量流动是单向的，生产者的能量可流向消费者和分解者，但消费者与分解者中的能量却不能流向生产者。和分解者，但消费者与分解者中的能量却不能流向生产者。(3)(3)绘制能量流动图解时，只要有有机物传递即伴随绘制能量流动图解时，只要有有机物传递即伴随着能量的传递着能量的传递

14、(如动植物遗体、残枝败叶如动植物遗体、残枝败叶沼气池；沼渣沼气池；沼渣食食用菌等，均既有物质传递，又有能量流动用菌等，均既有物质传递，又有能量流动)。下图表示某水域生态系统的能量金字塔下图表示某水域生态系统的能量金字塔和碳循环示意图，请回答：和碳循环示意图，请回答：(1)A (1)A、B B、C C、D D分别代表分别代表 、。(2)(2)从甲、乙两图中反映出能量流动和物质循环的特从甲、乙两图中反映出能量流动和物质循环的特点分别为点分别为和和。(4)(4)图乙中图乙中A A、E E之间的箭头分别表示之间的箭头分别表示 作作用和用和作用。作用。(5)(5)图乙中反映出物质循环发生在图乙中反映出物

15、质循环发生在和和之之间，反复循环。间，反复循环。(6)(6)能量流动是物质循环的能量流动是物质循环的，能量流动又离，能量流动又离不开物质的不开物质的与与。(7)(7)由于化学燃料的大量燃烧，造成图乙中由于化学燃料的大量燃烧，造成图乙中(填填字母字母)中的中的气体含量大幅度上升，引起气体含量大幅度上升，引起。解析解析 两图结合判断，两图结合判断，A A、B B、C C是第一、二、是第一、二、三营养级，三营养级，D D为分解者，为分解者，E E为非生物的物质和能量。能为非生物的物质和能量。能量传递效率，量传递效率，ABAB为为10.28%10.28%，BCBC为为19.96%19.96%，所以从，

16、所以从总体看，能量传递效率约为总体看，能量传递效率约为10%10%20%20%。图乙中的双箭。图乙中的双箭头为生产者与大气中的头为生产者与大气中的COCO2 2之间的光合作用与呼吸作之间的光合作用与呼吸作用。化学燃料的大量燃烧会造成用。化学燃料的大量燃烧会造成E E中的中的COCO2 2含量升高，含量升高，引起温室效应。引起温室效应。答案答案(1)(1)生产者初级消费者次级消费者分解者生产者初级消费者次级消费者分解者(2)(2)单向流动、逐级递减循环性单向流动、逐级递减循环性(3)10%(3)10%20%20%(4)(4)光合呼吸光合呼吸(5)(5)生物群落无机环境生物群落无机环境(6)(6)

17、动力合成分解动力合成分解(7)E(7)ECOCO2 2温室效应温室效应碳循环图解的分析方法碳循环图解的分析方法 (1)(1)图中具有双向箭头的是图中具有双向箭头的是A A和和E E，一个为生产者，一个，一个为生产者，一个是大气中的是大气中的COCO2 2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 A，所，所以以A A为大气中的为大气中的COCO2 2库，库，E E为生产者。为生产者。(2)(2)观察剩余的几个成分，因为其他生物部分的箭头都观察剩余的几个成分，因为其他生物部分的箭头都指向指向C C，所以，所以C C是分解者，剩余的是分解者，剩余的B B、D D、F F则为

18、消费者。则为消费者。(3)(3)整个图解中，食物链是整个图解中，食物链是EFDBEFDB。同学们在课外活动中发现植物的落叶在土同学们在课外活动中发现植物的落叶在土壤里会逐渐腐烂，形成腐殖质。他们猜测落叶的腐烂是壤里会逐渐腐烂，形成腐殖质。他们猜测落叶的腐烂是由于土壤微生物的作用，不同生态系统的土壤微生物分由于土壤微生物的作用，不同生态系统的土壤微生物分解能力不同，并设计了实验进行验证。解能力不同，并设计了实验进行验证。(1)(1)实验设计首先要遵循的是实验设计首先要遵循的是原则和原则和原则。原则。(2)(2)以带有同种落叶的土壤为实验材料，均分为以带有同种落叶的土壤为实验材料，均分为A A和和

19、B B。实验时。实验时A A不做处理不做处理(自然状态自然状态)；B B用塑料袋包好，用塑料袋包好，放在放在6060的恒温箱中灭菌的恒温箱中灭菌1 1小时。小时。B B处理的目的是处理的目的是 。(3)(2)(3)(2)中实验的自变量是中实验的自变量是 ，因变量是因变量是 ，无关变量是无关变量是 (至少写出两点至少写出两点)(4)(4)如果同学们的猜测是正确的，若干天后如果同学们的猜测是正确的，若干天后(2)(2)中中B B组的落叶组的落叶。(5)(5)如果同学们用带有相如果同学们用带有相同量同种植物落叶的冻土苔同量同种植物落叶的冻土苔原和热带雨林的等量土壤为原和热带雨林的等量土壤为实验材料，

20、分别模拟原生态实验材料，分别模拟原生态系统的无机环境条件进行系统的无机环境条件进行C C组和组和D D组的实验，定期组的实验，定期抽样检测样品土壤中未腐烂的落叶的含量，请根抽样检测样品土壤中未腐烂的落叶的含量，请根据预期结果在右图中绘出相应的曲线。据预期结果在右图中绘出相应的曲线。解析解析 由题意可知该实验的目的是验证落叶的腐由题意可知该实验的目的是验证落叶的腐烂是由于土壤微生物的作用，实验的自变量是土壤中微烂是由于土壤微生物的作用，实验的自变量是土壤中微生物的有无，因变量是落叶的腐烂程度。为遵循生物实生物的有无，因变量是落叶的腐烂程度。为遵循生物实验设计的对照原则和单一变量原则，所以应尽量减

21、少无验设计的对照原则和单一变量原则，所以应尽量减少无关变量对实验的影响，如土壤温度、湿度、关变量对实验的影响，如土壤温度、湿度、pHpH、落叶的、落叶的种类和大小等。在绘制曲线时，应注意以下几点：种类和大小等。在绘制曲线时，应注意以下几点：明确明确横坐标和纵坐标的意义，其中纵坐标为未腐烂的落叶量；横坐标和纵坐标的意义，其中纵坐标为未腐烂的落叶量；两曲线的起点相同，注意纵坐标初始值不为两曲线的起点相同，注意纵坐标初始值不为0 0；由于微生物的分解作用，两曲线呈下降趋势，且由于微生物的分解作用，两曲线呈下降趋势，且D D组组下降速度较下降速度较C C组快；组快；随时间延长，微生物的数量增随时间延长，微生物的数量增多，故两曲线的下降趋势是由慢到快。多，故两曲线的下降趋势是由慢到快。答案答案(1)(1)单一变量对照单一变量对照 (2)(2)杀死土壤微生物，同时避免土壤理化性质的改变杀死土壤微生物，同时避免土壤理化性质的改变 (3)(3)土壤微生物土壤微生物(作用作用)的有无落叶的腐烂程度土的有无落叶的腐烂程度土壤温度、含水量、壤温度、含水量、pHpH、落叶的种类和大小等、落叶的种类和大小等(合理即可合理即可)(4)(4)腐烂程度小于对照组腐烂程度小于对照组 (5)(5)如图如图点点击下下图进入入“课堂堂练”点点击下下图进入入“课下下练”谢谢