新教材选择性必修二：3-3　生态系统的物质循环（导学案）

第3章　生态系统及其稳定性
第3节　生态系统的物质循环（导学案）
　　学习目标 核心素养
1.概述生态系统的物质循环过程。2．通过分析生物富集的过程，说明生物富集的危害，认同应采取措施减少危害。3．说明能量流动和物质循环的关系。4．尝试探究土壤微生物的分解作用。 1.生命观念：能量流动伴随物质的变化，保证了生命活动的进行，反映了生命的物质与能量观。2．科学思维：通过碳循环过程，建构概念模型。3．科学探究：探究土壤微生物的分解作用。4．社会责任：阐明生物富集的成因和危害，提出科学的防治建议。
知识梳理
知识点一　碳循环
1．非生物环境中的碳
(1)主要存在形式：主要以CO2形式存在于大气中和溶解于水中；碳还可以固定于煤、石油或木材中。
(2)大气中的碳进入生物群落的途径：生产者的光合作用以及化能合成作用。
2．生物群落中的碳
(1)主要存在形式：有机物。
(2)传递渠道：食物链和食物网。
(3)返回非生物环境的形式：CO2。
(4)返回非生物环境的途径
3．碳在生物群落与非生物环境之间的循环主要以CO2形式进行。
4．碳循环特点
(1)碳循环具有全球性。
(2)海洋对于调节大气中的碳含量起着非常重要的作用。
知识点二　物质循环
1．物质循环的概念：组成生物体的碳、氢、氧、氮、磷、硫等元素，都在不断进行着从非生物环境到生物群落，又从生物群落到非生物环境的循环过程，这就是生态系统的物质循环。
2．特点
(1)全球性：生态系统的物质循环中的生态系统指的是地球上最大的生态系统——生物圈，物质循环具有全球性，因此又叫生物地球化学循环。
(2)物质在生态系统中循环往复运动的特点，对于改进农业生产方式有多方面的启示。
3．渠道：食物链和食物网。
知识点三　生物富集
1．概念：生物体从周围环境吸收、积蓄某种元素或难以降解的化合物，使其在机体内浓度超过环境浓度的现象。
2．物质种类
(1)重金属：如铅、镉、汞等。
(2)人工合成的有机化合物：如DDT、六六六等。
(3)某些放射性物质。
3．特点
(1)营养级越高，富集的物质浓度越高。富集的物质会沿食物链逐渐在生物体内聚集，最终积累在食物链顶端。
(2)全球性。物质可通过大气、水和生物迁移等途径扩散到世界各地。
知识点四　能量流动和物质循环的关系
1．关系
项目 能量流动 物质循环
形式 光能→化学能→热能 化学元素(无机物??有机物)
渠道 食物链和食物网 食物链和食物网
特点 逐级递减、单向不循环 可以被生物群落反复利用
范围 生态系统各营养级 生物圈
联系 ①同时进行，相互依存，不可分割。②能量的固定、储存、转移和释放，离不开物质的合成和分解等过程。③物质是能量沿食物链(网)流动的载体；能量是物质在生态系统中往复循环的动力
2.构建模型(根据碳循环示意图用虚线画出能量流动的方向)
知识点五　探究土壤微生物的分解作用
1．实验原理
(1)土壤中存在种类、数目繁多的细菌、真菌等微生物，它们在生态系统中的成分主要为分解者。
(2)分解者的分解速度与环境中的温度、水分等生态因子相关。
(3)土壤微生物能分泌淀粉酶将淀粉分解成还原糖(麦芽糖)，淀粉遇碘变蓝。还原糖遇斐林试剂，在水浴加热条件下，产生砖红色沉淀。
2．实验流程
项目 案例1 案例2
提出问题 落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗 土壤微生物能否分解淀粉
实验假设 微生物能分解落叶使之腐烂 微生物能分解淀粉
实验设计 实验组 对土壤高温处理 A烧杯中加入30 mL土壤浸出液＋淀粉糊
对照组 对土壤不做任何处理 B烧杯中加入30 mL蒸馏水＋与A等量的淀粉糊
自变量 土壤中是否含微生物 溶液中是否含有土壤中的微生物
实验现象 在相同时间内实验组落叶腐烂程度小于对照组 A A1 不变蓝
A2 产生砖红色沉淀
B B1 变蓝
B2 不产生砖红色沉淀
结论分析 微生物对落叶有分解作用 土壤浸出液中的微生物能分解淀粉
注：A1、B1中加入碘液，A2、B2中加入斐林试剂并水浴加热。
3.基本技术要求
(1)探究活动最好在实验室中进行，以便控制变量，避免环境中不可控制因素的影响。
(2)各地气候与环境等因素不同，微生物分解落叶的功能不同，分解的时间也有差异，一般需要适宜的温度、湿润的条件等。
　与自然界的碳循环关系最密切的细胞器是什么？
提示：线粒体和叶绿体。
　如果人们不按生态规律办事，乱砍滥伐森林，对生态系统的碳循环有何影响？
提示：打破碳循环平衡，使大气CO2进入生物群落过程受阻，大气中CO2的含量就会明显增多。
　生态系统的物质循环中所说的“物质”可以是化合物吗？
提示：不可以。“物质”是指化学元素。
　既然氮元素在生物群落和非生物环境之间也是不断循环的，为什么还要往农田中不断地施加氮肥？
提示：物质循环是指在生物圈范围内物质是循环的。农田中不断有粮食产出，基本元素不断地被输出，所以要不断地施加氮肥。
　具有生物富集现象的有害物质与碳、氮等元素的循环过程相同吗？
提示：不相同。
　对于会发生生物富集作用的物质，高营养级的含量一定会高于低营养级的含量吗？
提示：高营养级的含量不一定会高于低营养级的含量。高营养级的浓度一定高于低营养级的浓度。
　碘液与斐林试剂的检测作用是不是一样？
提示：不一样。前者检测淀粉的分解是否彻底完成，后者检测淀粉的分解是否发生。
　课堂小结
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