高中生物 第5章 第3節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)課件 新人教版必修3.ppt
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第3節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán),目標(biāo)導(dǎo)航1.結(jié)合教材碳循環(huán)模式圖,說出生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)的特點(diǎn),闡明碳循環(huán)失調(diào)與溫室效應(yīng)的關(guān)系。2.通過具體實踐活動,探究“土壤微生物的分解作用”。3.通過實例分析,說明物質(zhì)循環(huán)與能量流動的關(guān)系。,預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)挑戰(zhàn)自我,點(diǎn)點(diǎn)落實,1.物質(zhì)循環(huán)的概念(1)物質(zhì):組成生物體的,如C、H、O、N、P、S等。,一、碳循環(huán)(閱讀P100-101),(2)過程:。,無機(jī)環(huán)境,化學(xué)元素,生物群落,2.范圍:。,生物圈,3.特點(diǎn)(1)具有,因此又叫生物地球化學(xué)循環(huán)。(2)物質(zhì)可以被生物群落利用。4.物質(zhì)循環(huán)的實例——碳循環(huán)(1)循環(huán)形式:在與之間的循環(huán)主要以的形式進(jìn)行。,全球性,反復(fù),生物群落,無機(jī)環(huán)境,CO2,,(2)圖解,CO2,植物,動物,化石燃料,(3)溫室效應(yīng)①形成原因:化石燃料短時間內(nèi)大量燃燒→含量迅速增加→打破了的平衡。②產(chǎn)生危害:升高;冰川融化,上升等。,CO2,碳循環(huán),氣溫,海平面,二、能量流動和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系(閱讀P103)1.區(qū)別無機(jī)環(huán)境中的物質(zhì)可以被生物群落利用,而能量流動是的,是的。2.聯(lián)系(1)二者,相互依存,不可分割。(2)物質(zhì)是能量流動的,能量是物質(zhì)循環(huán)的。,反復(fù),逐級遞減,單方向,同時進(jìn)行,載體,動力,三、土壤微生物的分解作用(閱讀P102-103)1.案例1中實驗的自變量是,對照組不做處理含有微生物,實驗組應(yīng)不含微生物,應(yīng)進(jìn)行處理。2.案例2中實驗的自變量是的微生物的有無,A組土壤浸出液含有微生物,B組燒杯中加入的液體應(yīng)不含微生物,因此可加入等量的。,土壤微生物的有無,滅菌,分解淀粉,蒸餾水,預(yù)習(xí)診斷,判斷正誤:(1)沼渣、沼液作為肥料還田,使物質(zhì)能夠循環(huán)利用。()(2)參與循環(huán)的物質(zhì)是組成生物體的各種化合物。()(3)碳循環(huán)在生物群落內(nèi)部以CO2形式進(jìn)行。()(4)化石燃料的大量燃燒是造成溫室效應(yīng)的主要原因。(),√,,,√,(5)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)。()(6)碳元素在無機(jī)環(huán)境與生物群落之間傳遞時,只有生產(chǎn)者與無機(jī)環(huán)境之間的傳遞是雙向的,其他成分間都是單向的。(),,√,一、生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)過程,課堂講義重點(diǎn)難點(diǎn),個個擊破,1.碳出入生物群落的途徑,碳進(jìn)入生物群落,綠色植物的光合作用化能合成作用,碳放出生物群落,動植物的呼吸作用微生物的分解作用化石燃料的燃燒,,,,2.碳在生物群落中主要是以含碳有機(jī)物的形式存在,在無機(jī)自然界中是以CO2、碳酸鹽等形式存在。3.碳在生物群落和無機(jī)環(huán)境之間主要是以CO2的形式進(jìn)行循環(huán)的。碳元素在生物群落中的傳遞主要靠食物鏈和食物網(wǎng),傳遞形式為有機(jī)物。,思維激活,1.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?答案葉綠體、線粒體。2.使用農(nóng)藥DDT(難降解)的只有一小部分地區(qū),可是遠(yuǎn)在南極的動物體內(nèi)也發(fā)現(xiàn)了DDT,這說明物質(zhì)循環(huán)具有什么特點(diǎn)?答案全球性。,3.碳在生態(tài)系統(tǒng)各成分之間的傳遞都是雙向的嗎?答案不是的,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。,應(yīng)用示例,1.下圖表示生物圈中碳循環(huán)的部分示意圖。A、B、C、D構(gòu)成生物群落,箭頭①~⑨表示循環(huán)過程。下列有關(guān)說法正確的是()。,A.大氣中的氣體X是指二氧化碳和一氧化碳B.完成①過程的能量主要是由⑧過程提供的C.D經(jīng)⑤、⑥、⑦過程獲得的能量占A、B、C總能量的10%~20%D.C處于第三營養(yǎng)級,問題導(dǎo)析(1)生物群落與無機(jī)環(huán)境之間的碳循環(huán)是向的、是以的形式進(jìn)行的。(2)根據(jù)雙向箭頭及D有三個箭頭指向來判斷,A為,B為,C為。D有多個箭頭指向,為。,雙,CO2,生產(chǎn)者,初級消費(fèi)者(第二營養(yǎng)級),次級消費(fèi)者(第三營養(yǎng)級),分解者,解析生物群落與無機(jī)環(huán)境之間的碳循環(huán)是以CO2的形式進(jìn)行的,故圖中大氣中的氣體X代表CO2;圖中A為生產(chǎn)者,B為初級消費(fèi)者(第二營養(yǎng)級),C為次級消費(fèi)者(第三營養(yǎng)級);完成①過程的能量主要由太陽能轉(zhuǎn)化的活躍的化學(xué)能提供;捕食食物鏈中相鄰兩營養(yǎng)級之間的能量傳遞效率約為10%~20%。故選D。,答案D,一題多變,(1)上題中的A生物的細(xì)胞中一定含有葉綠體嗎?答案不一定,A為生產(chǎn)者,可能是綠色植物、藍(lán)藻、光合細(xì)菌或硝化細(xì)菌等可以進(jìn)行光合作用或化能合成作用的生物,而只有綠色植物中含有葉綠體。,(2)若適度松土可以促進(jìn)圖中的什么過程?答案適度松土可促進(jìn)分解者的分解作用即過程⑧。(3)若D中含有細(xì)胞核,則D中將含碳有機(jī)物轉(zhuǎn)化為CO2的具體場所是什么?答案細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)或線粒體基質(zhì)。(4)寫出圖中的捕食鏈。答案A→B→C。,(5)圖中碳元素以有機(jī)物形式進(jìn)行傳遞的過程有哪些呢?答案②③⑤⑥⑦。(6)如果人們不按生態(tài)規(guī)律辦事,亂砍濫伐森林或?qū)⒒剂线M(jìn)行大量燃燒,對大氣中的氣體X有何影響?答案二者都會打破碳循環(huán)平衡,前者使大氣中CO2進(jìn)入生物群落的過程受阻,大氣中CO2的含量就會明顯增多。后者使CO2在很短時間內(nèi)釋放出來,使大氣中CO2的含量增高,進(jìn)而導(dǎo)致溫室效應(yīng),二、能量流動和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系,思維激活,4.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?答案物質(zhì)循環(huán)是指在生物圈范圍內(nèi)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。,5.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?答案伴隨著物質(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。,應(yīng)用示例,2.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①③⑤表示的生理過程分別是:①________,③________,⑤________。(3)c生物處于第________營養(yǎng)級,若要使c增加200kg,至少需要消耗a________kg。,問題導(dǎo)析(1)大氣中的CO2經(jīng)a進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng),所以a是,①是光合作用,b是;c為。(2)a、b、c的遺體和排出物等由d分解,所以d為,⑤為,②③④為。(3)若要計算使c增加200kg至少需要消耗a的質(zhì)量,能量傳遞效率應(yīng)該按計算。,生,產(chǎn)者,初級消費(fèi)者,次級消費(fèi)者,分解者,分解作用,呼吸作用,20%,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,①是光合作用;b是初級消費(fèi)者;c為次級消費(fèi)者,②③④為呼吸作用;d為分解者,⑤為分解作用。按照能量逐級遞減的原則,若使c增加200kg至少需要a的量為20055=5000(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)三5000,一題多變,分析上題簡圖,不能得到的結(jié)論是()。A.物質(zhì)作為能量的載體,使能量沿著食物鏈(網(wǎng))流動B.能量作為動力,使物質(zhì)能夠不斷地在生物群落和無機(jī)環(huán)境之間循環(huán)往返C.能量2、3、4、5的總和便是生產(chǎn)者所固定的太陽能總量D.碳在生物群落和無機(jī)環(huán)境之間的循環(huán)主要是以CO2的形式進(jìn)行的,C,,三、土壤微生物分解作用的探究1.實驗假設(shè),,2.對照組與實驗組設(shè)計,,3.實驗現(xiàn)象與結(jié)論分析,,6.碘液與斐林試劑的檢測作用是不是一樣?答案前者檢測淀粉的分解是否徹底完成,后者檢測淀粉的分解是否發(fā)生。7.探究實驗中實驗組、對照組如何確定?答案根據(jù)題意首先弄清實驗研究的自變量是什么,然后找到接受自變量處理的實驗結(jié)果是未知的,為實驗組;未接受自變量處理的實驗結(jié)果是已知的,為對照組。,思維激活,,3.土壤中生活著肉眼看不見的細(xì)菌、絲狀真菌和呈放射狀的放線菌,這些微生物的數(shù)量是極其繁多的。某同學(xué)要探究土壤微生物對淀粉是否有分解作用,設(shè)計了以下實驗。請你幫助完成有關(guān)問題。作出假設(shè):_________________________________________________________________________________________。,應(yīng)用示例,,實驗用具及藥品:燒杯、紗布、玻璃棒、試管、酒精燈、水、蒸餾水、碘液、斐林試劑,淀粉糊等。實驗步驟(1)將取自農(nóng)田、林地或花盆等處的土壤放入里面墊有厚紗布的燒杯中,加水?dāng)嚢?,然后將紗布連同土壤一起取出。將留在燒杯中的土壤浸出液靜置一段時間備用。(2)另取兩只燒杯,編號A和B,____________________________________________________________________。,,(3)在室溫(20℃左右)下放置7d,分別取A、B燒杯中的溶液20mL,各放入兩支試管中,分別編號為A1、A2、B1、B2。(4)在A1、B1試管中加入________;在A2、B2試管中加入________,并進(jìn)行水浴加熱。,,(5)觀察試管中溶液的顏色變化,記錄實驗結(jié)果。實驗現(xiàn)象①如果支持所作的假設(shè),則實驗現(xiàn)象是__________________________________________________________________。②如果不支持所作的假設(shè),則實驗現(xiàn)象是_______________________________________________________________。,,問題導(dǎo)析(1)探究性實驗,要先作出或的假設(shè)。(2)據(jù)所給藥品可知,碘是檢驗的,斐林試劑是檢驗的(即淀粉水解產(chǎn)物)。(3)據(jù)實驗步驟(2),可知實驗分為對照,所以應(yīng)圍繞假設(shè),通過的情況作出結(jié)論。,“是”,“否”,淀粉,還原糖,A、B,A、B,顯色,,解析題目未要求確定某種微生物,而是將土壤微生物作為整體予以研究??傮w思路:本題為探究性實驗,要先作出“是”或“否”的假設(shè);據(jù)所給藥品可知,碘是檢驗淀粉的,斐林試劑是檢驗還原糖的(即淀粉水解產(chǎn)物);據(jù)實驗步驟(2),可知實驗分為A、B對照;所以綜合起來講,圍繞假設(shè)通過A、B的顯色情況作出結(jié)論。,,答案土壤微生物對淀粉有分解作用(2)放入等量淀粉糊,在A燒杯中加入適量土壤浸出液,B燒杯中加入適量蒸餾水(4)碘液斐林試劑(5)①與B1、B2相比,A1無藍(lán)色出現(xiàn),A2出現(xiàn)磚紅色沉淀②A1、A2的顏色分別與B1、B2相同,A1出現(xiàn)藍(lán)色,A2無磚紅色沉淀,,一題多變另一位同學(xué)要探究土壤微生物能否分解農(nóng)藥,并盡快得出實驗結(jié)論,用“敵草隆”(一種除草劑)進(jìn)行實驗:取等量砂土分裝于相同的兩個容器中,a組高壓滅菌,b組不滅菌。下列有關(guān)事項的敘述中正確的是()。A.向a、b中噴入等量的“敵草隆”,再置于同一恒溫箱中培養(yǎng)相同時間,,B.檢測“敵草隆”的消失情況,預(yù)計a的“敵草隆”全部消失,b的基本不變C.只用砂土實驗效果比用幾種典型土壤混合后的好D.再增加c組作為對照,不噴入“敵草隆”,其他處理與a、b組相同,答案A,,課堂小結(jié),無機(jī)環(huán)境,生物群落,,對點(diǎn)練習(xí),1,2,3,4,1.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C、H、O、N、P、S等元素B.所說的生態(tài)系統(tǒng)是指地球上最大的生態(tài)系統(tǒng)——生物圈C.所說的循環(huán)是指物質(zhì)在生物群落與無機(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,1,2,3,4,解析物質(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。答案D,1,2,3,4,2.某生物興趣小組的同學(xué)為證明某細(xì)菌對樹葉的分解作用,分別提出三種實驗方案。其共同之處是:將同一種樹的落葉分成甲、乙兩等份,實驗過程保持樹葉濕潤,其他實驗條件和步驟如下表所示。哪種實驗方案能達(dá)到目的()。,1,2,3,4,1,2,3,4,A.方案一B.方案二C.方案三D.三個方案都不能達(dá)到,解析欲證明樹葉的分解是由“某種細(xì)菌”所引起的,應(yīng)先將樹葉滅菌,排除其他微生物對實驗結(jié)果的干擾,同時應(yīng)將滅菌后的樹葉分成兩組,一組接種該細(xì)菌,另一組不接種,兩組均置于適宜條件下培養(yǎng),以便對比分析得出結(jié)論。答案C,1,2,3,4,3.在自然生態(tài)系統(tǒng)中,物質(zhì)是能量流動的載體。下列敘述正確的是()。A.能量可驅(qū)動物質(zhì)循環(huán)B.物質(zhì)和能量可循環(huán)利用C.能量只能在食物鏈中流動D.能量和生物數(shù)量金字塔均可倒置,1,2,3,4,解析生態(tài)系統(tǒng)的主要功能是能量流動和物質(zhì)循環(huán),二者是同時進(jìn)行的,彼此相互依存,不可分割。物質(zhì)作為能量流動的載體,使能量沿著食物鏈(網(wǎng))流動;能量作為物質(zhì)循環(huán)的動力,使物質(zhì)能夠不斷地在生物群落和無機(jī)環(huán)境之間循環(huán)往返。能量金字塔不可倒置,生物數(shù)量金字塔可倒置。答案A,1,2,3,4,4.如圖是生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)圖解。圖中A~D代表生態(tài)系統(tǒng)的4種成分,①~⑦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。,1,2,3,4,(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⑤和⑦中是以________形式流動,在①和⑥中是以________的形式流動。,1,2,3,4,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(fèi)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。③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、排出物和殘落物等中的復(fù)雜的有機(jī)物通過B分解者分解為簡單的無機(jī)物。②⑤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。,1,2,3,4,答案(1)生產(chǎn)者有機(jī)物(2)③⑦②⑤(3)分解者將動植物的遺體、排出物和殘落物等中的復(fù)雜的有機(jī)物分解為簡單的無機(jī)物(4)CO2有機(jī)物,- 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