高中生物 5.3生态系统的物质循环教案 新人教版必修3

第 1 页 共 5 页 第3节 生态系统的物质循环

一．教学目标

1. 知识目标：

（1）理解生态系统物质循环的概念；

（2）识记、应用碳循环的过程；

（3）比较得出能量流动与物质循环的关系。

2. 能力目标：

（1）学会分析生态系统中碳循环的方法；

（2）通过分析“温室效应”的形成与危害，培养学生的推理，联想，思维迁移的能力；

（3）利用“能量流动和物质循环的关系”教学过程，培养学生比较，归纳以及对自己所持观点的总结表达能力。

3. 情感目标：

（1）通过学习人类对碳循环的影响，培养学生环境保护意识

（2）积累生态学知识，形成科学的世界观

二．教学重点：碳循环的过程

三．教学难点：能量流动和物质循环的关系

四. 教法与学法

教法：课前导学、启发式讲解、分析与归纳

学法：课前预习、质疑讨论、反馈矫正、迁移创新

五. 课时安排: 1课时

六．教学过程

1. 复习提问： 第 2 页 共 5 页 (1)地球上最大的生态系统是什么？ (2)生态系统的组成成分？

(3)输入生态系统的总能量是什么？ (4)能量流动的特点？

2. 引入新课

生态系统依靠太阳不断提供能量，而生态系统中的物质却都是由地球提供的。讨论：生物为维持生命每天都要消耗大量的物质，如氧、水、氮、碳和许多其他物质，为什么这些物质亿万年来没有被生命活动所耗尽？（因为这些物质可以被循环利用）

碳是构成生命有机体的重要元素之一，没有碳就没有生命。——碳循环

3. 碳循环

出示“碳循环模式图”投影片。

(1)知识背景：光合作用 )(22OCHCO光合作用

呼吸作用 22)(COOCH有氧呼吸

(2)分析碳循环模式图，思考如下问题：

①碳在无机环境中的存在形式？ CO2和碳酸盐

②碳由无机环境进入生物群落的途径？ 绿色植物的光合作用（主要），化能合成作用

③碳由无机环境进入生物群落的形式？ CO2

.

专业. 生态系统的物质循环 氮循环

1.氮循环

氮是蛋白质的基本成分，因此，它是一切生命结构的原料。

虽然大气中氮的含量非常丰富〔78%〕，然而氮是一种惰性气体，植物不能直接利用。必须通过固氮作用将游离的氮结合成为硝酸盐或亚硝酸盐，或与氢结合成氨，才能为大部分生物所利用，参与蛋白质的合成。因此，大气中的氮被固定后，才能进入生态系统，参与循环。

固氮的途径有三种：〔1〕通过闪电、宇宙射线、陨石、火山爆发活动等高能固氮，其结果是形成氨或硝酸盐，随着降雨到达地球表面。据估计，通过这种方式固定的氮大约为8.9 kg/(hm2•a〕；〔2〕工业固氮，这种固氮形式的能力已越来越大。20世纪80年代初全世界工业固氮能力为3×107 t，到20世纪末，可达1×108 t；〔3〕生物固氮〔最重要的途径〕，大约为100～200 kg/(hm2•a〕，大约占地球固氮的90％。能够进行固氮的生物主要是固氮菌，在潮湿的热带雨林中生长在树叶和附着在植物体上的藻类和细菌也能固定相当数量的氮，其中一部分固定的氮为植物本身利用。

氮在环境中的循环可用图5-9表示。植物从土壤中吸收无机状态的氮，主要是硝酸盐，用做合成蛋白质的原料。这样，环境中的氮进入了生态系统。植物中的氮一部分为植食动物所取食，合成动物蛋白质。在动物代谢过程中，一部分蛋白质分解为含氮的排泄物 〔尿素、尿酸〕，再经过细菌的作用，分解释放出氮。动植物死亡后经微生物等分解者的分解作用，使有机态氮转化为无机态氮，形成硝酸盐。硝酸盐可再为植物所利用，继续参与循环，也可被反硝化细菌作用，形成氮气，返回大气中。

因此，含氮有机物的转化和分解过程主要包括氨化作用、硝化作用和反硝化作用。

氨化作用：氨化细菌和真菌将有机氮〔氨基酸和核酸〕分解成为氨与氨化合物，氨溶水即成为NH+4，可被植物直接利用。

硝化作用：在通气情况良好的土壤中，氨化合物被细菌氧化为亚硝酸盐和硝酸盐，供植物吸收利用。土壤中还有一部分硝酸盐变为腐殖质的成分，或被雨水冲洗掉，然后流到湖泊和河流，最后到达海洋，为水生植物所利用。海洋中还有相当数量的氨沉积于深海而暂时脱离氮循环。

- 1 - 5.3生态系统的物质循环2

教学目标 尝试探究土壤微生物的分解作用；说明能量流动和物质循环的关系

重点 说明能量流动和物质循环的关系

难点 尝试探究土壤微生物的分解作用

教学过程 时间 设计意图 个人备课

一、 检查预习

检查世纪金榜自主预习【68】完成情况。

二、导入新课

以问题探讨导入

三、推进新课

1、【拓展深化】碳循环示意图中生态系统成分判断

据图判断A、B、C、D、E、F代表的成分：

图1：先根据双向箭头确定A和B应为生产者与大气中的CO2库，不能写“无机环境”，也不能写“生物类别”，再根据A→D、C→D，确定A为生产者、D为分解者、B为大气中的CO2库，剩下的C为消费者。

图2：根据A与C之间的双向箭头判断：A和C一个是生产者，一个是大气中的CO2库。根据A、B、D的碳都流向E，可进一步判断：A是生产者，B是初级消费者，C是大气中的CO2库，D是次级消费者，E是分解者。

图3：首先找出相互之间具有双向箭头的两个成分即A和E，一个为生产者，一个是大气中的CO2库。又因为其他各个成分都有箭头指向A，所以A为大气中的CO2库，E为生产者。然后观察剩余的几个成分，其中其他生物部分的箭头都指向3

1

30

检查预习情况，为讲解新课铺垫。

导入新课，口述学习目标

讲授分析，说明能量流动和物质循环的关系

- 2 - C，所以C是分解者，剩余的B、D、F则为消费者。整个图解表现出的食物链是E→F→D→B。

2、探究土壤微生物的分解作用

案例1 案例2

实验假设 土壤微生物能分解落叶使之腐烂 土壤微生物能分解淀粉

案例1 案例2

实

验

设

计 实验组 对土壤进行___

___灭菌处理 A烧杯中加入30 mL土壤

浸出液+淀粉糊

对照组 对土壤_______

___处理 B烧杯中加入__________

___+与A等量的淀粉糊

自变量 土壤中_______

_________ 是否加土壤浸出液

第3节 生态系统的物质循环

1．生物地球化学循环是指组成生物体的基本元素( )

A．在陆地生态系统中的物质循环和能量流动的复杂过程

B．在能量流经生态系统各营养级时的逐级递减的全过程

C．在组成生态系统的生物群落的生物体内的反复循环运动

D．在生物圈的生物群落与无机环境之间的反复循环运动

答案 D

解析 生态系统的物质循环的定义是：组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素，都不断进行着从无机环境到生物群落，又从生物群落到无机环境的循环过程，这就是生态系统的物质循环又称为生物地球化学循环。因此从定义中可看出生物地球化学循环是指组成生物体的基本元素在生物圈的生物群落与无机环境之间的反复循环运动。

2．下列关于生态系统碳循环的叙述，不正确的是( )

A．碳在生物群落与无机环境之间主要以CO2的形式循环

B．生态系统的各种成分都参与碳循环过程

C．大气中的CO2要合成有机物进入生物群落只有通过光合作用才能完成

D．如果碳循环过程不能进行，生态系统将会被破坏

答案 C

解析 碳在生物群落与无机环境之间通过生产者以CO2的形式进入生物群落，通过生产者、消费者的呼吸作用和分解者的分解作用又以CO2的形式返回无机环境，A、B正确；大气中的CO2要合成含碳有机物进入生物群落，可以通过绿色植物或光合细菌的光合作用，也可以通过某些微生物的化能合成作用，C错误；如果碳循环过程不能进行，物质是能量的载体，那么能量流动也就无法进行，所以生态系统将会被破坏，D正确。

3．在一般情况下，生态系统中物质循环的主要渠道是图中的(

)

答案 A

解析 生产者通过光合作用或化能合成作用将无机物合成为有机物，这样无机环境中的物质进入生物群落，经各级消费者利用，最后经分解者的分解作用和生产者、消费者的呼吸作用，又将有机物转化成无机物归还无机环境。

4．如图所示是生态系统中某元素循环的模式图，该图不可以说明(

)

A．该图主要体现的是碳元素的循环