高中生物人教版 (2019)选择性必修2第3节 生态系统的物质循环课堂教学ppt课件

这是一份高中生物人教版 (2019)选择性必修2第3节 生态系统的物质循环课堂教学ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了课前自主预习案，课堂互动探究案，二氧化碳，碳酸盐，含碳有机物，3过程图解，非生物环境，生物群落，生物圈，全球性等内容，欢迎下载使用。
知识梳理·填准记牢——自主·预习·先知一、物质循环阅读教材P61～63，完成下列填空：1．物质循环的实例——碳循环(1)碳的存在形式①非生物环境：以________和________(石灰岩、珊瑚礁)等形式存在。②生物群落：主要以___________的形式存在。(2)循环形式①在生物群落与非生物环境间：主要以________的形式进行。②在生物群落内：以__________的形式进行。
2．物质循环的概念及特点(1)概念①物质：组成生物体的碳、氢、氧、氮、磷、硫等________。②过程：___________ ________。③范围：________。(2)特点①________——生物地球化学循环。②________——物质可被生物群落反复利用。
二、生物富集阅读教材P63～64，完成下列填空：1．概念：生物体从周围环境________、________某种元素或难以降解的化合物，使其在机体内浓度超过________的现象。2．特点：有害物质沿________逐渐在生物体内聚集，最终积累在________________。3．范围：________。
三、能量流动和物质循环的关系阅读教材P65，完成下列填空：1．区别非生物环境中的物质可以被生物群落______利用，而能量流动是_________的，是___________的。2．联系(1)能量流动和物质循环是生态系统的________，它们________，彼此相互依存，不可分割。(2)能量的固定、储存、转移和释放，都离不开物质的合成和分解等过程。物质作为能量的________，使能量沿着食物链(网)流动；能量作为________，使物质能够不断地在生物群落和非生物环境之间________。
四、探究土壤微生物的分解作用阅读教材P65～66，完成下列填空：1．实验原理(1)土壤中存在种类、数目繁多的细菌、真菌等微生物，它们在生态系统中的成分主要为________。(2)分解者的分解速度与环境中的___________等生态因子相关。(3)土壤微生物能分泌淀粉酶将淀粉分解成还原糖(麦芽糖)，淀粉遇碘变________。还原糖遇斐林试剂，在水浴加热条件下，产生________沉淀。
2．实验流程(1)案例1：落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？①实验设计②实验现象在相同时间内实验组落叶腐烂程度________对照组。③实验结论微生物对落叶有分解作用。
(2)案例2：探究土壤微生物对淀粉的分解作用①实验设计
②实验现象注：A1、B1中加入碘液，A2、B2中加入斐林试剂并加热。③实验结论土壤浸出液中的微生物能分解淀粉。
知识应用·强化落实——效果·检测·定向1.连一连
2．判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)碳可在森林群落和非生物环境之间进行循环。(　　)(2)非生物环境中的物质可以通过多种途径被生物群落反复利用。(　　)(3)土壤微生物参与生态系统的物质循环。(　　)(4)植物可通过呼吸作用和光合作用参与生态系统的碳循环。(　　)(5)生态系统的物质循环和能量流动是独立进行的。(　　)
解析：(5)生态系统的物质循环和能量流动同时进行，相互依存，不可分割。
(6)物质是单向流动、不可循环的。(　　)(7)碳循环的进行伴随着能量流动，但由于生物体不能在代谢中利用热能，所以能量流动具有单向流动、逐级递减的特点。(　　)(8)由于人工碳排放过度，破坏了生态系统的碳平衡，导致大气中二氧化碳浓度增加并引起全球气候变化。(　　)(9)铅可沿食物链进入人体，在人体内的浓度可能超过环境浓度。(　　)
解析：(6)物质在生物群落与非生物环境间可被循环利用。
课程标准1.分析生态系统中的物质循环的过程及其特点。2．理解生态系统的碳循环。3．理解生态系统的物质循环和能量流动的关系。4．阐明某些有害物质会通过食物链不断地富集的现象。5．分析生态系统中的物质在生物群落与非生物环境之间不断循环的规律。
素养达成1.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。(生命观念)2．通过分析生态系统物质循环的模式图，培养运用理性思维分析问题、解决问题的能力。(科学思维)3．通过分析温室效应产生的原因及减缓措施，培养环保意识。(社会责任)
设疑激趣20世纪50年代，人们曾经在农田中广泛使用DDT杀虫剂，并取得了较好的杀虫效果，然而让人们意想不到的是，在远离施药地区的南极大陆的企鹅体内竟也发现了DDT！DDT是如何进入南极企鹅体内的呢？生态系统的物质是否也能流动？具有什么特点？学完这节“生态系统的物质循环”后，相信同学们就能解释这些问题了。
夯基提能·分层突破——互动·探究·智涂学习主题一　碳循环、生物富集及其对环境的影响师问导学活动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？  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)  3．碳循环都是双向的吗？说明理由。
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。
提示：不都是。①CO2在生物群落和非生物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。
活动2　阅读教材思考下列问题：1．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？  2．造成温室效应的原因是什么？减缓温室效应可以采取哪些措施？    3．使用农药DDT(难降解)的只是一小部分地区，可是远在南极的动物体内也发现了DDT，这一现象说明物质循环具有________。
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。
提示：温室效应的主要原因是化石燃料的大量燃烧以及森林草原等植被的破坏造成了大气中CO2浓度的升高。减缓温室效应可以采取以下措施：一是开发新能源，减少化石燃料的使用；二是大力植树造林，增加对CO2的吸收。
智涂笔记易错警示：物质循环中“物质”和“范围”的认识误区(1)物质循环的范围并不是特指哪个生态系统，而是指整个生物圈。(2)碳循环的物质特指碳元素，而不是CO2，因为碳在生态系统中有很多存在形式，如有机物中的碳、CO2、碳酸盐等。
解题通法“三看法”确认碳循环各成分碳在生物群落和非生物环境之间实现循环的关键成分是生产者和分解者。
(3)碳元素的传递规律：碳元素在非生物环境与生物群落之间传递时，只有生产者与非生物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．碳平衡分析及对环境的影响(1)碳平衡的含义：指碳的排放和吸收在数量或质量上相等，大气中的CO2浓度相对稳定。(2)碳平衡的失调——温室效应：
3．生物富集(1)发生生物富集的条件①富集物质在环境中的存在形式必须是比较稳定的。②富集物质必须是生物体能够吸收的。③富集物质在生物代谢过程中是不易被分解的。(2)常见存在生物富集现象的污染物重金属如铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)等，人工合成的有机物如DDT、六六六等以及一些放射性物质。
(3)富集的过程①途径：食物链。②实例——铅的富集过程注意：人是生物富集的最大受害者。
4．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“生物富集现象”，即营养级越高，该物质浓度越高。如图所示：
1．(学业水平三)在自然界的物质循环中，对物质的转化起着重要作用的是(　　)A.微生物和绿色植物 B．绿色植物和动物C.动物和微生物 D．化能自养生物
解析：阳光的能量是各种生物赖以生存和发展的基础，绿色植物是生态系统中的生产者，通过光合作用将二氧化碳和水合成有机物并将光能转化为化学能储藏在有机物中并释放氧气。因此，生产者是一切消费者和分解者物质和氧气的源泉，是生态系统的主要成分。细菌和真菌等微生物作为分解者参与物质循环，营腐生生活的微生物把动植物遗体分解成二氧化碳、水和无机盐，这些物质又能被植物重新吸收利用，制造有机物，促进生态系统中的物质循环，对维持生态平衡起着重要作用。如果没有分解者，动植物残骸就会堆积如山，生态系统就会崩溃，生产者也不会长久地生存下去。因此在自然界的物质循环中，对物质转化不可缺少的两类生物是绿色植物和微生物。
2．(学业水平三)下列关于碳循环及温室效应的叙述中，错误的是(　　)A.海洋对于调节大气圈的含碳量起着非常重要的作用B.大气中二氧化碳的含量有明显的昼夜变化和季节变化C.化石燃料大量燃烧导致大气中二氧化硫增加造成全球变暖D.地球变暖会改变全球降水格局，有些树种分布区发生变化
解析：海洋的含碳量是大气圈含碳量的50倍，海洋对于调节大气圈中的含碳量起着非常重要的作用，A正确；由于植物的光合作用会受光照强度和温度的影响，生物的呼吸作用也会受温度的影响，故大气中二氧化碳含量有明显的昼夜变化和季节变化，B正确；化石燃料大量燃烧导致大气中二氧化碳增加造成全球变暖，C错误；地球变暖会改变全球降水格局，而降水量的改变会导致有些树种分布区发生变化，D正确。
3．(学业水平四)环境中的汞、铅等重金属随食物、饮水进入生物体内后储存在脂肪、神经组织中，不容易被排出体外。某生态系统有甲、乙、丙、丁四个营养级，在某一时间测得生物体内所含某种重金属的浓度如图所示。下列相关叙述错误的是(　　)A.所处营养级越高的生物，其体内重金属浓度越高B.乙营养级摄入的能量多于乙营养级同化的能量C.该生态系统中物质流动渠道是丙→甲→乙→丁D.DDT和重金属都可通过食物链积累
解析：生态系统中的物质和能量就是沿着食物链和食物网流动的，在食物链中，营养级越高的生物，体内积累的有毒物质就越多，因为环境中有些污染物(如重金属、化学农药等)具有化学性质稳定、不易分解的特点，会在生物体内积累而不易排出。因此该生态系统中的食物链是丁→乙→甲→丙。
4.(学业水平四)(不定项选择)如图表示某生态系统中4种成分之间的关系。以下相关叙述中，错误的是(　　)A.1和2包含着所有种群构成的群落B.3代表的生物可能是原核生物C.①代表光合作用，②代表呼吸作用D.4可以表示大气中的CO2
解析：由题图可知，在该生态系统中4代表非生物的物质和能量，1代表生产者，2代表消费者，3代表分解者，1、2、3包含的所有种群构成的群落；分解者可以是原核生物，如细菌，也可以是真核生物的真菌或小型的动物(如蚯蚓)；①代表摄食活动，②可以代表呼吸作用。
学习主题二　生态系统中能量流动和物质循环的关系师问导学活动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。
活动2　下图是某生态系统的结构模式图，该图中只表示物质流向的箭头是哪些？可表示能量流动的箭头有哪些？(用图中的数字标号表示)
提示：②和⑤；①、③和④。
活动3　如图为生态系统中能量流动和碳循环的关系图，据图讨论：
1．对物质循环起关键作用的生态系统的成分是什么？为什么？  2．能量流动与物质循环是怎样联系在一起的？
提示：[a]生产者，[d]分解者；因为只有生产者才能使CO2进入生物群落，只有分解者才能使生物群落中的有机物中的碳最终以CO2的形式返回到非生物环境中。
提示：物质是能量流动的载体，能量是物质循环的动力。
智涂笔记易错警示：1．绘制物质循环和能量流动图解时应注意的问题(1)绘制物质循环图解时，注意物质是可以循环的，即物质循环的箭头可以是双向的。(2)能量流动是单向的，生产者的能量可流向消费者和分解者，但消费者与分解者中的能量不能流向生产者。(3)绘制能量流动图解时，只要存在有机物传递即伴随着能量的传递(如动植物遗体、残枝败叶→沼气池；沼渣→食用菌等，均既有物质传递，又有能量流动)。
2．生态系统物质循环和能量流动“平衡”的相对性(1)一个生态系统的能量流动和物质循环保持着相对的平衡，这是生态系统相对稳定的重要保证。(2)在生物圈范围内物质是循环的，但是农田中不断有粮食产出，所以要不断地补充物质，如施加氮肥。
师说核心1.能量流动和物质循环的关系图解
(1)非生物环境为生物群落(生产者、消费者和分解者)提供物质和能量。这些物质和能量均是通过生产者的光合作用或化能合成作用被利用和固定在有机物中从而进入生物群落的。(2)在生物群落中，物质以有机物的形式传递，能量以储存在有机物中的化学能的形式流动。只要存在有机物传递就伴随着能量流动。(3)生物群落通过生产者和消费者的呼吸作用、分解者的分解作用向非生物环境释放物质，并以热能的形式散失能量。释放到非生物环境中的物质可以重新被生产者利用从而进入生物群落，但热能不能再次被生产者利用，即物质是可循环的，而能量流动是单向的。
2．能量流动和物质循环的比较
1．(学业水平三)下列关于物质循环和能量流动的叙述，错误的是(　　)A.物质循环的“物质”是指组成生物体的化学元素B.生态系统的物质循环具有全球性和循环往复性C.能量流动就是指生态系统中能量的输入和散失过程D.物质是能量的载体，能量是物质循环的动力
解析：生态系统物质循环所指的物质是组成生物体的C、H、O、N、P、S等化学元素，A正确；生态系统的物质循环具有全球性(生物地球化学循环)和循环往复的特点，B正确；生态系统的能量流动是指能量的输入、传递、转化和散失过程，C错误；物质循环的过程中伴随能量流动，即物质是能量的载体，且能量为物质循环提供动力，D正确。
2．(学业水平三)如图为一个简化的生态系统能量流动和物质循环示意图，对图中箭头的含义表述错误的是(　　)A.④和⑤可表示生物群落中能量的散失B.⑤可表示生物群落中的物质回归非生物环境C.②表示能量在生物体之间单向流动D.①可表示碳元素从二氧化碳转变为有机物
解析：读图可知，生物群落中能量的散失—④呼吸作用以热能散失，生物群落中的物质回归非生物环境—⑤分解者的分解，A错误，B正确；能量在生物体之间单向流动，如图中的②、③，C正确；碳元素从二氧化碳变为有机物—①光合作用合成有机物，D正确。
3．(学业水平四)如今低碳生活、绿色经济已成为人类共同的目标。如图是碳循环的部分过程，下列有关分析不正确的是(　　)A.减少对过程③的依赖是缓解温室效应的重要措施B.植树造林有助于增强过程②而减少大气CO2含量C.图示①③伴随着生态系统的能量释放D.生产者、消费者和分解者均参与过程①和②
解析：减少化石燃料的利用可减少二氧化碳的排放，有效缓解温室效应，A正确；植树造林，会使生产者的光合作用(图中②)加强，吸收大气中的CO2，B正确；图中①表示各生物的呼吸作用、③表示化石燃料的燃烧，都伴随着能量的释放，C正确；只有生产者参与②过程(光合作用或化能合成作用)，D错误。
4．(学业水平四)(不定项选择)如图为某生态系统的部分物质循环简图，其中M表示非生物的物质和能量。下列相关叙述正确的是(　　)A.若M表示大气中的CO2，则碳元素在图中④过程中是以有机物形式传递的B.从图中我们可以看出能量伴随着物质循环而循环C.若M表示大气中的CO2，则碳元素可在生物群落中反复循环利用D.若M表示非生物环境中的能量，则①的能量值大于②与③对应的能量值之和
解析：碳元素在生物群落中是以含碳有机物的形式传递的，A正确；能量在生态系统中沿食物链单向流动，而不能循环利用，B错误；碳循环在非生物环境和生物群落之间反复循环利用，而不是在生物群落的内部，C错误；①代表的是生态系统中固定的总能量，它不仅包括②③，还包括消费者通过呼吸作用散失到非生物环境中的能量，D正确。
强化落实·学业达标——归纳·提升·素养
高效课堂·实践运用——巩固·达标·反馈1．生态系统的物质循环与能量流动比较，前者具有的特点是(　　)A．反复利用 B．单向流动C．逐级递减 D．不能循环
解析：生态系统物质循环的特点：循环往复、反复利用，具有全球性；伴随着物质循环进行的能量流动具有的特点是单向流动，逐级递减。生态系统中的物质和能量是沿着食物链和食物网流动的，A正确。
2.如图是生物圈中碳循环示意图，下列相关分析错误的是(　　)A．生物圈通过碳循环实现碳元素的反复利用B．a为呼吸作用C．温室效应的形成与图中d有关D．植树造林可减少D中CO2的含量
解析：图中A是消费者，C是生产者，a表示光合作用；E为化石燃料，d为其燃烧释放CO2的过程，温室效应的形成与图中d有关；植物通过光合作用吸收CO2，故植树造林可减少大气中CO2的含量。
3．下列关于全球气候变暖的叙述，正确的是(　　)A．植树造林可减缓全球气候变暖B．全球气候变暖可减缓永冻土融化C．全球气候变暖不会影响农业生产D．大气中CO2减少导致全球气候变暖
解析：植树造林是通过提高光合作用强度，增强对二氧化碳的吸收能力，从而减缓全球气候变暖，A正确；全球气候变暖将加快永冻土融化，B错误；全球气候变暖会造成气候变化，从而影响农业生产，C错误；大气中CO2增多导致全球气候变暖，D错误。
4．如图为生态系统的碳循环示意图，其中c是大气中的CO2库。相关叙述正确的是(　　)A．在c和d之间碳以CO2的形式循环B．碳以有机物的形式从b流向cC．a1→a2→a3构成一条捕食链D．碳在各生物之间的流动都是双向的
解析：根据题目意思，c是大气中的CO2库，d是生产者，b是分解者，a1～a3是各级消费者。
5．施用农药DDT的地区，虽然占陆地面积的一小部分，可是远离施药地区的南极，动物体内也发现了DDT，这种现象说明了(　　)A．DDT是挥发性物质B．DDT已加入全球性的生物地球化学循环C．考察队将DDT带到了南极D．南极动物也偶尔到施用农药的地区寻食
解析：在没有使用过DDT的南极企鹅体内也发现了DDT，这说明DDT通过食物链的传递，已加入全球性的物质循环当中，B正确。
6．如图是生态系统能量流动和碳循环图解，不考虑营养级中未利用的能量。请回答下列问题：
(1)若该图表示能量流动图解，则流入该生态系统的总能量是__________________________，D代表__________________________，生态系统中的能量最终都以________的形式散失到周围环境。(2)若该图解为碳循环示意图，应去掉太阳能，补充________箭头，写出一条食物链________，图中箭头表示CO2的有________(用图中数字序号表示)。 
A(生产者)光合作用固定的太阳能
各种生物成分呼吸作用消耗的能量
解析：(1)由图可知，流入该生态系统的总能量是生产者固定的太阳能；每个营养级同化的能量去向包括呼吸消耗、流入下一营养级、流入分解者和未利用部分，分解者通过呼吸作用将有机物中的能量释放出来，因此D代表各生物成分细胞呼吸消耗的能量；生态系统中的能量最终都以热能的形式散失到周围环境。(2)碳循环是指碳元素在生物群落和非生物环境之间循环往复，非生物环境(D)中的碳主要以CO2的形式存在，通过生产者(A)的光合作用进入生物群落，生物群落中的生产者、消费者、分解者均通过细胞呼吸将有机物中的碳转变成CO2释放到非生物环境中，若该图解为碳循环示意图，应去掉太阳能，补充D→A的箭头。图中所包含食物链可表示为：A→B→C。代表CO2的箭头在图中有①④⑤⑨。
疑难解答·全程培优——释疑·解惑·教材教材第67页►【练习与应用】一、概念检测1．(1)√　生态系统的物质循环是指组成生物体的碳、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。即物质循环发生在非生物环境与生物群落之间。(2)×　物质是能量的载体，能量是物质循环的动力，两者相互依存，不可分割。
2．(1)C　由于大熊猫的基因组缺少编码纤维素酶的基因，不能合成纤维素酶，其肠道中的纤维素依靠纤维素分解菌分解，纤维素分解菌依靠大熊猫获取营养物质，二者是互利共生关系。(2)D　纤维素分解菌是分解者，其不能从大熊猫体内获取能量，而是通过分解大熊猫肠道中的纤维素获得能量。3．D　绿色植物通过光合作用消耗大气中的二氧化碳。