3.3生态系统的物质循环教案高中生物学苏教版（2019）选择性必修2 生物与环境

生态系统的物质循环
一、教学目标
1.以碳循环为例，分析生态系统中的物质循环;
2.关注碳循环平衡失调与温室效应的关系。
3.通过小组讨论的形式掌握本节的重点知识，提高总结概括和语言表达的能力。
4.认同生物与环境是一个统一的整体，理解物质循环的全球性，加强热爱环境和保护环境的意识。
二、教学重难点
【重点】分析生态系统的物质循环。
【难点】正确认识物质循环的概念。
三、教学过程
(一)设置疑问，激趣导入
【教师提问】地球在形成的几十亿年当中，除了偶然坠落到地球上的陨石外，地球得不到更多的物质输入。然而亿万年来生态系统内的物质没有被生命活动耗尽，这是为什么呢 (物质能够被循环使用，不会无缘无故的消失，更不会被消耗殆尽。)
【教师追问】物质在生态系统内是如何进行循环的呢 引出新课。
(二)新课讲授
1.碳循环的模型构建
教师给学生分发礼包，各组小组长上台领小礼包：
礼包一：梧桐树，羚羊，啄木鸟，灵芝，蚂蚁，老虎；
礼包二：水稻，七星瓢虫，青蛙，蚯蚓，蛇，蘑菇；
礼包三：绿藻，细菌，磷虾，企鹅，海带，红酵母；
礼包四：仙人掌，蜥蜴，白蚁，梭梭树，甲虫，蜣螂。
【教师提问】请同学们观察同组同学代表的生物，说出自己所在的生态系统。学生查看小礼包并尝试作答。
【学生作答】
礼包一：森林生态系统；
礼包二：农田生态系统；
礼包三：海洋生态系统；
礼包四：荒漠生态系统。
【创设情景】老师呼出一口气，许多CO2分子就离开身体，进入大气中。
【教师提问】你能想象这些CO2的去向吗？能直接利用的生物请举手？（生产者）
【追问生产者】
1、CO2是通过什么途径进入你机体的？（光合作用或化能合成作用）
2、进入你体内之后又以什么形式存在？（含碳有机物）
3、你体内的碳又是怎样离开你机体的，又到哪里去了？（呼吸作用；返回大气CO2库）
【教师提问】其它生物体内的碳元素是从哪来的？
提问：虫子、羚羊等消费者和蘑菇、蚯蚓等分解者。
【追问分解者】你体内的碳又是怎样离开你机体的，又到哪里去了？（分解作用；返回大气CO2库）
【教师提问】任务一：请将你所在生态系统中各成分之间碳的传递途径用箭头表示出来。 （箭头上面标明以什么形式或通过哪些生命活动传递等）
学生小组讨论并画出碳循环示意图。
师生共同总结得出答案：无机环境中的碳元素以CO2的形式通过绿色植物、光合细菌、蓝藻等的光合作用及硝化细菌等的化能合成作用形成可供动物取食的物质，一部分通过自身呼吸作用和微生物的分解作用回到无机环境，另一部分被动物食用后通过呼吸作用和微生物的分解作用以CO2的形式回到无机环境。
部分遗体以煤、石油等化石燃料的形式保存，经过人类的燃烧利用回归无机环境。
进一步简化模型：
【教师对碳循环过程进行提问】
①生产者合成含碳有机物的去向有哪些 (被各级消费者所利用;被分解者分解;自身的呼吸作用)
②碳在生物群落与无机环境之间主要的循环形式是什么 (主要是以无机化合物二氧化碳的形式进行循环)
③大气中二氧化碳流动的特点 (能够随着大气环流在全球范围内流动，因此，碳循环具有全球性)
2.生态系统的物质循环的概念及特点
学生根据碳循环的过程，观察N、S在自然界循环的示意图，思考除C元素外，自然界H、O、N、P、S等元素是否也存在循环现象 阅读教材说出生态系统的物质循环的概念。(组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素，都不断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。)
【教师追问】这里的生态系统指的是哪个生态系统 其特点有哪些 (地球上最大的生态系统是生物圈，其中的物质循环具有全球性，因此又叫生物地球化学循环。)
观察图片：在农田中大量使用DDT杀虫剂竟然出现在了企鹅体内。
归纳物质循环特点：1.全球性 2.循环性 3.反复利用
3.物质循环和能量流动的不同点
教师引导学生回顾能量流动的特点，比较能量流动与物质循环的不同点。(在物质循环过程中，无机环境中的物质，可以被生物群落反复利用，而能量流动则是在各营养级之间单方向流动，逐级递减。)
(三)巩固提升
教师指导学生阅读“温室效应”的相关资料，并引导学生回答温室效应的成因及危害。
(四)小结作业
1.由学生分享本节课的收获。
2.作业：查阅资料，了解如何缓解温室效应。
四、板书设计
生态系统的物质循环
碳循环模型构建
二、生态系统的物质循环的概念及特点
1.全球性 2.循环性 3.反复利用
三、物质循环和能量流动的不同点
练习：
1.下图为某生态系统的能量流动简图，下列叙述错误的是(　　)
　　
　A．甲是生产者，乙是消费者
　B．该生态系统是一个开放的系统
　C．能量通过光合作用固定并进入系统，可以热能形式输出
　D．甲、乙和分解者所储存的能量之和是输入该生态系统的总能量
【答案】D
【解析】根据题中简图可知，甲能够固定太阳能，为生产者，乙从甲获取能量，为消费者，A正确；该生态系统需要从外界获得能量，同时能量也可以扩散到外界，是一个开放的生态系统，B正确；能量通过光合作用固定并进入生态系统，经过生产者、消费者和分解者的呼吸作用后有一部分以热能的形式散失，C正确；输入该生态系统的总能量是生产者甲固定的太阳能总量，D不正确。
2.如图为生态系统碳循环模式图，下列分析错误的是(　　)
　　
　A．f表示大气中的二氧化碳库
　B．该图中有3条食物链
　C．图中的a一定是自养型生物，b、c、d、e一定是异养型生物
　D．碳以有机物的形式由a传到b
【答案】B
【解析】图示中a是生产者，b是分解者，c、d、e是消费者，f是大气中的二氧化碳库；图示中只有一条食物链；生产者是自养型生物，消费者和分解者是异养型生物；碳在生物群落中以有机物的形式传递。
3.物质循环属于生态系统的功能之一，下列与物质循环相关的叙述，不正确的是(　　)
　A．绿色植物同化无机碳转变成有机碳
　B．在生物群落内，碳以有机物的形式存在
　C．乳酸菌可将有机碳分解为无机碳
　D．化学燃料的燃烧打破了碳循环的平衡
【答案】C
【解析】绿色植物可通过光合作用把自然界中的无机碳转变成生物体内的有机碳，A正确；在生物群落内，碳以有机物的形式存在，B正确；乳酸菌是厌氧型细菌，进行无氧呼吸的产物是乳酸，故不能将有机碳分解为无机碳，C错误；化学燃料的燃烧会导致空气中的二氧化碳增多，引起温室效应，打破了碳循环的平衡，D正确
4.如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。下列相关叙述中，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
【答案】A
【解析】丁为无机环境，甲为生产者，乙为消费者，丙为分解者。d过程代表呼吸作用，b过程代表光合作用；甲为生产者，生产者在食物链中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。
礼包一：梧桐树，羚羊，啄木鸟，灵芝，蚂蚁，老虎；
礼包二：水稻，七星瓢虫，青蛙，蚯蚓，蛇，蘑菇；
礼包三：绿藻，细菌，磷虾，鲸鱼，海带，红酵母；
礼包四：仙人掌，蜥蜴，白蚁，梭梭树，甲虫，蜣螂。