第3節生態系統的物質循環目標導航1.結合教材碳循環模式圖，說出生態系統中物質循環的特點，闡明碳循環失調與溫室效應的關系。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，說明物質循環與能量流動的關系。1預習導學挑戰自我，點點落實

2課堂講義重點難點，個個擊破3對點練習即時訓練，體驗成功預習導學

挑戰自我，點點落實1.物質循環的概念(1)物質：組成生物體的

，如C、H、O、N、P、S等。一、碳循環(閱讀P100－101)(2)過程：

。無機環境化學元素生物群落2.范圍：

。生物圈3.特點(1)具有

，因此又叫生物地球化學循環。(2)物質可以被生物群落

利用。4.物質循環的實例——碳循環(1)循環形式：在

與

之間的循環主要以的形式進行。全球性反復生物群落無機環境CO2(2)圖解CO2植物動物化石燃料(3)溫室效應①形成原因：化石燃料短時間內大量燃燒→

含量迅速增加→打破了

的平衡。②產生危害：

升高；冰川融化，

上升等。CO2碳循環氣溫海平面二、能量流動和物質循環的關系(閱讀P103)1.區別無機環境中的物質可以被生物群落

利用，而能量流動是

的，是

的。2.聯系(1)二者

，相互依存，不可分割。(2)物質是能量流動的

，能量是物質循環的

。反復逐級遞減單方向同時進行載體動力三、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，實驗組應不含微生物，應進行

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習診斷判斷正誤：(1)沼渣、沼液作為肥料還田，使物質能夠循環利用。(

)(2)參與循環的物質是組成生物體的各種化合物。(

)(3)碳循環在生物群落內部以CO2形式進行。(

)(4)化石燃料的大量燃燒是造成溫室效應的主要原因。(

)√××√(5)物質循環中所說的“生態系統”是指一般的生態系統。(

)(6)碳元素在無機環境與生物群落之間傳遞時，只有生產者與無機環境之間的傳遞是雙向的，其他成分間都是單向的。(

)×√一、生態系統的碳循環過程課堂講義

重點難點，個個擊破1.碳出入生物

群落的途徑碳進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物的形式存在，在無機自然界中是以CO2、碳酸鹽等形式存在。3.碳在生物群落和無機環境之間主要是以CO2的形式進行循環的。碳元素在生物群落中的傳遞主要靠食物鏈和食物網，傳遞形式為有機物。思維激活1.與自然界的碳循環關系最密切的兩種細胞器是什么？答案葉綠體、線粒體。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？答案全球性。3.碳在生態系統各成分之間的傳遞都是雙向的嗎？答案不是的，只有生產者和無機環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。應用示例1.下圖表示生物圈中碳循環的部分示意圖。A、B、C、D構成生物群落，箭頭①～⑨表示循環過程。下列有關說法正確的是(

)。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處于第三營養級問題導析

(1)生物群落與無機環境之間的碳循環是

向的、是以

的形式進行的。(2)根據雙向箭頭及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生產者初級消費者(第二營養級)次級消費者(第三營養級)分解者解析生物群落與無機環境之間的碳循環是以CO2的形式進行的，故圖中大氣中的氣體X代表CO2；圖中A為生產者，B為初級消費者(第二營養級)，C為次級消費者(第三營養級)；完成①過程的能量主要由太陽能轉化的活躍的化學能提供；捕食食物鏈中相鄰兩營養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生物的細胞中一定含有葉綠體嗎？答案不一定，A為生產者，可能是綠色植物、藍藻、光合細菌或硝化細菌等可以進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圖中的什么過程？答案適度松土可促進分解者的分解作用即過程⑧。(3)若D中含有細胞核，則D中將含碳有機物轉化為CO2的具體場所是什么？答案細胞質基質或線粒體基質。(4)寫出圖中的捕食鏈。答案A→B→C。(5)圖中碳元素以有機物形式進行傳遞的過程有哪些呢？答案②③⑤⑥⑦。(6)如果人們不按生態規律辦事，亂砍濫伐森林或將化石燃料進行大量燃燒，對大氣中的氣體X有何影響？答案二者都會打破碳循環平衡，前者使大氣中CO2進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在很短時間內釋放出來，使大氣中CO2的含量增高，進而導致溫室效應二、能量流動和物質循環的關系項目能量流動物質循環特點單向傳遞、逐級遞減往復循環范圍生態系統各營養級生物圈(全球性)聯系同時進行，相互依存，不可分割①能量的固定、儲存、轉移和釋放，離不開物質的合成和分解；②物質是能量沿食物鏈(網)流動的載體；③能量是物質在生態系統中往復循環的動力思維激活4.既然氮元素在生物群落和無機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？答案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。5.能量在沿食物鏈流動時逐級遞減，環境中的一些有毒物質比如農藥或重金屬鹽是不是濃度也越來越低？答案伴隨著物質循環過程，環境中的一些有毒物質會出現生物富集現象，即沿著食物鏈，營養級越高，富集物濃度越高。應用示例2.下圖為生態系統中能量流動和碳循環的關系圖，據圖回答下列問題。(1)對物質循環起關鍵作用的生態系統的成分是[

]________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________營養級，若要使c增加200kg，至少需要消耗a________kg。問題導析

(1)大氣中的CO2經a進入生態系統，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的質量，能量傳遞效率應該按

計算。生產者初級消費者次級消費者分解者分解作用呼吸作用20%解析據生態系統的能量流動和物質循環的原理可知，a為生產者，①是光合作用；b是初級消費者；c為次級消費者，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200×5×5＝5000(kg)。答案(1)a生產者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，不能得到的結論是(

)。A.物質作為能量的載體，使能量沿著食物鏈(網)流動B.能量作為動力，使物質能夠不斷地在生物群落和無機環

境之間循環往返C.能量2、3、4、5的總和便是生產者所固定的太陽能總量D.碳在生物群落和無機環境之間的循環主要是以CO2的形

式進行的C三、土壤微生物分解作用的探究1.實驗假設案例1微生物能分解落葉，使之腐爛案例2微生物能分解淀粉2.對照組與實驗組設計

對照組實驗組案例1對土壤不做任何處理(自然狀態)對土壤滅菌處理，排除其中微生物案例2B燒杯加入30mL蒸餾水A燒杯加入30mL土壤浸出液3.實驗現象與結論分析

現象結論案例1在相同時間內實驗組落葉腐爛程度小于對照組微生物對落葉有分解作用案例2AA1不變藍土壤浸出液中的微生物能分解淀粉A2產生磚紅色沉淀B

B1變藍B2不變色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生。7.探究實驗中實驗組、對照組如何確定？答案根據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果是未知的，為實驗組；未接受自變量處理的實驗結果是已知的，為對照組。思維激活3.土壤中生活著肉眼看不見的細菌、絲狀真菌和呈放射狀的放線菌，這些微生物的數量是極其繁多的。某同學要探究土壤微生物對淀粉是否有分解作用，設計了以下實驗。請你幫助完成有關問題。作出假設：_________________________________________________________________________________________。應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，加水攪拌，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________，并進行水浴加熱。(5)觀察試管中溶液的顏色變化，記錄實驗結果。實驗現象①如果支持所作的假設，則實驗現象是__________________________________________________________________。②如果不支持所作的假設，則實驗現象是_______________________________________________________________。問題導析

(1)探究性實驗，要先作出

或

的假設。(2)據所給藥品可知，碘是檢驗

的，斐林試劑是檢驗

的(即淀粉水解產物)。(3)據實驗步驟(2)，可知實驗分為

對照，所以應圍繞假設，通過

的

情況作出結論。“是”“否”淀粉還原糖A、BA、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。總體思路：本題為探究性實驗，要先作出“是”或“否”的假設；據所給藥品可知，碘是檢驗淀粉的，斐林試劑是檢驗還原糖的(即淀粉水解產物)；據實驗步驟(2)，可知實驗分為A、B對照；所以綜合起來講，圍繞假設通過A、B的顯色情況作出結論。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無藍色出現，A2出現磚紅色沉淀②A1、A2的顏色分別與B1、B2相同，A1出現藍色，A2無磚紅色沉淀一題多變另一位同學要探究土壤微生物能否分解農藥，并盡快得出實驗結論，用“敵草隆”(一種除草劑)進行實驗：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

培養相同時間B.檢測“敵草隆”的消失情況，預計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課堂小結無機環境生物群落對點練習12341.關于生態系統的物質循環的敘述，不正確的是(

)。A.所說的物質是指組成生物體的C、H、O、N、P、S等元素B.所說的生態系統是指地球上最大的生態系統——生物圈C.所說的循環是指物質在生物群落與無機環境之間反復出現、

循環流動D.物質在循環過程中不斷遞減1234解析物質循環的實質為元素在生物圈這個最大的生態系統中往復出現、循環利用，在這個過程中物質是守恒的。答案D12342.某生物興趣小組的同學為證明某細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。哪種實驗方案能達到目的(

)。1234序號實驗處理甲乙方案一無菌條件自然條件方案二先滅菌，再放于適宜條件下自然條件方案三先滅菌，再放于適宜條件下先滅菌，然后接種某種細菌，最后置于適宜條件下1234A.方案一

B.方案二C.方案三

D.三個方案都不能達到解析欲證明樹葉的分解是由“某種細菌”所引起的，應先將樹葉滅菌，排除其他微生物對實驗結果的干擾，同時應將滅菌后的樹葉分成兩組，一組接種該細菌，另一組不接種，兩組均置于適宜條件下培養，以便對比分析得出結論。答案C12343.在自然生態系統中，物質是能量流動的載體。下列敘述正確的是(

)。A.能量可驅動物質循環B.物質和能量可循環利用C.能量只能在食物鏈中流動D.能量和生物數量金字塔均可倒置1234解析生態系統的主要功能是能量流