第四節生態系統中的物質能被循環利用素養·目標定位課前·基礎認知課堂·重難突破隨堂訓練素養·目標定位目標素養1.以水循環、碳循環和氮循環為例,分析生態系統中的物質在生物群落和非生物環境之間不斷循環的過程及特點,強化物質與能量觀,培養科學思維能力。2.利用物質循環的規律,指導生產實踐中實現資源多層次利用,培養社會責任意識。3.歸納概括能量流動與物質循環的關系,形成正確的生命觀。知識概覽課前·基礎認知自主預習一、物質循環的含義生態系統中的無機物,在光合作用中被合成為可被生物利用的有機物,這些有機物又可通過生物的呼吸作用和分解者分解為無機物,這些無機物可以重新回到生態系統中被生產者吸收利用,從而完成生態系統中的物質循環。二、水的全球循環1.方式:地球上的水通過蒸發、冷凝等過程進行不斷的循環,降水和蒸發是水循環的兩種方式。2.動力:水循環是由太陽能推動的。3.特點:地球表面的蒸發量和降水量基本持平,但陸地的降水量大于蒸發量,海洋的降水量小于蒸發量。4.意義:在水循環中,各種營養物質會隨水的流動而從一個生態系統到另一個新的生態系統,這對補充某些生態系統的營養物質非常有利。三、碳的全球循環1.循環的主要形式:二氧化碳。2.與碳循環有關的生理過程:光合作用和呼吸作用。3.碳循環調節海洋的碳含量約為大氣圈碳含量的50倍,海洋對于調節大氣圈中的碳含量起著非常重要的作用。二氧化碳在大氣圈和水圈的界面上通過擴散作用而互相交換著。四、氮的全球循環1.氮的利用:大氣中的氮只有被固定為無機氮化合物(主要是硝酸鹽和氨)以后,才能被生物所利用。2.循環過程:包括固氮、氨化、硝化和反硝化等過程。3.固氮途徑:高能固氮、工業固氮和生物固氮,其中生物固氮是最重要的固氮途徑。五、物質循環規律在生產實踐中的應用1.可以幫助人們合理地調整生態系統的物質循環和能量流動,使物質中的能量更多地流向對人類有益的方向。2.根據生態學的原理,用系統工程的方法和技術指導生產實踐,就可以實現資源的多層次利用或循環利用,使人和自然環境共同受益。預習檢測1.判斷題。(1)生物在全球水循環過程中所起的作用很大。(

)(2)碳循環在生物群落內部以二氧化碳的形式進行。(

)(3)碳在非生物環境與生物群落之間傳遞時,只有生產者與非生物環境之間的傳遞是雙向的,其他成分間都是單向的。(

)(4)氮循環中氮氣只有被固定為無機氮化合物后才能被生物所利用。(

)××√√2.下列關于物質循環的敘述,正確的是(

)A.生產者與非生物環境之間可以直接進行碳循環B.消費者與非生物環境之間可以直接進行碳循環C.物質循環沿著食物鏈進行D.不同的生態系統的物質循環在生態系統范圍內獨立地進行答案:A解析:消費者體內的碳能通過呼吸作用進入非生物環境,但非生物環境中的碳不能直接進入消費者體內。3.下圖表示生物圈中碳元素的循環過程,下列敘述正確的是(

)A.③過程代表綠色植物的光合作用B.圖中甲、乙分別代表消費者和生產者C.溫室效應主要是由⑦過程造成的D.農業生產中的中耕松土可以增大⑤過程答案:C解析:由題圖可知,甲為分解者,乙為生產者,丙為消費者;④過程代表生產者的光合作用,③過程代表生產者的呼吸作用;溫室效應主要是由化石燃料的燃燒(⑦過程)造成的;農業生產中的中耕松土一般可以增大③過程。課堂·重難突破一

碳循環重難歸納1.基本路線圖解2.碳循環平衡失調(1)原因:人類因能源消費向大氣中排放大量二氧化碳,從而嚴重干擾了陸地、海洋和大氣之間二氧化碳交換的平衡,導致大氣中二氧化碳的含量持續增加。(2)影響:產生溫室效應。1.大氣中的CO2通過哪些途徑進入生物群落?生物群落中的CO2通過哪些途徑返回大氣?提示:生產者的光合作用和化能合成作用。生產者和消費者的呼吸作用、微生物的分解作用(實質是呼吸作用)以及化石燃料的燃燒。2.使用農藥DDT(難降解)的只有一小部分地區,可是遠在南極的動物體內也發現了DDT,這說明物質循環具有什么特點?提示:全球性。典例剖析下圖是生態系統中碳循環示意圖,其中“→”表示碳的流動方向。下列敘述錯誤的是(

)A.在碳循環過程中,同時伴隨著能量流動B.某種原因造成圖中e生物數量大量減少,推測短期內與之相鄰的兩個營養級生物數量發生的變化是d增多,f減少C.該生態系統的消費者包括圖中的b、d、e、fD.在a→c過程中碳主要以CO2的形式進行循環,在f→b過程中碳以含碳有機物的形式進行流動C解析:由題圖可知,a、c之間有雙向箭頭,a、b、d、e、f均有箭頭指向c,則c是大氣中的CO2庫,a為生產者;a、d、e、f均有箭頭指向b,則b為分解者,d、e、f為消費者。圖示中包含的食物鏈為a→d→e→f,故e減少,短時間內d增多,f減少。碳在生物群落與非生物環境之間主要以CO2的形式循環,在生物群落內部以含碳有機物的形式流動。規律總結通過“三看法”快速確認碳循環的各環節

學以致用下圖是自然界中碳循環的簡圖。下列相關敘述正確的是(

)A.甲為消費者,乙為分解者,丙為生產者B.碳元素以無機物的形式在丙→乙→甲所示的渠道中流動C.生物群落中的碳都是通過①②③過程進入非生物環境中的D.穩定的自然生態系統中,大氣中的CO2通過④過程進入生物群落的量是相對穩定的D解析:由題圖可知,甲為分解者,乙為消費者,丙為生產者,A項錯誤。碳元素以有機物的形式在丙→乙→甲所示的渠道中流動,B項錯誤。生物群落中的碳除了通過①②③過程進入非生物環境中,還可通過化石燃料的燃燒進入非生物環境,C項錯誤。自然生態系統達到穩定后,生產者所固定的CO2量是相對穩定的,D項正確。二

氮循環重難歸納氮循環示意圖既然氮元素在生物群落和非生物環境之間也是不斷循環的,為什么還要往農田中不斷地施加氮肥?提示:物質循環是指在生物圈范圍內物質是循環的。農田中不斷有糧食產出,基本元素不斷地被輸出,所以要不斷地施加氮肥。典例剖析下圖為某原始森林生態系統中氮循環過程示意圖。請據圖回答下列問題。(1)大氣中的N2進入該森林群落的途徑是高能固氮和

。(2)能完成Ⅲ過程的生物屬于生態系統組成成分中的

。(3)Ⅱ過程是在

的作用下完成的,該過程稱為

作用。

(4)寫出圖中的一條食物鏈:

。

答案:(1)生物固氮(2)分解者(3)反硝化細菌反硝化(4)植物→動物A→動物B解析:(1)由題圖可知,生物可以固定氮元素,屬于生物固氮。(2)死體及排泄物中的含氮化合物又通過分解者的分解作用轉化為無機物,回到非生物環境。(3)硝酸鹽等含氮化合物在反硝化細菌的作用下轉化為N2、NO和N2O,這個過程稱為反硝化作用。(4)食物鏈的起點是植物,題圖中的一條食物鏈為植物→動物A→動物B。學以致用下列關于氮循環的說法,正確的是(

)A.生物的固氮過程就是N2吸收到植物體內被利用的過程B.氮一旦進入生物體內就不會再形成N2C.生物體內的氮主要來源于高能固氮D.動物產生的尿素轉化成的銨鹽可被植物體吸收利用答案:D隨堂訓練1.生態系統中碳、氮等元素流動的特點是(

)①單向的②循環的③逐級遞減④反復出現,由一種形式轉化成另一種形式A.①④ B.②③ C.①③ D.②④答案:D解析:組成生物體的碳、氫、氧、氮、磷等元素,都在不斷進行著從非生物環境到生物群落,又從生物群落到非生物環境的循環過程。其特點是循環的、反復出現,由一種形式轉化成另一種形式。2.下圖表示某生態系統中4種組成成分之間的關系。下列相關敘述正確的是(

)A.Ⅰ和Ⅱ包含的所有種群構成群落B.Ⅲ代表的生物一定是原核生物C.①代表光合作用,②代表呼吸作用D.Ⅳ可以表示大氣中的CO2庫答案:D解析:在該生態系統中,Ⅳ代表非生物環境,Ⅰ代表生產者,Ⅱ代表消費者,Ⅲ代表分解者。一定地域中,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ包含的所有種群構成群落。分解者可以是原核生物,如細菌;也可以是真核生物,如真菌或腐食動物(蚯蚓)。①代表攝食,②代表呼吸作用。3.一般情況下,下列關于生態系統中物質循環主要渠道的圖解,正確的是(

)答案:A解析:生態系統中的物質循環是由于生產者和分解者接通了生物群落與非生物環境的通道,生產者通過光合作用或化能合成作用,將無機物合成為有機物,這樣非生物環境中的物質進入生物群落,經各級消費者利用,最后經生產者、消費者的呼吸作用和分解者的分解作用又將有機物轉化成無機物歸還到非生物環境中去。4.下圖為生態系統中碳循環、氮循環的部分示意圖。下列說法錯誤的是(

)A.碳循環伴隨著能量的流動B.同時具有②和④過程的生物不可能有①過程C.①②③④所代表的物質循環具有全球性D.進行③過程的生物可作為生態系統的分解者或消費者等答案:B解析:硝化細菌可以同時完成①②④過程。5.根據下圖所示碳循環的部分過程進行的有關分析,正確