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1、第3 3节生态系统的物质循环1.以碳循环为例,分析生态系统中物质循环的过程。2.构建碳循环图解。3.尝试探究土壤微生物的分解作用。4.说明能量流动和物质循环的关系。5.关注碳循环平衡失调与温室效应的关系。一二三一、物质循环1.概念:组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素,都不断地进行着从无机环境到生物群落,又从生物群落到无机环境的循环过程,这就是生态系统的物质循环。这里所说的生态系统,指的是地球上最大的生态系统生物圈。2.特点:全球性和反复利用。一二三我们吃的蔗糖实际是含碳有机化合物。蔗糖是怎么来的?动植物的遗体、遗物中的碳又是怎样回到无机环境中去的?这些现象体现了什么?提示:蔗糖来自绿色植
2、物,绿色植物通过光合作用把空气中的二氧化碳合成含碳有机物,这些有机物再合成蔗糖。动植物的遗体、遗物中的有机物被分解者分解成简单的无机物回归无机环境。这些现象体现了生态系统中物质是循环的。一二三二、碳循环1.循环形式:碳在生物群落与无机环境之间的循环主要是以二氧化碳的形式进行的。2.图解一二三(1)表示的生理过程分别是:光合作用,呼吸作用,呼吸作用,捕食,分解作用,燃烧。(2)A、B、C、D表示的生物类群是:A.生产者,B.分解者,C.次级消费者,D.初级消费者。一二三三、能量流动和物质循环的关系1.区别:物质循环的特点不同于能量流动,无机环境中的物质可以被生物群落反复利用,而能量流动是单向的、
3、逐级递减的,是不循环的。2.联系:生态系统的主要功能是进行能量流动和物质循环,二者同时进行,彼此相互依存,不可分割。能量的固定、储存、转移和释放,都离不开物质的合成和分解等过程。物质作为能量的载体,使能量沿着食物链(网)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循环往返。一二一、物质循环的概念和特点1.概念(1)参与循环的物质:是组成生物体的C、H、O、N、P、S等化学元素,而不是指由这些元素组成的单质或化合物。(2)循环的具体形式:组成生物体的基本元素在生物群落与无机环境之间的往返运动,是伴随着复杂的物质变化和能量转化而进行的,并不是单纯的元素的移动。(3)概念中所说的“生
4、态系统”指的是地球上最大的生态系统生物圈。一二2.特点(1)全球性:物质循环的范围是生物圈,因此生态系统的物质循环又叫生物地球化学循环。(2)反复利用,循环往返:物质在无机环境与生物群落之间反复利用、循环往返。一二3.物质循环与能量流动的关系两者同时进行,相互依存,不可分割:(1)能量流动不能离开物质循环而单独进行,能量的固定、储存和释放,离不开物质的合成和分解。(2)物质是能量的载体,使能量能沿着食物链(网)流动;能量作为动力,使物质能不断在生物群落和无机环境之间循环往返。(3)生态系统中的各种组成成分非生物的物质和能量、生产者、消费者和分解者,正是通过能量流动和物质循环才联系在一起的,形成
5、一个统一整体。一二二、生态系统的碳循环1.碳循环过程(1)存在形式:碳在无机环境中的存在形式是碳酸盐和CO2,在生物群落中的存在形式是含碳有机物。(2)循环形式:在生物群落与无机环境间的循环形式为CO2;在群落内部的流动形式为含碳有机物。(3)进入生物群落的方式:CO2进入生物群落是通过自养型生物完成的,主要是绿色植物的光合作用,也有化能合成作用。(4)返回无机环境的方式:生物群落中的有机碳通过生物的呼吸作用和微生物的分解作用被彻底分解成CO2和H2O等,归还到无机环境中。此外,古代动植物遗体中的碳可通过化石燃料的燃烧返回无机环境中。一二特别提醒碳在无机环境与生物群落之间传递时,只有生产者与无
6、机环境之间的传递是相互的,其他各成分之间的传递都是单向的。2.碳循环平衡的破坏温室效应(1)大气中CO2的来源动植物的呼吸作用;分解者的分解作用;化石燃料的燃烧:煤、石油、天然气等化石燃料的燃烧,使大气中的CO2浓度增高,是形成“温室效应”的最主要原因。一二(2)大气中CO2含量持续增加的原因工厂、汽车、飞机、轮船等对化石燃料的大量使用,向大气中排放大量的CO2。人类对森林、草原等植被大面积地破坏,如对森林的不合理砍伐、毁林开荒,对草原的过度放牧、毁草开荒等,大大降低了植被对大气中CO2的调节能力。海洋环境污染,导致浮游植物大量减少,大大降低了海洋对大气中CO2的调节能力。一二(3)温室效应的
7、形成:CO2等气体含量增加是决定地球温度及气候的关键因素。CO2能吸收太阳辐射的红外线。当太阳的辐射能量大量透射到地球表面时,使地球变暖,这种热能又以红外线的形式向太空辐射,再次被CO2吸收,从而使大气层成为地球的保温层,引起地球平均温度上升。(4)影响气候变暖会使冰川雪山融化、海平面上升,使一些沿海城市和国家面临灭顶之灾。气候变化也改变了降雨和蒸发机制,影响农业和粮食资源的生产。降雨量的变化使部分地区更加干旱或更加雨涝,并使病虫害增加。一二(5)防止或减缓温室效应的主要措施改善能源结构,开发新能源(核能、水能等),尽量减少化石燃料的燃烧量(减少温室气体的来路)。大力推行植树造林活动以及退耕还
8、林、退耕还草活动,增加对温室气体的吸收。保护海洋环境,增强海洋对环境尤其是对大气中CO2含量的调节能力。题型一题型二题型三题型一 生态系统物质循环的概念和特点【例1】下图为碳元素在生态系统中循环的模式图,图中甲、乙、丙表示生态系统的生物成分,箭头表示生理过程。下列相关叙述,不正确的是()A.d过程代表光合作用,b过程代表呼吸作用B.甲所示的营养级在食物链中占有的碳元素最多C.碳元素在甲、乙、丙之间以有机物的形式传递D.碳元素可在无机环境和生物群落之间反复利用题型一题型二题型三解析:丁为无机环境,甲为生产者,乙为消费者,丙为分解者。d过程为呼吸作用,b过程为光合作用。甲为生产者,生产者在食物链中
9、所含有机物中的能量最多,在食物链中占有的碳元素最多。碳元素在生物群落内部主要以有机物的形式进行传递,在无机环境与生物群落间主要以二氧化碳的形式进行传递;碳元素可以在生态系统中反复利用。答案:A题型一题型二题型三题型二 物质循环与温室效应【例2】下面有关温室效应的叙述,不恰当的是()A.化石燃料的燃烧是导致温室效应的主要原因B.碳元素在生物群落和无机环境之间主要以CO2的形式循环C.碳元素在生物群落中主要以有机物的形式存在D.植树造林、退耕还林是解决温室效应的最主要措施解析:温室效应是由于大气中CO2等气体含量增加,使全球气温升高的现象。产生的主要原因是化石燃料的燃烧。开发新能源,减少化石燃料的
10、燃烧是减少温室气体排放的最主要措施。答案:D反思领悟温室效应导致地球气温升高,危害巨大,其根本原因是化石燃料的燃烧。题型一题型二题型三题型三 物质循环与能量流动【例3】下列有关生态系统能量流动和物质循环的叙述,正确的是()A.一种蜣螂专以大象粪为食,则该种蜣螂获得了大象的物质,同时最多能获取大象所同化能量的20%B.当狼捕食兔子并同化为自身的有机物时,能量就从第一营养级流入第二营养级C.生产者通过光合作用合成有机物,能量就从非生物环境流入生物群落D.生态系统的能量是伴随物质而循环利用的题型一题型二题型三解析:蜣螂以大象粪便为食,那么大象同化的能量并没有被蜣螂获得,因为粪便为食物残渣,是未被吸收同化的成分;狼捕食兔子并同化为自身的有机物是能量从第二营养级流入第三营养级;光合作用合成有机物的同时把非生物环境中的光能转变为生物体内的化学能;生态系统的能量流动伴随着物质循环,但能量不能循环利用。答案:C
