第3章 第3节 生态系统的物质循环-【创新教程】2025-2026学年高中生物选择性必修2五维课堂同步Word教案（人教版2019）

第3节　生态系统的物质循环 课标内容要求 核心素养对接 1.举例说明利用物质循环和能量流动规律，人们能够更加科学、有效地利用生态系统中的资源 2．阐明某些有害物质会通过食物链不断地富集的现象 生命观念：通过分析生态系统的物质循环和能量流动的关系，建立生命系统的物质和能量观 科学思维：通过分析物质循环的模式图，培养运用理性思维分析问题、解决问题的能力 [基础梳理] 一、碳循环 1．过程图解 (1)图中①～⑥表示的过程分别是： ①　光合作用　，②　呼吸作用　， ③　呼吸作用　，④　捕食　， ⑤　分解作用　，⑥　燃烧　。 (2)A、B、C、D表示的生物类群是： A．　生产者　，B.　分解者　，C.　次级消费者　，D.　初级消费者　。 2．循环形式 (1)在生物群落与无机环境间：主要以　CO2　的形式进行。 (2)在生物群落内：以　含碳有机物　的形式进行。 3．温室效应 (1)形成原因：　化石燃料的开采和使用　，大大增加了二氧化碳的排放，加剧了温室效应。 (2)危害：引起全球性气候变化。 (3)我国采取措施：减少　二氧化碳　排放和大力提倡　植树种草　，提高森林覆盖率。 4．物质循环的概念及特点 (1)概念 组成生物体的　碳、氢、氧、氮、磷、硫　等元素，都在不断进行着　从非生物环境到生物群落，又从生物群落到非生物环境　的循环过程，又叫生物地球化学循环。 (2)特点 ①　全球性　——生物地球化学循环。 ②　循环性　——物质可被生物群落反复利用。 二、生物富集 1．概念 生物体从周围环境吸收、积蓄　某种元素或难以降解的化合物　，使其在机体内浓度　超过　环境浓度的现象。 2．特点 (1)沿着食物链逐渐在生物体内　聚集　，最终　积累　在食物链的顶端。 (2)具有全球性。 三、能量流动和物质循环的关系 1．区别 (1)物质循环具有　全球性　和　循环性　的特点。 (2)能量流动是　逐级递减　的，是单方向不循环的。 2．联系 (1)二者　同时进行　，彼此相互依存，不可分割。 (2)物质作为能量的　载体　，使能量沿着　食物链(网)　流动；能量作为　动力　，使物质能够不断地在　生物群落和非生物环境　之间循环往返。 四、探究土壤微生物的分解作用 1．原理 (1)土壤中生活着肉眼看不见的细菌、丝状真菌和呈放射状的放线菌，它们在生态系统中的成分是分解者。 (2)由于各地　气候与环境　等因素不同，落叶在土壤中被分解的时间也是不同的。 2．实验方案 案例1 案例2 实验假设 微生物能分解 落叶使之腐烂 微生物能 分解淀粉 实验 设计 实验组 对土壤　高温　 处理 A烧杯中加入30 mL 土壤浸出液 对照组 对土壤不做 任何处理 B烧杯中加入 　30_mL蒸馏水　 自变量 土壤中　是否　 　含有微生物　 是否含有微生物 实验现象 在相同时间内实验组落叶腐烂程度小于对照组 A A1 不变蓝 A2 　产生砖红　 　色沉淀　 B B1 变蓝 B2 　无砖红色　 　沉淀　 结论分析 微生物对落叶 有分解作用 土壤浸出液中的 微生物能分解淀粉 [基础诊断] 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．碳循环中由于生物的呼吸作用和微生物的分解作用，导致了温室效应现象的出现。( × ) 5．能量流动与物质循环是两个独立的过程。( × ) 6．能量流动伴随着物质循环在生态系统中反复利用。( × ) 碳循环 1．碳循环分析 (1)碳存在形式 (2)碳循环形式： 进入生物 群落 生物群落 内部 返回无机环境 形式 CO2 含碳有机物 CO2 方式 光合作用和 化能合成 作用 通过食物链 或食物网 a.生产者和消费 者的呼吸作用 b．分解者的 分解作用 c．化学燃料的燃烧 方向 在群落内部单向，群落与无机环境之间双向 (3)碳元素的传递规律：碳元素在无机环境与生物群落之间传递时，只有生产者与无机环境之间的传递是双向的，其他成分之间的传递都是单向的(判断生态系统各成分的依据)。 2．温室效应 ◆[互动探究] 1．如图是自然界碳循环的简图，据图分析并回答下列有关问题： (1)图中的甲、乙、丙分别是什么？①、②、③分别表示什么过程？ 提示：分解者、消费者、生产者。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，返回大气中。 (2)大气中CO2进入生物群落的主要途径是什么？(用图中代号表示) 提示：④。 (3)碳循环都是双向的吗？说明理由。 提示：不都是。①CO2在生物群落和无机环境之间是双向循环的。②在生物群落内部，沿食物链(网)传递时，碳循环不是双向的，只能由低营养级向高营养级单向传递。 2．如果人们不按生态规律办事，乱砍滥伐森林，对生态系统的碳循环有何影响？ 提示：打破碳循环平衡，使大气CO2进入生物群落过程受阻，大气中CO2的含量就会明显增多。 ◆[对点训练] 1．生态系统的物质循环包括碳循环和氮循环等过程。下列有关碳循环的叙述，错误的是(　　) A．消费者没有参与碳循环的过程 B．生产者的光合作用是碳循环的重要环节 C．土壤中微生物的呼吸作用是碳循环的重要环节 D．碳在无机环境与生物群落之间主要以CO2形式循环 解析：A　[消费者能通过呼吸作用将有机物中的碳转化为无机物CO2，释放到无机环境中，参与了碳循环，A错误；生产者的光合作用能将无机环境中的无机碳转化为含碳有机物，是碳进入生物群落的重要途径，因此是碳循环的重要环节，B正确；土壤中的微生物的分解作用，能将有机物中的碳转化为无机物释放到无机环境中，是碳返回无机环境的重要过程，C正确；碳在无机环境与生物群落之间主要以CO2的形式循环，在生物群落内部的传递形式是含碳有机物，D正确。] 2．下图为生态系统中碳循环示意图，箭头表示循环方向。下列相关叙述正确的是(　　) A．图中甲、乙、丙的全部生物共同构成生物群落 B．碳元素在甲、乙、丙、丁间主要以有机物和二氧化碳的形式传递 C．缺少类群丁则生态系统的物质循环不能进行 D．图中b、c、d过程均可表示不同生物的呼吸作用 解析：C　[甲、乙、丙、丁分别表示生产者、消费者、消费者、分解者，故甲、乙、丙、丁共同组成了该生态系统的生物群落，A错误；碳在生物群落中以有机物的形式流动，因此碳元素在甲、乙、丙、丁间以有机物的形式传递，B错误；甲为分解者，能将动植物遗体及枯枝败叶分解为无机物，缺少分解者则生态系统的物质循环不能正常进行，C正确；b表示生产者的呼吸作用，c、d表示捕食，D错误。] 根据碳循环过程判断各组成成分 根据图中“箭头”判断碳循环中各成分基本思路： (1)根据双向箭头C与D确定两者肯定是大气中的CO2库、生产者。 (2)根据箭头指向判断各成分： ①D有三个指出，应为生产者。 ②C有三个指入，应为大气中的CO2库。 ③A和B中，一个为消费者，另一个为分解者，D(生产者)和A(消费者)均指向B，则B为分解者。 能量流动和物质循环的关系 1．能量流动和物质循环的关系 项目 能量流动 物质循环 形式 太阳能→ 化学能→热能 化学元素 (无机物→有机物 →无机物) 特点 单向流动、逐级递减 循环往复 范围 生态系统各营养级 生物圈(全球性) 联系 ①能量的固定、储存、转移、释放离不开物质的合成和分解等过程，两者同时进行、彼此相互依存、不可分割 ②能量流动和物质循环都借助食物链和食物网进行 ③物质是能量沿食物链(网)流动的载体 ④能量是物质在生态系统中反复循环的动力 2.重金属盐和DDT等农药的生物富集作用 生物富集作用与能量流动正好相反，能量在沿食物链流动时逐级递减，而农药或重金属盐则存在“生物富集作用”，即营养级越高，该物质浓度越高。如图所示： DDT沿食物链放大 ◆[互动探究] 1．两位同学在观看有关恐龙的影片时，甲同学提出：“我体内的能量中可能有远古恐龙体内的能量。”乙同学也提出：“我体内的物质中可能有远古恐龙体内的物质。”这两位同学的说法对吗？试分析原因。 提示：甲同学的说法错误，乙同学的说法正确。因为能量是单向流动的，不能循环利用，而物质是可以循环利用的。 2．DDT是一种有机氯农药，化学结构稳定，在环境中不易降解，作为杀虫剂具有广谱杀虫、药效强劲持久、容易生产等诸多优点。然而大规模使用DDT对以游隼为代表的猛禽来说，却是一场噩梦的开始。思考讨论： (1)DDT作为杀虫剂使用，为什么会在顶级捕食者游隼体内的脂肪中大量积累？ 提示：DDT是一种有机氯农药，化学结构稳定，在环境中不易降解，通过生物富集现象在顶级捕食者游隼体内的脂肪中大量积累。 (2)研究发现，世界各分布区的游隼体内均有不同程度的DDT积累，这反映出生态系统的物质循环具有什么特点？ 提示：全球性。 ◆[对点训练] 1．物质循环和能量流动是生态系统的主要功能。下列叙述正确的是(　　) A．能量流动和物质循环是两个独立的过程 B．生态系统中的能量是可以循环利用的 C．物质循环发生在生物群落与无机环境之间 D．在食物链中，营养级越高所含能量越多 解析：C　[能量流动和物质循环不是两个独立的过程，而是相互依存、不可分割的，A错误；生态系统中的能量是单向流动、逐级递减的，B错误；物质循环发生在生物群落与无机环境之间，C正确；在食物链中，营养级越高所含能量越少，D错误。] 2．某城市河流水质逐渐恶化，经过治理后，河水又恢复了清澈。图(1)表示该河流的能量金字塔(甲、乙、丙为3种鱼，丁为以这三种鱼为食的1种水鸟，甲不摄食藻类，箭头指示能量流动方向)，图(2)表示部分能量流动关系(图中数字表示同化的能量)。下列说法中正确的是(　　) A．经研究发现图(1)食物网中遗漏了一条能量流动途径，该途径应该是水草→甲→丁 B．图(1)所示食物网中，次级消费者是甲和乙 C．结合图(2)分析，图(1)食物网中第一营养级到第二营养级能量的传递效率为7.6% D．经检测，水体中含有某种可被生物富集的农药，推测此农药含量最高的生物是分解者 解析：A　[分析可知，甲图中应该含有6条食物链，少一条食物链，即水草→甲→丁，A正确；图(1)所示食物网中，次级消费者为第三营养级，如丙和丁，B错误；能量传递效率是指两个营养级之间同化量的比值，第二营养级包括甲和乙，由于甲的同化量未知，故无法计算第一营养级到第二营养级的能量传递效率，C错误；经检测，水体中含有某种可被生物富集的农药，推测此农药含量最高的生物是最高营养级丁，D错误。] 正确认识生物富集 (1)生物个体或处于同一营养级的许多生物种群，从周围环境中吸收并积累某种元素或难分解的化合物，导致生物体内该物质的平衡浓度超过环境中浓度的现象，叫生物富集，又叫生物浓缩。 (2)生物富集常用富集系数或浓缩系数(即生物体内污染物的平衡浓度与其生存环境中该污染物浓度的比值)来表示。此外还有人用生物累计、生物放大等术语来描述生物富集现象。前 者是指同一生物个体在生长发育的不同阶段生物富集系数不断增加的现象；后者指在同一食物链上，生物富集系数从低位营养级到高位营养级逐级增大的现象。 (3)污染物是否沿着食物链积累，决定于以下三个条件：即污染物在环境中必须是比较稳定的，污染物必须是生物能够吸收的，污染物是不易被生物代谢过程中所分解的。目前最典型的还是DDT在生态系统中的转移和积累。 (4)在生态系统中，污染物在沿食物链流动过程中随营养级的升高而增加，其富集系数在各营养级中均可达到极其惊人的含量。 1．碳元素在生物群落中的传递，主要依靠食物链和食物网，传递的形式是(　　) A．含碳的有机物　　 B．二氧化碳 C．碳酸盐 D．碳酸 解析：A　[碳在生物群落和无机环境之间循环是以二氧化碳的形式进行的，碳元素在生物群落中的传递，主要靠食物链和食物网，传递形式为有机物，A正确。] 2．下列有关物质循环的叙述，正确的是(　　) A．无机环境中的物质只有通过植物的光合作用才能进入生物群落 B．无机环境中的物质只能通过微生物的分解作用才能返回无机环境 C．能量流动和物质循环是独立进行的两个过程 D．无机环境中的物质可以被生物群落反复利用 解析：D　[无机环境中的物质可以通过植物的光合作用或微生物的化能合成作用进入生物群落，A错误；无机环境中的物质能通过微生物的分解作用或各种生物的呼吸作用返回无机环境，B错误；能量流动和物质循环彼此相互依存，不可分割，C错误；无机环境中的物质可以被生物群落反复利用，D正确。] 3．下图是研究某草原生态系统碳循环的示意图，其中甲、乙、丙、丁为生态系统的组成成分，A、B、C、D是丙中四种关系密切的生物。下列有关叙述正确的是(　　) A．乙、丙、丁中的碳主要是通过呼吸作用释放到甲中 B．碳只以CO2的形式在生物群落和无机环境之间循环 C．图中以植食性动物为食的消费者只有D D．如果去掉丁，则对碳循环没有影响 解析：A　[乙生产者，丙消费者，丁分解者中的碳主要是通过呼吸作用释放到无机环境中，A正确；碳主要以CO2的形式在生物群落和无机环境之间循环，B错误；图中A是植食性动物，以A为食的消费者有B、C、D，C错误；丁为分解者，在碳循环中不可缺少，D错误。] 4．(不定项)土壤是陆地生态系统的基础，与绿色植物的生长密切相关。下图表示甲、乙两个不同生态系统中，积累在植物和土壤中的有机物比例。下列有关叙述正确的是(　　) A．高等绿色植物进行光合作用的细胞器是叶绿体 B．甲、乙中，甲可能表示热带雨林，因为热带雨林温度高，分解者活动比较弱，积累土壤中的有机物比例高 C．农药施用不当，会引起土壤污染，不易分解的农药，可通过食物链发生生物富集作用，并且营养级越高的生物体内往往积累越多 D．土壤缺水可导致植物叶片部分气孔关闭，使光合作用受到影响，中间产物C3的含量也将会降低 解析：ACD　[叶绿体是高等绿色植物进行光合作用的细胞器，A正确；甲、乙中，乙可能表示热带雨林，因为热带雨林温度高，分解者活动比较强，积累土壤中的有机物比例低，B错误；农药施用不当，会引起土壤污染，不易分解的农药，可通过食物链发生生物富集作用，并且营养级越高的生物体内往往积累越多，C正确；土壤缺水可导致植物叶片部分气孔关闭，使光合作用受到影响，中间产物C3的含量也将会降低，D正确。] 5．下图中为某生态系统的碳循环示意图，请据图回答问题。 (1)碳元素在生物群落和无机环境之间的循环形式是　_________　，在生产者和消费者之间以　________　的形式传递。 (2)字母B表示　________　，⑤代表的生理过程是　________　。 (3)写出图中所包含的食物链　________　(用字母和箭头表示)。若环境中有一人体中不易分解的有毒物质，则在　________　含量最多。 (4)若大气中二氧化碳增多则可能会导致　________　。 解析：(1)碳元素在生物群落与无机环境之间以二氧化碳的形式循环的，而在生产者与消费者之间是以含碳有机物的形式流动的。 (2)根据以上分析可知，图中B表示分解者，⑤表示分解者分解作用。 (3)食物链中只有生产者和消费者，没有分解者，因此图中存在的食物链为A→D→C；不易分解的有毒物质在食物链中会富集，因此在C中含量最高。 (4)大气中二氧化碳增多将会引起温室效应。 答案：(1)CO2　含碳有机物　(2)分解者　分解者分解作用　(3)A→D→C　C　(4)温室效应 学科网（北京）股份有限公司 $$