第3节 生态系统的物质循环
学习要求
基本要求 1. 分析生态系统中的物质循环。2. 尝试探究土壤微生物的分解作用。能概述完全探究实验的基本过程，能在观察、调查、阅读等情境中发现问题，能针对问题选择取得证据的途径和方法，并重视实验中各阶段的反思和总结，初步具备独立或合作进行科学探究的能力。3. 体验物质循环的存在。
发展要求 1. 说明能量流动和物质循环的关系。2. 关注碳循环平衡失调与温室效应的关系。
基础训练
（一）碳循环
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．在局部地区的暴雨会使提供特定生态系统的氮、磷、钙的量受到限制，而提供给该系统的碳量很少出现这一问题，其原因是 （ ）
A．生物体不需要多少碳 B．植物用阳光和水分就能制造自身的碳
C．植物能很好地吸收土壤中的碳 D．氮、磷、钙来自土壤，碳主要来自空气
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。
（二）能量流动和物质循环的关系
9．下列关于生态系统中物质循环主要渠道的正确图解是 （ ）
无机环境 生产者 无机环境 生产者
A． ↑ ↓ B． ↑ ↓
消费者→ 分解者 分解者← 消费者
无机环境 生产者 无机环境 生产者
C． ↑ ↓ D． ↑ ↓
分解者 ←消费者 消费者 →分解者
10．下图是一个农业生态系统的物质和能量利用情况，请据图分析回答：
（1）碳元素除了以图中所示的生理过程从无机环境进入生物群落外，还能以什么生理过程进入生物群落？ 。
（2）在该生态系统中，处理秸秆的主要方式是用做沼气发酵或培养食用菌，而不是采用焚烧的方法。请你谈谈这样做有哪些意义？
。
能力提升
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．我国北方处于平衡状态的某森林生态系统，其碳素循环如右图
所示，箭头和字母分别表示碳素传递方向和转移量。下列选项正
确的是 （ ）
A．夏季，a>b+c+e B．秋季，e+fC．春季，g=b+e+f D．冬季，d>c+f
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．右图是某生态系统中，能量流动与物质循环关系示意图，据图回答下列问题。(图中△为有毒物质，浓度百万分之一，即10-6)
（1）从完成生态系统功能的角度简要说明生产者
的重要作用是 。
（2）流经该生态系统的总能量是 kJ／（cm2·a）。
（3）根据图中数值计算能量从A到B、由B到C 的
传递效率依次分别是 ％和 ％。其
余的能量最终通过生物的 散失，同时由于生
物不能在代谢中再利用 ，因此能量流动具
有 的特点。
（4）图中无机物箭头是指 和CO2等物质的流动过程。图中D是 ，通过它们的 和 两种分解方式，将生物组织内的碳放回空气中，由此可见D在物质流动中的重要作用是 。
第3节 生态系统的物质循环
1．C 2．C 3．D 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．（1）化能合成作用 （2）① 使生态系统中的能量尽量多地流
向对人类最有益的部分 ② 减少环境污染 11．C 12．C 13．A 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．（1）能量流动、
物质循环的基础 （2）466 （3）13.5 20 呼吸作用 热能 逐级递减、单向流动
(4)H2O(或水、无机盐) 分解者 有氧呼吸 无氧呼吸 将动植物遗体残骸中的有机物分解
成无机物
大气
土壤中的生物
植物
动物
b
a
g
d
c
e
f
②
①
③
④
⑤
⑥5.3 生态系统的物质循环 导学案
学习目标：
1.以碳循环为例，分析生态系统中的物质循环。
2.尝试探究土壤微生物的分解作用。
3.说明能量流动和物质循环的关系。
4.关注碳循环平衡失调与温室效应的关系。
学习重点:
分析生态系统中的物质循环。
一．导学过程：
（一）课前预习
1．生态系统的物质循环概念：__________________________________________________________
___________________________________________________________________________________
2．生态系统的物质循环特点：（1）______________________________________________________
（2）__________________________________________________________
3．生态系统的物质循环实例——碳循环
（1）存在形式：____________________________________
（2）循环形式：____________________________________
（3）循环过程：碳从无机环境进入生物群落通过________作用或________作用，从生物群落进入无机环境通过________，在生物群落之间主要以________的形式通过________或________传递。
（4）温室效应：______________________________________________________________________
4．探究土壤微生物的分解作用
探究性试验的一般步骤：（1）____________（2）____________（3）____________（4）____________（5）____________。
预习自测
生态系统的物质循环中的物质是指
A．组成生物体的各种元素
B．组成自然界的元素
C．组成生物体的一些基本元素
D．组成生物体的蛋白质和核酸
2． 在自然界的物质循环中，对物质的转化起重要作用的是
A．化能自养生物 B．动物和微生物
C．微生物和绿色植物 D．绿色植物和动物
3．生态系统的物质循环的特点不包括下列的
A．带有全球性
B．物质是指组成生物体的基本元素
C．在群落与无机环境之间循环往复
D． 在群落的各营养级之间循环往复
4．火灾常给森林带来较大危害，但是在寒带地区有时对森林中的残值落叶等进行有限度的人工火烧，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．刺激树木种子萌发
C．加速生态系统的分解过程 D．提高森林的蓄水能力
5．大气中的碳进入生物群落的形式和作用是
A．碳酸盐；呼吸作用
B．二氧化碳；光合作用和化能合成作用
C．含碳有机物；光合作用
D．二氧化碳；分解作用
6．下列关于生态系统功能的叙述中，不正确的是
A．能量只能由较低营养级流向较高营养级
B．食物链中的营养级可以是无限的
C．能量流动和物质循环可以长期的保持动态平衡
D．生态系统中的能量最终以热能的形式散失到环境中
7．生物地化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俄复杂过程
B．在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反复循环的过程
D．在生物圈的生物群落与无机环境之间的反复循环过程
8．从物质循环的角度看，人体内的碳元素就其根源来自
A．食物中的碳 B．大气中的二氧化碳
C．燃料中的碳 D．生物环境中的碳
（三）合作探究
1.生态系统物质循环的概念及特点
（1）概念的理解
生态系统的物质循环的范围是________________________________________________
参与物质循环的物质主要是指________________________________________________
物质循环的具体形式是指___________________________________________________________
___________________________________________________________________________________
生态系统的物质循环离不开________的驱动。
（2）特点
全球性：物质循环的范围是_____，因此把生态系统物质循环又叫生物地球化学循环。
反复利用，循环流动：物质循环可以在______与______之间反复利用、循环流动。
2．碳循环
（1）大气中二氧化碳的来源有三个：
___________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________
（2）碳元素在生物群落中的传递，主要靠______和______，传递形式为______。
碳在生物群落和无机环境之间的传递形式_________________________________________
（3）碳在无机环境与生物群落之间传递时，只有______与______之间的传递是相互的，其他各成分之间的传递都是______.
* 一些化能合成生物也可将二氧化碳转变为有机物进入生物群落
3.生态系统物质循环和能量流动之间的关系
项目 能量流动 物质循环
形式
特点
范围
联系
4．土壤微生物的分解作用的探究过程
（1）实验假设
案例一
案例二
（2）对照组与实验组设计
案例一
案例二
（3）实验现象与结论分析
现象 结论
案例1
案例2 A A1
A2
B B1
B2
二．课堂巩固
1．在局部地区的暴雨会使提供给特定生态系统的氨、磷、钙的量受到限制，而提供给该系统的碳量很少出现这一问题，其原因是
A．生物体不需要多少碳
B．植物利用阳光和水分就能制造自身的碳
C．许多养料来自土地，碳主要来自空气
D．植物能很好地吸收土壤中的碳
2．农业科技人员向农民建议，在利用温室生产时，可向温室里释放适量的二氧化碳，这是因为
A．二氧化碳可使害虫窒息死亡，从而有效的防止植物的病虫害
B．植物的光合作用需要二氧化碳，使二氧化碳可促进光合作用
C．二氧化碳可产生温室效应，使温室的温度升高
D．二氧化碳能灭火，施用二氧化碳可避免火灾
3．某同学完成了土壤微生物的分解作用的对照实验，对照组
A．土壤不作处理，自然状态 B．土壤进行处理
C．排除土壤微生物的作用 D．尽可能避免土壤理化性质
三．学后记：
材料补充：
生物的富集作用
概念：生物的富集作用是指环境中的一些污染物如重金属、化学农药，通过食物链在生物体内大量积累的过程，这些污染物在生物体内难分解。
分类：生物富集作用可以分为水生生物富集作用和陆生生物富集作用。
表示法：生物富集作用的程度可以用富集系数（或浓缩系数）表示，即某种元素或难分解物质在生物体内的浓度与生物体生存环境中该元素或物质浓之比。富集系数的大小与生物种类，环境中该元素或物质浓度之比。富集系数的大小与生物种类、环境中该元素或物质的种类及浓度有关，还与食物链中营养级有关，营养级越高，富集系数越大。第3节 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.尝试探究土壤微生物的分解作用。
3.说明能量流动和物质循环的关系。
4.关注碳循环平衡失调与温室效应的关系。
二、教学重点和难点
1.教学重点
分析生态系统中的物质循环。
2.教学难点
说明能量流动和物质循环的关系。
三、教学方法
探究法、讲述法
四、课时安排
1
五、教学过程
〖引入〗以“问题探讨”引入，学生思考回答师提示。
〖提示〗循环利用。
〖问题〗以“本节聚焦”再次引起学生的思考。
〖板书〗一、碳循环
〖学生活动〗阅读P100第二段到P101完
〖思考与讨论〗学生阅读思考回答师提示。
〖提示〗
1.单质与化合物；有机物与无机物。
2.略。
〖板书〗生态系统的物质循环：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。（生物地球化学循环）
〖旁栏思考题〗学生阅读思考回答师提示。
〖提示〗大力植树造林后，这些植物能大量吸收已有的二氧化碳，因而能起一定的缓解作用。但更应该控制源头──温室气体的排放。
〖探究〗有条件学生回家探究。
二、能连流动和物质循环的关系
能量流动 物质循环
形式 主要以有机物形式流动 组成生物体的基本元素在生物群落与无机环境间反复循环
特点 单向流动，逐级递减 反复循环维持生态平衡，据全球性生物圈
范围 生态系统的各营养级
联系 能量流动和物质循环二者相互伴随，相辅相成，是不可分割的统一整体
〖小结〗略。
〖作业〗练习一二。
〖提示〗基础题
1.（1）√；（2）╳。
2.A。3.B。
4.是。因为生物圈是指地球上所有生物与其无机环境的总和，通过物质循环构成一个物质上自给自足的系统。
拓展题
农田是人工生态系统，是以提高农作物的产量和效益，使能量更多地流向人类，满足人类的需要为目的的。农田土壤中氮的含量往往不足以使作物高产，加之农产品源源不断地自农田生态系统输出，其中的氮元素并不能都归还土壤，所以需要施加氮肥。这与物质循环并不矛盾。
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第三节
《生态系统的物质
循环》
第五章《生态系统及其稳定性》
教学目标
知识与能力：
１、以碳循环为例，分析生态系统中的物质循环。
２、尝试探究土壤微生物的分解作用。
３、说明能量流动和物质循环的关系。
４、关注碳循环平衡失调与温室效应的关系。
教学重点 ：
分析生态系统的物质循环。
教学难点 ：
说明能量流动和物质循环的关系。
生态系统的物质循环也是顺着生态系统的营养结构即食物链和食物网这个主渠道进行循环流动的。前面讲的能量流动与物质循环是不同的，能量在流经生态系统各个营养级时，是逐级递减、单向不循环的。而物质循环是在生态系统的生物群落与无机环境之间可以反复出现，是循环流动的。那么，生态系统中物质到底是怎样循环的呢？
引言：
生态系统的物质循环
1、物质循环的概念
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叫生态系
统的物质循环。
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
又叫生物地化循环。
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。
2、物质循环的特点
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。
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。
碳是地球上储量最丰富的元素之一。
它广泛地分布于大气、海洋、地壳沉积岩
和生物体中，并随地球的运动循环不止。
同时碳又是有机化合物的基本成分，是构
成生命体的基本元素。碳循环还与生命活
动紧密相联。亿万年来，在地球的生物圈
和大气圈中，碳通过生命的新陈代谢，往
复循环、生生不息。
碳循环：
碳元素约占生物体干重的49％，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。
物质循环的主要特点：
物质循环是带有全球性的，生物群落
和无机环境之间的物质可以反复出现反复
利用，周而复始进行循环，不会消失。
碳的循环过程
碳的作用：
糖、脂肪、蛋白质、核酸都是构成生
物体的基本物质，在它们的分子中都含有
碳元素。碳元素大约占生物体干重的49％
，是有机化合物的“骨架”，没有碳就没有
生命。
碳在无机自然环境中存在的形式即以CO2和碳酸盐（石灰岩、珊瑚礁）的形式存在。
碳的循环形式：碳在无机环境与生物群落间是以CO2的形式进行循环的。大气中的CO2进入生物群落，主要依赖于绿色植物的光合作用，使CO2中的“C”变成为有机物中的“C”，再通过食物链进入动物和其他生物体中，因此从“C”的循环可见绿色植物是生态系统的基石。除此之外，还有化能合成作用的微生物也能把CO2合成为有机物。
还有一部分生物遗体没有被分解者
分解，转变成为地下的石油和煤，这部
分“C”暂时脱离循环，一经开采运到地面
燃烧，仍可产生CO2再返回碳循环。
绿色植物的光合作用
碳进入生物群落
碳出入生物 把CO2合成有机物
群落的途径
动植物的呼吸作用
碳出生物群落 微生物的分解作用
燃烧
特点：
（1）碳循环的形式：
（2）碳在自然界中的存在形式：
（3）碳在生物体内的存在形式：
（4）碳进入生物体的途径：
（5）碳在生物体之间传递途径：
（6）碳进入大气的途径：
CO2；
CO2和碳酸盐；
含碳有机物；
绿色植物的光合作用；
食物链；
①生物的呼吸作用
②分解者有分解作用
③化石燃料的燃烧
能量流动和物质循环的因果关系
生态系统的存在是靠物质循环和能量
流动来维持的。生态系统的能量流动和物
质循环都是通过食物键和食物网的渠道实
现的，二者相互伴随进行，又相辅相承，
密不可分的统一整体。
但是，能量流动和物质循环又有本质
上的区别：能量流经生态系统各个营养级
时是逐级递减，而且运动是单向的、不是
循环的，最终在环境中消失。物质循环是
带有全球性的，在生物群落与无机环境间
物质可以反复出现，反复利用，循环运动
，不会消失。
能量流动和物质循环的相互关系
能量流动
物质循环
形式
特点
范围
联系
主要以有机物形式
单向流动逐级递减
生态系统的各营养级
组成生物体的基本元素在生物
群落与无机环境间反复循环
反复循环维持生态平衡
具全球生物圈
能量流动和物质循环二者相互伴随，相辅相承，
是不可分割的统一整体。
识图作答：
课堂练习：
（1）写出①②③④的生理过程及⑤产生CO2的方式。
①____ ②____ ③____
④____ ⑤____
（2）碳在无机环境与生物群落之间以___形式进行循环。
（3）碳循环中最简单的循环途径是在
__ ___ 和大气之间的循环。
光合作用
呼吸作用
微生物分解作用
呼吸作用
燃烧
CO2
绿色植物
