第2課時生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)學(xué)習(xí)目標(biāo)知識概覽(教師用書獨具)1.舉例說明生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)。2.分析碳循環(huán)的過程及特點。(重點)3.說明物質(zhì)循環(huán)與能量流動的關(guān)系及應(yīng)用。(難點)自 主 預(yù) 習(xí)探 新 知1物質(zhì)循環(huán)的概念和實例(1)概念：物質(zhì)循環(huán)又稱為生物地球化學(xué)循環(huán)，是指在生態(tài)系統(tǒng)中組成生物體的 C、H、O、N、P、Ca等元素，不斷進(jìn)行著從無機(jī)環(huán)境到生物群落，再回到無機(jī)環(huán)境的循環(huán)過程。(2)實例水循環(huán)水循環(huán)受太陽能、大氣環(huán)流等因素的影響；降水和蒸發(fā)是水循環(huán)過程中的主要環(huán)節(jié)；植物的蒸騰作用對水循環(huán)有重要的促進(jìn)作用。水循環(huán)過程可以進(jìn)行不斷往復(fù)地遷移和轉(zhuǎn)化(固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài))。碳循環(huán)碳在無機(jī)環(huán)境中的主要存在形式是CO2和碳酸鹽，在生物群落與無機(jī)環(huán)境之間的循環(huán)形式是CO2，在生物群落內(nèi)以含碳有機(jī)物形式流動。碳由無機(jī)環(huán)境進(jìn)入生物群落的途徑：光合作用或化能合成作用。碳由生物群落返回?zé)o機(jī)環(huán)境途徑：動植物的呼吸作用、微生物的分解作用。(3)人類活動影響水體富營養(yǎng)化原因：水體中氮、磷含量過多。結(jié)果：藻類等過度繁殖導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)被破壞。2能量流動和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系(1)能量流動的特點是單向流動、逐級遞減，而物質(zhì)循環(huán)的特點是具有全球性、反復(fù)利用、循環(huán)流動。(2)物質(zhì)循環(huán)的動力來自能量，而物質(zhì)又是能量的載體，使能量沿著食物鏈(網(wǎng))流動?；A(chǔ)自測1判斷對錯(1)參與循環(huán)的物質(zhì)是組成生物體的各種化合物。()提示：是C、H、O、N、P、Ca等元素。(2)碳循環(huán)在生物群落內(nèi)部以CO2形式循環(huán)。()提示：以含碳有機(jī)物形式流動。(3)化石燃料的大量燃燒是造成溫室效應(yīng)的主要原因。()(4)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)。()提示：指的是生物圈。(5)沼渣、沼液作為肥料還田，使能量能夠循環(huán)利用。()提示：是物質(zhì)循環(huán)利用。2下列關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的敘述，不正確的是()A碳在生物群落與無機(jī)環(huán)境之間主要以CO2的形式循環(huán)B生態(tài)系統(tǒng)的各種成分都參與碳循環(huán)過程C大氣中的CO2要轉(zhuǎn)變成含碳有機(jī)物只能通過綠色植物的光合作用D如果碳循環(huán)過程不能進(jìn)行，生態(tài)系統(tǒng)將會被破壞C碳在生物群落與無機(jī)環(huán)境之間主要以CO2的形式循環(huán)，在生物群落內(nèi)部是以有機(jī)物的形式傳遞，A正確；生態(tài)系統(tǒng)的各種成分都參與碳循環(huán)過程，B正確；大氣中的CO2要轉(zhuǎn)變成含碳有機(jī)物主要通過綠色植物的光合作用，還可以通過部分原核生物的光合作用和化能合成作用合成有機(jī)物，C錯誤；如果碳循環(huán)過程不能進(jìn)行，生態(tài)系統(tǒng)將會被破壞，D正確。3如圖為生態(tài)系統(tǒng)中碳循環(huán)的模式圖。相關(guān)敘述正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號：85732183】A1代表生產(chǎn)者，5可以代表化能合成作用B細(xì)菌在生態(tài)系統(tǒng)中只可以作為1、3所示成分C在食物鏈中占有碳元素最多的營養(yǎng)級是1所在營養(yǎng)級D碳元素的循環(huán)可以在任何一個結(jié)構(gòu)完善的生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)獨立進(jìn)行C分析題圖可知，圖中1是生產(chǎn)者、2是消費者、3是分解者、4是無機(jī)環(huán)境，5和7表示呼吸作用，6表示光合作用或化能合成作用，A錯誤；在生態(tài)系統(tǒng)中，細(xì)菌可以是1生產(chǎn)者(如硝化細(xì)菌)、2消費者(如寄生細(xì)菌)、3分解者(如腐生細(xì)菌)，B錯誤；在食物鏈中占有碳元素最多的營養(yǎng)級是1生產(chǎn)者所在營養(yǎng)級，C正確；碳元素的循環(huán)屬于物質(zhì)循環(huán)，具有全球性特點，D錯誤。合 作 探 究攻 重 難物質(zhì)循環(huán)的概念和實例思考交流觀察下面的碳循環(huán)模式圖，討論相關(guān)問題：1CO2除通過生產(chǎn)者的光合作用進(jìn)入生物群落外，還有進(jìn)入生物群落的途徑嗎？提示：化能合成作用。2與自然界的碳循環(huán)關(guān)系最密切的兩種細(xì)胞器是什么？提示：葉綠體和線粒體。3碳在生態(tài)系統(tǒng)各成分之間的傳遞都是雙向的嗎？提示：不是，只有生產(chǎn)者和無機(jī)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。4如果人們大量燃燒化石燃料，或亂砍濫伐森林，對生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)有何影響？提示：大量燃燒化石燃料，會使CO2在很短時間內(nèi)釋放出來，亂砍濫伐森林，會使大氣CO2進(jìn)入群落過程受阻，打破碳循環(huán)平衡，使大氣中CO2的含量增高，進(jìn)而導(dǎo)致溫室效應(yīng)。歸納總結(jié) 1圖解法理解碳循環(huán)的過程2表格法比較碳循環(huán)的形式進(jìn)入生物群落生物群落內(nèi)部返回?zé)o機(jī)環(huán)境形式CO2含碳有機(jī)物CO2方式光合作用和化能合成作用食物鏈和食物網(wǎng)生產(chǎn)者和消費者的呼吸作用，分解者的分解作用，化石燃料的燃燒3碳平衡分析及對環(huán)境的影響(1)碳平衡的含義：指碳的排放和吸收在數(shù)量或質(zhì)量上相等，大氣中的CO2濃度相對穩(wěn)定。(2)碳平衡的失調(diào)溫室效應(yīng)：典例通關(guān)如圖是生態(tài)系統(tǒng)中碳循環(huán)示意圖，箭頭表示碳流動的方向。下列說法正確的是()A圖中A是生產(chǎn)者，C是分解者B圖中的A、D、E為該生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)C碳在生物群落與C之間以有機(jī)物的形式流動DE每增加1 kg的體重，至少需要25 kg的A【技巧點撥】快速確認(rèn)碳循環(huán)的各環(huán)節(jié)D據(jù)圖分析，A是生產(chǎn)者，D、E是消費者，B是分解者，C是大氣中的CO2庫，A錯誤；生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)指的是食物鏈和食物網(wǎng)，圖中ADE為該生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)，B錯誤；碳在生物群落與C之間以二氧化碳的形式流動，C錯誤；E每增加1 kg的體重，至少需要A120%20%25 kg，D正確?；顚W(xué)活用根據(jù)如圖所示碳循環(huán)的部分過程進(jìn)行的有關(guān)分析，不正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號：85732184】A碳在生物群落與無機(jī)環(huán)境之間循環(huán)的物質(zhì)形式是CO2B參與過程的生物有生產(chǎn)者、消費者和分解者C過程增強(qiáng)后過程隨之增強(qiáng)，所以不能通過增強(qiáng)減少大氣中的CO2D開發(fā)太陽能、水能、核能等新能源，可減少人類對過程的依賴C碳元素在生物群落之間以含碳有機(jī)物的形式傳遞，在無機(jī)環(huán)境和生物群落之間以CO2形式循環(huán)，A正確；過程包括動物、植物以及微生物的呼吸作用，B正確；過程主要為綠色植物的光合作用，所以光合作用增強(qiáng)后，能減少大氣中CO2，C錯誤；過程表示化石燃料的燃燒，要減少人類對過程的依賴，需要人們開發(fā)太陽能、水能、核能等新能源才行，D正確。(備選習(xí)題)如圖為碳循環(huán)的部分示意圖，下列說法不正確的是()A碳循環(huán)是指CO2在生物圈的循環(huán)過程B伴隨A過程的進(jìn)行，能量輸入生物群落中C圖中A和B所示的物質(zhì)循環(huán)具有全球性D能完成該循環(huán)的生物不一定含有葉綠體和線粒體A碳循環(huán)是指碳元素在生物圈的循環(huán)過程，A錯誤；A表示光合作用和化能合成作用，伴隨A過程的進(jìn)行，能量主要由光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能輸入生物群落中，B正確；物質(zhì)循環(huán)是在全球范圍內(nèi)的循環(huán)，C正確；A表示生產(chǎn)者的光合作用和化能合成作用，光能自養(yǎng)型的藍(lán)藻和進(jìn)行化能合成作用的生物不含葉綠體，B可表示生物的呼吸作用，既可以是有氧呼吸，也可以是無氧呼吸，進(jìn)行無氧呼吸的生物可以沒有線粒體，D正確。能量流動和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系思考交流下圖為能量流動與物質(zhì)循環(huán)關(guān)系圖示，討論相關(guān)問題：1物質(zhì)循環(huán)和能量流動的起點和終點是否相同？提示：不同。能量流動的起點和終點分別是生產(chǎn)者固定的太陽能和以熱能的形式散失；而物質(zhì)循環(huán)過程中物質(zhì)是循環(huán)利用的，所以是沒有起點和終點的。2既然氮元素在生物群落和無機(jī)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？提示：物質(zhì)循環(huán)是指在生物圈范圍內(nèi)的物質(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。3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？提示：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。歸納總結(jié) 1物質(zhì)循環(huán)和能量流動的區(qū)別項目物質(zhì)循環(huán)能量流動形式以化學(xué)元素形式流動光能化學(xué)能熱能(一般形式)過程在無機(jī)環(huán)境和生物群落間往復(fù)循環(huán)沿食物鏈(網(wǎng))單向流動范圍生物圈生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級特點反復(fù)利用，循環(huán)流動單向流動，逐級遞減2物質(zhì)循環(huán)和能量流動的聯(lián)系(1)能量的固定、儲存、轉(zhuǎn)移、釋放離不開物質(zhì)的合成和分解。(2)物質(zhì)是能量沿食物鏈(網(wǎng))流動的載體。(3)能量是物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)中往復(fù)循環(huán)的動力。特別提醒：生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量流動“平衡”的相對性(1)一個生態(tài)系統(tǒng)的能量流動和物質(zhì)循環(huán)保持著相對的平衡，這是生態(tài)系統(tǒng)相對穩(wěn)定的重要保證。(2)在生物圈范圍內(nèi)物質(zhì)是循環(huán)的，但是農(nóng)田中不斷有糧食產(chǎn)出，所以要不斷地補(bǔ)充物質(zhì)，如施加氮肥。典例通關(guān)圖示為一個簡化的草原生態(tài)系統(tǒng)能量流動和物質(zhì)循環(huán)示意圖，據(jù)圖對圖中箭頭的含義進(jìn)行表中所列項目的分類，正確的是()含義所屬箭頭號碼生物群落中能量的散失生物群落中的物質(zhì)回歸無機(jī)環(huán)境無機(jī)環(huán)境中的能量進(jìn)入生物群落能量在生物之間單向流動能量在食物鏈中流動碳元素從有機(jī)物變?yōu)槎趸继荚貜亩趸甲優(yōu)橛袡C(jī)物A(2)(3)(5)B(5)，(1)C(2)(3)(5)，(2)D(4)，(1)【技巧點撥】(1)回顧碳循環(huán)的過程及與能量流動的關(guān)系；(2)識別題干信息中各標(biāo)號的含義。D各種生物成分通過呼吸作用，一部分能量以熱能的形式散失，對應(yīng)圖中(4)；物質(zhì)返回?zé)o機(jī)環(huán)境中，也是通過呼吸作用，對應(yīng)圖中(4)；通過生產(chǎn)者固定太陽能，對應(yīng)圖中(1)；能量在生物之間單向流動和能量在食物鏈中流動，對應(yīng)圖中的(2)；碳元素從有機(jī)物變?yōu)槎趸?，也是來自呼吸作用，對?yīng)(4)；碳元素從二氧化碳變?yōu)橛袡C(jī)物是通過光合作用實現(xiàn)的，對應(yīng)圖中(1)。活學(xué)活用下圖為生態(tài)系統(tǒng)中能量流動和碳循環(huán)的關(guān)系圖，據(jù)圖回答下列問題。(1)對物質(zhì)循環(huán)起關(guān)鍵作用的生態(tài)系統(tǒng)的成分是_和_。(2)圖中的表示的生理過程分別是：_，_，_。(3)c生物處于第_營養(yǎng)級，若要使c增加200 kg至少需要消耗a_kg。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，是光合作用；b是初級消費者，c為次級消費者，為呼吸作用；d為分解者，為分解作用。按照能量逐級遞減的原則，若使c增加200 kg至少需要a的量為20020%20%5 000(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)三5 000(備選習(xí)題)在生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量流動過程中，連接生物群落與無機(jī)環(huán)境的重要的生理作用和重要環(huán)節(jié)分別是()蒸騰作用光合作用呼吸作用生產(chǎn)者消費者分解者A；B；C； D；B連接生物群落與無機(jī)環(huán)境的重要生理作用：光合作用將無機(jī)物轉(zhuǎn)變成有機(jī)物進(jìn)入生物群落，將光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能流入生物群落；呼吸作用將有機(jī)物轉(zhuǎn)變成無機(jī)物，歸還給無機(jī)環(huán)境，同時將化學(xué)能釋放出來。兩個主要環(huán)節(jié)：生產(chǎn)者進(jìn)行光合作用，它是能量流動的起點，在物質(zhì)循環(huán)中將無機(jī)物轉(zhuǎn)變成有機(jī)物進(jìn)入生物群落；分解者將復(fù)雜的有機(jī)物轉(zhuǎn)變成無機(jī)物，是能量流動的終點，在物質(zhì)循環(huán)中將進(jìn)入生物群落的物質(zhì)重新歸還給無機(jī)環(huán)境。當(dāng) 堂 達(dá) 標(biāo)固 雙 基1從物質(zhì)循環(huán)的角度看，人體內(nèi)的碳元素究其根源來自()A燃料中的碳B所食動物體內(nèi)的碳C食物中的碳 D大氣中的二氧化碳D人類直接或間接以生產(chǎn)者為食，碳元素都是來自生產(chǎn)者，而生產(chǎn)者固定的CO2來自大氣。2關(guān)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)是指組成生物體的一些基本化學(xué)元素B所說的生態(tài)系統(tǒng)是地球最大的生態(tài)系統(tǒng)生物圈C所說的循環(huán)是指物質(zhì)在生物與無機(jī)環(huán)境之間反復(fù)出現(xiàn)、循環(huán)流動D物質(zhì)在循環(huán)過程中不斷遞減D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(fù)出現(xiàn)、循環(huán)利用，在這個過程中物質(zhì)是守恒的。3下列關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)功能的敘述中，不正確的是()A能量只能由較低營養(yǎng)級流向較高營養(yǎng)級B食物鏈中的營養(yǎng)級可能是無限的C能量流動和物質(zhì)循環(huán)可以長期地保持動態(tài)平衡D生態(tài)系統(tǒng)中的能量最終以熱能的形式散失到環(huán)境中B能量沿食物鏈流動的特點是逐級遞減，即營養(yǎng)級越高，所能獲得的能量越少，所以食物鏈中的營養(yǎng)級不可能是無限的。4如圖表示生物圈中碳元素的循環(huán)過程，下列有關(guān)敘述正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號：85732185】A過程代表綠色植物的光合作用B圖中A、B分別代表消費者和生產(chǎn)者C農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的中耕松土可以增大過程D溫室效應(yīng)主要是由過程造成的D據(jù)圖可知B是生產(chǎn)者，過程表示生產(chǎn)者的呼吸作用，過程表示生產(chǎn)者的光合作用，A錯誤；根據(jù)圖中各成分之間的關(guān)系判斷：B是生產(chǎn)者，A是分解者，C是消費者，B錯誤；圖中過程為消費者(動物)的呼吸作用，動物一般在地面活動，所以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的中耕松土對過程幾乎沒有影響，C錯誤；溫室效應(yīng)是由于大氣中二氧化碳驟然增多導(dǎo)致的，大氣中二氧化碳的來源有各種生物的呼吸作用和化石燃料的燃燒，而化石燃料的燃燒是大氣中二氧化碳增多的主要原因，D正確。5下圖是生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)圖解。圖中AD代表生態(tài)系統(tǒng)的4種成分，代表碳元素在生態(tài)系統(tǒng)中循環(huán)的途徑。請仔細(xì)分析圖，并回答下列問題：(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)碳元素在和中是以_形式流動，在和中是以_的形式流動。解析圖中A和D進(jìn)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(jī)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(jī)環(huán)境的相互作用。是光合作用，將無機(jī)環(huán)境中的CO2轉(zhuǎn)化為有機(jī)物中的碳。動植物的遺體、排出物和殘落物等復(fù)雜的有機(jī)物通過B分解者分解為簡單的無機(jī)物。為生物群落中的各種生物將有機(jī)物通過細(xì)胞呼吸分解為CO2返回?zé)o機(jī)環(huán)境的過程，即細(xì)胞呼吸。答案(1)生產(chǎn)者有機(jī)物(2)(3)分解者將動植物的遺體、排出物和殘落物等復(fù)雜的有機(jī)物分解為簡單的無機(jī)物(4)CO2有機(jī)物核心語句歸納1生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)又稱為生物地球化學(xué)循環(huán)，是指在生態(tài)系統(tǒng)中，組成生物體的C、H、O、N、P、Ca等元素，不斷進(jìn)行著從無機(jī)環(huán)境到生物群落，再回到無機(jī)環(huán)境的循環(huán)。2物質(zhì)循環(huán)和能量流動密切相關(guān)，又有本質(zhì)區(qū)別。物質(zhì)循環(huán)的動力來自能量，而物質(zhì)又是能量的載體。3在無機(jī)環(huán)境中，碳主要是以CO2和碳酸鹽的形式存在的。4碳循環(huán)過程中兩個重要的生理過程是光合作用和細(xì)胞呼吸。