第3章 第4节 生态系统中的物质能被循环利用（课件PPT）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中生物学选择性必修2 生物与环境（浙科版2019）

第四节　生态系统中的物质能被循环利用 第三章 生态系统 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第三章 生态系统 栏目索引 预习案 自主读教材 巩固案 总结与应用 探究案 互动探疑难 预习案 自主读教材 蒸发 冷凝 降水 蒸发 太阳能 很小 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第三章 生态系统 碳酸盐 化石燃料 二氧化碳 多糖、脂肪和蛋白质等有机物 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第三章 生态系统 光合作用 呼吸作用 呼吸作用 分解者的分解作用 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第三章 生态系统 水圈 碳酸氢根 大气圈 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第三章 生态系统 氮气 硝酸盐和氨 含氮有机化合物 固氮 氨化 硝化 反硝化 高能固氮 生物固氮 闪电 宇宙射线 氨或硝酸盐 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第三章 生态系统 高温 高压 催化剂 氨气 固氮菌 蓝藻 尿素和尿酸 无机化合物(氨) 硝化细菌 亚硝酸盐和硝酸盐 反硝化细菌 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第三章 生态系统 物质循环 能量流动 对人类有益的方向 生态学 系统工程 多层次利用 循环利用 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第三章 生态系统 × × √ × × 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第三章 生态系统 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第三章 生态系统 呼吸作用 光合作用 微生物的分解作用 生产者 消费者 含碳有机物 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第三章 生态系统 探究案 互动探疑难 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第三章 生态系统 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第三章 生态系统 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第三章 生态系统 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第三章 生态系统 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第三章 生态系统 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第三章 生态系统 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第三章 生态系统 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第三章 生态系统 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第三章 生态系统 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第三章 生态系统 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第三章 生态系统 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第三章 生态系统 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第三章 生态系统 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第三章 生态系统 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第三章 生态系统 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第三章 生态系统 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第三章 生态系统 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第三章 生态系统 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第三章 生态系统 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第三章 生态系统 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第三章 生态系统 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第三章 生态系统 巩固案 总结与应用 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第三章 生态系统 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第三章 生态系统 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第三章 生态系统 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第三章 生态系统 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第三章 生态系统 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第三章 生态系统 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第三章 生态系统 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第三章 生态系统 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第三章 生态系统 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第三章 生态系统 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第三章 生态系统 课时作业(8) 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第三章 生态系统 谢谢观看！ 课程内容标准 核心素养对接 1．分析生态系统中的物质在生物群落与无机环境之间不断循环的规律。 2．举例说明利用物质循环规律人们能够更加科学、有效地利用生态系统中的资源。 1．说明生态系统中水循环、碳循环和氮循环的过程，分析三种物质循环的特点。(科学思维) 2．利用生态系统中物质循环的规律，在生产实践中实现资源的多层次利用。(社会责任) 一、生物在水循环中的作用很小 1．水循环 (1)概念：地球上的水通过____、____等过程进行不断的循环。 (2)形式：____和____。 (3)动力：______。 2．生物在水循环中的作用：____。 二、二氧化碳是碳循环的主要形式 1．碳的存在形式 (1)非生物环境中：绝大部分以______的形式存在于岩石圈，其次储存在________中，还有水圈和大气圈中的_________。 (2)生物群落中的碳以___________________________的形式存在。 2．碳循环 (1)循环形式：在生物群落与非生物环境间主要以______的形式循环 CO2 。 (2)过程图解： 图中：①_________，②_________，③植物(生产者)，④动物(消费者)，⑤_________，⑥_________________。 (3)大气和海洋在碳循环之间的关系 当大气中二氧化碳局部短缺，_____中的二氧化碳会更多进入大气圈；如果水圈中的_________离子在光合作用中被植物过量利用，也可以通过其他途径从_______中得到补偿，从而维持碳循环的平衡。 三、固氮菌等细菌在氮循环中发挥重要作用 1．氮的存在形式 (1)非生物环境中：主要是_____(大多数生物不能直接利用)；还有___________等(可以被生物利用)。 (2)生物群落中：主要是蛋白质、核酸等_______________。 2．氮循环：包括_____、_____、_____和_______等过程。 (1)固氮途径：主要包括_________、工业固氮和_________。 ①高能固氮：通过_____、_________、陨石、火山爆发等所释放的能量进行固氮，形成___________。 ②工业固氮：在____、____、______的作用下，将氮气还原为____。 ③生物固氮：通过______和____等自养或异养微生物进行固氨。生物固氮是最重要的固氮途径。 (2)氨化作用：土壤和水中的很多异养细菌、放线菌和真菌将__________等转变为________________并把它释放出来的代谢过程。 (3)硝化作用：氨和铵盐被________氧化为________________的过程。 (4)反硝化作用：硝酸盐等含氮化合物在__________的作用下转化为_________________的过程。 N2、NO和N2O 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．运用物质循环规律可以帮助人们合理地调整生态系统的_________和_________，使物质中的能量更多地流向_________________。 2．人们根据_______的原理，用_________的方法和技术指导生产实践，就可以实现资源的___________或_________，使人和自然环境共同受益。 1．判正误 (1)参与循环的物质是组成生物体的各种化合物。( ) (2)碳循环在生物群落内部以CO2形式进行。( ) (3)植物可通过呼吸作用和光合作用参与生态系统的碳循环。( ) (4)生物对于全球的水循环起着非常重要的作用。( ) (5)硝化细菌在氮循环中是进行生物固氮的主要微生物。( ) 2．微思考 结合下图，探究分析碳循环的过程。 (1)写出图中①②③代表的生理过程：①_________，②_________，③_________________。 (2)写出④⑤在生态系统中代表的成分：④_______，⑤_______。 (3)物质循环的形式有两种，即：④⑤与大气之间主要以_______形式进行；在④与⑤之间以___________形式沿食物链传递。 CO2 任务驱动一　碳循环 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。请据图分析： (1)甲、乙、丙、丁分别代表生态系统的什么成分？并简述判断的理由。 提示　甲和丁之间有双向箭头，且其他几种成分都有箭头指向丁，所以丁为大气中的CO2库，甲为生产者；甲和乙都有箭头指向丙，所以丙为分解者，则乙为消费者。 (2)碳在甲、乙、丙之间的流动形式是什么？在甲(或乙或丙)与丁之间的流动形式又是什么？ 提示　碳在甲、乙、丙之间的流动形式是含碳有机物，在甲(或乙或丙)与丁之间的流动形式是CO2。 (5)既然物质是循环的，为什么农田生态系统还需要经常施肥呢？ 提示　物质循环具有全球性，是指在生物圈内进行的循环，而农田是一个较小的生态系统，不断有粮食作物的输出，即物质的输出大于物质的自然输入，因此要不断施加肥料。 (3)图中的字母分别表示什么过程？ 提示　b代表光合作用或化能合成作用，d和c代表呼吸作用，f代表微生物的分解作用，a代表捕食，e和g代表动植物的遗体、排遗物等提供给分解者。 (4)与自然界的碳循环关系最密切的两种细胞器是什么？ 提示　线粒体和叶绿体。 1．碳的存在形式eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(非生物环境中：CO2和碳酸盐,生物群落内部：含碳有机物)) 2．碳的流动形式eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(生物群落与非生物环境之间：CO2,生物群落内部：含碳有机物)) 3．碳进入生物群落的途径eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(光合作用,化能合成作用)) 4．eq \a\vs4\al(碳返回非生物,环境的途径) eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(①生产者、消费者的呼吸作用,②分解者的分解作用,③化石燃料的燃烧)) (2020·湖北荆州期末)如图表示生物圈中碳元素的循环过程，下列有关叙述正确的是(　　) A．④过程代表绿色植物的光合作用，③代表化能合成作用 B．图中甲、乙、丙分别代表消费者、生产者和分解者 C．物质循环是指碳元素在甲、乙、丙间以有机物的形式传递 D．图中甲、乙、丙包含的所有种群共同构成生物群落 D　[由图示信息可知，甲代表分解者，乙代表生产者，丙代表消费者，④代表光合作用和化能合成作用，③代表呼吸作用；碳循环是指碳元素在生物群落和非生物环境间进行的循环；图中的生产者、消费者和分解者共同构成了生物群落。] 下图是生态系统中碳循环示意图，“→”表示碳的流动方向，下列说法正确的是(　　) A．图中A是生产者，B、D、E是消费者，C是分解者 B．该生态系统的成分包括A、B、C、D、非生物成分 C．该生态系统中的食物链可表示为：A→D→E D．A和B的种间关系为捕食 C　[图中A、C之间为双箭头，分别为生产者和大气中二氧化碳库的其中之一，由于生产者、消费者、分解者均能进行呼吸作用产生二氧化碳流向大气中二氧化碳库，因此C是大气中二氧化碳库，A是生产者，则D、E为消费者，B为分解者，A错误；该生态系统的成分包括A、B、D、E、非生物成分(包括C)，B错误；该生态系统中的一条食物链可表示为：A→D→E，C正确；B为分解者，所以A和B的种间关系不是捕食关系，D错误。] [借题发挥]　“三看法”快速确认碳循环的各环节 INCLUDEPICTURE"S161+.TIF" 1．在生态系统的碳循环中，既能使碳进入生物群落，又能使碳返回大气中的生物是(　　) A．绿色植物　　　　　　 B．植食动物 C．肉食动物 D．营腐生生活的真菌 A　[碳以CO2的形式从大气中进入生物群落，这一过程主要依靠生产者的光合作用；碳从生物群落又以CO2的形式释放到大气中去，这一过程主要依靠各级消费者和生产者的呼吸作用，以及分解者的分解作用。能够同时完成碳进入和离开生物群落这两个过程的只有生产者。] 2．下面为某生态系统的部分物质循环简图，其中M表示非生物成分。相关叙述正确的是(　　) A．若M表示大气中的CO2，则碳元素在图中④过程中是以有机物形式传递的 B．从图中我们可以看出能量伴随着物质循环而循环 C．若M表示大气中的CO2，则碳元素可在生物群落中反复循环利用 D．若M表示非生物环境中的能量，则①的能量值为②与③对应的能量值之和 A　[碳在生物群落内部是以有机物的形式传递的，图中④表示捕食关系，A正确；能量是单向流动的，不能循环利用，B错误；碳在非生物环境和生物群落之间反复循环利用，而不是在群落内反复利用，C错误；①表示生产者固定的总能量，②③表示生产者的呼吸作用及分解者的分解作用，①大于②与③过程能量值之和，D错误。] 任务驱动二　氮循环 下图为自然界中的氮素循环图解，请思考相关问题： 自然界中的氮素循环 (1)大气的氮气进入生物群落需要经过哪些过程？主要由哪些微生物参与？ 提示　氮气经过固氮作用和硝化作用形成氨或铵盐和硝酸盐，才能被植物体吸收，进入生物群落。固氮微生物主要有固氮菌和蓝藻等，硝化作用主要由硝化细菌完成。 (2)生物群落内的有机含氮化合物经过哪些过程回到大气中？主要由哪些微生物完成？ 提示　反硝化作用可以将含氮有机化合物转化成N2等回到大气中，主要由反硝化细菌完成。 1．氮循环过程及其相关微生物 过程 化学反应 微生物 固氮 N2(游离态氮)―→NH3(化合态氮) 固氮菌和蓝藻等自养或异养微生物 氨化 有机氮(蛋白质、尿素、尿酸等)―→无机氮(NH3) 异养细菌、放线菌、真菌等 硝化 氨和铵盐―→亚硝酸盐―→硝酸盐 硝化细菌等 反硝化 硝酸盐等含氮化合物―→N2、NO和N2O 反硝化细菌 2．氮在非生物环境与生物群落之间循环 (1)氮进入生物群落：经过固氮作用，产生了化合态氮(氨)，才能被生物利用。有了氨化作用产生的氨或铵盐以及硝化作用产生的硝酸盐，才能被植物同化吸收，转化为含氮有机物，沿食物链传递，即在生物群落中存在的主要是含氮有机物。 (2)氮返回非生物环境：含氮有机物经过反硝化作用，形成N2、NO和N2O等，使氮重返非生物环境。 在生态系统的氮循环过程中，起重要作用的生物是(　　) A．生产者　　　　　　　 B．分解者 C．动物 D．微生物 D　[氮循环包括固氮、氨化、硝化和反硝化过程，每个过程都离不开微生物的参与，例如固氮菌和蓝藻等生物固氮途径是最重要的固氮途径；氨化过程需要很多异养细菌、放线菌和真菌的参与；硝化作用离不开硝化细菌；反硝化作用需要反硝化细菌参与。] 下图为自然界氮循环示意图。据图回答： (1)①②③依次代表：____________、__________、____________。 (2)生物固氮是指固氮微生物将大气中的氮还原成氨的过程。自然界中有两类固氮微生物，分别是：____________，如根瘤菌；_____________，如圆褐固氮菌。 (3)固氮微生物的固氮过程是在细胞内的________催化作用下进行的。 (4)氮是催化光合作用过程中各种酶以及____________和____________的重要组成成分。 解析　(1)固氮的途径主要有生物固氮、高能固氮和工业固氮。(2)生物固氮是最重要的固氮途径，固氮微生物分为两大类，一类是共生固氮微生物，如根瘤菌；一类是自生固氮微生物，如圆褐固氮菌。(3)固氮微生物的固氮过程是在固氮酶的催化作用下进行的，将N2固定为NH3。(4)光合作用过程所需要的酶是蛋白质，含有N元素，ATP和NADP＋中也含有N元素。 答案　(1)生物固氮　高能固氮　工业固氮　(2)共生固氮微生物　自生固氮微生物　(3)固氮酶　(4)含氮肥料的施用　生物固氮 1．下列过程与氮循环没有关系的是(　　) A．生物固氮 B．硝化作用 C．细胞呼吸 D．氨化作用 C　[氮循环包括固氮、氨化、硝化和反硝化等过程。细胞呼吸与碳循环有关，与氮循环没有关系。] 2．氮元素在生物体内主要参与蛋白质、核酸、ATP等物质的构成，与这些含氮有机物转化成气体返回大气有关的是(　　) A．硝化作用 B．反硝化作用 C．光合作用 D．固氮作用 B　[生物体内的含氮化合物经过反硝化细菌的反硝化过程，可以转化为N2、NO和N2O等返回大气。] 知识网络构建 关键知识积累 1.地球上的水通过蒸发、冷凝等过程进行不断的循环，生物所起的作用很小。 2.碳循环始于生产者，二氧化碳经过光合作用被同化为有机物，进入生物群落。 3.生产者、消费者和分解者均可通过呼吸作用，将有机物分解为二氧化碳，返回大气。 知识网络构建 关键知识积累 4.氮循环包括固氮、氨化、硝化和反硝化过程。固氮作用使氮可以被生物利用，反硝化作用使氮不断重返大气。 5.生物固氮是最重要的固氮途径。 6.运用物质循环规律，人们可以合理调整生态系统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。 1．在碳循环中，CO2进入生物群落的生理过程是(　　) ①光合作用　②细胞呼吸　③分解作用　④燃烧作用　⑤蒸腾作用 A．①　　　　　　　　　 B．①⑤ C．②③④ D．①③④ A　[非生物环境中的CO2绝大部分是通过绿色植物的光合作用合成有机物进入生物群落的，还有很小的一部分通过化能合成作用合成有机物进入生物群落。] 2．如图是自然界碳循环的简图，据图分析下列叙述错误的是(　　) A．甲为分解者，乙为消费者，丙为生产者 B．①②③表示CO2通过甲、丙、乙的呼吸作用进入大气中 C．④表示大气中CO2进入生物群落的主要途径 D．碳元素以无机物形式在丙→乙→甲所示的渠道流动 D　[据图可知：大气中的CO2只能通过丙进入生物群落，故丙为生产者，④为生产者将CO2固定为有机物；丙被乙捕食(图中过程⑤)，丙和乙最终被甲分解，故甲、乙分别为分解者、消费者；①②③表示通过分解者、生产者、消费者的呼吸作用将生物群落内的有机物分解为CO2返回大气。碳元素在生物群落内以有机物形式传递，其途径为食物链(网)，故D错误。] 3．下图是生态系统的碳循环示意图，则相关叙述正确的是(　　) ①生态系统中碳循环首先依赖于绿色植物的光合作用　②图中分解者通过需氧呼吸和厌氧呼吸两种分解方式将生物组织内的碳返回大气中　③图中M里的碳，除碳酸盐外，还可通过燃烧回到大气中　④碳循环的进行伴随着能量流动，但由于生物体不能在代谢中利用热能，因而能量流动具有单向流动和逐级递减的特点 A．①② B．②③④ C．①③ D．①②③④ D　[碳循环首先依赖于绿色植物的光合作用；非生物环境中的碳可经燃烧作用返回大气；生物体不能利用热能、食物链不可逆转均导致能量流动具有逐级递减和单向流动的特点。] 4．(2020·山东潍坊期末)下列关于物质循环和能量流动的说法，错误的是(　　) A．物质是能量流动的载体，能量是物质循环的动力 B．非生物环境中的物质可以通过多种途径被生物群落反复利用 C．通过绿色植物的光合作用，可完成生态系统碳循环 D．食物链和食物网是能量流动和物质循环的渠道 C　[生态系统的主要功能是能量流动和物质循环，物质是能量流动的载体，能量是物质循环的动力；非生物环境中的物质可被生物群落反复利用；绿色植物的光合作用能将CO2中的碳转化为有机物中的碳，只是碳循环的一部分，并没有完成生态系统的碳循环；食物链和食物网是生态系统能量流动和物质循环的渠道。] 5．分析以下生态系统的能量流动和物质循环的关系简图，不能得到的结论是(　　) A．物质作为能量的载体，使能量沿着食物链(网)流动 B．能量作为动力，使物质能够不断地在生物群落和无机环境之间循环往返 C．能量①②③④的总和便是生产者所固定的太阳能总量 D．碳在生物群落和非生物环境之间的循环主要是以CO2的形式进行的 C　[生产者所固定的太阳能总量是指生产者总的同化量，①②③④的总和小于生产者所固定的太阳能总量。] $$