新教材2025版高中生物第3章生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性第3節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)學生用書新人教版選擇性必修2VIP

第3節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)課堂互動探究案課程標準1.分析生態(tài)系統(tǒng)中的物質循環(huán)的過程及其特點。2．理解生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)。3．理解生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)和能量流淌的關系。4．闡明某些有害物質會通過食物鏈不斷地富集的現象。5．分析生態(tài)系統(tǒng)中的物質在生物群落與非生物環(huán)境之間不斷循環(huán)的規(guī)律。素養(yǎng)達成1.通過分析生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)和能量流淌的關系，建立生命系統(tǒng)的物質和能量觀。(生命觀念)2．通過分析生態(tài)系統(tǒng)物質循環(huán)的模式圖，培育運用理性思維分析問題、解決問題的實力。(科學思維)3．通過分析溫室效應產生的緣由及減緩措施，培育環(huán)保意識。(社會責任)設疑激趣20世紀50年頭，人們曾經在農田中廣泛運用DDT殺蟲劑，并取得了較好的殺蟲效果，然而讓人們意想不到的是，在遠離施藥地區(qū)的南極大陸的企鵝體內竟也發(fā)覺了DDT！DDT是如何進入南極企鵝體內的呢？生態(tài)系統(tǒng)的物質是否也能流淌？具有什么特點？學完這節(jié)“生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)”后，信任同學們就能說明這些問題了。夯基提能·分層突破——互動·探究·智涂學習主題一碳循環(huán)、生物富集及其對環(huán)境的影響活動1如圖是自然界碳循環(huán)的簡圖，據圖分析并回答下列有關問題：1．圖中的甲、乙、丙分別是什么？①、②、③分別表示什么過程？2．大氣中CO2進入生物群落的主要途徑是什么？(用圖中代號表示)3．碳循環(huán)都是雙向的嗎？說明理由?；顒?閱讀教材思索下列問題：1．假如人們不按生態(tài)規(guī)律辦事，亂砍濫伐森林，對生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)有何影響？2．造成溫室效應的緣由是什么？減緩溫室效應可以實行哪些措施？3．運用農藥DDT(難降解)的只是一小部分地區(qū)，可是遠在南極的動物體內也發(fā)覺了DDT，這一現象說明物質循環(huán)具有________。易錯警示：物質循環(huán)中“物質”和“范圍”的相識誤區(qū)(1)物質循環(huán)的范圍并不是特指哪個生態(tài)系統(tǒng)，而是指整個生物圈。(2)碳循環(huán)的物質特指碳元素，而不是CO2，因為碳在生態(tài)系統(tǒng)中有許多存在形式，如有機物中的碳、CO2、碳酸鹽等。解題通法“三看法”確認碳循環(huán)各成分碳在生物群落和非生物環(huán)境之間實現循環(huán)的關鍵成分是生產者和分解者。1.碳循環(huán)分析(1)碳存在形式非生物環(huán)境：二氧化碳和碳酸鹽(2)碳循環(huán)形式：進入生物群落生物群落內部返回非生物環(huán)境形式二氧化碳含碳有機物二氧化碳方式光合作用和化能合成作用通過食物鏈或食物網a.生產者和消費者的呼吸作用b.分解者的分解作用c.化石燃料的燃燒方向在群落內部單向，群落與非生物環(huán)境之間雙向(3)碳元素的傳遞規(guī)律：碳元素在非生物環(huán)境與生物群落之間傳遞時，只有生產者與非生物環(huán)境之間的傳遞是雙向的，其他成分之間的傳遞都是單向的(推斷生態(tài)系統(tǒng)各成分的依據)。2．碳平衡分析及對環(huán)境的影響(1)碳平衡的含義：指碳的排放和汲取在數量或質量上相等，大氣中的CO2濃度相對穩(wěn)定。(2)碳平衡的失調——溫室效應：3．生物富集(1)發(fā)生生物富集的條件①富集物質在環(huán)境中的存在形式必需是比較穩(wěn)定的。②富集物質必需是生物體能夠汲取的。③富集物質在生物代謝過程中是不易被分解的。(2)常見存在生物富集現象的污染物重金屬如鉛(Pb)、鎘(Cd)、汞(Hg)等，人工合成的有機物如DDT、六六六等以及一些放射性物質。(3)富集的過程①途徑：食物鏈。②實例——鉛的富集過程留意：人是生物富集的最大受害者。4．重金屬鹽和DDT等農藥的生物富集作用生物富集作用與能量流淌正好相反，能量在沿食物鏈流淌時逐級遞減，而農藥或重金屬鹽則存在“生物富集現象”，即養(yǎng)分級越高，該物質濃度越高。如圖所示：DDT沿食物鏈放大1．(學業(yè)水平三)在自然界的物質循環(huán)中，對物質的轉化起著重要作用的是()A.微生物和綠色植物B．綠色植物和動物C.動物和微生物D．化能自養(yǎng)生物2．(學業(yè)水平三)下列關于碳循環(huán)及溫室效應的敘述中，錯誤的是()A.海洋對于調整大氣圈的含碳量起著特別重要的作用B.大氣中二氧化碳的含量有明顯的晝夜變更和季節(jié)變更C.化石燃料大量燃燒導致大氣中二氧化硫增加造成全球變暖D.地球變暖會變更全球降水格局，有些樹種分布區(qū)發(fā)生變更3．(學業(yè)水平四)環(huán)境中的汞、鉛等重金屬隨食物、飲水進入生物體內后儲存在脂肪、神經組織中，不簡單被排出體外。某生態(tài)系統(tǒng)有甲、乙、丙、丁四個養(yǎng)分級，在某一時間測得生物體內所含某種重金屬的濃度如圖所示。下列相關敘述錯誤的是()A.所處養(yǎng)分級越高的生物，其體內重金屬濃度越高B.乙養(yǎng)分級攝入的能量多于乙養(yǎng)分級同化的能量C.該生態(tài)系統(tǒng)中物質流淌渠道是丙→甲→乙→丁D.DDT和重金屬都可通過食物鏈積累4.(學業(yè)水平四)(不定項選擇)如圖表示某生態(tài)系統(tǒng)中4種成分之間的關系。以下相關敘述中，錯誤的是()A.1和2包含著全部種群構成的群落B.3代表的生物可能是原核生物C.①代表光合作用，②代表呼吸作用D.4可以表示大氣中的CO2學習主題二生態(tài)系統(tǒng)中能量流淌和物質循環(huán)的關系活動1兩位同學在觀看有關恐龍的影片時，甲同學提出：“我體內的能量中可能有遠古恐龍體內的能量。”乙同學也提出：“我體內的物質中可能有遠古恐龍體內的物質?！边@兩位同學的說法對嗎？試分析緣由?；顒?下圖是某生態(tài)系統(tǒng)的結構模式圖，該圖中只表示物質流向的箭頭是哪些？可表示能量流淌的箭頭有哪些？(用圖中的數字標號表示)活動3如圖為生態(tài)系統(tǒng)中能量流淌和碳循環(huán)的關系圖，據圖探討：1．對物質循環(huán)起關鍵作用的生態(tài)系統(tǒng)的成分是什么？為什么？2．能量流淌與物質循環(huán)是怎樣聯系在一起的？易錯警示：1．繪制物質循環(huán)和能量流淌圖解時應留意的問題(1)繪制物質循環(huán)圖解時，留意物質是可以循環(huán)的，即物質循環(huán)的箭頭可以是雙向的。(2)能量流淌是單向的，生產者的能量可流向消費者和分解者，但消費者與分解者中的能量不能流向生產者。(3)繪制能量流淌圖解時，只要存在有機物傳遞即伴隨著能量的傳遞(如動植物遺體、殘枝敗葉→沼氣池；沼渣→食用菌等，均既有物質傳遞，又有能量流淌)。2．生態(tài)系統(tǒng)物質循環(huán)和能量流淌“平衡”的相對性(1)一個生態(tài)系統(tǒng)的能量流淌和物質循環(huán)保持著相對的平衡，這是生態(tài)系統(tǒng)相對穩(wěn)定的重要保證。(2)在生物圈范圍內物質是循環(huán)的，但是農田中不斷有糧食產出，所以要不斷地補充物質，如施加氮肥。1.能量流淌和物質循環(huán)的關系圖解(1)非生物環(huán)境為生物群落(生產者、消費者和分解者)供應物質和能量。這些物質和能量均是通過生產者的光合作用或化能合成作用被利用和固定在有機物中從而進入生物群落的。(2)在生物群落中，物質以有機物的形式傳遞，能量以儲存在有機物中的化學能的形式流淌。只要存在有機物傳遞就伴隨著能量流淌。(3)生物群落通過生產者和消費者的呼吸作用、分解者的分解作用向非生物環(huán)境釋放物質，并以熱能的形式散失能量。釋放到非生物環(huán)境中的物質可以重新被生產者利用從而進入生物群落，但熱能不能再次被生產者利用，即物質是可循環(huán)的，而能量流淌是單向的。2．能量流淌和物質循環(huán)的比較項目能量流淌物質循環(huán)形式光能→化學能→熱能化學元素(無機物→有機物→無機物)特點單向流淌、逐級遞減循環(huán)來回范圍生態(tài)系統(tǒng)各養(yǎng)分級生物圈(全球性)聯系①能量的固定、儲存、轉移、散失離不開物質的合成和分解等過程，兩者同時進行、相互依存、不行分割②能量流淌和物質循環(huán)都借助食物鏈和食物網進行③物質是能量沿食物鏈(網)流淌的載體④能量是物質在生態(tài)系統(tǒng)中循環(huán)來回的動力1．(學業(yè)水平三)下列關于物質循環(huán)和能量流淌的敘述，錯誤的是()A.物質循環(huán)的“物質”是指組成生物體的化學元素B.生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)具有全球性和循環(huán)往復性C.能量流淌就是指生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入和散失過程D.物質是能量的載體，能量是物質循環(huán)的動力2．(學業(yè)水平三)如圖為一個簡化的生態(tài)系統(tǒng)能量流淌和物質循環(huán)示意圖，對圖中箭頭的含義表述錯誤的是()A.④和⑤可表示生物群落中能量的散失B.⑤可表示生物群落中的物質回來非生物環(huán)境C.②表示能量在生物體之間單向流淌D.①可表示碳元素從二氧化碳轉變?yōu)橛袡C物3．(學業(yè)水平四)如今低碳生活、綠色經濟已成為人類共同的目標。如圖是碳循環(huán)的部分過程，下列有關分析不正確的是()A.削減對過程③的依靠是緩解溫室效應的重要措施B.植樹造林有助于增加過程②而削減大氣CO2含量C.圖示①③伴隨著生態(tài)系統(tǒng)的能量釋放D.生產者、消費者和分解者均參加過程①和②4．(學業(yè)水平四)(不定項選擇)如圖為某生態(tài)系統(tǒng)的部分物質循環(huán)簡圖，其中M表示非生物的物質和能量。下列相關敘述正確的是()A.若M表示大氣中的CO2，則碳元素在圖中④過程中是以有機物形式傳遞的B.從圖中我們可以看出能量伴隨著物質循環(huán)而循環(huán)C.若M表示大氣中的CO2，則碳元素可在生物群落中反復循環(huán)利用D.若M表示非生物環(huán)境中的能量，則①的能量值大于②與③對應的能量值之和強化落實·學業(yè)達標——歸納·提升·素養(yǎng)網絡建構主干落實1.生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)是指組成生物體的C、H、O、N、P、S等元素，都在不斷進行著從非生物環(huán)境到生物群落，又從生物群落到非生物環(huán)境的循環(huán)過程。2．物質循環(huán)的特點是全球性、循環(huán)性。3．溫室效應形成的主要緣由是化石燃料短時間內大量燃燒使大氣中CO2含量快速增加，打破了生物圈碳循環(huán)的平衡。4．緩解溫室效應的措施：(1)削減化石燃料的燃燒；(2)植樹種草，提高森林覆蓋率。5．能量流淌和物質循環(huán)的關系：物質循環(huán)是能量流淌的載體，能量流淌是物質循環(huán)的動力。6．含鉛的生物被更高養(yǎng)分級的動物食用，鉛就會沿著食物鏈漸漸在生物體內聚集，最終積累在食物鏈的頂端。高效課堂·實踐運用——鞏固·達標·反饋1．生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)與能量流淌比較，前者具有的特點是()A．反復利用B．單向流淌C．逐級遞減D．不能循環(huán)2.如圖是生物圈中碳循環(huán)示意圖，下列相關分析錯誤的是()A．生物圈通過碳循環(huán)實現碳元素的反復利用B．a為呼吸作用C．溫室效應的形成與圖中d有關D．植樹造林可削減D中CO2的含量3．下列關于全球氣候變暖的敘述，正確的是()A．植樹造林可減緩全球氣候變暖B．全球氣候變暖可減緩永凍土溶化C．全球氣候變暖不會影響農業(yè)生產D．大氣中CO2削減導致全球氣候變暖4．如圖為生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)示意圖，其中c是大氣中的CO2庫。相關敘述正確的是()A．在c和d之間碳以CO2的形式循環(huán)B．碳以有機物的形式從b流向cC．a1→a2→a3構成一條捕食鏈D．碳在各生物之間的流淌都是雙向的5．施用農藥DDT的地區(qū)，雖然占陸地面積的一小部分，可是遠離施藥地區(qū)的南極，動物體內也發(fā)覺了DDT，這種現象說明白()A．DDT是揮發(fā)性物質B．DDT已加入全球性的生物地球化學循環(huán)C．考察隊將DDT帶到了南極D．南極動物也間或到施用農藥的地區(qū)尋食6．如圖是生態(tài)系統(tǒng)能量流淌和碳循環(huán)圖解，不考慮養(yǎng)分級中未利用的能量。請回答下列問題：(1)若該圖表示能量流淌圖解，則流入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量是________________________，D代表________________________，生態(tài)系統(tǒng)中的能量最終都以________的形式散失到四周環(huán)境。(2)若該圖解為碳循環(huán)示意圖，應去掉太陽能，補充________箭頭，寫出一條食物鏈________，圖中箭頭表示CO2的有________(用圖中數字序號表示)。疑難解答·全程培優(yōu)——釋疑·解惑·教材教材第67頁?【練習與應用】一、概念檢測1．(1)√生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)是指組成生物體的碳、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。即物質循環(huán)發(fā)生在非生物環(huán)境與生物群落之間。(2)×物質是能量的載體，能量是物質循環(huán)的動力，兩者相互依存，不行分割。2．(1)C由于大熊貓的基因組缺少編碼纖維素酶的基因，不能合成纖維素酶，其腸道中的纖維素依靠纖維素分解菌分解，纖維素分解菌依靠大熊貓獲得養(yǎng)分物質，二者是互利共生關系。(2)D纖維素分解菌是分解者，其不能從大熊貓體內獲得能量，而是通過分解大熊貓腸道中的纖維素獲得能量。3．D綠色植物通過光合作用消耗大氣中的二氧化碳。二、拓展應用1．提示：是。因為生物圈是指地球上全部生物及其非生物環(huán)境的總和，它通過物質循環(huán)成為一個在物質上自給自足的系統(tǒng)。2．提示：農田是以提高農作物的產量和效益，使能量持續(xù)高效地流向對人類最有益的部分為目的的人工生態(tài)系統(tǒng)。農田土壤中氮的含量往往不足以使作物高產，加之農產品源源不斷地從農田生態(tài)系統(tǒng)輸出，其中的氮并不能都歸還土壤，所以須要不斷地施加氮肥。3．AB、CD、E由于重金屬被生物體汲取后難以通過代謝排出體外，故所處養(yǎng)分級越高，生物體內積蓄的重金屬含量越多，據表可推想A是草食性魚類，B、C是雜食性魚類，D、E是肉食性魚類。第3節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)夯基提能·分層突破學習主題一【師問導學】活動11．提示：分解者、消費者、生產者。通過分解者、生產者、消費者的呼吸作用將生物群落內的有機物分解為CO2，返回大氣中。2．提示：④。3．提示：不都是。①CO2在生物群落和非生物環(huán)境之間是雙向循環(huán)的。②在生物群落內部，沿食物鏈(網)傳遞時，碳循環(huán)不是雙向的，只能由低養(yǎng)分級向高養(yǎng)分級單向傳遞?；顒?1．提示：打破碳循環(huán)平衡，使大氣CO2進入生物群落過程受阻，大氣中CO2的含量就會明顯增多。2．提示：溫室效應的主要緣由是化石燃料的大量燃燒以及森林草原等植被的破壞造成了大氣中CO2濃度的上升。減緩溫室效應可以實行以下措施：一是開發(fā)新能源，削減化石燃料的運用；二是大力植樹造林，增加對CO2的汲取。3．全球性【過程評價】1．解析：陽光的能量是各種生物賴以生存和發(fā)展的基礎，綠色植物是生態(tài)系統(tǒng)中的生產者，通過光合作用將二氧化碳和水合成有機物并將光能轉化為化學能貯存在有機物中并釋放氧氣。因此，生產者是一切消費者和分解者物質和氧氣的源泉，是生態(tài)系統(tǒng)的主要成分。細菌和真菌等微生物作為分解者參加物質循環(huán)，營腐生生活的微生物把動植物遺體分解成二氧化碳、水和無機鹽，這些物質又能被植物重新汲取利用，制造有機物，促進生態(tài)系統(tǒng)中的物質循環(huán)，對維持生態(tài)平衡起著重要作用。假如沒有分解者，動植物殘骸就會積累如山，生態(tài)系統(tǒng)就會崩潰，生產者也不會許久地生存下去。因此在自然界的物質循環(huán)中，對物質轉化不行缺少的兩類生物是綠色植物和微生物。答案：A2．解析：海洋的含碳量是大氣圈含碳量的50倍，海洋對于調整大氣圈中的含碳量起著特別重要的作用，A正確；由于植物的光合作用會受光照強度和溫度的影響，生物的呼吸作用也會受溫度的影響，故大氣中二氧化碳含量有明顯的晝夜變更和季節(jié)變更，B正確；化石燃料大量燃燒導致大氣中二氧化碳增加造成全球變暖，C錯誤；地球變暖會變更全球降水格局，而降水量的變更會導致有些樹種分布區(qū)發(fā)生變更，D正確。答案：C3．解析：生態(tài)系統(tǒng)中的物質和能量就是沿著食物鏈和食物網流淌的，在食物鏈中，養(yǎng)分級越高的生物，體內積累的有毒物質就越多，因為環(huán)境中有些污染物(如重金屬、化學農藥等)具有化學性質穩(wěn)定、不易分解的特點，會在生物體內積累而不易排出。因此該生態(tài)系統(tǒng)中的食物鏈是丁→乙→甲→丙。答案：C4．解析：由題圖可知，在該生態(tài)系統(tǒng)中4代表非生物的物質和能量，1代表生產者，2代表消費者，3代表分解者，1、2、3包含的全部種群構成的群落；分解者可以是原核生物，如細菌，也可以是真核生物的真菌或小型的動物(如蚯蚓)；①代表攝食活動，②可以代表呼吸作用。答案：AC學習主題二【師問導學】活動1提示：甲同學的說法錯誤，乙同學的說法正確。因為能量是單向流淌的，不能循環(huán)利用，而物質是可以循環(huán)利用的?；顒?提示：②和⑤；①、③和④?；顒?1．提示：[a]生產者，[d]分解者；因為只有生產者才能使CO2進入生物群落，只有分解者才能使生物群落中的有機物中的碳最終以CO2的形式返回到非生物環(huán)境中。2．提示：物質是能量流淌的載體，能量是物質循環(huán)的動力?！具^程評價】1．解析：生態(tài)系統(tǒng)物質循環(huán)所指的物質是組成生物體的C、H、O、N、P、S等化學元素，A正確；生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)具有全球性(生物地球化學循環(huán))和循環(huán)往復的特點，B正確；生態(tài)系統(tǒng)的能量流淌是指能量的輸入、傳遞、轉化和散失過程，C錯誤；物質循環(huán)的過程中伴隨能量流淌，即物質是能量的載體，且能量為物質循環(huán)供應動力，D正確。答案：C2．解析：讀圖可知，生物群落中能量的散失—④呼吸作用以熱能散失，生物群落中的物質回來非生物環(huán)境—⑤分解者的分解，A錯誤，B正確；能量在生物體之間單向流淌，如圖中的②、③，C正確；碳元素從二氧化碳變?yōu)橛袡C物—①光合作用合成有機物，D正確。答案：A3．解析：削減化石燃料的利用可削減二氧化碳的排放，有效緩解溫室效應，A正確；植樹造林，會使生產者的光合作用(圖中②)加強，汲取大氣中的CO2，B正確；圖中①表示各生物的呼吸作用、③表示化石燃料的燃燒，都伴隨著能量的釋放，C正確；只有生產者參加②過程(光合作用或化能合成作用)，D錯誤。答案：D4．解析：碳元素在生物群落中是以含碳有機物的形式傳遞的，A正確；能量在生態(tài)系統(tǒng)中沿食物鏈單向流淌，而不能循環(huán)利用，B錯誤；碳循環(huán)在非生物環(huán)境和生物群落之間反復循環(huán)利用，而不是在生物群落的內部，C錯誤；①代表的是生態(tài)系統(tǒng)中固定的總能量，它不僅包括②③，還包括消費者通過呼吸作用散失到非生物環(huán)境中的能量，D正確。答案：AD高效課堂·實踐運用1．解析：生態(tài)系統(tǒng)物質循環(huán)的特點：循環(huán)