【生物課件】生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)及與能量流動的關系 2023-2024學年高二上人教版（2019）選擇性必修2

第1課時

第3章第3節(jié)生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性人教版高中生物選擇性必修2生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)及與能量流動的關系

學習目標1.通過分析碳循環(huán)的過程，建構概念模型，概述物質循環(huán)的概念、過程和特點(重、難點)。2.通過分析比較生態(tài)系統(tǒng)能量流動與物質循環(huán)的過程，說明兩者的關系。

情境視頻月宮一號

“空間基地生物再生生命保障系統(tǒng)基地實驗裝置”，世界上只有美國和俄羅斯掌握該技術，這項研究對保障中國載人月球基地及火星探測等航天計劃的順利進行、保障航天員生命安全和生活質量具有重大意義?！吧镌偕缴Ｕ霞夹g”是當今世界上最先進的閉環(huán)回路生命保障技術，是未來月球、火星基地等載人深空探測所需的十大關鍵技術之一，且由于其難度和復雜性高而優(yōu)先級最高。事實11.“月宮一號”實驗艙中的植物具有什么作用?2.“月宮一號”除了種植植物之外，還應該有哪些生物?為什么還需要它們？進行光合作用，將無機物轉化為有機物，固定太陽能。還有動物、微生物。微生物能夠將有機物分解為無機物，動物能夠加快物質循環(huán)，加上植物，這樣使得物質能快速循環(huán)起來。結合材料思考任務13.為了保證志愿者在“月宮一號”實現(xiàn)自給自足，實驗艙內除了生物成分，還應該具備哪些條件?“月宮一號”是一個完全封閉的生態(tài)系統(tǒng)嗎？結合材料思考任務1非生物的物質（水、無機鹽等）和能量（光能）。不是

“空間基地生物再生生命保障系統(tǒng)基地實驗裝置”，世界上只有美國和俄羅斯掌握該技術，這項研究對保障中國載人月球基地及火星探測等航天計劃的順利進行、保障航天員生命安全和生活質量具有重大意義?！吧镌偕缴Ｕ霞夹g”是當今世界上最先進的閉環(huán)回路生命保障技術，是未來月球、火星基地等載人深空探測所需的十大關鍵技術之一，且由于其難度和復雜性高而優(yōu)先級最高。事實1

生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)一

能量流動和物質循環(huán)的關系二目錄一

生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)一【思考】你呼出的CO2離開你后會開始怎樣的旅行？CO2呼吸作用光合作用攝食糞便呼吸作用呼吸作用C元素和O元素在生物群落和非生物環(huán)境之間是不斷循環(huán)的分解者一

生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)一二氧化碳能溶于水，因此可在大氣和海洋、河流之間進行交換。此外，碳還可以長期固定或保存在非生命系統(tǒng)中，如固定于煤、石油或木材中。人類對煤和石油等能源的利用，向大氣中排放了大量的二氧化碳。事實2分析碳循環(huán)的過程及特點任務2（1）碳在非生物環(huán)境的存在形式：（2）碳在生物體內的存在形式：（3）碳進入生物體的途徑：（4）碳在生物體之間傳遞途徑：（5）碳進入非生物環(huán)境的途徑：（6）碳在生物群落與非生物環(huán)境間循環(huán)形式：1.結合教材P62圖3-10思考下列問題碳循環(huán)過程碳循環(huán)示意圖（1）碳在非生物環(huán)境的存在形式：（2）碳在生物體內的存在形式：（3）碳進入生物體的途徑：（4）碳在生物體之間傳遞途徑：（5）碳進入非生物環(huán)境的途徑：（6）碳在生物群落與非生物環(huán)境間循環(huán)形式：CO2CO2（主要）和碳酸鹽等含碳有機物光合作用和化能合成作用食物鏈（網(wǎng)）①生物的呼吸作用②分解者的分解作用③化石燃料的燃燒——全球性和循環(huán)性分析碳循環(huán)的過程及特點任務2分析碳循環(huán)的過程及特點任務2大氣中的二氧化碳庫煤、石油水體中的HCO3-等巖石中的CaCO3等（1）CO2與HCO3-的相互轉化；（2）CaCO3與HCO3-的相互轉化；（3）煤、石油等化石燃料的開采與使用。將有機物分解為二氧化碳等。其他途徑：——全球性和循環(huán)性分析碳循環(huán)的過程及特點2.構建模型學生活動：結合圖3-10，用箭頭和簡短的文字表明碳元素在下述各成分之間的聯(lián)系任務2碳循環(huán)示意圖2.構建模型分析碳循環(huán)的過程及特點任務2遺體和排出物攝食燃燒生產(chǎn)者消費者分解者化石燃料呼吸作用呼吸作用光合作用大氣中的CO2庫分解作用非生物環(huán)境生物群落水圈中的CO2庫分析碳循環(huán)的過程及特點任務2

結合模型思考并回答問題:【討論1】碳主要以什么形式在非生物環(huán)境和生物群落之間循環(huán)？CO2【討論2】碳是通過什么生理過程進入生物群落的？主要是光合作用食物鏈、食物網(wǎng)含碳有機物【討論3】碳在生物群落內部傳遞的主要途徑和形式分別是什么？【討論4】生物群落中的碳以什么途徑回歸大氣圈？①生物的呼吸作用②分解者的分解作用③化石燃料的燃燒碳循環(huán)的全球性大氣環(huán)流注釋：由于二氧化碳能夠隨著大氣環(huán)流在全球范圍內進行，因此碳循環(huán)具有全球性。3.特點分析碳循環(huán)的過程及特點任務2

能量主要以光的形式到達地球，其中大部分最后以紅外線的形式從地球再輻射出去。在大氣層中，

CO2對光輻射沒有阻擋，但是能吸收紅外線并阻擋紅外線通過，就像溫室的玻璃頂罩一樣，能量進入容易出去難?；剂系拇罅咳紵髿庵蠧O2含量增加溫室效應4.人類活動對碳循環(huán)的影響分析碳循環(huán)的過程及特點任務24.人類活動對碳循環(huán)的影響分析碳循環(huán)的過程及特點任務2聯(lián)系社會——溫室效應全球氣候變暖加快極地冰川融化海平面上升洪災、旱災不斷威脅人類和生物的生存4.人類活動對碳循環(huán)的影響分析碳循環(huán)的過程及特點任務2聯(lián)系社會——溫室效應1）原因化石燃料的大量燃燒（主要原因）森林、草原等植被的破壞2）緩解措施減少化石燃料的使用，開發(fā)新能源大力植樹種草，提高森林覆蓋率4.人類活動對碳循環(huán)的影響分析碳循環(huán)的過程及特點任務2國家環(huán)保行動提高質量標準垃圾分類回收號召節(jié)約糧食退耕還林工程天然林保護工程沙漠治理行動城市綠化注釋：國家一方面通過天然林保護工程，退耕還林工程，沙漠治理行動，城市綠化等行動增加植物覆蓋率，加大對碳的吸收和固定；另一方面通過倡導垃圾分類回收，號召節(jié)約糧食，提高質量標準，發(fā)展無廢棄物農(nóng)業(yè)，發(fā)展清潔能源等方面，減少資源的浪費和利用，從而減少碳的釋放。從法律上和行動上助力碳中和。發(fā)展清潔能源無廢棄物農(nóng)業(yè)4.人類活動對碳循環(huán)的影響分析碳循環(huán)的過程及特點任務2戒奢侈、捐舊衣點適量、不浪費重隔熱、簡裝修乘公交、少開車關水電、節(jié)約紙個人低碳生活一

生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)一水循環(huán)過程一

生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)一硫循環(huán)過程硫循環(huán)的主要形式：硫在生物群落體內的存在形式：硫進入非生物環(huán)境的途徑：硫循環(huán)出現(xiàn)問題：含硫有機物SO2、SO42－分解者的分解作用、化石燃料的燃燒、火山爆發(fā)酸雨腐蝕建筑、酸化土壤和水體、腐蝕植物根系及葉片等，危害動植物生長等。一

生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)一磷循環(huán)過程一

生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)一氮循環(huán)過程根據(jù)氮循環(huán)示意圖，思考并回答下列問題。(1)植物吸收的氮以什么形式存在？離子固氮生物的固氮作用。(3)生物群落中的氮最終通過什么途徑返回大氣中？反硝化作用。(2)大氣中的氮氣通過什么途徑進入生物群落？(4)據(jù)圖可知氮元素是不斷循環(huán)的，但農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)為什么仍需不斷施加氮肥？農(nóng)田土壤中氮元素的含量往往不足以使作物高產(chǎn)，加之農(nóng)產(chǎn)品源源不斷地自農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)輸出，其中的氮元素并不能都歸還土壤，所以需要施加氮肥。一

生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)一組成生物體的碳、氫、氧、氮、磷、硫等元素，都在不斷進行著從非生物環(huán)境到生物群落，又從生物群落到非生物環(huán)境的循環(huán)過程。1.概念：2.特點：（1）全球性：物質循環(huán)中所說的“生態(tài)系統(tǒng)”指的是地球上最大的生態(tài)系統(tǒng)——

生物圈，因此又叫生物地球化學循環(huán)。（2）物質在生態(tài)系統(tǒng)中循環(huán)往復運動。光合作用、化能合成作用呼吸作用；微生物分解作用煤、石油燃燒；非生物環(huán)境生物群落C、H、O、N、P、S等元素歸納總結1.碳循環(huán)相關知識點小結(1)存在形式①非生物環(huán)境中：CO2和碳酸鹽。②生物群落內部：有機物。(2)流動形式①生物群落與非生物環(huán)境之間：CO2②生物群落內部：有機物。(3)進入生物群落的途徑①光合作用。②化能合成作用。(4)返回非生物環(huán)境的方式①生產(chǎn)者、消費者的呼吸作用。②分解者的分解作用。③化石燃料的燃燒。歸納總結2.辨析物質循環(huán)的三個易錯點(1)生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)中所說的“生態(tài)系統(tǒng)”并不是一般的生態(tài)系統(tǒng)，而是指地球上最大的生態(tài)系統(tǒng)——生物圈，因此物質循環(huán)具有全球性。(2)生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)中所說的“物質”并不是指組成生物體的化合物，而是指組成生物體的化學元素，如C、H、O、N、P、S等。(3)碳在生態(tài)系統(tǒng)各成分之間的傳遞并不都是雙向的，只有生產(chǎn)者與非生物環(huán)境之間的傳遞是雙向的，其他各成分間的傳遞均是單向的。歸納總結3.碳循環(huán)示意圖中各組成成分的判斷(1)圖甲——先根據(jù)A、B之間為雙向箭頭且指向B的箭頭最多可判斷：B為大氣中的二氧化碳庫，A為生產(chǎn)者。再根據(jù)A、C的箭頭都指向D可判斷：D為分解者，C為消費者。(2)圖乙——根據(jù)A、C之間為雙向箭頭且指向C的箭頭最多可判斷：A是生產(chǎn)者，C是大氣中的二氧化碳庫。根據(jù)A、B、D的箭頭都指向E可進一步判斷：E是分解者，B是初級消費者，D是次級消費者。跟蹤訓練1.碳中和是指CO2吸收量和CO2排放量達到平衡，實現(xiàn)CO2的“零排放”。研究碳循環(huán)是實現(xiàn)“碳中和”的重要基礎。下列說法錯誤的是A.碳在生物群落和非生物環(huán)境之間主要以CO2的形式循環(huán)B.大氣中的CO2主要通過綠色植物的光合作用進入生物群落C.控制生物體呼吸產(chǎn)生的CO2量是實現(xiàn)碳中和的重要措施D.植樹造林、增加綠地面積有助于降低大氣中的CO2濃度√有助于綠色植物通過光合作用吸收更多的CO2大氣中的CO2主要來源為化石燃料的燃燒，節(jié)能減排是實現(xiàn)碳中和的重要措施跟蹤訓練2.如圖為碳循環(huán)示意圖，下列有關敘述錯誤的是A.圖中①代表光合作用、③代表有氧呼吸B.①～④過程伴隨能量的輸入、傳遞、

轉化和散失C.CO2能夠隨著大氣環(huán)流在全球范圍內流動D.CO2在大氣圈和水圈之間的交換有利于

調節(jié)大氣中的碳含量√①代表光合作用或化能合成作用，②代表捕食，③④代表呼吸作用，主要是有氧呼吸

生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)一

能量流動和物質循環(huán)的關系二目錄

能量流動和物質循環(huán)的關系二能量流動和物質循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)的主要功能，它們同時進行，彼此相互依存，不可分割。能量的固定、儲存、轉移和釋放，都離不開物質的合成和分解等過程。物質作為能量的載體，使能量沿著食物鏈(網(wǎng))流動;能量作為動力，使物質能夠不斷地在生物群落和非生物環(huán)境之間循環(huán)往返。事實3物質循環(huán)和能量流動的關系任務31、如果沒有太陽，碳能不能從無機環(huán)境進入生物群落？2、消費者如何從生產(chǎn)者獲取能量？3、物質的存在形式、能量是如何流動的？結合教材P65思考以下問題

能量流動和物質循環(huán)的關系二能量流動和物質循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)的主要功能，它們同時進行，彼此相互依存，不可分割。能量的固定、儲存、轉移和釋放，都離不開物質的合成和分解等過程。物質作為能量的載體，使能量沿著食物鏈(網(wǎng))流動;能量作為動力，使物質能夠不斷地在生物群落和非生物環(huán)境之間循環(huán)往返。事實3物質循環(huán)能量流動無機物有機物太陽能有機物中化學能光合作用無機物熱能、其他能量細胞呼吸物質循環(huán)和能量流動的關系任務3

能量流動和物質循環(huán)的關系二能量流動和物質循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)的主要功能，它們同時進行，彼此相互依存，不可分割。能量的固定、儲存、轉移和釋放，都離不開物質的合成和分解等過程。物質作為能量的載體，使能量沿著食物鏈(網(wǎng))流動;能量作為動力，使物質能夠不斷地在生物群落和非生物環(huán)境之間循環(huán)往返。事實31、如果沒有太陽，碳能不能從無機環(huán)境進入生物群落？2、消費者如何從生產(chǎn)者獲取能量？3、物質的存在形式、能量是如何流動的？能量是物質循環(huán)的動力物質是能量流動的載體物質循環(huán)和能量流動的關系任務31.請在碳循環(huán)過程模型上繪制能量流動過程。物質循環(huán)和能量流動的關系任務3

對比歸納能量流動和物質循環(huán)的關系物質循環(huán)和能量流動的關系任務3

對比歸納能量流動和物質循環(huán)的關系物質循環(huán)和能量流動的關系任務3

對比歸納能量流動和物質循環(huán)的關系項目能量流動物質循環(huán)形式主要以有機物為載體無機物、有機物特點____________________________范圍生態(tài)系統(tǒng)的各營養(yǎng)級之間_______________聯(lián)系同時進行，相互依存，不可分割。①能量的_______________________，離不開物質的合成和分解等過程；②物質是能量沿食物鏈(網(wǎng))流動的載體；③能量是物質在生態(tài)系統(tǒng)中循環(huán)往返的動力單向流動，逐級遞減循環(huán)往復生物圈(全球性)固定、儲存、轉移和釋放請根據(jù)本節(jié)所學內容，描述“月宮一號”中物質和能量的關系？反饋評價氣體循環(huán)、水循環(huán)、碳循環(huán)等物質循環(huán)跟蹤訓練3.下列關于生態(tài)系統(tǒng)物質循環(huán)和能量流動的敘述，錯誤的是A.生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉化和散失的過程為生態(tài)系統(tǒng)的能量流動B.當生產(chǎn)者通過光合作用合成有機物時，能量就從非生物環(huán)境流入生物群落C.物質是能量的載體，生態(tài)系統(tǒng)中的能量是伴隨著物質循環(huán)而循環(huán)利用的D.在物質循環(huán)過程中，非生物環(huán)境中的物質可以被生物群落反復利用√生態(tài)系統(tǒng)能量流動特點：單向流動，逐級遞減。物質可以循環(huán)，能量不能循環(huán)。跟蹤訓練√4.如圖為生態(tài)系統(tǒng)能量流動和物質循環(huán)的關系圖，下列相關敘述錯誤的是A.圖中黑色箭頭可表示能量流動過程，白色箭頭可表示物質循環(huán)過程B.能量流動和物質循環(huán)可借助生物之間的取食過程相依相伴進行C.②表示熱能散失的過程，生態(tài)系統(tǒng)需要通過①過程從外界獲得能量D.若圖中物質循環(huán)表示碳循環(huán)，則碳在③④⑤過程的傳遞形式為CO2①主要表示生產(chǎn)者通過光合作用固定太陽能，②表示各種生物的呼吸作用以熱能形式散失的能量③④表示捕食關系，以及能量流動的方向⑤物質循環(huán)③④傳遞有機物課堂小結本堂課你學到了哪些知識？畫出概念圖進行總結生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)物質循環(huán)對象：組成生物體的元素特點：全球性，循環(huán)性碳循環(huán)過程物質循環(huán)與能量流動的關系范圍：生物圈實例五分鐘查落實【判斷正誤】(1)參與物質循環(huán)的對象是含有碳的糖類、脂肪、蛋白質等有機物(

)(2)物質循環(huán)的范圍是生物圈，而不是具體的某一生態(tài)系統(tǒng)(

)(3)沼渣等作為肥料還田，使物質能夠循環(huán)利用(

)(4)在碳循環(huán)中生產(chǎn)者只起固定CO2的作用(

)(5)海洋對于調節(jié)大氣中的碳含量起著非常重要的作用(

)(6)物質循環(huán)和能量流動是兩個獨立的過程(

)(7)只有在光照的條件下，生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)和能量流動才是同時進行的(

)(8)光合作用推動碳循環(huán)過程，促進了生物群落中的能量循環(huán)(

)×√√×√×××1.組成生物體的C、H、O、N、P、S等元素，都在不斷進行著從非生物環(huán)境到生物