第3章 第4节 生态系统中的物质能被循环利用（Word教参）-【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

[对应学生用书P58]

一、生物在水循环中的作用很小

1．水循环

(1)概念：地球上的水通过蒸发、冷凝等过程进行不断的循环。

(2)形式：降水和蒸发。

(3)动力：太阳能。

2．生物在水循环中的作用：很小。

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：绝大部分以碳酸盐的形式存在于岩石圈，其次储存在化石燃料中，还有水圈和大气圈中的二氧化碳。

(2)生物群落中的碳以多糖、脂肪和蛋白质等有机物的形式存在。

2．碳循环

(1)循环形式：在生物群落与非生物环境间主要以CO2的形式循环。

(2)过程图解：

图中：①光合作用，②呼吸作用，③植物(生产者)，④动物(消费者)，⑤呼吸作用，⑥分解者的分解作用。

(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，水圈中的二氧化碳会更多进入大气圈；如果水圈中的碳酸氢根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大气圈中得到补偿，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：主要是氮气(大多数生物不能直接利用)；还有硝酸盐和氨等(可以被生物利用)。

(2)生物群落中：主要是蛋白质、核酸等含氮有机化合物。

2．氮循环：包括固氮、氨化、硝化和反硝化等过程。

(1)固氮途径：主要包括高能固氮、工业固氮和生物固氮。

①高能固氮：通过闪电、宇宙射线、陨石、火山爆发等所释放的能量进行固氮，形成氨或硝酸盐。

②工业固氮：在高温、高压、催化剂的作用下，将氮气还原为氨气。

③生物固氮：通过固氮菌和蓝藻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、放线菌和真菌将尿素和尿酸等转变为无机化合物(氨)并把它释放出来的代谢过程。

(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。

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．人们根据生态学的原理，用系统工程的方法和技术指导生产实践，就可以实现资源的多层次利用或循环利用，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呼吸作用，②光合作用，③微生物的分解作用。

(2)写出④⑤在生态系统中代表的成分：④生产者，⑤消费者。

(3)物质循环的形式有两种，即：④⑤与大气之间主要以CO2形式进行；在④与⑤之间以含碳有机物形式沿食物链传递。

[对应学生用书P59]

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。

(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。

(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？