第第1 1节节理解教理解教材新知材新知把握热把握热点考向点考向应用创应用创新演练新演练知识点一知识点一考向一考向一第第4 4章章第第3 3课课时时随堂基础巩固随堂基础巩固课时跟踪训练课时跟踪训练考向二考向二 知识点二知识点二1. 生态系统中的物质循环主要包括水的循生态系统中的物质循环主要包括水的循 环、碳的循环和氮的循环。环、碳的循环和氮的循环。2对碳的循环有积极作用的碳库是水圈和大对碳的循环有积极作用的碳库是水圈和大气圈，气圈，CO2是碳循环中主要的形式。是碳循环中主要的形式。3物质循环的特点是全球性、循环性。物质循环的特点是全球性、循环性。4物质循环和能量流动同时进行、相互依存，物质循环和能量流动同时进行、相互依存，不可分割。不可分割。水的循环、碳的循环、氮的循环水的循环、碳的循环、氮的循环自读教材自读教材夯基础夯基础1水循环过程图解水循环过程图解 2碳的循环碳的循环 (1)循环形式：在生物群落与无机环境之间主要以循环形式：在生物群落与无机环境之间主要以 的形式进行。的形式进行。 (2)过程图解：过程图解： CO2 3氮的循环氮的循环 (1)固氮：将处于游离状态的固氮：将处于游离状态的 转变成为无机氮的转变成为无机氮的化合物化合物(主要是主要是 和和 )，供给植物直接利用的过程。，供给植物直接利用的过程。 (2)固氮的微生物：固氮的微生物： 、氨化细菌、亚硝酸盐细菌、氨化细菌、亚硝酸盐细菌、 等。等。氮气氮气硝酸盐硝酸盐氨氨根瘤菌根瘤菌硝化细菌硝化细菌 CO2是以什么方式进入生物群落的，在生物群落中以是以什么方式进入生物群落的，在生物群落中以什么形式传递？什么形式传递？ 提示：提示：CO2通过生产者的光合作用或化能合成作用进通过生产者的光合作用或化能合成作用进入生物群落，在生物群落中以含碳有机物形式传递。入生物群落，在生物群落中以含碳有机物形式传递。跟随名师跟随名师解疑难解疑难碳循环图示分析碳循环图示分析 (1)由甲图可知：由甲图可知： 大气中的碳元素进入生物群落，是通过植物的光大气中的碳元素进入生物群落，是通过植物的光合作用或化能合成作用。合作用或化能合成作用。 碳在生物群落和无机环境之间循环是以碳在生物群落和无机环境之间循环是以CO2的形的形式进行的。碳元素在生物群落中的传递，主要靠食物链式进行的。碳元素在生物群落中的传递，主要靠食物链和食物网，传递形式为有机物。和食物网，传递形式为有机物。 大气中大气中CO2的来源有三个：一是分解者的分解作的来源有三个：一是分解者的分解作用；二是动植物的细胞呼吸；三是化石燃料的燃烧。用；二是动植物的细胞呼吸；三是化石燃料的燃烧。 (2)由乙图可知：由乙图可知： 碳在无机环境与生物群落之间传递时，只有生产者碳在无机环境与生物群落之间传递时，只有生产者与无机环境之间的传递是双向的，其他各成分之间的传与无机环境之间的传递是双向的，其他各成分之间的传递都是单向的。递都是单向的。 煤、石油、天然气等化石燃料的燃烧，使大气中煤、石油、天然气等化石燃料的燃烧，使大气中的的CO2浓度增高，是形成浓度增高，是形成“温室效应温室效应”的最主要原因。的最主要原因。物质循环的特点及与能量流动的关系物质循环的特点及与能量流动的关系自读教材自读教材夯基础夯基础(1)特点：特点： 流动，具有全球性。流动，具有全球性。(2)物质循环与能量流动的关系：物质循环与能量流动的关系：联系：二者是联系：二者是 的，彼此相互依存，不可分割。的，彼此相互依存，不可分割。循环循环同时进行同时进行具体如下图：具体如下图： 差异：能量流动是差异：能量流动是 性的，而且逐级性的，而且逐级 ；物质循环是物质循环是 性的，可以被生物性的，可以被生物 利用。利用。单向单向递减递减循环循环反复反复 1探讨物质循环中的探讨物质循环中的“物质物质”是指元素还是化合物。是指元素还是化合物。 提示：提示：物质循环中的物质循环中的“物质物质”指组成生物体的指组成生物体的C、H、O、N、P、S等化学元素。等化学元素。 2结合能量流动和物质循环过程，说一下生产者的结合能量流动和物质循环过程，说一下生产者的作用。作用。 提示：提示：在能量流动中，生产者固定太阳能；使能量流在能量流动中，生产者固定太阳能；使能量流入生物群落；在物质循环中，生产者将无机物转化成有入生物群落；在物质循环中，生产者将无机物转化成有机物，在生物群落中以有机物的形式传递。机物，在生物群落中以有机物的形式传递。跟随名师跟随名师解疑难解疑难能量流动和物质循环的关系能量流动和物质循环的关系 生态系统的主要功能是进行能量流动和物质循环，这生态系统的主要功能是进行能量流动和物质循环，这两大功能之间既有明显的差别，又有必然的联系。两大功能之间既有明显的差别，又有必然的联系。 (1)区别：区别：项目项目能量流动能量流动物质循环物质循环形式形式以有机物为载体以有机物为载体无机物无机物特点特点单向传递，逐级递减单向传递，逐级递减反复循环反复循环范围范围生态系统的各营养级生态系统的各营养级生物圈生物圈(全球性全球性) (2)联系：同时进行、相互依存、不可分割。联系：同时进行、相互依存、不可分割。 生态系统的能量流动是随着物质循环而进行的。能量生态系统的能量流动是随着物质循环而进行的。能量的固定、转移和释放，离不开物质的合成与分解。相反，物的固定、转移和释放，离不开物质的合成与分解。相反，物质的合成与分解必然伴随能量的储存与释放。质的合成与分解必然伴随能量的储存与释放。 物质作为能量的载体，使能量沿着食物链物质作为能量的载体，使能量沿着食物链(网网)流动；能流动；能量作为动力，使物质能够不断地在生物群落和无机环境之间量作为动力，使物质能够不断地在生物群落和无机环境之间循环往返。循环往返。 生态系统中的各种组成成分，正是通过能量流动和物生态系统中的各种组成成分，正是通过能量流动和物质循环，才能够紧密地联系在一起，形成一个统一的整体。质循环，才能够紧密地联系在一起，形成一个统一的整体。碳循环的过程碳循环的过程 例例1下面是生态系统中碳循环的简明示意图，请据下面是生态系统中碳循环的简明示意图，请据图回答下列问题：图回答下列问题： (1)A过程是过程是_的的_作用，具体作用，具体包括包括_和和_两种类型。两种类型。 (2)图中缺少的一个重要箭头是图中缺少的一个重要箭头是_。 (3)与与A过程本质相同的有过程本质相同的有_过程过程(用图中用图中字母填写字母填写)。 (4)碳在无机环境中以碳在无机环境中以_形式存在，而在无形式存在，而在无机环境与生物群落之间以机环境与生物群落之间以_形式进行循环。形式进行循环。碳循环始终与碳循环始终与_结合在一起进行。结合在一起进行。 (5)生态系统的四种成分通过生态系统的四种成分通过_和和_紧密联系在一起而形成一个统一的整体。紧密联系在一起而形成一个统一的整体。 (6)2001年年2月联合国环境规划署的专家警告说，温月联合国环境规划署的专家警告说，温室效应将使全球每年因气候变暖而造成的损失达到室效应将使全球每年因气候变暖而造成的损失达到3000多亿美元。为了防止多亿美元。为了防止CO2在大气中含量的上升，可采取在大气中含量的上升，可采取哪些措施：哪些措施：_；_。(写两条写两条) 精讲精析精讲精析碳元素在无机环境和生物群落之间的循碳元素在无机环境和生物群落之间的循环，离不开生产者环，离不开生产者(主要是绿色植物主要是绿色植物)。首先通过绿色植物。首先通过绿色植物的光合作用，被合成有机物进入植物体内，再通过食物链的光合作用，被合成有机物进入植物体内，再通过食物链流到各级消费者体内，最后再流入分解者，被分解成流到各级消费者体内，最后再流入分解者，被分解成CO2释放到大气中，同时各种生物的呼吸作用也产生释放到大气中，同时各种生物的呼吸作用也产生CO2，直，直接回到大气中。另外，人们目前常用的能源，如石油、天接回到大气中。另外，人们目前常用的能源，如石油、天然气、煤等燃料燃烧时释放的然气、煤等燃料燃烧时释放的CO、CO2等物质也直接散放等物质也直接散放到大气中。要使大气中到大气中。要使大气中CO2浓度不再上升，采取的措施应浓度不再上升，采取的措施应加大吸收加大吸收CO2和减少和减少CO2排放。排放。 答案答案(1)分解者分解无氧呼吸有氧呼吸分解者分解无氧呼吸有氧呼吸(2)从大气中的从大气中的CO2库到绿色植物库到绿色植物(3)B、C(4)CO2或碳或碳酸盐酸盐CO2能量流动能量流动(5)物质循环能量流动物质循环能量流动(6)植植树造林，加大对树造林，加大对CO2的吸收的吸收减少化石燃料的燃烧，进减少化石燃料的燃烧，进而减少而减少CO2的排放，开发新能源的排放，开发新能源 (1)首先判断双箭头的两端是生产者和大气中的首先判断双箭头的两端是生产者和大气中的CO2库，库，除双箭头外生产者除双箭头外生产者(A)只有出发箭头，大气只有出发箭头，大气(B)只有接受箭头。只有接受箭头。 (2)消费者消费者(C)接受一个箭头而出发两个，分解者接受一个箭头而出发两个，分解者(D)则接受则接受两个出发一个，两者之间物质流动方向是从消费者两个出发一个，两者之间物质流动方向是从消费者(C)到分解到分解者者(D)。 (3)在具体物质循环图中特别注意化石燃料等其他环节，在在具体物质循环图中特别注意化石燃料等其他环节，在前两步的基础上灵活判断。前两步的基础上灵活判断。1如图是自然界碳循环的简图，图中的甲、乙、丙各如图是自然界碳循环的简图，图中的甲、乙、丙各代表代表 ()A甲为生产者，乙为分解者，丙为消费者甲为生产者，乙为分解者，丙为消费者B甲为消费者，乙为分解者，丙为生产者甲为消费者，乙为分解者，丙为生产者C甲为分解者，乙为生产者，丙为消费者甲为分解者，乙为生产者，丙为消费者D甲为生产者，乙为消费者，丙为分解者甲为生产者，乙为消费者，丙为分解者答案：答案：A能量流动和物质循环的关系能量流动和物质循环的关系 例例2下图表示生物圈中碳循环的部分示意图。下图表示生物圈中碳循环的部分示意图。A、B、C、D构成生物群落，箭头构成生物群落，箭头表示循环过程。下表示循环过程。下列有关说法正确的是列有关说法正确的是() A大气中的气体大气中的气体X是指二氧化碳和一氧化碳是指二氧化碳和一氧化碳 B完成完成过程的能量主要是由过程的能量主要是由过程提供的过程提供的 CD经经、过程获得的能量占过程获得的能量占A、B、C总能总能量量10%20% DC处在第三营养级处在第三营养级 精讲精析精讲精析生物群落与无机环境之间的碳循环是以生物群落与无机环境之间的碳循环是以CO2形式进行的，故图中大气中的气体形式进行的，故图中大气中的气体X代表代表CO2；图中；图中A为生产者，为生产者，B为初级消费者为初级消费者(第二营养级第二营养级)，C为次级消费者为次级消费者(第三营养级第三营养级)；分解者分解释放的能量；分解者分解释放的能量(热量热量)不能再被生不能再被生产者所利用；捕食食物链中相邻营养级间的林德曼效率为产者所利用；捕食食物链中相邻营养级间的林德曼效率为10%20%。 答案答案D2下图是生态系统中碳循环示意图，图中下图是生态系统中碳循环示意图，图中“”表示碳的表示碳的流动方向。请回答：流动方向。请回答： 解析：解析：(1)据图可知，据图可知，A代表生产者，代表生产者，B代表分解者，代表分解者，C代表大气中的二氧化碳，代表大气中的二氧化碳，D、E代表各级消费者；所以代表各级消费者；所以食物链可表示为食物链可表示为ADE。(2)5 0000.20.2200。 答案：答案：(1)ADE(2)能量流动能量流动2001探究生态系统中的碳循环。探究生态系统中的碳循环。2探究如何建立沼气池等实现资源的再利用。探究如何建立沼气池等实现资源的再利用。 生态系统的物质循环包括组成生物体的各元素的循生态系统的物质循环包括组成生物体的各元素的循环，碳循环是主要的循环之一，如何设计实验来探究有关环，碳循环是主要的循环之一，如何设计实验来探究有关问题呢？下面我们来试着做这样一个实验。问题呢？下面我们来试着做这样一个实验。 实验目的：探究生态系统中的碳循环。实验目的：探究生态系统中的碳循环。 实验原理：植物与动物之间有着各种各样的关系，如实验原理：植物与动物之间有着各种各样的关系，如何将一种植物和一种动物放在一个封闭系统中，可以用何将一种植物和一种动物放在一个封闭系统中，可以用pH试纸测定此系统中所发生的试纸测定此系统中所发生的CO2浓度的变化来探究碳的浓度的变化来探究碳的转化情况。转化情况。 实验材料和用具：试管架、实验材料和用具：试管架、4支试管、铝箔支试管、铝箔4张、光源、张、光源、2只田螺、只田螺、2枝金鱼藻、枝金鱼藻、50 mL量筒、去氯的水、量筒、去氯的水、pH试纸。试纸。 请完善下列实验步骤、得出结果和结论：请完善下列实验步骤、得出结果和结论： 试管编号试管编号项目项目 1234步步骤骤第一步第一步每支试管中加入等量的去氯的水每支试管中加入等量的去氯的水第二步第二步一只田螺一只田螺一枝金鱼藻一枝金鱼藻A第三步第三步测定每支试管中的测定每支试管中的pH后用双层铝箔将后用双层铝箔将试管口封住试管口封住第四步第四步B第五步第五步每每20 min测定一次测定一次pH，共测，共测8次次实验结果实验结果pH无变化无变化CpH上升上升D实验结论实验结论E完善步骤及结论：完善步骤及结论：A_；B_；C_；D_；E_。 解析解析本题目为探究性实验题目，通过观察各操作组本题目为探究性实验题目，通过观察各操作组的的pH变化，分析变化，分析CO2浓度的变化来探究碳的转化情况。浓度的变化来探究碳的转化情况。第一步：编号，取第一步：编号，取4支试管分别编号为支试管分别编号为1、2、3、4，分别加，分别加入等量的去氯的水；第二步：对照处理。入等量的去氯的水；第二步：对照处理。1号试管不做任何号试管不做任何处理，作为对照组；处理，作为对照组；2号试管加入一只田螺，作为消费者；号试管加入一只田螺，作为消费者；3号试管加入一枝金鱼藻，作为生产者；号试管加入一枝金鱼藻，作为生产者；4号试管加入一只号试管加入一只田螺和一枝金鱼藻，作为消费者和生产者。第三步，测定田螺和一枝金鱼藻，作为消费者和生产者。第三步，测定最初最初pH后，利用双层铝箔封口；第四步，将后，利用双层铝箔封口；第四步，将4支试管给予支试管给予适宜强度的光照；第五步，每适宜强度的光照；第五步，每20 min测定一次测定一次pH，共测，共测8次。次。观察每支试管在此过程中观察每支试管在此过程中pH的变化来分析生态系统中碳的的变化来分析生态系统中碳的转化情况。转化情况。 答案答案A一只田螺、一枝金鱼藻一只田螺、一枝金鱼藻B将将4支试管放支试管放在适宜强度光源下照射在适宜强度光源下照射CpH下降下降DpH基本上没有基本上没有变化变化(或略有上升或略有上升)E碳在生产者和消费者之间通过光合碳在生产者和消费者之间通过光合作用和呼吸作用进行转化，即在生态系统内进行循环作用和呼吸作用进行转化，即在生态系统内进行循环点 击 下 图 进 入点 击 下 图 进 入