資源簡介

3.3 生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)
教案
一、教學(xué)目標(biāo)
1.概述生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)過程。
2.通過分析生物富集的過程，說明生物富集的危害，認(rèn)同應(yīng)采取措施減少危害。
3.說明能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系。
4.嘗試探究土壤微生物的分解作用。
二、教學(xué)重難點(diǎn)
1.教學(xué)重點(diǎn)
分析碳循環(huán)的過程，概述生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)過程。
2.教學(xué)難點(diǎn)
（1）說明能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系。
（2）嘗試探究土壤微生物的分解作用。
三、教學(xué)過程
【本節(jié)聚焦】
生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)過程是怎樣的？
怎樣理解生物富集的成因和危害？
物質(zhì)循環(huán)與能量流動(dòng)的關(guān)系是怎樣的？
【導(dǎo)入】問題探討：胡楊能抗干旱、御風(fēng)沙、耐鹽堿，可頑強(qiáng)地在荒漠中生存繁衍。然而，受水資源短缺的影響，一些遠(yuǎn)離水源的胡楊也難逃死亡的厄運(yùn)。這些死亡的胡楊雖歷經(jīng)烈日和荒漠的摧殘，卻依然傲立于大漠，其枝干往往呈現(xiàn)出千姿百態(tài)的奇特造型。
討論：1.胡楊死亡后，為什么很長時(shí)間都沒有腐爛？
2.有研究表明，長有胡楊的荒漠土壤一般比草原的貧瘠，這是為什么？
呼一口氣，許多二氧化碳分子就離開你的身體，進(jìn)入大氣中。你能想象這些二氧化碳分子的去向嗎？這些二氧化碳分子中的碳元素和氧元素又是怎樣來到你體內(nèi)的？進(jìn)入身體之前又存在于什么物質(zhì)中？
不難看出，這兩種元素在生物群落和非生物環(huán)境之間是不斷循環(huán)的。
思考討論：分析碳循環(huán)的過程
二氧化碳能溶于水，因此可在大氣和海洋、河流之間進(jìn)行交換。此外，碳還可以長期固定或保存在非生命系統(tǒng)中，如固定于煤、石油或木材中。人類對(duì)煤和石油等能源的利用，向大氣中排放了大量的二氧化碳。
討論：
1.碳在非生物環(huán)境和生物體內(nèi)分別以什么形式存在？
2.碳是如何進(jìn)出生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者的（以什么形式、通過哪種生命活動(dòng)、形成哪些產(chǎn)物等）？
3.你如何看待人類活動(dòng)對(duì)碳循環(huán)的影響？
生產(chǎn)者：(1)光合作用等：將二氧化碳轉(zhuǎn)化為有機(jī)物；(2)呼吸作用：將有機(jī)物分解為二氧化碳。
消費(fèi)者：(1)攝食等：將前一營養(yǎng)級(jí)的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為自身的有機(jī)物；(2)呼吸作用等：將有機(jī)物分解為二氧化碳。
分解者：(1)食腐、腐生等：將現(xiàn)成有機(jī)物轉(zhuǎn)化為自身有機(jī)物；(2)微生物的分解作用等：將有機(jī)物分解為二氧化碳。
其他途徑：煤、石油等化石燃料的開采與使用，將有機(jī)物分解為二氧化碳等。
與社會(huì)的聯(lián)系（P63）
化石燃料的開采和使用大大增加了二氧化碳的排放，加劇了溫室效應(yīng)，引起全球性的氣候變化；
溫室效應(yīng)
(1)主要原因
①化石燃料的開采和使用大大增加了二氧化碳的排放；
②森林、草原等植被遭到大面積破壞。
(2)緩解措施
①減少二氧化碳排放: 開發(fā)新能源，減少化石燃料燃燒；
②增加二氧化碳的吸收和固定量: 大力植樹種草，提高森林覆蓋率；
③提高秸稈還田率，提高土壤儲(chǔ)碳量。
我國一方面采取積極措施減少二氧化碳的排放，另一方面大力植樹種草，提高森林覆蓋率。
【一、碳循環(huán)】
碳在生物群落與非生物環(huán)境之間的循環(huán)主要是以二氧化碳的形式進(jìn)行的。由于二氧化碳能夠隨著大氣環(huán)流在全球范圍內(nèi)流動(dòng)，因此，碳循環(huán)具有全球性。此外，海洋對(duì)于調(diào)節(jié)大氣中的碳含量起著非常重要的作用。當(dāng)大氣中二氧化碳含量增加，水圈中的二氧化碳含量也隨之增加；如果大氣中的二氧化碳含量發(fā)生局部短缺，水圈中的二氧化碳也能及時(shí)進(jìn)入大氣。
【二、生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)】
1.概念:組成生物體的________________________等______，都在不斷進(jìn)行著從_____________到__________，又從__________到____________的_____過程，這就是生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)，又叫_________________。
2.范圍：生物圈
3.特點(diǎn)：
(1)_______: 物質(zhì)循環(huán)的范圍為生物圈；
(2)_____________: 物質(zhì)可被生物群落反復(fù)利用，對(duì)改進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式有多方面的啟示。
4.碳循環(huán)總結(jié):
①碳的存在形式
非生物環(huán)境：CO2（主要）和碳酸鹽
生物群落：含碳有機(jī)物
②碳在生物群落和非生物群落之間循環(huán)的形式：CO2
③碳在生物群落內(nèi)的傳遞形式：含碳有機(jī)物
④碳進(jìn)入生物群落的途徑：光合作用（主要）和化能合成作用
⑤碳在生物群落中傳遞的主要途徑：食物鏈、食物網(wǎng)
⑥碳返回非生物環(huán)境的途徑：①生產(chǎn)者和消費(fèi)者的呼吸作用；②分解者的分解作用；③化石燃料的燃燒。
【三、生物富集】
1.概念：生物體從周圍環(huán)境吸收、積蓄某種元素或難以降解的化合物，使其在機(jī)體內(nèi)濃度超過環(huán)境濃度的現(xiàn)象。
2.常見存在生物富集現(xiàn)象的物質(zhì)：
①重金屬：如鉛(Pb)、鎘(Cd)、汞(Hg)等
②人工合成的有機(jī)化合物：如DDT、六六六等
3.發(fā)生生物富集的物質(zhì)的特點(diǎn)：
①富集物質(zhì)在環(huán)境和生物體中存在形式是比較穩(wěn)定的；
②富集物質(zhì)必須是生物體能夠吸收的且不易排出的；
③富集物質(zhì)在生物代謝過程中是不易被分解的；
4.生物富集的主要途徑：食物鏈、食物網(wǎng)
5.生物富集實(shí)例——鉛的富集（詳見課件思維導(dǎo)圖）
6.生物富集現(xiàn)象的特點(diǎn)：
①具有全球性：導(dǎo)致生物富集的有害物質(zhì)可以通過大氣、水和生物遷移等途徑擴(kuò)散到世界各地。
②有害物質(zhì)在生物體內(nèi)的濃度會(huì)沿食物鏈不斷升高
【四、 能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系】
探究實(shí)踐：探究土壤微生物的分解作用
背景資料：土壤中生活著肉眼看不見的細(xì)菌、絲狀真菌和呈放射狀的放線菌，這些生物的數(shù)量是極其繁多的，例如一茶匙表層土就可能含有億萬個(gè)細(xì)菌。
由于各地氣候與環(huán)境等因素不同，落葉在土壤中被分解的時(shí)間也是不同的，一般在溫暖、濕潤的環(huán)境中需要一至數(shù)月時(shí)間。
1.實(shí)驗(yàn)原理：土壤中存在種類、數(shù)目繁多的細(xì)菌、絲狀真菌和呈放射狀的放線菌，它們?cè)谏鷳B(tài)系統(tǒng)中的成分為分解者。分解速度主要與環(huán)境溫度和濕度有關(guān)。
案例一：落葉是在土壤微生物的作用下腐爛的嗎？
【練習(xí)與應(yīng)用】
一、概念檢測
1.能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)的主要功能。判斷下列相關(guān)表述是否正確。
（1）物質(zhì)循環(huán)發(fā)生在生物群落與非生物環(huán)境之間。（ ）
（2）能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)是兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的過程。（ ）
2.在生態(tài)系統(tǒng)中，使二氧化碳進(jìn)入生物群落 的生物主要是 （ ）
A.細(xì)菌 B.真菌　　C.動(dòng)物 D.綠色植物
3.竹子中纖維素含量很高。大熊貓每天要吃大量竹子，但一般只能利用其中一小部分纖維素。研究表明，大熊貓的基因組缺少編碼纖維素酶的基因，但是腸道中有多種纖維素分解菌。
（1）大熊貓與它腸道內(nèi)某種纖維素分解菌的種間關(guān)系為（ ）
A.捕食 B.寄生　　　C.互利共生 D.原始合作
（2）下列敘述不合理的是 （ ）
A.大熊貓是初級(jí)消費(fèi)者，屬于第二營養(yǎng)級(jí)
B.大熊貓未消化的纖維素會(huì)被分解者利用
C.纖維素分解菌促進(jìn)了生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)
D.能量流動(dòng)方向是竹子→大熊貓→纖維素分解菌

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