生态系统的物质循环[上学期]

［引言］
生态系统中能量的源头是太阳能，而生态系统中的物质却是由地球提供的。地球为什么能为生物源源不断地提供各种物质呢？比如，生物在不停的呼吸过程中，每天都要消耗大量的氧，为什么我们并未感到大气中的氧不断减少呢？原来，在生物群落与无机环境之间，物质是不断地循环的。
提问：什么是生态系统的物质循环？
（回答概念）
提问：概念中的物质是指什么？
（回答：是组成生物体的基本化学元素。教师补充说明，不是指由这些元素组成的糖类、脂肪和蛋白质等生物体内所特有的物质。）
提问：概念中所说的循环是什么？
（回答：是物质往返运动。）
提问：概念中所说的生态系统指的是什么？
（回答：地球上最大的生态系统——生物圈。）
教师小结：生态系统的物质循环是指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，其中伴随着复杂的物质变化和能量变化，不是物质的单纯移动，生态系统的物质循环离不开能量的驱动。
学生讨论：光合作用、呼吸作用及分解作用等有关知识。
出示光合作用过程示意图投影片
提问：根据图回答，光合作用过程中碳的传递过程。
（回答：略）
出示呼吸作用过程示意图投影片
提问：根据图回答，呼吸作用过程中碳的传递过程。
（回答：略）
提问：微生物的分解作用是指什么？
（回答：略）
提问：碳在无机环境中的存在形式怎样？
（回答：略）
提问：碳在生物群落的存在形式怎样？
（回答：有机物。）
提问：碳在无机环境与生物群落之间以什么形式循环？
（回答：CO２）
提问：碳在生物群落内部以什么形式循环？
（回答：有机物。）
提问：能量流动的特点？
（回答：单向，不循环，逐级递减。）
讲述：能量在流经生态系统的各营养级的时候，由于各营养级的生物自身呼吸作用消耗了一部分能量，并且各营养级的生物总有一部分未被一下个营养级生物利用，因而能量流动是：单向的，不循环的，逐级递减的。
提问：物质循环的特点？
（回答：在无机环境和生物群落之间反复循环。）
讲述：正因为物质可以重复利用，所以物质是永恒的（物质不灭定律）。
提问：滥伐森林对碳循环有何影响？
（回答：碳循环过程受阻，大气中碳的含量就会明显增多。）
提问：化石燃料的燃烧对碳循环又有什么影响？
（回答：使大气中CO２的含量增高，进而导致气温升高。）
提问：什么是温室效应？
讲述：大气中CO２越多，对地球上逸散到外层空间的热量的阻碍作用就越大，从而使地球温度升高得越快，这种现象就叫温室效应。
提问：温室效应对生物圈和人类社会有何影响？
（回答：略）
总结本节课学习的主要内容。（板书提纲 ）
四、生态系统的物质循环
（一）生态系统的物质循环概念
（二）生态系统的物质循环举例——碳循环
1． 光合作用
2． 呼吸作用
3． 分解作用
4． 化石燃料的燃烧
5．碳循环过程
6．碳的存在形式
7．碳的循环形式
8．能量流动与物质循环的不同点
9．引起温室效应的原因
（三）能量流动和物质循环的关系
一]教学过程
导课
复习提问：上节课我们学习了生态系统的能量流动，请大家回忆如下问题：
1．地球最大的生态系统是什么
2．生态系统的能量源头是什么
3．输人生态系统的总能量指的是什么
4．能量流动的主渠道是什么
5．能量流动有什么特点
学生回答：（略）。
教师评价：大家对能量流动的内容掌握的很好!那么，同学们在学习能量流动的过程中是否发现，能量的流动是需要以物质为载体的 生态系统中的物质变化又是怎样的 物质变化与能量流动又有什么关系呢
展示主题 生态系统的物质循环
[二]教学目标达成
（一）生态系统物质循环的概念
学生阅读：P91第二、第二自然段。
学生讨论：
1．什么叫“物质循环”
2．这里的物质指什么
3．循环过程是怎样的
4．循环的范围有多大
师生归纳：
1．概念：P91（略）。
2．物质：组成生物体的基本元素。
3．过程：
4．范围：全球性。
教师强调：这里的物质不是指由这些元素组成的糖类、脂肪和蛋白质等生物体内所特有的物质，而是组成生物体的基本元素。循环指的是这些物质（元素）的往返运动。这里的生态系统指的是地球上最大的生态系统---生物圈，所以叫“生物地球化学循环”。生态系统的物质循环可以概括地理解为组成生物体的基本元素在生物群落和无机环境之间的往返运动，其中伴随着复杂的物质变化和能量变化，不是单纯的物质移动，生态系统的物质循环离不开能量的驱动。
（二）碳循环
学生阅读：P92第一自然段。
教师演示：出示“光合作用”投影片，并请同学们说出光合作用过程中的碳是如何传递的
学生归纳：
教师演示：出示“呼吸作用”投影片。并请大家说出呼吸作用过程中的碳是如何传递的
学生归纳：
教师设疑：请大家分析教材P92碳循环示意图，思考如下问题：
1．无机环境中的碳以什么形式存在
2．生物群落内部的碳以什么形式存在
3．碳在无机环境和生物群落之间以什么形式循环
学生回答：
1．无机环境中的碳：CO2、碳酸盐等。
2．生物群落中的碳：主要以有机物形式存在。
3．碳循环形式是：CO2
师生归纳：
教师演示：出示“碳循环文字示意图”，
学生阅读：P92“碳循环”部分。
教师设疑：能量流动的特点是单向流动和逐级递减。那么，物质循环有什么特点呢
师生归纳：全球性往复循环。
教师强调：正因为在生态系统中，物质可以被生物群落往复循环利用，所以，物质是永恒的，世界是物质的，是符合物质不灭定律的。在生物圈内，无论是无机环境还是生物群落，也无论是物质循环还是能量流动，都是以物质为第一性的，因此，大家要以辩证唯物主义观点来分析事物、认识自然、改造世界。
教师设疑1：如果人们按生态规律办事，乱砍滥伐森林，对生态系统的碳循环有何影响
师生分析：森林生态系统的森林有维持大气中氧气与二氧化碳相对稳定的作用，若大量砍伐森林，光合作用减弱，不能吸收大气中的二氧化碳，更不能增加大气中的氧气，不仅破坏了大气中氧气与二氧化碳的相对稳定，而且阻碍了碳的正常循环途径，使大气中二氧化碳含量明显增加。
教师设疑2：化石燃料的大量燃烧，对生态系统的碳循环有何影响
师生分析：化石燃料如：煤、石油、泥碳等是地层中千百万年积存的碳元素，是一笔宝贵而丰富的能源物质，若在短时间内释放出来，使二氧化碳来不及转化，也同样打破了生物圈中碳循环的平衡，使大气中二氧化碳的含量明显增加。
师生归纳：通过以上两例的分析，显而易见地说明：人类活动若违背了生态规律，对碳循环的影响是导致大气中二氧化碳的明显增加，这样将形成危及整个生物圈的“温室效应”。
教师强调：大气中二氧化碳越多，对地球上散逸到外层空间的热量的阻碍作用就越大，即大气中的二氧化碳层就相当于保温层。从而使地球上的温度升高的越快，这种现象就叫做“温室效应”。那么温室效应将对生物圈和人类造。成什么危害呢
学生讨论：阅读P92第二段寻找答案。
（三）能量流动与物质循环的关系
学生阅读：P93第二自然段全部内容。
教师演示：出示“物质循环与能量流动的关系”投影片的底层（空表格）。
项目 能量流动 物质循环 编号
形式 以有机物形式流动 以无机物形式流动 1
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 2
范围 生态系统各营养级 全球性 3
特点 单向流动，逐级递减 反复出现，循环流动 4
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。 5
学生归纳：学生可分别作答，也可集体讨论，此时教师应启发诱导，并帮助学生归纳要点，组织语言。
教师评价：教师依上层投影片（正确答案）末端的序号逐一叠显，以示准确，并以“真棒”“漂亮”等激励赞美性语言给予评价，从上而下，依次进行。
[三]教学目标巩固
[例1] 右图为生态系统各组成成分的关系图解示意图，请分别回答如下问题：
（1） 图中A、B、C、D各指什么
（2） 图中①～⑦又分别指什么
分析：此题旨在考查学生的识图能力。根据生态系统的组成成分和营养结构以及物质循环和能量流动的相关知识进行综合性分析可知： 关系特殊（突破点或切人点），而且，C指向A、B、D，而D回收A、B、C，不难判断：C是绿色植物（生产者），再根据能量流动和物质循环形式与特点确定相应的成分：A是消费者，B为分解者，D为无机环境。
关于图中的箭头所示，则表现了生物群落中的不同生物与无机环境的相互作用。①、②是捕食关系建立起来的物质循环和能量流动过程，即：捕食关系。③、④、⑤为生物群落中的各种生物将有机碳通过呼吸作用分解为无机的C02返回无机环境的过程，即：呼吸作用。⑥、⑦则表示分解者对各营养级的分解作用。
教师强调：
① 识记生态系统的组成成分是非生物的物质和能量（无机环境）、生产者、消费者和分解者是分析物质循环和能量流动的基础。
② 掌握物质循环和能量流动的主渠道——食物链（网）是分析生态系统功能的关键。
③ 物质循环和能量流动的生物学机理是：植物的光合作用，生物的呼吸作用，动物的同化作用和微生物的分解作用等。
④ 物质循环与能量流动是相互依存、同时进行的，二者共同构成了生态系统的“功能”。
⑤ 物质循环的特点是全球性、往复循环，能量流动的特点是单向流动、逐级递减，
[例2] 在生态系统的碳循环中，把C02释放到大气中有多种形式，其中起主导作用的是
（ ）
A．植物和动物的呼吸作用 B．化石燃料的燃烧作用
C．分解者对有机物的分解作用 D．化工厂对碳酸盐的分解作用
分析：本题是较深层次的理解性问题。碳酸盐属于岩石圈的碳源，而岩石圈的碳源和千万年沉积的化石燃料的碳源，活动缓慢、循环周期长，基本上届贮存碳库。分解者分解作用又是相对微弱的，所以对释放在大气中的C02起主导作用的应是动植物的呼吸作用。
答案：A
[例3] 生物地化循环是指：组成生物的基本元素 （ ）
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．在能量流经生态系统各营养级时逐级递减的全过程
C．在组成生态系统的生物群落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
分析：生物地化循环是生物地球化学循环的简称。指的是最大的生态系统（生物圈）中的物质循环，是组成生物体的基本元素在生物圈的生物群落与无机环境之间的反复循环运动。这种运动带有全球性，它不局限于陆地生态系统，更不局限于生物群落体内，也不同于能量在流经各营养级时逐级递减的过程。
答案：D