資源簡介

第3章　生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性
第3節(jié)　生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)（導學案）
　　學習目標 核心素養(yǎng)
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，認同應(yīng)采取措施減少危害。3．說明能量流動和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系。4．嘗試探究土壤微生物的分解作用。 1.生命觀念：能量流動伴隨物質(zhì)的變化，保證了生命活動的進行，反映了生命的物質(zhì)與能量觀。2．科學思維：通過碳循環(huán)過程，建構(gòu)概念模型。3．科學探究：探究土壤微生物的分解作用。4．社會責任：闡明生物富集的成因和危害，提出科學的防治建議。
知識梳理
知識點一　碳循環(huán)
1．非生物環(huán)境中的碳
(1)主要存在形式：主要以CO2形式存在于大氣中和溶解于水中；碳還可以固定于煤、石油或木材中。
(2)大氣中的碳進入生物群落的途徑：生產(chǎn)者的光合作用以及化能合成作用。
2．生物群落中的碳
(1)主要存在形式：有機物。
(2)傳遞渠道：食物鏈和食物網(wǎng)。
(3)返回非生物環(huán)境的形式：CO2。
(4)返回非生物環(huán)境的途徑
3．碳在生物群落與非生物環(huán)境之間的循環(huán)主要以CO2形式進行。
4．碳循環(huán)特點
(1)碳循環(huán)具有全球性。
(2)海洋對于調(diào)節(jié)大氣中的碳含量起著非常重要的作用。
知識點二　物質(zhì)循環(huán)
1．物質(zhì)循環(huán)的概念：組成生物體的碳、氫、氧、氮、磷、硫等元素，都在不斷進行著從非生物環(huán)境到生物群落，又從生物群落到非生物環(huán)境的循環(huán)過程，這就是生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)。
2．特點
(1)全球性：生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)中的生態(tài)系統(tǒng)指的是地球上最大的生態(tài)系統(tǒng)——生物圈，物質(zhì)循環(huán)具有全球性，因此又叫生物地球化學循環(huán)。
(2)物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)中循環(huán)往復運動的特點，對于改進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式有多方面的啟示。
3．渠道：食物鏈和食物網(wǎng)。
知識點三　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，使其在機體內(nèi)濃度超過環(huán)境濃度的現(xiàn)象。
2．物質(zhì)種類
(1)重金屬：如鉛、鎘、汞等。
(2)人工合成的有機化合物：如DDT、六六六等。
(3)某些放射性物質(zhì)。
3．特點
(1)營養(yǎng)級越高，富集的物質(zhì)濃度越高。富集的物質(zhì)會沿食物鏈逐漸在生物體內(nèi)聚集，最終積累在食物鏈頂端。
(2)全球性。物質(zhì)可通過大氣、水和生物遷移等途徑擴散到世界各地。
知識點四　能量流動和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系
1．關(guān)系
項目 能量流動 物質(zhì)循環(huán)
形式 光能→化學能→熱能 化學元素(無機物??有機物)
渠道 食物鏈和食物網(wǎng) 食物鏈和食物網(wǎng)
特點 逐級遞減、單向不循環(huán) 可以被生物群落反復利用
范圍 生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級 生物圈
聯(lián)系 ①同時進行，相互依存，不可分割。②能量的固定、儲存、轉(zhuǎn)移和釋放，離不開物質(zhì)的合成和分解等過程。③物質(zhì)是能量沿食物鏈(網(wǎng))流動的載體；能量是物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)中往復循環(huán)的動力
2.構(gòu)建模型(根據(jù)碳循環(huán)示意圖用虛線畫出能量流動的方向)
知識點五　探究土壤微生物的分解作用
1．實驗原理
(1)土壤中存在種類、數(shù)目繁多的細菌、真菌等微生物，它們在生態(tài)系統(tǒng)中的成分主要為分解者。
(2)分解者的分解速度與環(huán)境中的溫度、水分等生態(tài)因子相關(guān)。
(3)土壤微生物能分泌淀粉酶將淀粉分解成還原糖(麥芽糖)，淀粉遇碘變藍。還原糖遇斐林試劑，在水浴加熱條件下，產(chǎn)生磚紅色沉淀。
2．實驗流程
項目 案例1 案例2
提出問題 落葉是在土壤微生物的作用下腐爛的嗎 土壤微生物能否分解淀粉
實驗假設(shè) 微生物能分解落葉使之腐爛 微生物能分解淀粉
實驗設(shè)計 實驗組 對土壤高溫處理 A燒杯中加入30 mL土壤浸出液＋淀粉糊
對照組 對土壤不做任何處理 B燒杯中加入30 mL蒸餾水＋與A等量的淀粉糊
自變量 土壤中是否含微生物 溶液中是否含有土壤中的微生物
實驗現(xiàn)象 在相同時間內(nèi)實驗組落葉腐爛程度小于對照組 A A1 不變藍
A2 產(chǎn)生磚紅色沉淀
B B1 變藍
B2 不產(chǎn)生磚紅色沉淀
結(jié)論分析 微生物對落葉有分解作用 土壤浸出液中的微生物能分解淀粉
注：A1、B1中加入碘液，A2、B2中加入斐林試劑并水浴加熱。
3.基本技術(shù)要求
(1)探究活動最好在實驗室中進行，以便控制變量，避免環(huán)境中不可控制因素的影響。
(2)各地氣候與環(huán)境等因素不同，微生物分解落葉的功能不同，分解的時間也有差異，一般需要適宜的溫度、濕潤的條件等。
　與自然界的碳循環(huán)關(guān)系最密切的細胞器是什么？
提示：線粒體和葉綠體。
　如果人們不按生態(tài)規(guī)律辦事，亂砍濫伐森林，對生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)有何影響？
提示：打破碳循環(huán)平衡，使大氣CO2進入生物群落過程受阻，大氣中CO2的含量就會明顯增多。
　生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)中所說的“物質(zhì)”可以是化合物嗎？
提示：不可以。“物質(zhì)”是指化學元素。
　既然氮元素在生物群落和非生物環(huán)境之間也是不斷循環(huán)的，為什么還要往農(nóng)田中不斷地施加氮肥？
提示：物質(zhì)循環(huán)是指在生物圈范圍內(nèi)物質(zhì)是循環(huán)的。農(nóng)田中不斷有糧食產(chǎn)出，基本元素不斷地被輸出，所以要不斷地施加氮肥。
　具有生物富集現(xiàn)象的有害物質(zhì)與碳、氮等元素的循環(huán)過程相同嗎？
提示：不相同。
　對于會發(fā)生生物富集作用的物質(zhì)，高營養(yǎng)級的含量一定會高于低營養(yǎng)級的含量嗎？
提示：高營養(yǎng)級的含量不一定會高于低營養(yǎng)級的含量。高營養(yǎng)級的濃度一定高于低營養(yǎng)級的濃度。
　碘液與斐林試劑的檢測作用是不是一樣？
提示：不一樣。前者檢測淀粉的分解是否徹底完成，后者檢測淀粉的分解是否發(fā)生。
　課堂小結(jié)
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