第三章 生态系统 第四节 生态系统中的物质能被循环利用-【精彩三年】2022-2023学年新教材高中生物选择性必修2教师用书word（浙科版）

第四节　生态系统中的物质能被循环利用 课程解读 知能目标 核心素养 1.分析生态系统中的水循环、碳循环和氮循环的过程和特点，关注碳循环平衡失调与温室效应的关系 2．分析能量流动和物质循环的关系，举例说明利用物质循环规律，使人们能够科学有效地利用生态系统中的资源 通过对物质循环的分析，培养学生的推理、分析、联想和思维迁移的能力，培养学生的科学思维，建立生命系统的稳态观 (见学生用书P66) 知识点一　生物在水循环中起的作用很小 1．水循环方式： 降水 和 蒸发 。 2．水循环途径：大气中的水汽以雨、雪、冰雹等形式落到地面或海洋，而地面上和海洋中的水又通过蒸发进入大气中。地球表面的蒸发量和降水量基本持平，但陆地的降水量 大于 蒸发量，海洋的降水量 小于 蒸发量。海洋亏损的水分通过陆地江河的汇集流入海洋而得以弥补，从而维持地球的水循环，而生物在全球水循环中所起的作用很小。 3．水循环动力：水循环是由 太阳能 推动的。 4．水循环意义 (1)在水循环中，各种营养物质会随水的流动而从一个生态系统到另一个新的生态系统，这对补充某些生态系统的营养物质非常有利。 (2)因水从高处往低处流动，往往造成高处营养物质流失而土壤贫瘠，低处营养物质汇集而土壤肥沃。 5．水的分布特点 (1)地球上水的总量约 1.4×1_010_km3 ，以固态、液态、气态三种形态存在于冰川、海洋、湖泊、沼泽、河流、雪山、土壤、地层、大气以及生物体中，其中海洋约占 97% ，陆地上、大气和生物体中的水只占很少的一部分。 (2)地球上的淡水大约占地球总水量的3%，其中又被冻结在两极的冰盖和冰川中。 (3)地球的全年降水量多达5.2×108 km3，但分配 极不均匀 。 小思考：下图为水循环模式图。回答下列问题。 (1)水循环的两种方式是什么？ 【答案】 降水和蒸发。 (2)图中的B代表什么过程？ 【答案】 水蒸气输运。 (3)海洋的降水量小于蒸发量，这个亏损通过图中什么途径弥补？ 【答案】 D(陆地江河的汇集流入海洋)。 知识点二　二氧化碳是碳循环的主要形式 1．地球上的碳绝大部分是以 碳酸盐 的形式存在于岩石圈中，其次是储存在化石燃料中。生物可直接利用的碳是水圈和大气圈中以二氧化碳形式存在的碳。 2．碳循环过程 (1)碳是构成生物体的重要元素之一，在生物群落中主要以 含碳有机物 的形式存在，大气中的碳主要是 二氧化碳 。 (2)大气中碳元素进入生物群落的途径是 光合作用 和化能合成作用，形式是 二氧化碳 。 (3)生物群落中的碳元素回到非生物环境中的途径有分解者的 分解作用 、动物和植物的 呼吸作用 、化石燃料的 燃烧 ，形式是二氧化碳。 (4)碳在生物群落与非生物环境间循环的形式是 二氧化碳 ，在生物群落内部传递的形式是 含碳有机物 ，途径是 食物链(网) 。 3．海洋对大气中二氧化碳含量的调节作用：二氧化碳在大气圈和水圈的界面上通过 扩散 作用而相互交换着。总之，碳在生态系统中的含量，能通过 碳循环 的自我调节机制得到调整，并恢复到原来的平衡状态。 小思考：(1)如果人们不遵循生态规律，乱砍滥伐森林，对大气中的CO2气体有何影响？ 【答案】 打破碳循环平衡，使大气中的CO2进入生物群落过程受阻，大气中CO2的含量就会明显增多。 (2)碳在生态系统各成分之间传递都是双向吗？ 【答案】 不是，碳只有在生产者和非生物环境之间的传递是双向的，而在其他成分之间的传递均是单向的。 知识点三　固氮菌等细菌在氮循环中发挥重要作用 1．氮存在形式：主要以氮气形式储存在 大气圈 。 2．大气中的氮只有被固定为 无机氮 化合物(主要是 硝酸盐 和 氨 )以后，才能被生物所利用。 3．氮循环过程： 固氮 、 氨化 、硝化和反硝化等过程。 (1)固氮：固氮的途径主要有高能固氮、工业固氮和生物固氮。 (2)氨化作用：当固定的 无机氮 被生物利用后，在体内形成含氮有机化合物，通过代谢产生尿素和尿酸等产物，排出体外。尿素和尿酸等通过土壤和水中的很多异养细菌、放线菌和真菌的代谢活动，转变为 无机化合物(氨) 并把它释放出来，这个过程就称为氨化作用。 (3)硝化作用：氨和铵盐被硝化细菌氧化为 亚硝酸盐和硝酸盐 的过程。 (4)反硝化作用：硝酸盐等含氮化合物在 反硝化细菌 的作用下转化为N2、NO和N2O的过程。 4．氮平衡的维持：在自然生态系统中，一方面通过各种固氮作用使氮可以被生物所利用，另一方面又通过反硝化作用使氮不断重返大气，从而使氮的循环处于一种平衡状态。 知识点四　人类运用生态系统的物质循环规律，在生产实践中实现资源多层次利用 1．应用原理：运用物质循环规律可以帮助人们合理地调整生态系统的 物质循环和能量流动 ，使物质中的能量更多地流向 对人类有益 的方向。 2．举例 (1)农作