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第五章第3节 生态系统的物质循环
一、学习目标：
1.以碳循环为例，分析生态系统中的物质循环。
2. 说明能量流动和物质循环的关系。
二、自主学习指导：
请同学们认真默读课本P100-103内容，仔细分析图5-11。认真思考下列问题：
1、生态系统的物质循环的过程如何？
2、物质循环与能量流动的关系如何？ 10分钟后进行检测。
三：检测：
一：碳循环
（一）生态系统的物质循环：在生态系统中，组成生物体的 等化学元素，不断的进行从无机环境到 ，又从__________回到无机环境的循环过程，叫生态系统的物质循环。
1． 物质：组成生物体的＿＿＿＿＿＿等元素。
2． 循环途径：无机环境 。
3． 范围： 。
4. 特点：全球性，反复循环，因此又叫 循环。
（二）过程图解
小结：
1.碳元素的存在形式：
①在无机环境中以 和 的形式。
②在生物群落中以 的形式，沿 渠道传递。
③在生物群落与无机环境以 形式传递。
2.碳元素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。
3.碳元素返回无机环境的方式
①动植物的呼吸作用。 ②分解者的分解作用。 ③化石燃料的燃烧
（三）温室效应
1． 形成原因：化学染料短时间内大量燃烧使大气中 含量迅速增加，打破了生物圈 的平衡。
2． 危害：加快极地和高山冰川的融化，导致海平面 ，进而对人类和其他许多生物的生存构成威胁。
3． 防止和减缓温室效应的主要措施
①改善能源结构，开发新能源（核能、水能等），尽量减少煤炭的燃烧量（减少CO2的来源）。
②大力推行 （增加CO2的去路）
二：能量流动与物质循环的关系
（一）生态系统的主要功能 和 。
1． 二者＿＿＿＿＿＿的，彼此相互依存，不可分割。
2． 物质作为＿＿＿＿＿＿，使能量沿着食物链（网）流动；能量作为＿＿＿＿＿，使物质能够不断地在＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿之间循环往返。
（二） 能量流动与物质循环的关系的比较表：
项目
能量流动
物质循环
形式
以 形式流动
等基本元素的循环
过程
沿食物链（网）单向流动
在无机环境和生物群落间反复循环
性质
开放式：地球之外的太阳能源源不断地输入生态系统，传递是逐渐递减耗尽为止
封闭式：生物圈是在物质上自给自足的系统
特点
、
物质被反复利用，具有
范围
生态系统的 各营养级
联系
两者同时进行，相互依存，不可分割。如图：
能量流动不能离开物质循环而单独进行，
能量的固定、储存、转移和释放，离不开物质的合成和分解。
物质是能量的载体，使能量沿着食物链（网）流动；
能量作为动力，使物质能不断地在生物群落和无机环境之间循环往返。
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紧密联系在一起的，形成一个统一的整体。
特别提醒：任何一个生态系统的能量流动和物质循环都保持着相对的平衡，这是一个生态系统相对稳定的重要保证。
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第五章第3节 生态系统的物质循环
四、当堂训练
1．在碳循环中，使碳从无机环境进入生物群落的生理作用是( )
①呼吸作用 ②光合作用 ③摄食作用 ④化能合成作用 ⑤硝化作用 ⑥反硝化作用
A．①② B．③④ C．②④ D．⑤⑥
2．生态系统的碳循环与生物群落的哪些活动有关( )
①光合作用 ②呼吸作用 ③蒸腾作用 ④微生物的分解作用
A．①② B．①②④ C．①②③ D．①④
3．下列有关物质循环的叙述，错误的是( )
A．碳在生态系统中以二氧化碳的形式在生产者、消费者和分解者之间循环
B．无机环境中的C进入生物群落的主要过程为光合作用
C．化学燃料的大量燃烧，使大气中的CO2过多，导致温室效应
D．植物枝叶经过微生物的分解后其中的一些元素归还土壤中，属于物质循环的一部分
4．关于物质循环的叙述正确的是( )
A．生产者和无机环境之间可以直接进行碳循环
B．消费者与无机环境之间可以直接进行碳循环
C．物质循环在生产者、消费者和分解者之间进行
D．不同的生态系统，都能独立地完成各自的物质循环
5．关于生态系统中碳循环说法错误的是( )
A．各级消费者所利用的碳都直接或间接来自生产者
B．分解者在碳循环中起重要作用
C．碳在无机环境中均以CO2形式存在
D．碳在无机环境与生物群落间是以CO2形式进行循环的
6．在生物圈中，物质和能量流动的特点是( )
A．物质流动和能量流动都是循环的
B．物质的流动是不循环的，能量的流动也是不循环的
C．物质的流动是循环的，能量的流动是单向不循环的
D．物质的流动是单向不循环的，能量的流动是循环的
7．与自然界的碳循环关系最密切的两种细胞器是( )
①线粒体 ②高尔基体 ③内质网 ④中心体 ⑤叶绿体
A．①③ B．②③ C．①⑤ D．①②③④⑤
8．下图为生态系统中碳循环的模式图。相关叙述正确的是( )
A．1代表生产者，5主要代表化能合成作用
B．碳元素在1、2、3、4间以含碳有机物的形式传递
C．在食物链中占有碳元素最多的营养级可能是1
D．1、2、3中含有的有机物可以作为动力来推动物质循环
9．利用泥浆生物反应器处理污染土壤，原理是将污染土壤用水调成泥浆状，同时加入部分有机物和菌种等，在有氧条件下剧烈搅拌，在黑暗中能使污染物快速分解。由此推知，该反应器( )
A．能够实现物质循环 B．主要处理有机污染
C．可看做一个小型生态系统 D．存在能量输入、传递、转化和散失
10．如图为生态系统中的碳循环过程示意图，其中甲、乙、丙、丁为构成该生态系统的生物群落，箭头表示物质循环方向。下列相关叙述错误的是( )
A．图中①过程可以表示绿色植物的光合作用
B．缺少类群甲则生态系统的物质循环不能正常进行
C．类群丙的无氧呼吸是产生大气中气体X的途径之一
D．甲是分解者，乙是生产者
11．这是生态系统中碳循环的简明示意图，如图所示，请根据图回答下列问题：
(1)图中缺少的一个重要箭头是___________________________________________。
(2)A过程是________的________作用，这一过程有________和________两种类型。
(3)与A过程本质相同的有________过程(用图中字母代号表示)。
(4)碳在无机环境中以________形式存在，而在无机环境与生物群落之间以________形式进行循环。碳循环始终与________结合在一起进行。
(5)生态系统的四种成分通过____________和________紧密联系在一起而形成一个整体。
9．下图为生物圈中碳循环示意图，请根据图回答问题：
(1)碳在大气圈中的主要存在形式是________，在生物群落中的主要存在形式是________。
(2)碳从无机环境中进入生物群落的途径①表示___ _____过程，②表示的是________关系，过程③表示的生理活动主要是在细胞内____ ____中完成的，④表示的是________作用。
(3)碳循环等物质循环的进行伴随着___ _____，但由于生物体不能利用在代谢中产生的________能，因而使能量流动具有________的特点。
(4)如果大气层中的CO2增多，则会加剧___ _____效应，减缓此效应的措施有(答出一项即可)___ _____。
分数
成绩
第五章第3节 生态系统的物质循环答案
1—5 CBAAC 6—10 CCCBC
11．(1)从大气中的CO2库到绿色植物 (2)分解者 分解 有氧呼吸 无氧呼吸
(3)B、C (4)CO2或碳酸盐 CO2 能量流动 (5)物质循环 能量流动
12．(1)CO2 有机物
(2)光合作用 捕食 线粒体 分解者的分解(分解者的呼吸作用)
(3)能量流动 热 逐级递减(单向逐级递减)
(4)温室 保护植被，大力植树造林，提高森林覆盖率，严格控制化学燃料的燃烧，并提高能源利用率；开发除化学燃料以外的诸如水能、核能、太阳能等新能源，减少CO2的排放量(答案合理或写出上述内容中的一项即可)
高中生物 5.3 生态系统的物质循环训练案 新人教版必修3
1．生态系统中碳循环的特点是 （ ）
A．单向的 B．逐级递减的 C．往复循环的 D．快速运动的
2．碳在生物群落与无机环境之间的循环形式主要是
A．碳酸 B．碳酸盐 C．二氧化碳 D．碳水化合物
3．随着环境污染的不断加剧，可能引起海洋表层浮游植物大量死亡，从而进一步加剧温室效应，这是因为浮游植物死亡会
A．使大气中二氧化碳增加 B．使大气中臭氧增加
C．使海洋表层无机物增加 D．使海洋表层含氧量减少
4．碳元素从生物群落返回无机环境的途径不包括 （ ）
A．生产者的光合作用 B．消费者的呼吸作用
C．分解者的呼吸作用 D．人类大量燃烧煤、石油等
5．生物地球化学循环是指组成生物体的基本元素 （ ）
A．在陆地生态系统中的物质循环和能量流动的复杂过程
B．是能量流经生态系统各营养级时的逐级递减的全过程
C．在组成生态系统的生物群落的生物体内的反复循环运动
D．在生物圈的生物群落与无机环境之间的反复循环运动
6．下列不是温室效应形成原因的是 （ ）
A．煤和石油的大量燃烧 B．生物圈中的碳循环的平衡被打破
C．气温升高，加快极地冰川的融化 D．大气中的CO2含量过多
7.解决全球温室效应危机的重要措施之一是 （ ）
A．种植夹竹桃等能大量吸收CO2的植物 B．进行人工降雨
C．控制CO2的排放 D．减少氟里昂制品的使用
8．下图为生态系统中碳循环的简明示意图，请据图回答下列问题：
（1）大气中的CO2进入生物群落是通过图中 (填图中字母)所表示的 作用来
实现的。
（2）图中A、B、C过程都是生物群落中的碳回到大气中的过程，实质上都是表示生物的
作用。
（3）从组成生态系统的成分来看，进行A过程的生物属于 。
（4）“温室效应”产生的主要原因是图中 (填图中字母)过程加剧所导致的。
（5）1997联合国签署了有关温室气体排放的《京都议定书》，这是基于生物圈中的物质循环具有 的特点。
10．右图是生态系统中碳循环示意图，图中“→”表示碳的流动方向： 请回答：
写出图中含有四个营养级的食物链(用字母和箭头表示)。____________________________________
在物质循环的过程中，同时伴随着_________。若生产者有10000kg，按能量最大传递效率计算，位于第四营养级的生物可增重____________kg。
(3)分析A→D和E→B过程中碳流动形式的不同点：
11．右图表示某生态系统中4种成分之间的关系。下列相
关叙述中，正确的是 （ ）
A．1和2包含着所有种群构成的群落 B．3代表的是自养生物
C．①代表光合作用，②代表呼吸作用 D．4中包含了大气中的CO2库
12．火灾常给森林带来较大的危害，但是在某些国家有时对寒带地区的森林中的残枝落叶等进行有限的人工火烧，以对森林进行资源管理，这种人工火烧的主要目的是 （ ）
A．消灭森林病虫害 B．剌激树木种子萌发
C．加速生态系统的物质循环 D．提高森林的蓄水能力
13．在生态系统的碳循环中，能使CO2进入群落，又能将其释放到大气中的生物是（ ）
A、分解者 B、植食动物 C、肉食动 D、绿色植物
14．完成下面有关能量流动与碳循环关系的概念图。（图中3处呼吸后面加上作用）
15．下面图1为碳循环示意图，图2为某一食物网示意图，请据图回答问题：
(1)通过过程①，碳由无机环境中的 转变成绿色植物(如玉米)中的 。
(2)图1过程②越复杂，则该生态系统的抵抗力稳定性越 。设过程②代表的生物之间有如图2所示的关系，若E种群的能量为5.8×109 kJ，B种群的能量为1.3×108 kJ，D种群的能量为1.5×108 kJ，能量传递效率为10%，则A种群的能量是 kJ。
(3)过程④表示 作用。参与过程④的生物与同区域中的动植物等其他生物共同构成了 。
(4)由图1可见，碳循环的特点是 。伴随着物质循环进行的能量流动具有的特点是 。 1．C 2．C 3．解析 海洋浮游植物的光合作用可利用大量的CO2，并产生氧气，增强水溶氧量。 由于大量海洋浮游植物死亡，需氧微生物大量繁殖，分解浮游植物尸体，产生大量的CO2，从而加剧温室效应。
答案 A
4．A 5．D 6．C 7．C 8.(1)E 光合 (2)呼吸 (3)分解者 (4)D
(5)全球性 9．D 10．D→F→E→B 能量流动 80 A→D是以CO2的形式 E→B上以含碳的有机物形式
11．C 12．C 13．D 14．①光合作用 ②
大气中的CO2 ③初级消费者 ④呼吸作用 ⑤遗体残骸 ⑥能量 15．解析：(1)图示中过程①表示光合作用，通过该过程碳由无机环境中的CO2转变为有机物。
(2)图1中过程②代表食物网，食物网越复杂，生态系统的抵抗力稳定性越高，图2
中若E的能量为5.8×109 kJ，B的能量为1.3×108 kJ，D的能量为1.5×108 kJ，按10%
传递效率计算，A的能量应为[5.8×109×10%－(1.5×108＋1.3×108)]×10%＝3.0×107 kJ。
(3)过程④表示分解者的分解作用，该系统中的所有生物共同构成了生物群落。
(4)碳循环的特点是“带有全球性”，能量流动的特点是单向流动、逐级递减。
答案：(1)CO2 有机物 (2)高 3.0×107
(3)分解者的分解 群落
(4)带有全球性的循环 单向流动，逐级递减
课件10张PPT。第五章 生态系统及其稳定性
第三节 生态系统的物质循环人教版必修3第五章 生态系统及其稳定性第3节 生态系统的物质循环物质循环的概念①生态系统的物质循环是指组成生物体的C、H、O、N、P、S等基本元素在生态系统的生物群落与无机环境之间反复循环运动。
②生物地球化循环：生物圈是地球上最大的生态系统，其中的物质循环带有全球性，这种物质循环又叫生物地球化学循环。
③生态系统的物质循环反复出现，循环流动，不会消失，生物可反复利用。(物质守恒定律) 碳循环---主要以二氧化碳的形式进行水循环碳循环---主要以二氧化碳的形式进行温室效应生活中我们可见的玻璃育花房和蔬菜大棚就是典型的温室。使用玻璃或透明塑料薄膜来做温室，是让阳光直接照射进温室，加热室内空气；而玻璃或透明塑料薄膜又可以不让市内的热空气向外散发，使市内的温度保持高于外界的状态，以提供有利于植物快速生长的条件。
温室有两个特点：温度较室外高、不散热。
由环境污染引起的温室效应是指地球表面变热的现象。它会使地球上的病虫害增加，土地干旱，沙漠化面积增大，海平面上升，气候异常，海洋风暴增多。
科学家预测：如果地球表面温度的升高按现在的速度继续发展，到2050年全球温度将上升2-4摄氏度，南北极地冰川将大幅度融化，导致海平面大大上升，一些岛屿国家和沿海城市将淹于水中，其中包括纽约、上海、东京和悉尼几个国际大城市。 生物地球化学循环水循环：水是组成生物体的重要成分，约占体重的 60％～95％，体内进行一切生化反应都离不开水。地球上水通过蒸发、降雨、植物的蒸腾、吸收等过程反复循环。
碳循环：碳元素约占生物体干重的 47％，碳是有机化合物的“骨架”，没有碳就没有生命。碳在无机环境与生物群落之间是以CO2的形式进行循环的。
氮循环：氮是组成蛋白质和核酸的主要成分。氮占大气成分的79％，必须经过生物固氮作用、硝化作用、反硝化作用等才能在生物群落与无机环境间反复循环。能量流动和物质循环的关系 高中生物《第五章第三节 生态系统的物质循环》教学设计 新人教版必修3
教学目标
1.知识目标：
（1）理解生态系统物质循环的概念；
（2）识记、应用碳循环的过程；
（3）比较得出能量流动与物质循环的关系。
2.能力目标：
（1）学会分析生态系统中碳循环的方法；
（2）通过分析“温室效应”的形成与危害，培养学生的推理，联想，思维迁移的能力。
（3）利用“能量流动和物质循环的关系”教学过程，培养学生比较，归纳以及对自己所持观点的总结表达能力。
（4）通过探究性实验，培养学生实验设计能力与实验操作能力。
3. 情感目标：
（1）通过学习人类对碳循环的影响，培养学生环境保护意识
（2）积累生态学知识，形成科学的世界观
二、教学重点与难点及突破
1. 重点：碳循环
突破策略：带问题自主学习，再利用投影片具体说明碳循环过程以及例题巩固。
2. 难点：能量流动和物质循环的关系
突破策略：复习绿色植物“光合作用”和“细胞呼吸”，使学生理解能量的固定和释放的具体过程。
教学方法
提问 对比 自主学习 练练 多媒体辅教
教学过程
4.1导课 能量的最终来源是什么？（太阳能）生态系统依靠太阳不断提供能量，而生态系统中的物质却都是由地球提供的。请学生讨论：为什么维持生态系统所需的大量物质，例如氧、水、氮、碳和许多其他物质，亿万年来却没有被生命活动所耗尽？（因为这些物质可以被循环利用）
4.2新授课
4.2.1 幻灯片展示：学习目标：1、识记生态系统物质循环的概念;
2、以碳循环为例，理解物质循环过程;
3、理解能量流动和物质循环的关系;
4.2.2学生带着问题看书，思考并回答；
1、这里的“物质”指的是 ？
2、这里的“循环”是指在 往返出现？
3、循环的范围是？ 物质循环具有什么特点？
4、碳在无机环境中的存在形式及碳在生物群落中的存在形式分别是什么？
5、碳循环的主要形式是？
6、碳从无机环境进入生物群落的途径有哪些？
7、碳在生物群落中传递途径是什么？
8、碳从生物群落返回大气的途径有哪些？
4.2.3 10分钟后学生回答，教师点评归纳精讲；
1、回答了1、2、3问题，教师归纳；
2、回答了4、5、6、7、8问题，教师归纳精讲：
4.2.4幻灯片展示：对比能量流动和物质循环的关系，学生完成方框内容
项目
能量流动
物质循环
形式
以有机物形式流动
以无机物形式流动
过程
沿食物链(网)单向流动
在无机环境和生物群落间往复循环
范围
生态系统各营养级
全球性
特点
单向流动，逐级递减
反复出现，循环流动
联系
①能量的固定、转移、释放离不开物质的合成和分解。
②物质足能量沿食物链(网)流动的载体。
③能量是物质在生态统中往复循环的动力。
学生自纠后，教师幻灯片展示正确答案。
4.2.5教学小结
学习了生态系统物质循环的概念、碳循环的形式和过程、物质循环的特点以及物质循环与能量流动的相互关系。关于碳循环要掌握以下三点：①碳循环的形式是CO2；②循环的过程是在无机环境与生物群落之间通过光合作用、呼吸作用、微生物的分解作用，营养级间的同化作用以及特殊的化能合成作用等对碳进行传递的；③物质循环的特点是全球性往复循环。
4.2.6 当堂训练
1、在自然界的物质循环中，对物质转化必不可少的生物因素是（ ）
A.绿色植物和动物 B. 绿色植物和微生物
C.动物和微生物 D. 绿色植物或微生物
2、与自然界的碳循环关系最为密切的两种细胞器是（ ）
A.内质网和高尔基体 B.叶绿体和线粒体
C.核糖体和叶绿体 D.核糖体和高尔基体
1.在生态系统各成分中
A为 ，B为 ，
C为 ，D为 。
2.生物群落中碳以 形式存在，
通过 渠道流通。碳在无机环境
中主要以 形式存在。
五、作业
课本P1021、2、3
六、板书设计
