5.3.3 植物在生物圈中碳氧平衡中的作用（导学案）生物冀少版2024八年级上册

该初中生物学导学案聚焦植物通过光合作用维持生物圈碳氧平衡，以建模活动引导学生构建光合作用与呼吸作用模型，通过回顾根的吸收、叶的蒸腾等生理作用，衔接碳氧循环动态机制，搭建知识支架。 特色在于融合新课标核心素养，通过小组合作分析碳氧循环途径、结合碳达峰碳中和议题培养科学思维，设计建模探究、调查报告撰写等实践活动强化生态观与物质能量观，习题情境贴近生活，助力学生树立爱绿护绿的社会责任。

5.3.3 植物在生物圈碳氧平衡中的作用（导学案） 【生命观念】 阐明植物通过光合作用维持碳氧平衡，形成生态观与物质能量观。 【科学思维】 分析碳氧循环逻辑，归纳植物的核心作用，提升推理能力。 【探究实践】 通过建模或案例分析，探究植物在碳氧平衡中的作用，提升建模及分析能力。 【态度责任】 认同植物的生态价值，树立爱绿护绿、低碳生活的责任感。 【学习重点】 植物在生物圈碳氧平衡中的核心作用。 【学习难点】 碳氧平衡的动态调节机制，及人类活动对该平衡的影响。 1. 大气中的氧气和二氧化碳的浓度基本保持在21%和0.03%，其原因就在于植物通过_________作用不断消耗大气中的二氧化碳，同时产生氧气进入大气。 2. 植物在维持生物圈中_________平衡方面具有重要作用。 3. 植物通过光合作用制造的有机物不仅供给植物本身生长发育的需要，而且是生物圈中其他生物和人类的_________来源。 4. 生物圈中形形色色的植物，不仅给多种多样的动物提供了食物，并且为各种动物提供了赖以生存的_________场所，为动物的多样性发展提供了_________条件。 5. 碳达峰是指_________的排放量由增转降的历史拐点。 6. 碳中和是指在一定时间内二氧化碳排放总量可以通过节能减排和植树造林等措施，实现正负抵消，达到相对_________。 一、寻证据.建模→构建光合作用、呼吸作用的模型 引导学生以小组为单位，归纳总结植物的光合作用、呼吸作用等知识，分析植物在生物圈碳氧平衡中的作用，观看相关视频后用箭头和文字在图中标出来。 二、探究新知→回顾植物的四大生理作用 引导学生回顾根的吸收作用、叶的蒸腾作用、光合作用和呼吸作用的过程及表达式。 1.植物根的吸收作用 土壤中的水→_________→根细胞内各层细胞→根茎叶导管→植物各个部分 2.植物叶的蒸腾作用 植物体内的水→叶肉细胞→_________→大气（） 3.植物叶的光合作用 _____________________________________________________________________________（表达式） 光合作用的实质：_______________________ 4. 植物叶的呼吸作用 _____________________________________________________________________________（表达式） 呼吸作用的实质：_________________________ 三、探究新知→生物圈中的碳氧平衡 展示碳氧循环示意图： 1. 引导小组合作分析大气中二氧化碳的主要释放途径：①；_________________②；_______________ ③_________________。 2.归纳总结二氧化碳的主要吸收途径是植物的_________________。 3.组织小组讨论：“植物是怎样维持生物圈碳氧平衡的？”并归纳其原因是___________________________ 4.总结碳氧平衡的动态机制：植物光合作用消耗二氧化碳、产生氧气，与各类生物的呼吸作用、化石燃料燃烧等释放的二氧化碳形成平衡。 四、探究新知→植物在生物圈中的其他作用 图片展示拓展讲解植物的其他作用： 1.植物通过光合作用制造的有机物不仅供给植物本身生长发育的需要，而且是生物圈中其他生物和人类的_______来源。 2.植物为各种动物提供了赖以生存的__________场所，为动物的多样性发展提供了物质条件。 3.我国三北防护林有效地改善了____________环境。 五、探究新知→碳达峰和碳中和 1. 展示森林破坏、沙漠化、全球变暖的图片，分析人类活动对碳氧平衡的影响。 2.引入碳达峰、碳中和概念，解释其核心内涵。 （1）碳达峰是指________________的排放量由增转降的历史拐点。 （2）碳中和是指在一定时间内二氧化碳排放总量可以通过节能减排和植树造林等措施，实现正负抵消，达到相对________________。 3.组织小组讨论：“我们能为碳达峰、碳中和做些什么？” 答：_______________________________________________________________________________________。 六、开眼界→碳排放管理员 播放关于碳排放管理员的视频，了解相关知识。 1．绿色植物维持生物圈碳-氧平衡，主要依赖于（    ） A．蒸腾作用 B．呼吸作用 C．光合作用 D．吸收作用 2．为积极应对全球气候变化，我国力争在2060年实现碳中和（二氧化碳排放量与吸收量达到平衡，实现二氧化碳的“零排放”）。下列做法不利于实现碳中和目标的是（　　） A．使用新能源交通工具 B．节约用纸 C．焚烧秸秆 D．退耕还林 3．毛乌素沙漠曾是我国四大沙漠之一，经过多年的治理，如今绿洲覆盖率已经达到了80%。下列关于毛乌素沙漠中植被的作用叙述错误的是（　　） A．对当地的空气没有任何影响 B．能防止当地水土流失，补充地下水 C．能提高大气湿度，增加降水 D．能够为当地的动物提供物质和能量 4．我国政府提出2060年前实现碳中和，即通过植树造林、节能减排等形式，使碳净排放量降为零。下列叙述正确的是（　　） A．多植树造林是因为实现碳中和离不开绿色植物的光合作用 B．实现碳中和与居民日常用电量多少无关 C．通过植树造林是实现碳中和的唯一途径 D．绿色植物只消耗二氧化碳，不产生二氧化碳 5．生物小组将图甲中所示植株置于密封的透明袋中，放置一段时间后用氧气传感器测量密封袋内氧气浓度，如图乙所示，下列分析错误的是（    ）    A．图甲中的①为筛管，②为导管 B．植株的C过程有利于维持生物圈的碳—氧平衡 C．将密封袋放在黑暗环境中一段时间后，传感器的读数将会变大 D．密封袋内氧气的含量到达A点后不再上升的原因可能是袋内缺少二氧化碳 6．绿色植物的光合作用、呼吸作用和蒸腾作用与人的生产生活息息相关，在生物圈中有重要的作用。请用所学生物学相关知识解释以下现象： (1)植物通过 作用吸收二氧化碳释放氧气，对生物圈的碳氧平衡具有重要作用。 (2)复种是指在同一块土地上一年内连续种植两季或两季以上的作物。复种延长了田间作物进行 作用的时间。提高了单位土地面积的农作物产量。 (3)带土坨移栽蔬菜幼苗的可以减少对幼苗根系的损伤。从而保证植株有足够的水分供应，降低 作用失水对幼苗造成的不利影响，从而提高移栽幼苗成活率。 (4)植物体进行 作用时，水分吸收周围的热能变成水蒸气，从气孔散失到大气中，从而降低叶片的温度。使叶片不至于因受强烈阳光的照射而灼伤。 (5)种花时浇水过多、过勤，会使土壤间隙中的空气减少，不利于根的 作用。影响根的正常生长，严重时会导致根部腐烂，使植株生长不良甚至死亡。 (6)进入久未开启贮存红薯的地窖时，要注意通风一段时间后再进入，防止植物因进行 作用，使得地窖内二氧化碳浓度过高，氧气含量过低而死亡。 1.回顾与反思 回顾植物通过光合作用维持碳氧平衡的动态机制，认同植物的生态价值，树立爱绿护绿、低碳生活的责任感。 2. 拓展延伸 观看关于 “碳排放管理员” 的相关视频，了解该职业与碳氧平衡、碳中和的关系，下节课分享自己的感悟。 3. 能力提升 结合当地的植物资源状况和生产、生活实际，讨论植物光合作用对碳中和的重要贡献，认同植树造林的重要意义，并撰写一份简短的调查报告（200 字左右）。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 5.3.3 植物在生物圈碳氧平衡中的作用（导学案） 【生命观念】 阐明植物通过光合作用维持碳氧平衡，形成生态观与物质能量观。 【科学思维】 分析碳氧循环逻辑，归纳植物的核心作用，提升推理能力。 【探究实践】 通过建模或案例分析，探究植物在碳氧平衡中的作用，提升建模及分析能力。 【态度责任】 认同植物的生态价值，树立爱绿护绿、低碳生活的责任感。 【学习重点】 植物在生物圈碳氧平衡中的核心作用。 【学习难点】 碳氧平衡的动态调节机制，及人类活动对该平衡的影响。 1. 大气中的氧气和二氧化碳的浓度基本保持在21%和0.03%，其原因就在于植物通过光合作用不断消耗大气中的二氧化碳，同时产生氧气进入大气。 2. 植物在维持生物圈中碳氧平衡方面具有重要作用。 3. 植物通过光合作用制造的有机物不仅供给植物本身生长发育的需要，而且是生物圈中其他生物和人类的食物来源。 4. 生物圈中形形色色的植物，不仅给多种多样的动物提供了食物，并且为各种动物提供了赖以生存的栖息场所，为动物的多样性发展提供了物质条件。 5. 碳达峰是指二氧化碳的排放量由增转降的历史拐点。 6. 碳中和是指在一定时间内二氧化碳排放总量可以通过节能减排和植树造林等措施，实现正负抵消，达到相对“零排放”。 一、寻证据.建模→构建光合作用、呼吸作用的模型 引导学生以小组为单位，归纳总结植物的光合作用、呼吸作用等知识，分析植物在生物圈碳氧平衡中的作用，观看相关视频后用箭头和文字在图中标出来。 二、探究新知→回顾植物的四大生理作用 引导学生回顾根的吸收作用、叶的蒸腾作用、光合作用和呼吸作用的过程及表达式。 1.植物根的吸收作用 土壤中的水→根毛→根细胞内各层细胞→根茎叶导管→植物各个部分 2.植物叶的蒸腾作用 植物体内的水→叶肉细胞→气孔→大气（水蒸气） 3.植物叶的光合作用 ( 光能 ) ( 叶绿体 )二氧化碳+水 有机物（贮存能量）+氧气 光合作用的实质：合成有机物，储存能量 4.植物叶的呼吸作用 糖类+氧气→二氧化碳+水+能量 呼吸作用的实质：分解有机物，释放能量 三、探究新知→生物圈中的碳氧平衡 展示碳氧循环示意图： 1.引导小组合作分析大气中二氧化碳的主要释放途径：①微生物分解作用；②动植物呼吸作用；③化石燃料燃烧。 2.归纳总结二氧化碳的主要吸收途径是植物的光合作用。 3.组织小组讨论：“植物是怎样维持生物圈碳氧平衡的？”并归纳其原因是植物通过光合作用不断消耗大气中的二氧化碳，同时产生氧气进入大气。 4.总结碳氧平衡的动态机制：植物光合作用消耗二氧化碳、产生氧气，与各类生物的呼吸作用、化石燃料燃烧等释放的二氧化碳形成平衡。 四、探究新知→植物在生物圈中的其他作用 图片展示拓展讲解植物的其他作用： 1.植物通过光合作用制造的有机物不仅供给植物本身生长发育的需要，而且是生物圈中其他生物和人类的食物来源。 2.植物为各种动物提供了赖以生存的栖息场所，为动物的多样性发展提供了物质条件。 3.我国三北防护林有效地改善了生态环境。 五、探究新知→碳达峰和碳中和 1. 展示森林破坏、沙漠化、全球变暖的图片，分析人类活动对碳氧平衡的影响。 2.引入碳达峰、碳中和概念，解释其核心内涵。 （1）碳达峰是指二氧化碳的排放量由增转降的历史拐点。 （2）碳中和是指在一定时间内二氧化碳排放总量可以通过节能减排和植树造林等措施，实现正负抵消，达到相对“零排放”。 3.组织小组讨论：“我们能为碳达峰、碳中和做些什么？” 答：绿色出行、减少使用塑料袋、循环利用物品、不浪费粮食、节约用电、垃圾分类等。 六、开眼界→碳排放管理员 播放关于碳排放管理员的视频，了解相关知识。 碳排放管理员是指从事二氧化碳等温室气体排放监测、统计核算、核查、交易和咨询等工作的人员。 1．绿色植物维持生物圈碳-氧平衡，主要依赖于（    ） A．蒸腾作用 B．呼吸作用 C．光合作用 D．吸收作用 【答案】C 【知识点】绿色植物在维持生物圈的碳---氧平衡中的作用 【分析】绿色植物通过光合作用消耗大气中的二氧化碳，释放氧气（超过了自身对氧的需要），维持生物圈中的二氧化碳和氧气的相对平衡，即碳-氧平衡。 【详解】A．蒸腾作用是水分从活的植物体内以水蒸气的状态散失到大气中的过程，其主要意义是促进植物对水分的吸收和运输，以及降低植物体的温度等，与维持碳-氧平衡无关，A不符合题意。 B．呼吸作用是细胞内的有机物在氧的参与下被分解成二氧化碳和水，同时释放出能量的过程，呼吸作用会消耗氧气，产生二氧化碳，会使大气中二氧化碳含量增加，氧气含量减少，不利于维持碳-氧平衡，B不符合题意。 C．光合作用是绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存能量的有机物，并且释放出氧气的过程。绿色植物通过光合作用，不断消耗大气中的二氧化碳，又将氧气释放到大气中，对维持生物圈中碳-氧平衡起了重要作用，C符合题意。 D．吸收作用主要是指植物对水分和无机盐的吸收，与维持碳-氧平衡没有直接关系，D不符合题意。 故选C。 2．为积极应对全球气候变化，我国力争在2060年实现碳中和（二氧化碳排放量与吸收量达到平衡，实现二氧化碳的“零排放”）。下列做法不利于实现碳中和目标的是（　　） A．使用新能源交通工具 B．节约用纸 C．焚烧秸秆 D．退耕还林 【答案】C 【知识点】绿色植物在维持生物圈的碳---氧平衡中的作用 【分析】人类活动对生态环境的影响有两大方面，一是有利于或改善其它生物的生存环境；二是不利于或破坏其它生物的生存环境。从目前看，大多活动都是破坏性的。 【详解】A．新能源交通工具（如电动车）可减少化石燃料使用，降低碳排放，有利于碳中和，故A正确。 B．减少纸张消耗可降低森林砍伐和造纸过程中的碳排放，有利于碳中和，故B正确。 C．焚烧秸秆会直接释放大量二氧化碳及其他污染物，不利于碳中和，故C错误。 D．增加森林面积可增强碳吸收能力，有利于碳中和，故D正确。 故选C。 3．毛乌素沙漠曾是我国四大沙漠之一，经过多年的治理，如今绿洲覆盖率已经达到了80%。下列关于毛乌素沙漠中植被的作用叙述错误的是（　　） A．对当地的空气没有任何影响 B．能防止当地水土流失，补充地下水 C．能提高大气湿度，增加降水 D．能够为当地的动物提供物质和能量 【答案】A 【知识点】绿色植物在维持生物圈的碳---氧平衡中的作用、生物圈中的水循环、绿色植物在生物圈中的其他作用 【分析】绿色植物在生物圈中的作用： ①绿色植物通过光合作用把二氧化碳等无机物转变成有机物（主要为淀粉），不仅用来构成植物体的本身，也为其它生物以及人类提供了食物来源。 ②绿色植物通过光合作用消耗大气中的二氧化碳，释放氧气（超过了自身对氧的需要），维持生物圈中的二氧化碳和氧气的相对平衡，即碳—氧平衡。 ③生物圈的水循环是大自然中的水通过蒸发、植物蒸腾、降水等环节，在生物圈中进行连续运动的过程。绿色植物通过进行蒸腾作用，吸收水分、运输水分、散失水分，从而提高了大气的湿度，增加降水，参与了生物圈中的水循环。 ④绿色植物还能为动物提供栖息场所。 【详解】毛乌素沙漠是中国四大沙地之一，如今成为全球首个即将被“征服”的沙漠，绿洲覆盖率已经达到了80%，当地水土也不再流失，能提高大气湿度，增加降水。现在已经种上了牧草、马铃薯、红薯等作物，能为当地的牛羊等提供营养物质和能量。生态环境得到有效改善，对当地的空气质量的提高有很大的作用，BCD不符合题意，A符合题意。 故选A。 4．我国政府提出2060年前实现碳中和，即通过植树造林、节能减排等形式，使碳净排放量降为零。下列叙述正确的是（　　） A．多植树造林是因为实现碳中和离不开绿色植物的光合作用 B．实现碳中和与居民日常用电量多少无关 C．通过植树造林是实现碳中和的唯一途径 D．绿色植物只消耗二氧化碳，不产生二氧化碳 【答案】A 【知识点】光合作用的概念及实质、呼吸作用的概念、绿色植物在维持生物圈的碳---氧平衡中的作用 【分析】碳中和是在一定时间内直接或间接产生的温室气体排放总量，通过植树造林、节能减排等形式，以抵消自身产生的二氧化碳排放量，实现二氧化碳“零排放”。 【详解】A．绿色植物通过光合作用吸收二氧化碳，释放氧气，植树造林能增加二氧化碳的吸收量，是实现碳中和的重要途径，A正确。 B．居民用电量与能源消耗（如火力发电会产生二氧化碳）密切相关，会影响碳排放，因此实现碳中和与居民用电量多少有关，B错误。 C．实现碳中和的途径除了植树造林，还有节能减排、发展新能源等多种方式，并非唯一途径，C错误。 D．绿色植物在进行光合作用消耗二氧化碳的同时，也会通过呼吸作用产生二氧化碳，D错误。 故选A。 5．生物小组将图甲中所示植株置于密封的透明袋中，放置一段时间后用氧气传感器测量密封袋内氧气浓度，如图乙所示，下列分析错误的是（    ）    A．图甲中的①为筛管，②为导管 B．植株的C过程有利于维持生物圈的碳—氧平衡 C．将密封袋放在黑暗环境中一段时间后，传感器的读数将会变大 D．密封袋内氧气的含量到达A点后不再上升的原因可能是袋内缺少二氧化碳 【答案】C 【知识点】导管的特点及功能、筛管的特点和功能、呼吸作用的概念、绿色植物在维持生物圈的碳---氧平衡中的作用 【分析】图甲可知：A表示呼吸作用，B表示蒸腾作用，C表示光合作用，①表示筛管，②表示导管。图乙表示密封袋内氧气，随时间变化的曲线图，A点氧气浓度达到最高值。 【详解】A．蒸腾作用的意义：促进植物体对水分的吸收；促进植物体对水分和无机盐的运输。导管运输水和无机盐，由下向上；叶是进行光合作用的主要器官，叶制造的有机物经筛管运输，由上向下。根据箭头方向判断，①为筛管，②为导管，故A正确。 B．植物通过光合作用制造有机物时，从外界吸收了二氧化碳并释放出氧气，有利于维持生物圈的碳—氧平衡，故B正确。 C．将密封袋放在黑暗环境中一段时间后，植物只进行呼吸作用，消耗氧气，所以传感器的读数将会变小，故C错误。 D．光合作用吸收二氧化碳，释放出氧气；呼吸作用吸收氧气，释放出二氧化碳。用透明密封袋将新鲜菠菜密封，给予充足光照，一时段间后，呼吸作用释放出的二氧化碳与光合作用吸收的二氧化碳相等，光合作用的强度与呼吸作用的强度相等，这样袋内的氧气就不再增加。因此，一段时间后，A点氧气浓度不再增加的原因是缺少二氧化碳，故D正确。 故选C。 6．绿色植物的光合作用、呼吸作用和蒸腾作用与人的生产生活息息相关，在生物圈中有重要的作用。请用所学生物学相关知识解释以下现象： (1)植物通过 作用吸收二氧化碳释放氧气，对生物圈的碳氧平衡具有重要作用。 (2)复种是指在同一块土地上一年内连续种植两季或两季以上的作物。复种延长了田间作物进行 作用的时间。提高了单位土地面积的农作物产量。 (3)带土坨移栽蔬菜幼苗的可以减少对幼苗根系的损伤。从而保证植株有足够的水分供应，降低 作用失水对幼苗造成的不利影响，从而提高移栽幼苗成活率。 (4)植物体进行 作用时，水分吸收周围的热能变成水蒸气，从气孔散失到大气中，从而降低叶片的温度。使叶片不至于因受强烈阳光的照射而灼伤。 (5)种花时浇水过多、过勤，会使土壤间隙中的空气减少，不利于根的 作用。影响根的正常生长，严重时会导致根部腐烂，使植株生长不良甚至死亡。 (6)进入久未开启贮存红薯的地窖时，要注意通风一段时间后再进入，防止植物因进行 作用，使得地窖内二氧化碳浓度过高，氧气含量过低而死亡。 【答案】(1)光合 (2)光合 (3)蒸腾 (4)蒸腾 (5)呼吸 (6)呼吸 【知识点】蒸腾作用的过程及其对植物生活的意义、光合作用原理在农业生产中的应用、呼吸作用原理在生产、生活中的应用、绿色植物在维持生物圈的碳---氧平衡中的作用 【分析】（1）光合作用是绿色植物利用光能，在叶绿体内，把二氧化碳和水转化成贮存能量的有机物，并释放出氧气的过程。 （2）呼吸作用是细胞内的有机物在氧的参与下被分解成二氧化碳和水，同时释放出能量的过程。 （3）水分以气体状态通过叶片表皮上的气孔从植物体内散失到植物体外的过程叫做蒸腾作用。 【详解】（1）绿色植物通过光合作用吸收二氧化碳，释放氧气，能维持生物圈中二氧化碳和氧气的相对平衡，即碳氧平衡。 （2）复种使得同一块土地上一年内作物生长时间延长，也就延长了作物进行光合作用制造有机物的时间，从而提高了单位土地面积的农作物产量。 （3）带土坨移栽蔬菜幼苗可减少对根系的损伤，保证根能正常吸收水分，而蒸腾作用会使植物散失大量水分。减少根系损伤能保证植株有足够水分供应，降低蒸腾作用失水对幼苗造成的不利影响，提高移栽幼苗成活率。可见，带土坨移栽可降低蒸腾作用失水对幼苗的不利影响。 （4）植物体进行蒸腾作用时，水分从叶片的气孔以水蒸气的形式散失到大气中，这个过程会吸收周围的热能，从而降低叶片的温度，避免叶片因受强烈阳光照射而灼伤。可见，植物体进行蒸腾作用时能降低叶片温度。 （5）根的呼吸作用需要氧气，浇水过多、过勤会使土壤间隙中的空气减少，导致根无法获得充足的氧气进行呼吸作用，影响根的正常生长，严重时会导致根部腐烂。 （6）红薯在贮存过程中会进行呼吸作用，消耗地窖内的氧气，产生二氧化碳。久未开启的地窖中二氧化碳浓度可能过高，氧气含量过低，人进入后可能因缺氧而发生危险。可见，进入久未开启贮存红薯的地窖时，要注意通风一段时间后再进入。 1.回顾与反思 回顾植物通过光合作用维持碳氧平衡的动态机制，认同植物的生态价值，树立爱绿护绿、低碳生活的责任感。 2. 拓展延伸 观看关于 “碳排放管理员” 的相关视频，了解该职业与碳氧平衡、碳中和的关系，下节课分享自己的感悟。 3. 能力提升 结合当地的植物资源状况和生产、生活实际，讨论植物光合作用对碳中和的重要贡献，认同植树造林的重要意义，并撰写一份简短的调查报告（200 字左右）。 / 学科网（北京）股份有限公司 $