7.1.5 生态系统中的物质循环和能量流动（导学案）生物新教材冀少版八年级下册

7.1.5 生态系统中的物质循环和能量流动（导学案） 【生命观念】 通过分析碳循环和能量流动，理解 “生态系统中物质循环利用、能量单向流动且逐级递减，二者相互依存、不可分割” 的生命观念。 【科学思维】 通过解读碳循环和能量流动示意图，培养逻辑推理和模型分析能力；通过对比物质循环与能量流动的特点，提升归纳与辨析能力。 【探究实践】 通过 “生态瓶的物质能量变化观察” 活动，提升观察、分析和合作探究能力；尝试分析生态农业模式中物质与能量的利用效率。 【态度责任】 认同生态农业的优势，树立 “合理利用自然资源、实现可持续发展” 的生态意识和社会责任感。 【学习重点】 1.碳循环的过程及各成分的作用。 2.物质循环与能量流动的关系。 3.生态农业的原理及实例。 【学习难点】 1.理解碳循环中 “生产者、消费者、分解者” 在物质转化中的具体作用。 2.区分物质循环的 “循环性” 与能量流动的 “单向性”。 1. 在自然界中，生产者吸收的二氧化碳，通过__________作用制造的有机物除满足自身需要，还供消费者和分解者所用。 2. 生产者、消费者的__________作用和分解者的__________作用将有机物分解，产生的二氧化碳返回非生物环境，还可以被生产者再次吸收、利用。 3. 生态系统中的物质在非生物环境和生物体之间不断__________利用。 4. 能量流动是__________进行的，不可循环，并且沿着食物链逐渐__________。 5. 生态系统中的物质和能量通过__________在生物之间传递。 6. 在农业生产过程中采用__________、__________、秸秆做饲料、利用牲畜粪便产生沼气等措施，使能量得到有效利用。 一、寻证据.观察→生态瓶 1.分析生态瓶生态系统 （1）生产者：__________。 （2）消费者：__________。 （3）分解者：__________。 （4）非生物环境：__________等。 2.观看相关视频，思考讨论以下问题： （1）水草中的有机物是如何形成的? （2） 鱼体内的有机物来源于哪儿? （3） 生态瓶是怎么维持清洁的? 2、 探究新知→物质循环 1. 碳循环示意图：在下列横线处填上字母或序号。 （1） 大气中的二氧化碳：__________ （2） 生产者：__________ （3） 消费者：__________ （4） 分解者：__________ （5） 光合作用：__________ （6） 呼吸作用：__________ （7） 分解作用：__________ （8） 化石燃料的燃烧：__________ 2. 物质循环的概念及过程 碳通过光合作用进入生态系统中的__________，然后又传给__________和分解者，经消费者的__________作用和微生物的__________作用，又回到生态系统的环境中。 3. 大气中的二氧化碳来源：生产者、消费者的__________作用；分解者的__________作用；化石燃料的__________。 4. 大气中的二氧化碳的吸收:生产者的__________作用。 5. 物质循环的特点：__________。 三、探究新知→能量流动 1.生态系统的能量流动示意图 __________:生产者 __________：初级消费者 __________：次级消费者 __________：三级消费者 __________：分解者 2.起点：__________ 3.渠道：__________ 4.特点：__________ 5.物质循环和能量流动的关系：物质是能量流动的__________，能量是物质循环的__________。 四、探究新知→物质和能量的应用 1. __________、节能减排等行为可有效降低二氧化碳在大气层中的积存，有效级解温室效应。 2.生态农业和养殖业中，__________、果园养鸡等多种生态模式很好地实现了物质的良性循环，大大增加农业产出。 3.在农业生产过程中采用__________、套种、秸秆做饲料、利用牲畜粪便生产__________等措施，使能量得到有效利用。 五、开眼界→桑基鱼塘 播放相关视频，了解桑基鱼塘。 1．“海洋牧场”是人工营造的海洋生态系统，它能量的最终来源是（    ） A．藻类 B．贝类 C．鱼虾 D．太阳能 2．生态系统中，碳循环的主要形式是（　　） A．碳单质 B．二氧化碳 C．碳酸盐 D．有机物 3．“海洋牧场”是指在特定海域内，人工投放藻类、贝类和鱼、虾等海洋经济生物种苗，利用海洋中的天然饵料等进行集中养殖和科学管理，类似于在陆地上放牧。下列关于“海洋牧场”的叙述，正确的是（    ） A．属于湿地生态系统 B．能量最终来源于藻类 C．其中的藻类可以制造有机物 D．其中的贝类和鱼、虾属于分解者 4. 下列措施中，能有效降低大气中二氧化碳含量，缓解温室效应的是（ ） A. 大量燃烧煤炭、石油等化石燃料 B. 大量砍伐森林，开垦农田 C. 植树造林，增加植被覆盖 D. 大力发展工业，增加工厂数量 5．我国力争在2060年前实现“碳中和”。“碳中和”是指在一定区域范围内或生态系统中二氧化碳的吸收量和排放量相当。如图所示为生态系统中碳循环的模式图，下列叙述错误的是（    ） A．大气中二氧化碳直接来源于过程①②③⑤ B．过程①指的是微生物的分解作用 C．绿色植物通过过程③光合作用维持碳氧平衡 D．绿色出行可以减少二氧化碳的排放 6．某生态农场构建了“玉米→猪→沼气池→玉米”的循环模式，结合该模式和所学知识，回答下列问题： (1)该模式中的生产者是________，猪在生态系统中属于________；沼气池中的细菌和真菌属于________，它们的作用是将玉米秸秆和猪的粪便中的________分解为无机物。 (2)该模式中，玉米通过________作用固定太阳能，太阳能最终转化为________储存在玉米体内；猪以玉米为食，获得玉米体内能量的________（填“全部”或“部分”），这体现了能量________的特点。 (3)沼气池产生的沼气能用于做饭、照明，这是将________能转化为________能和光能，实现了能量的________利用；沼渣和沼液作为肥料施给玉米，实现了________的循环利用。 (4)与传统农场相比，该生态农场的优势是________（写出1点即可）。 1.回顾与反思 回顾分析碳循环和能量流动，理解 “生态系统中物质循环利用、能量单向流动且逐级递减，二者相互依存、不可分割” 的生命观念。认同生态农业的优势，树立 “合理利用自然资源、实现可持续发展” 的生态意识和社会责任感。 2. 拓展延伸 调查本地的一种生态农业模式（如稻田养鱼、果园养鸡），分析其如何利用物质循环和能量流动的规律，并撰写一份简短的调查报告。 3.能力提升 尝试制作一个小型生态瓶，观察并记录其中物质和能量的流动情况，为期一周。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 7.1.5 生态系统中的物质循环和能量流动（导学案） 【生命观念】 通过分析碳循环和能量流动，理解 “生态系统中物质循环利用、能量单向流动且逐级递减，二者相互依存、不可分割” 的生命观念。 【科学思维】 通过解读碳循环和能量流动示意图，培养逻辑推理和模型分析能力；通过对比物质循环与能量流动的特点，提升归纳与辨析能力。 【探究实践】 通过 “生态瓶的物质能量变化观察” 活动，提升观察、分析和合作探究能力；尝试分析生态农业模式中物质与能量的利用效率。 【态度责任】 认同生态农业的优势，树立 “合理利用自然资源、实现可持续发展” 的生态意识和社会责任感。 【学习重点】 1.碳循环的过程及各成分的作用。 2.物质循环与能量流动的关系。 3.生态农业的原理及实例。 【学习难点】 1.理解碳循环中 “生产者、消费者、分解者” 在物质转化中的具体作用。 2.区分物质循环的 “循环性” 与能量流动的 “单向性”。 1. 在自然界中，生产者吸收的二氧化碳，通过光合作用制造的有机物除满足自身需要，还供消费者和分解者所用。 2. 生产者、消费者的呼吸作用和分解者的分解作用将有机物分解，产生的二氧化碳返回非生物环境，还可以被生产者再次吸收、利用。 3. 生态系统中的物质在非生物环境和生物体之间不断循环利用。 4. 能量流动是单向进行的，不可循环，并且沿着食物链逐渐递减。 5. 生态系统中的物质和能量通过食物链在生物之间传递。 6. 在农业生产过程中采用间作、套种、秸秆做饲料、利用牲畜粪便产生沼气等措施，使能量得到有效利用。 一、寻证据.观察→生态瓶 1.分析生态瓶生态系统 （1）生产者：水草。 （2）消费者：小鱼。 （3）分解者：微生物。 （4）非生物环境：阳光、空气、水、温度等。 2.观看相关视频，思考讨论以下问题： （1）水草中的有机物是如何形成的? 答：水草通过光合作用，利用光能将二氧化碳和水转化为有机物。 （2） 鱼体内的有机物来源于哪儿? 答：鱼体内的有机物直接或间接来源于水草。 （3）生态瓶是怎么维持清洁的? 答：生态瓶通过水草的净化作用、分解者的分解作用以及物质循环来维持清洁。 2、 探究新知→物质循环 1. 碳循环示意图：在下列横线处填上字母或序号。 （1） 大气中的二氧化碳：X （2） 生产者：A （3） 消费者：B、C （4） 分解者：D （5） 光合作用：① （6） 呼吸作用：⑤⑥⑦ （7） 分解作用：⑧ （8） 化石燃料的燃烧：⑨ 2. 物质循环的概念及过程 碳通过光合作用进入生态系统中的生产者，然后又传给消费者和分解者，经消费者的呼吸作用和微生物的分解作用，又回到生态系统的环境中。 3. 大气中的二氧化碳来源：生产者、消费者的呼吸作用；分解者的分解作用；化石燃料的燃烧。 4. 大气中的二氧化碳的吸收:生产者的光合作用。 5. 物质循环的特点：循环利用。 三、探究新知→能量流动 1.生态系统的能量流动示意图 A:生产者 B：初级消费者 C：次级消费者 D：三级消费者 E：分解者 2.起点：生产者固定的太阳能。 3.渠道：食物链 4.特点：单向进行、逐级递减 5.物质循环和能量流动的关系：物质是能量流动的载体，能量是物质循环的动力。 四、探究新知→物质和能量的应用 1. 植树造林、节能减排等行为可有效降低二氧化碳在大气层中的积存，有效级解温室效应。 2.生态农业和养殖业中，稻田养鱼、果园养鸡等多种生态模式很好地实现了物质的良性循环，大大增加农业产出。 3.在农业生产过程中采用间作、套种、秸秆做饲料、利用牲畜粪便生产沼气等措施，使能量得到有效利用。 五、开眼界→桑基鱼塘 播放相关视频，了解桑基鱼塘。 1．“海洋牧场”是人工营造的海洋生态系统，它能量的最终来源是（    ） A．藻类 B．贝类 C．鱼虾 D．太阳能 【答案】D 【知识点】生态系统中能量流动的过程及特点 【分析】生态系统中能量的根本来源是太阳能，生产者通过光合作用固定太阳能，形成生态系统能量流动的起点。 【详解】A．藻类是生产者，能将太阳能转化为化学能，但并非能量的最终来源，故A不符合题意。 B．贝类是消费者，能量来源于摄食的生产者或其他消费者，故B不符合题意。 C．鱼虾是消费者，能量通过食物链传递而来，故C不符合题意。 D．太阳能是所有生态系统能量的最终来源，故D符合题意。 故选D。 2．生态系统中，碳循环的主要形式是（　　） A．碳单质 B．二氧化碳 C．碳酸盐 D．有机物 【答案】B 【知识点】生态系统中物质循环的含义及特点 【分析】生态系统中，碳循环的核心过程包括：植物通过光合作用将大气中的二氧化碳转化为有机物；生物通过呼吸作用将有机物分解为二氧化碳释放回大气；分解者分解有机物也释放二氧化碳。此外，化石燃料燃烧等人类活动也会释放二氧化碳。 【详解】A．碳单质（如金刚石、石墨）性质稳定，不参与生物圈的循环，故A不符合题意。 B．二氧化碳是光合作用的原料、呼吸作用的产物，在生物群落与无机环境间高效循环，是碳循环的主要载体，故B符合题意。 C．碳酸盐（如碳酸钙）存在于岩石圈，循环周期极长，不参与生物短期碳循环，故C不符合题意。 D．有机物是碳在生物体内的储存形式，需分解为二氧化碳才能进入大气循环，故D不符合题意。 故选B。 3．“海洋牧场”是指在特定海域内，人工投放藻类、贝类和鱼、虾等海洋经济生物种苗，利用海洋中的天然饵料等进行集中养殖和科学管理，类似于在陆地上放牧。下列关于“海洋牧场”的叙述，正确的是（    ） A．属于湿地生态系统 B．能量最终来源于藻类 C．其中的藻类可以制造有机物 D．其中的贝类和鱼、虾属于分解者 【答案】C 【知识点】生态系统的组成成分及各成分的功能、生态系统中能量流动的过程及特点、藻类、光合作用的概念及实质 【分析】“海洋牧场”属于人工干预的海洋生态系统，其中藻类作为生产者通过光合作用制造有机物，贝类、鱼虾等生物属于消费者，生态系统能量最终来源于太阳能。 【详解】A．“海洋牧场”位于特定海域，属于海洋生态系统，湿地生态系统则主要分布在淡水或浅海沼泽区域，故A错误。 B．生态系统中能量最终来源于太阳能，藻类通过光合作用固定太阳能，但并非能量源头，故B错误。 C．藻类作为生产者，能够通过光合作用制造有机物，为生态系统提供物质和能量基础，故C正确。 D．贝类和鱼、虾需摄食藻类或其他生物，属于消费者，分解者主要指分解有机物的微生物（如细菌），故D错误。 故选C。 4. 下列措施中，能有效降低大气中二氧化碳含量，缓解温室效应的是（ ） A. 大量燃烧煤炭、石油等化石燃料 B. 大量砍伐森林，开垦农田 C. 植树造林，增加植被覆盖 D. 大力发展工业，增加工厂数量 【答案】C 【知识点】 生态系统中的物质循环、人类活动对生态环境的影响 【分析】 植树造林可增加生产者数量，通过光合作用吸收更多二氧化碳，从而降低大气中二氧化碳含量。【详解】 A. 错误。燃烧化石燃料会释放大量二氧化碳，加剧温室效应。 B. 错误。砍伐森林会减少吸收二氧化碳的生产者，同时被砍伐的树木腐烂或燃烧也会释放二氧化碳。 C. 正确。植树造林可以增加生产者的数量，通过光合作用吸收更多的二氧化碳，从而降低大气中的二氧化碳含量。 D. 错误。发展工业通常会消耗更多的能源，排放更多的二氧化碳。 故选 C。 5．我国力争在2060年前实现“碳中和”。“碳中和”是指在一定区域范围内或生态系统中二氧化碳的吸收量和排放量相当。如图所示为生态系统中碳循环的模式图，下列叙述错误的是（    ） A．大气中二氧化碳直接来源于过程①②③⑤ B．过程①指的是微生物的分解作用 C．绿色植物通过过程③光合作用维持碳氧平衡 D．绿色出行可以减少二氧化碳的排放 【答案】C 【知识点】生态系统中物质循环的含义及特点 【分析】图中①分解作用，②③呼吸作用，④光合作用，⑤化石燃料的燃烧，⑥牛摄食植物。 【详解】A．大气中二氧化碳直接来源于①分解作用、②动植物的呼吸作用、③微生物的呼吸作用以及⑤化石燃料的燃烧，故A正确。 B．①是分解者的分解作用，它们能将动植物遗体等分解为二氧化碳等无机物，故B正确。 C．绿色植物通过④光合作用吸收二氧化碳，释放氧气，维持碳氧平衡，而③表示的是呼吸作用，故C错误。 D．绿色出行，如步行、骑自行车或乘坐公共交通工具等，可减少汽车等交通工具对化石燃料的消耗，从而减少二氧化碳的排放，故D正确。 故选C。 6．某生态农场构建了“玉米→猪→沼气池→玉米”的循环模式，结合该模式和所学知识，回答下列问题： (1)该模式中的生产者是________，猪在生态系统中属于________；沼气池中的细菌和真菌属于________，它们的作用是将玉米秸秆和猪的粪便中的________分解为无机物。 (2)该模式中，玉米通过________作用固定太阳能，太阳能最终转化为________储存在玉米体内；猪以玉米为食，获得玉米体内能量的________（填“全部”或“部分”），这体现了能量________的特点。 (3)沼气池产生的沼气能用于做饭、照明，这是将________能转化为________能和光能，实现了能量的________利用；沼渣和沼液作为肥料施给玉米，实现了________的循环利用。 (4)与传统农场相比，该生态农场的优势是________（写出1点即可）。 【答案】 (1)玉米；消费者；分解者；有机物 (2)光合；化学能；部分；单向流动、逐级递减 (3)化学；热；多级；物质 (4)减少环境污染（或提高资源利用率、降低化肥和农药使用量等，合理即可） 【知识点】生态农业的组成成分、物质循环、能量流动、生态农业的优势 【详解】 (1) 生产者是能进行光合作用制造有机物的生物，该模式中玉米能通过光合作用制造有机物，属于生产者；猪以玉米为食，不能自己制造有机物，属于消费者；沼气池中的细菌和真菌能分解玉米秸秆、猪粪便中的有机物，属于分解者，其核心作用是将有机物分解为无机物（如二氧化碳、水、无机盐），供生产者重新利用。 (2) 玉米通过光合作用吸收太阳能，将二氧化碳和水转化为有机物，太阳能最终转化为有机物中的化学能储存起来；能量流动的特点是单向流动、逐级递减，猪捕食玉米后，只能利用玉米体内能量的一部分（另一部分能量通过玉米的呼吸作用散失，或未被消化吸收的部分随粪便排出），因此只能获得部分能量。 (3) 沼气池中的有机物（秸秆、粪便）经微生物发酵产生沼气（主要成分是甲烷，含化学能），沼气燃烧时将化学能转化为热能（做饭）和光能（照明），让能量被人类在多个环节利用，体现了能量的多级利用；沼渣和沼液中的无机物（如氮、磷、钾）可被玉米的根吸收，重新用于制造有机物，实现了物质的循环利用。 (4) 传统农场可能会使用化肥、农药，且秸秆、粪便等废弃物被丢弃，而该生态农场实现了物质循环和能量多级利用，减少了废弃物排放和化肥、农药的使用，因此优势包括减少环境污染、提高资源利用率、降低生产成本等。 1.回顾与反思 回顾分析碳循环和能量流动，理解 “生态系统中物质循环利用、能量单向流动且逐级递减，二者相互依存、不可分割” 的生命观念。认同生态农业的优势，树立 “合理利用自然资源、实现可持续发展” 的生态意识和社会责任感。 2. 拓展延伸 调查本地的一种生态农业模式（如稻田养鱼、果园养鸡），分析其如何利用物质循环和能量流动的规律，并撰写一份简短的调查报告。 3.能力提升 尝试制作一个小型生态瓶，观察并记录其中物质和能量的流动情况，为期一周。 / 学科网（北京）股份有限公司 $