生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)

1、名師點撥C學(xué)科：生物教學(xué)內(nèi)容：生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)開蠟孕習(xí)【課前復(fù)習(xí)】應(yīng)該復(fù)習(xí)鞏固“綠色植物的光合作用”和“細(xì)胞呼吸”以及“人和動物在學(xué)習(xí)新課前體三大營養(yǎng)物質(zhì)代謝”等知識，及時復(fù)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)的成分及結(jié)構(gòu)和能量流動的知識，使學(xué)習(xí) 物質(zhì)循環(huán)的新知識與這些學(xué)過的知識間建立有機(jī)的聯(lián)系。以利于知識的理解和掌握。溫故會做了，學(xué)習(xí)新課才能有保障生物界中最基本的物質(zhì)代謝和能量代謝是新陳代謝B.光合作用C.細(xì)胞呼吸D.蒸騰作用解析：新陳代謝包括物質(zhì)代謝和能量代謝，是生物體內(nèi)一切有序的化學(xué)反應(yīng)的總稱。細(xì) 胞呼吸是將生物體內(nèi)的有機(jī)物分解，能量釋放的過程。蒸騰作用是水分以氣體狀態(tài)從體內(nèi)散 發(fā)到體外的過程。這三種生理活動都

2、涉及到物質(zhì)代謝和能量代謝，但都不是最基本的。只有 光合作用，可以利用光能，將光能貯存在有機(jī)物中，為能量代謝提供基礎(chǔ)?？梢詫o機(jī)物轉(zhuǎn) 化為有機(jī)物，為物質(zhì)代謝提供基礎(chǔ)。因此，光合作用是生物界中最基本的物質(zhì)代謝和能量代 謝。下列各項中不屬于光合作用意義的是把無機(jī)物制造成有機(jī)物B.把光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能C.吸收CO2放出O2D.是生命的基本特征解析：根據(jù)光合作用的概念可知，A、B、C都屬于光合作用的意義。只有D不是，生命 的基本特征應(yīng)是新陳代謝。根據(jù)圖861不完整的細(xì)胞呼吸示意圖，解答下列問題：圖 861填出圖中方格內(nèi)的物質(zhì)名稱。從圖中選擇有關(guān)的字母，填在題的橫線上。有氧呼吸的途徑是;細(xì)胞呼吸過程中產(chǎn)生能

3、量最多的是 階段；細(xì)胞呼吸過程中能產(chǎn)生氫的階段是;氧氣參與 階段的化學(xué)反應(yīng)。在下列橫線上填出相應(yīng)內(nèi)容：A與B階段的反應(yīng)屬于，其反應(yīng)式是。A與E階段的反應(yīng)屬于，其反應(yīng)式是。有氧呼吸的反應(yīng)式為。答案：（1）丙酮酸 （2）AfCDDACD（3）無氧呼吸 C6H12O6酶2C3H6O3+能量無氧呼吸C6H12O6 酶2C2H5OH+2CO2+能量CH O +6H O+6O 酶 6CO +12H O+能量6 12 62222知新 一先看 書，再來做一做 物質(zhì)循環(huán)：在生態(tài)系統(tǒng)中，組成生物體的 P、S等化學(xué)元素，不斷進(jìn)行著從 到，又從生物群落回到無機(jī)環(huán)境的循環(huán)過程。碳循環(huán)的形式碳在生物群落與無機(jī)環(huán)境之間的循

4、環(huán)主要以 的形式進(jìn)行的。碳循環(huán)的途徑無機(jī)環(huán)境中的碳主要通過 進(jìn)入生物群落；生物群落中的碳主要通過 回到無機(jī)環(huán)境。生物群落中的碳是通過 和來傳遞的。碳循環(huán)的特點無機(jī)環(huán)境中的碳可以被生物群落利用;大氣中的二氧化碳能夠隨著大氣環(huán)流在全球范圍內(nèi)運動，碳循環(huán)具有。能量流動與物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系（1）兩者的不同特點在物質(zhì)循環(huán)的過程中，無機(jī)物中的物質(zhì)可以被生物群落;能量在流經(jīng)生 態(tài)系統(tǒng)各個營養(yǎng)級的時候是 的，且運動是 的，不是循環(huán)的。（2）聯(lián)系物質(zhì)作為能量的，使能量沿著食物鏈（網(wǎng)）流動；能量作為 ，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?！緦W(xué)習(xí)目標(biāo)】理解生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的概念。理解碳循環(huán)的過程。理解和應(yīng)

5、用能量流動和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系?！净A(chǔ)知識精講】課文全解：本小節(jié)內(nèi)容包括三部分：物質(zhì)循環(huán)的概念；碳循環(huán)；能量流動與物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系。關(guān)于物質(zhì)循環(huán)的概念，教材首先通過兩個富有啟發(fā)性的問題：地球為什么能源源不斷地 為生物提供各種物質(zhì)呢？為什么我們并沒有感覺到大氣中的氧氣減少呢？把我們引入學(xué)習(xí)的 主題，接著利用前面學(xué)過的生物學(xué)知識，概括性地講述了物質(zhì)循環(huán)的概念。特別強(qiáng)調(diào)性地指 出：物質(zhì)循環(huán)帶有全球性，所以，物質(zhì)循環(huán)又叫做生物地球化學(xué)循環(huán)。關(guān)于碳循環(huán)，是本小節(jié)的重點內(nèi)容。教材先用一串彩色圖片，展示了生物圈中碳循環(huán)的 全過程，直觀形象地把我們帶入了茂密的森林、遼闊的草原、藍(lán)色的天空、沸騰的工廠，以 感受碳循環(huán)

6、過程的豐富性與復(fù)雜性，緊接著詳細(xì)而精辟地講述了碳循環(huán)的形式、過程和范圍。 在過程中，教材緊緊圍繞剛學(xué)過的生態(tài)系統(tǒng)的成分與營養(yǎng)結(jié)構(gòu)，說明生產(chǎn)者（綠色植物），把大氣中的二氧化碳和水合成糖類等有機(jī)物被消費者利用，生產(chǎn)者和消費者又通過細(xì)胞呼吸把 二氧化碳釋放到大氣中，生產(chǎn)者和消費者的遺體又被分解者所分解利用，所產(chǎn)生的二氧化碳 也返回到大氣中。然后，教材直接指出生物群落中的碳和無機(jī)環(huán)境中的碳形成了循環(huán)回路。 同時，教材還采用事物是普遍聯(lián)系的哲學(xué)觀點，講述了古代的動植物遺體變成煤和石油，被 人們開采后燃燒產(chǎn)生的二氧化碳也放回到大氣中。自然而然地推導(dǎo)出了生態(tài)系統(tǒng)中碳循環(huán)的 主要形式是二氧化碳?xì)怏w，同時也闡明

7、了碳循環(huán)具有全球性的原因和物質(zhì)循環(huán)又叫“生物地 化循環(huán)”的理由。最后，教材以較長的篇幅，用“溫室效應(yīng)”的形成與危害強(qiáng)調(diào)指出了人類 活動對碳循環(huán)的影響；以“物質(zhì)循環(huán)”與“能量流動”相比較的形式總結(jié)性地說明了無機(jī)環(huán) 境中的物質(zhì)可以被生物群落反復(fù)循環(huán)利用。關(guān)于能量流動與物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系和作用，教材先站在生態(tài)系統(tǒng)的角度概括地指出：二者 是生態(tài)系統(tǒng)的主要功能。接著分析了二者的關(guān)系。即：二者是同時進(jìn)行，相互依存，不可分 割的統(tǒng)一整體。綜上所述，本節(jié)知識結(jié)構(gòu)如下：物質(zhì)循環(huán)的概念 碳循環(huán)問題全解：113.怎樣理解生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的概念及范圍？（見課文全解第二段）114 .碳循環(huán)的形式和過程如何？（見課文全解第三

8、段）115. “溫室效應(yīng)”是如何形成的？又有哪些危害？在生態(tài)系統(tǒng)中，組成生物體的C、H、0、N、P、S等化學(xué)元素，不斷進(jìn)行著從無機(jī)環(huán)境 到生物群落，又從生物群落回到無機(jī)環(huán)境的循環(huán)過程，這就是生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)。因此， 物質(zhì)循環(huán)具有往復(fù)性和全球性的特點。以碳循環(huán)為例，物質(zhì)之所以循環(huán)運動，取決于生產(chǎn)者 的光合作用（碳元素的輸入）和各營養(yǎng)級生物及分解者的細(xì)胞呼吸（碳元素的輸出）等生理 過程的平衡（圖8-6-2）。但由于現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展，人類大量燃燒煤和石油等化石燃料， 使地層中經(jīng)過千百萬年積存的碳元素在很短時間內(nèi)釋放出來。再加上人類亂砍濫伐，使森林 等植被面積大幅度萎縮，打破了生物圈中碳循環(huán)的平衡

9、，使大氣中二氧化碳的含量迅速增加。 這樣，太陽短波輻射可以透過大氣射入地面，而地面增暖后放出的長波輻射卻被大氣中的二 氧化碳等物質(zhì)所吸收，從而引起大氣變暖的效應(yīng)，即“溫室效應(yīng)”。大氣中的二氧化碳就像 一層厚厚的玻璃，使地球變成了一個大暖房。見圖863。消費者一（分解者生崗圖 864圖 863溫室效應(yīng)對生物圈和人類社會都有著不可忽視的影響。荒漠將擴(kuò)大，土地侵蝕加重，森 林退向極地，早澇災(zāi)害嚴(yán)重，雨量將增加7%11%,由于氣溫升高，會加快極地冰川的融化， 導(dǎo)致海平面上升，進(jìn)而對陸地生態(tài)系統(tǒng)和人類的生存，尤其對沿海發(fā)達(dá)城市構(gòu)成威脅。116 .生態(tài)系統(tǒng)的能量流動和物質(zhì)循環(huán)有怎樣的區(qū)別與聯(lián)系？能量流動和

10、物質(zhì)循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)的主要功能，二者具有不同的特點。在物質(zhì)循環(huán)過程中， 無機(jī)環(huán)境中的物質(zhì)可以被生物群落反復(fù)利用，即具有循環(huán)性，因此生物圈是一個在物質(zhì)上自 給自足的系統(tǒng)；能量流動則不同，能量在流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)各個營養(yǎng)級的時候，是逐級遞減的， 而且運動是單向的，不是循環(huán)的。盡管能量流動和物質(zhì)循環(huán)具有不同的特點，但是二者又有著密切的聯(lián)系：能量流動和物 質(zhì)循環(huán)是同時進(jìn)行的，二者均始于生產(chǎn)者通過光合作用合成有機(jī)物固定太陽能，然后沿著共 同的渠道一一食物鏈（網(wǎng)）一起運行；彼此相互依存，不可分割。因為能量的固定、儲存， 轉(zhuǎn)移和釋放，離不開物質(zhì)的合成和分解等過程，物質(zhì)作為能量的載體，使能量以含碳有機(jī)物 中化學(xué)能的形

11、式沿著食物鏈（網(wǎng)）流動；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，生態(tài)系統(tǒng)的各組成成分：非生物的物質(zhì)和能量，生產(chǎn)者、消費者、分 解者，正是通過能量流動和物質(zhì)循環(huán)，才能夠緊密地聯(lián)系在一起，從而相互作用、相互影響， 形成一個四位一體的統(tǒng)一整體一一生態(tài)系統(tǒng)。（如圖8-6-5）呼吸圖 865【學(xué)習(xí)方法指導(dǎo)】本小節(jié)的學(xué)習(xí)可采用“圖解分析、歸納法”來對本節(jié)的重點“碳循環(huán)”的過程進(jìn)行學(xué)習(xí)， 對物質(zhì)循環(huán)與能量流動的關(guān)系可采用“列表比較法”從二者的“形式、特點、范圍、聯(lián)系” 等諸多方面進(jìn)行比較學(xué)習(xí)并掌握之?！局R拓展】生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的3種主要類型（1）水循環(huán)在生態(tài)系統(tǒng)中，水是以液態(tài)、固

12、態(tài)、氣態(tài)這3種形式存在的。海洋、湖泊表面的水不斷 蒸發(fā)，變成水蒸氣。水蒸氣在空氣中遇冷凝結(jié)又成為降雨。這些降雨一部分直接又落回江河 湖海，而另一部分則落到陸地。落到陸地的這部分降雨，一些被植物吸收，另一些則滲入地 下，成為地下水，地下水最終又緩慢流入海洋。而植物吸收土壤中的水分后，又通過蒸騰作 用，將水分子送回大氣中。動物則直接飲用河流、湖泊中的水，并從食物（植物或動物）中取 得一部分水，最后通過分泌、排泄等活動把水分還回給環(huán)境。這就是生態(tài)系統(tǒng)中水循環(huán)的大 致過程。氣體型循環(huán)氣體型循環(huán)主要有碳元素的循環(huán)、氮元素的循環(huán)和氧元素的循環(huán)。這里，我們主要介紹 一下碳元素的循環(huán)。呼吸的重點是吸入氧氣而呼

13、出二氧化碳?xì)怏w，而植物除了呼吸以外，還可以進(jìn)行光合作 用，“吸入”二氧化碳?xì)怏w，而“呼出”氧氣?？諝庵械亩趸急恢参铩拔搿焙笞?yōu)樘?類，大部分用于植物生長，而少部分通過細(xì)胞呼吸被送還給大氣。動物們則是通過食物鏈攝 食碳元素，其中也有一小部分用于呼吸，大部分用于自身的生長。最后那些沒有被捕食的動 植物死掉后，尸體被分解者(如真菌)分解，將當(dāng)初用于自身生長的碳元素也全部以二氧化碳 的形式放還給大氣。以上就是碳循環(huán)的主要途徑。沉積型循環(huán)磷循環(huán)、硫循環(huán)，及鈣、鉀、鈉、鎂的循環(huán)都為沉積型循環(huán)。下面以磷循環(huán)為例，介紹 一下沉積型循環(huán)。沉積巖中的磷酸鹽因風(fēng)化、侵蝕等作用而溶于水中，進(jìn)入土壤或海洋。植物可

14、以從土壤 中直接吸收磷酸根離子，用于合成自身的一些物質(zhì)，然后再通過食物鏈將磷傳遞給植食動物、 肉食動物，最后這些動物的尸體被分解者分解，磷又重新回到環(huán)境中，“等待”再次被植物 吸收。以上是磷在陸地生態(tài)系統(tǒng)中的情況。以上我們提到，巖石風(fēng)化后，一部分磷酸鹽進(jìn)入 土壤，而另一部分磷酸鹽則進(jìn)入海洋。進(jìn)入海洋生態(tài)系統(tǒng)的磷酸鹽也相繼被浮游植物、浮游 動物等吸收。但這些動植物死后，尸體沉入海底，只有小部分可被分解繼而“等待”植物的 再次吸收，而大部分尸體還未來得及被分解就被淤泥與海沙所覆蓋，最終在海底長期積存下 來，于是這部分磷就暫時脫離了循環(huán)，磷循環(huán)也因而被稱為不完全循環(huán)。直至下次海平面的 變遷，這部分磷

15、才能“重見天日”?！就竭_(dá)綱訓(xùn)練】生物地化循環(huán)是指：組成生物的基本元素在陸地生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)和能量流動的復(fù)雜過程在能量流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級時逐級遞減的全過程在組成生態(tài)系統(tǒng)的生物群落生物體內(nèi)的反復(fù)循環(huán)運動在生物圈的生物群落與無機(jī)環(huán)境之間的反復(fù)循環(huán)運動在生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)中，把CO2釋放到大氣中有多種形式，其中起主導(dǎo)作用的是植物和動物的細(xì)胞呼吸化石燃料的燃燒作用分解者對有機(jī)物的分解作用。.化工廠對碳酸鹽的分解作用圖8-6-6為生態(tài)系統(tǒng)各組成成分的關(guān)系圖解示意圖，請分別回答如下問題：圖 866圖中A、B、C、D各指什么？圖中又分別指什么？在生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)中，既能使CO2進(jìn)入生物群落，又能將其釋放到

16、大氣中的生物是A.分解者B.植食動物C.肉食動物D.綠色植物與自然界的碳循環(huán)關(guān)系最為密切的兩種細(xì)胞器是A.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體B.葉綠體和線粒體C.核糖體和葉綠體D核糖體和高爾基體生物的下列過程中，與碳循環(huán)無直接關(guān)系的是A.光合作用B.細(xì)胞呼吸C.蒸騰作用D.微生物的分解作用下列有關(guān)生態(tài)系統(tǒng)功能的敘述中，不正確的是能量只能由較低營養(yǎng)級流向較高營養(yǎng)級食物鏈中的營養(yǎng)級可以是無限的能量流動和物質(zhì)循環(huán)可以較長時間地保持動態(tài)平衡生態(tài)系統(tǒng)中的能量最終以熱能形式散失到環(huán)境中我國北方處于平衡狀態(tài)的某森林生態(tài)系統(tǒng)，其碳素循環(huán)如圖867,箭頭和字母 分別表示碳素傳遞的方向和轉(zhuǎn)移量。下列選項正確的是圖 867A.夏季，

17、ab + c + eB.秋季，e + fVgC.春季，g=b + e + fD.冬季，dc + f在我國南方某地區(qū)建立了 “?；~塘”農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，獲得了豬、魚、蠶和糧全面 豐收。圖868為該生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動示意圖。請根據(jù)圖回答:該生態(tài)系統(tǒng)所需的能量來自。該生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)者是。該生態(tài)系統(tǒng)中除了已知的生物種類外，還必須有 等生物作為率0在該生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)，物質(zhì)經(jīng)多次重復(fù)利用，提高了該生態(tài)系統(tǒng)是根據(jù) 原理建立的。請根據(jù)圖869填空。圖 869 圖中B為 氣體。如果B物質(zhì)進(jìn)入C內(nèi)，可能進(jìn)行的反應(yīng)式是C到B的物質(zhì)流向?？梢酝ㄟ^一一這兩種方式來完(3)中，要變成氨基酸，要變成甘油和脂肪酸，才能被

18、生物E吸收利成。(4)生物D被取食進(jìn)入生物E的要變成葡萄糖，用，這個過程叫做。生物E用于飛翔、捕食等生命活動的能量最終來源于圖中 要使上圖的生態(tài)系統(tǒng)長久維持下去，還必須有 的存在。三第清做完僵此后再肯笞皋！參考答案解析：生物地化循環(huán)是生物地球化學(xué)循環(huán)的簡稱。指的是最大的生態(tài)系統(tǒng)（生物圈） 中的物質(zhì)循環(huán)，是組成生物體的基本元素在生物圈的生物群落與無機(jī)環(huán)境之間的反復(fù)循環(huán)運 動。這種運動帶有全球性，它不局限于陸地生態(tài)系統(tǒng)，更不局限于生物群落體內(nèi)，也不同于 能量在流經(jīng)各營養(yǎng)級時逐級遞減的過程。答案：D解析：本題是較深層次的理解性問題。碳酸鹽屬于巖石圈的碳源，而巖石圈的碳源 和千萬年沉積的化石燃料的碳源，活動緩慢、循環(huán)周期長，基本上屬貯存碳庫。分解者分解 作用又是相