学年高中生物 422 生态系统中的物质循环同步导学案 苏教版必修3.docx
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学年高中生物422生态系统中的物质循环同步导学案苏教版必修3
2014-2015学年高中生物4.2.2生态系统中的物质循环同步导学案苏教版必修3
一、目标导航
1.学习目标:
(1)通过图解分析各种元素在生物圈中的循环情况,通过比较总结物质循环的基本过程与特点。
2、重难点
重点:
(1)比较各种物质循环的基本过程与特点。
难点:
(1)掌握生态系统中能量流动和物质循环的关系。
二、知识网络
生态系统的能量流动与物质循环
三、导学过程
“导”—自主预习
一、物质循环
1.概念:
2.特点:
、。
3.实例:
⑴碳循环
①存在形式:
CO2、含碳、碳酸盐、煤、石油、天然气等
②循环形式:
在生物群落与无机环境间以形式循环,在生物群内部是以的形式流动
③生理过程:
作用、呼吸作用、作用、分解作用
④碳循环过程图解
⑵氮循环:
二.与能量流动的关系
1.区别:
物质是的,而能量流动是的、的。
2.联系:
物质作为能量,使能量沿食物链流动;能量作为,使物质能够不断地在生物群落和无机环境之间循环往返。
“学”—互动探究
探究一生态系统的物质循环
阅读课本P84相关内容,思考并小组讨论下列问题:
1.生态系统中的物质循环与生物地球化学循环是否是同一概念?
其特点是什么?
提示:
是指在生态系统中,组成生物体的C、H、O、N、P、Ca等元素,不断进行着从无机环境到无机环境,再回到生物群落的循环,又叫生物地球化学循环。
特点:
循环流动,反复出现
2.既然物质是循环的,为什么人们还不断向农田中施加氮肥?
提示:
物质在生物圈范围内是循环的。
农田中不断有粮食产出,所以要不断施加氮肥。
3.碳在生物群落中以什么形式传递?
提示:
碳水化合物。
4.参与循环的物质指的是什么?
提示:
参与循环的物质是组成生物体的各种元素。
5.碳在生物群落与无机环境之间以什么形式循环?
在生物群落内部以什么形式循环?
提示:
碳循环是在生物群落和无机环境之间以CO2形式循环,而不是在生物群落内部循环,碳循环在生物群落内部流动的形式是有机物。
6.造成温室效应的主要原因是什么?
提示:
化学燃料的大量燃烧会产生大量的CO2,导致全球气候变暖,从而造成温室效应。
7.生物圈中水循环的主要过程如下图所示。
分析图示可知生物圈的水循环中包括了哪些元素的循环?
其中生物圈中水循环有几条途径?
在生物圈中水循环的动力是什么?
提示:
水循环中包括了H、O元素的循环。
海洋水和陆地水蒸发以及植物的蒸腾作用散发的水分在空中形成云,通过降雨返回地表或海洋,一部分地表水渗入地下,地表水和地下水都有一部分流入海洋。
水循环是依托水在气态、液态和固态之间的转换才完成的,而这三态的转换需要太阳光的照射,也就是来自太阳光能。
8.仔细阅读p87课题研究,思考:
小张、小王、小李三人的说法错在哪里?
你能设计出更科学合理的实验来探究氮肥和磷肥含量与池塘富营养化的关系吗?
设计实验时注意对照实验的设置。
提示:
(1)水体的富营养化是指湖泊、河流、水库等水体中氮、磷等植物营养物质含量过多所引起的水质污染现象。
(2)水体富营养化的危害:
过多的氮磷流入水体可能造成水体富营养化,使水生植物(藻类等)过度繁殖,在淡水体中形成“水华”,在海洋中形成“赤潮”,进而导致生态系统的稳态被破坏。
(3)具体分析如下:
水体中N、P增加→藻类等浮游植物过度繁殖→大量植物死亡,被好氧细菌分解→消耗水中溶氧,水体缺氧→水生生物死亡。
(4)实验设计:
①可分别检测3个水样,即随机各检测5个样品,平均藻类个体数多的样品密度大,反之密度小。
②使水质贫营养化,以便进行后面的实验。
③协调的营养(一定的N、P比)可促进藻类的生长发育,也是水质富营养化的原因之一。
④加设一个烧杯,其中只加入洗衣粉而不加尿素。
⑤天然池塘可能富含固氮细菌,因而磷元素成为制约因素。
9.氮元素以什么形式被植物吸收?
生物群落中的氮通过怎样的途径转化为大气中的氮气?
提示:
硝化细菌把氨氧化成硝酸盐;进入生物体的氮可形成尿素可被转化为氨,并可进一步转化N2;反硝化细菌可把硝酸盐转化为N2。
10.请表格法归纳总结能量流动与物质循环的关系。
提示:
物质循环和能量流动的关系
项目
能量流动
物质循环
区别
特点
单向流动,逐级递减
反复循环
范围
生态系统的各营养级之间
生物圈的无机环境和生物群落
形式
以有机物的形式
以无机物的形式
联系
物质循环的动力来自能量,而物质又是能量的载体,以保证能量从一种形式转变为另一种形式。
生态系统中的物质循环和能量流动是紧密相连的
【经典回眸】下图表示生物圈中碳元素的循环过程,下列有关叙述中错误的是()
A.图中B都是自养生物,光合生物细胞中不一定有叶绿体但都含有色素
B.适度松土不可以促进①过程
C.②过程的加剧是造成温室效应的主要原因
D.达到平衡状态的生态系统,③和④的量基本相等
【解析】由图可知,A为分解者、B为生产者、C为消费者,图中B都是自养生物,光合生物(如蓝藻)中没有叶绿体但含有色素;适度松土不可以促进①消费者的呼吸作用过程,而是促进分解者的分解作用;②过程即化学燃料的大量燃烧是造成温室效应的主要原因;在一个稳定状态的生态系统中,碳吸收量应该基本上等于碳释放量,碳元素由无机环境进入生物群落主要依赖于绿色植物的光合作用,而由生物群落回归无机环境则主要依赖于各类生物的呼吸作用和分解者的分解作用。
【答案】D
【变式训练】
1.如图为碳元素在生态系统循环中的模式图,图中“圆圈”表示生态系统的生物成分,“箭头”表示过程。
请据图回答:
(1)③为__________,4为__________。
(2)6为___________,7为__________。
(3)碳在生物群落内部传递是通过_______实现的。
(4)陆地生态系统的食物链中含碳量最多的生物成分是_____。
【变式训练参考答案】
1.
(1)分解者大气中的CO2库
(2)光合作用(或化能合成作用)呼吸作用(3)食物链(或食物网)(4)生产者(或①)
四、达标检测
1.下列关于物质循环的叙述错误的是()
A.生态系统的物质循环指的是构成生物体的各种化合物在生物群落和无机环境之间的循环过程
B.碳在生物群落和无机环境之间的循环主要是以二氧化碳的形式进行的
C.碳循环具有全球性
D.大气中的二氧化碳能够随大气环流在全球范围内流动
2.大气中CO2过多与碳循环失衡有关。
根据下图所做出的判断不正确的是()
A.增加自养生物的种类和数量有利于降低大气中的CO2含量
B.大气中CO2的增加主要与异养生物②的数量增加有关
C.该生态系统中的自养生物与所有异养生物构成了生物群落
D.该图能表示物质循环过程,不能准确表示能量流动的方向
3.如图为某生态系统的部分物质循环简图,其中M表示非生物的物质和能量。
下列叙述正确的是()
A.若M表示大气中的CO2,则碳元素在图中④过程中是以有机物形式传递的
B.从图中我们可以看出能量伴随着物质循环而循环
C.若M表示大气中的CO2,则碳元素可在生物群落中反复循环利用
D.若M表示无机环境中的能量,则①的能量值为②与③对应的能量值之和
4.若用甲代表生产者,乙代表消费者,丙代表分解者,丁代表大气中的CO2库。
图中能正确表示甲、乙、丙、丁在碳循环中的关系的是()
5.如图为碳循环示意图,图中A、B代表生态系统的组成成分。
请据图回答问题:
(1)图中A表示 。
碳在过程①和过程②中的流动形式分别是 、 。
(2)图中③代表的生理过程是 。
自然生态系统的碳循环过程中,碳从大气进入 的速率与返回到大气中的速率大致相同。
(3)生态系统的稳定性大小主要是由图中 (填序号)来决定的。
1.A2.B3A4B
5.
(1)生产者 CO2 含碳有机物
(2)呼吸作用(细胞呼吸) 生物群落(3)②
五、依据考点,归纳总结
【例1】2014年世界环境日的主题主要凸显绿色经济,如今低碳生活、绿色经济已成为人类共同的目标。
如图是碳循环的部分过程,有关分析不正确的是
A.碳循环的过程①、②伴随着生态系统的能量流动
B.植树造林有助于增强过程②而减少大气CO2含量
C.减少对过程③的依赖是缓解温室效应的重要措施
D.低碳生活方式有助于维持生物圈中碳循环的平衡
【解析】据图可知,大气中二氧化碳的来源有:
①生产者和消费者的呼吸作用、分解者的分解作用和③化学燃料的燃烧,但降低大气中二氧化碳的含量主要是通过②生产者的光合作用来实现的,而③是引起大气中二氧化碳含量增加的主要原因,故植树造林有助于增强过程②而减少大气CO2含量,减少对过程③的依赖是缓解温室效应的重要措施。
无机环境与生物群落之间碳循环的主要形式是CO2,CO2不携带能量,因此过程①、②不伴随着生态系统的能量流动。
故A项错误。
【答案】A
【例2】下图为生态系统中碳循环过程,其中甲、乙、丙、丁构成生态系统的生物群落,箭头表示物质循环方向。
下列相关叙述中错误的是()
A.图中①过程可以表示绿色植物的光合作用
B.缺少类群甲则生态系统的物质循环不能正常进行
C.类群丙无氧呼吸是产生大气中气体X的途径之一
D.碳在乙、丙中以有机物的形式存在
【解析】由题图可知,气体X为二氧化碳,类群乙为生产者,类群丙为消费者,类群甲为分解者。
类群丙无氧呼吸不能产生二氧化碳。
联系生物群落与无机环境的两种成分是生产者和分解者,如果甲缺少,生态系统的物质循环将不能正常进行。
碳在乙、丙中以有机物形式存在。
【答案】C
易错警示:
与物质循环有关的2点提示
(1)物质循环的“物质”和“范围”
①参与物质循环的“物质”是指组成生物体的化学元素。
②循环的范围是生物圈,而不是具体的某一生态系统。
(2)碳循环及存在形式
①在生物群落和无机环境间:
以CO2形式循环。
②在生物群落内部:
以含碳有机物形式传递。
③在无机环境中:
主要以CO2和碳酸盐形式存在
六、布置作业
1.如图为碳循环的主要途径,下列有关叙述错误的是( )
A.图中B能实现光能→电能→化学能的转化
B.碳元素在B→C→D中以有机物的形式流动
C.B、E是实现生物群落与无机环境沟通的关键环节
D.B、C、D被E食用,E处于第二、三、四营养级
2.(2014·日照模拟)如图所示,下列有关生态系统的表述正确的是( )
A.若图中A、B、C依次表示同一个种群中老、中、幼年龄段个体数量,则此种群为增长型种群
B.若A、B、C为某生态系统中的三个营养级,则A、B、C构成该生态系统的生物群落
C.若A、B、C为某生态系统中的三个种群,并且形成A→B→C的食物链,那么A、B、C不一定符合能量金字塔
D.若A、B、C为某生态系统中的三个营养级,B、C中不会出现同一生物种群
3.如图是自然界碳循环的简图,图中甲、乙、丙各代表( )
A.甲为生产者、乙为分解者、丙为消费者
B.甲为消费者、乙为分解者、丙为生产者
C.甲为分解者、乙为生产者、丙为消费者
D.甲为生产者、乙为消费者、丙为分解者
4.(2014·南京高二质检)分析下面有关生态系统碳循环、人体体液中物质交换的示意图,以下说法正确的是( )
A.乙图中的D是生态系统中的主要成分
B.人体O2浓度最高的是甲图中的B
C.人体发生过敏反应时,甲图中的A增加导致组织水肿
D.因捕食关系而建立的食物链中,能量最少的是乙图中B所处的营养级
5.如图是生态系统中碳循环示意图,图中“→”表示碳的流动方向。
以下叙述正确的是()
A.碳元素以二氧化碳形式从D传到A和F
B.D→A→B→E构成了一条食物链
C.图中包含了7条食物链
D.B和F之间的关系为竞争和捕食
6.如图表示生态系统中碳元素和硫元素的循环。
下列有关叙述中,正确的是
()
A.两种元素在①⑤⑥过程中转化的形式都主要是含相关元素的气体物质
B.两种元素在③过程转化时都只能呈气态
C.图中⑨过程在两种元素循环过程中均可发生,也是导致大气污染的重要因素
D.图中⑧过程主要发生在碳元素循环过程中
参考答案与解析
1D【解析】由图可知,c、c1分别是生产者流入初级消费者、初级消费者流入次级消费者的能量,即初级消费者、次级消费者同化的能量。
b+c+d+e为生产者固定的能量,即本年度流入该生态系统的总能量;b和d(b1和d1、b2和d2)之一可代表粪便、遗体残骸等传递给分解者的能量;初级消费者产生的粪便中所含的能量属于生产者同化的能量,应包含在b或d中。
2C【解析】 因在生态系统中,没有其它种群,因此A、B、C不一定符合能量金字塔。
3A【解析】 碳在生物群落和无机环境之间是以二氧化碳的形式进行循环的。
首先通过绿色植物的光合作用,被合成为有机物进入植物体内,再通过食物链流到各级消费者体内,其遗体残骸又流到分解者,被分解成二氧化碳再释放到大气中,同时各种生物的呼吸作用也产生二氧化碳,直接回到大气中。
4C【解析】 此题中甲图是人体体液中物质交换示意图,图乙表示生态系统的碳循环。
在图甲中A是组织液、C是血浆、B是淋巴、D为细胞内液,人体O2浓度最高的是C,当人体发生过敏反应时,组织液增多导致组织水肿。
图乙中A是生产者、B是分解者、C是消费者、D是非生物的物质和能量。
生产者A是生态系统中的主要成分,分解者不参与构成捕食链。
5B【解析】由图示可知,D为生产者,A、B、E为消费者,F为分解者,C为大气中的CO2,所以碳元素由D传到A和F是以有机物的形式进行的;食物链中不包括分解者,所以图中只有一条食物链D→A→B→E;因为F为分解者,分解者不属于食物链的环节,所以与B之间不存在竞争或捕食关系。
6C【解析】图中①⑤⑥过程表示两种元素在生产者、消费者、分解者之间流动,这种流动主要是以有机物的形式进行的;碳元素在③过程转化时主要呈气态,但硫元素主要以土壤或水体中的SO42-形式被生产者吸收利用;化学燃料的燃烧释放CO2和SO2是导致大气污染的重要原因;火山爆发主要与硫元素循环过程有关。
七、课后反思
同学们,通过这节课学习,你有哪些收获和体会,存在哪些疑问,请把它填在下面的表格中,以便及时总结、弥补知识缺漏。
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