2.3.2生态系统的功能 第2课时 学案中图版必修三

2.3.2生态系统的功能 第2课时 学案中图版必修三
[目标导读] 1.概述水循环、碳循环和氮循环的过程，并归纳物质循环的特点。2.比较能量
流动和物质循环的过程和特点，归纳二者的区别和联系。
[重难点击] 1.生态系统的物质循环过程和特点。2.物质循环与能量流动的关系。
如图是某湖泊生态系统能量流动的定量分析图解。图中A、B、C代表三个营养级，数字均
为实际测得的能量值，单位为百万千焦(×106 kJ)。已知该生态系统受到的太阳辐射为118
872×106 kJ，但其中118 761×106 kJ的能量未被利用。请回答：

1．请将流经该生态系统的总能量填写在图中的括号内，这部分能量是生产者所固定的太阳
能。
2．能量流动的渠道是食物链和食物网。
3．能量流动的特点是单向流动和逐级递减。
4．能量从第一营养级到第二营养级的传递效率约为13.5%，从第二营养级到第三营养级的
传递效率为20%。
5.次级消费者呼吸消耗的能量占其同化作用所得到能量的百分比是60%。
6．由图可知，下一个营养级不能得到上一个营养级的全部能量，原因有：
(1)各营养级生物体内的大量能量被细胞呼吸消耗。
(2)其次是上一个营养级的部分能量未被下一个营养级利用。
(3)还有少数能量被分解者利用。
课堂导入
下图为美国耗资2亿美元建立的地球生物圈2号。它是透明的，为什么呢？

生：需要输入光能。
师：同时，它又是封闭的，难道它不需要外界提供所需要的各种物质吗？学完这节“生态系
统的物质循环”后，我相信同学们就能解释这个问题了。
探究点一 水的循环、碳的循环和氮的循环
生态系统中的物质循环主要包括水的循环、碳的循环和氮的循环，请结合教材P97～99内
容分析它们的具体过程，并归纳其共同特点。
1．水的循环

(1)分析图中数据：海洋蒸发量比降水量多出0.37，陆地的降水量比蒸发量多出0.37，这可
以说明海洋中蒸发的水量大部分直接以降水的形式回到海洋，小部分降到了陆地上。而陆地
上多出的这部分水量就以地表径流的形式归还到海洋中。
(2)海洋和陆地的总蒸发量为5.2，总降水量为5.2，二者相等，说明水分可以循环往复的利
用。
(3)水的循环是局部性的，还是全球性的？
答案 全球性的。
2．碳的循环
(1)碳在自然界的储存库主要是水圈和大气圈，_CO2是碳循环中主要的形式。
(2)自然界中的碳元素是以CO2的形式被生产者利用，通过光合作用或化能合成作用合成含
碳有机物储存在体内，进入生物群落。
(3)碳元素在生物群落中以含碳有机物的形式，沿着食物链和食物网往下传递，最终流向分
解者。
(4)动植物的呼吸作用和分解者的分解作用，以及化石燃料的燃烧都可以把有机物分解成无
机物，以CO2的形式归还给环境。
(5)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？
答案 打破了碳循环平衡，使大气中CO2进入群落的过程受阻，大气中CO2的含量就会明
显增多。
(6)化石燃料的大量燃烧，对生态系统的碳循环有何影响？又有什么危害？
答案 CO2在很短时间内释放出来，打破了碳循环平衡，使大气中CO2的含量增高，进而导
致温室效应。危害：加快极地和高山冰川的融化，导致海平面上升，进而对人类和其他许多
生物的生存构成威胁。
小贴士 碳循环中各成分的确定方法

图中①与④间为双箭头，故一个为生产者，另一个为大气中的CO2库；又因为其他各个成分
都有箭头指向④，所以④为大气中的CO2库，①为生产者。其他生物部分的箭头都指向③，
所以③是分解者，剩余的②为消费者。
3．氮的循环
(1)氮的气体形式在空气中的含量高达79%，但不能被植物直接利用，要经过固氮菌(如根瘤
菌)的固氮过程转化为硝酸盐和氨后，再供给植物利用。
(2)动植物遗体、排泄物等中的含氮有机物先经过氨化细菌的作用生成NH3，再经过亚硝酸
盐细菌和硝酸盐细菌的作用生成硝酸盐，一部分硝酸盐可以被植物体再利用，另一部分硝酸
盐被反硝化细菌还原成氮气归还到大气中去。
(3)综上可见，氮循环的形式有N2、NH3、NO－3、含氮有机物等。
(4)氮循环是否具有全球性的特点？
答案 是。
小贴士 根瘤菌通过固氮作用为大豆提供氮元素，大豆为异养型的根瘤菌提供有机物，二者
共同生存、互利互惠，这种关系称为互利共生。
4．结合以上的实例，归纳物质循环的特点
(1)循环再生、反复利用；(2)全球性。
归纳提炼
水的循环 碳的循环 氮的循环
实质 H、O元素的循环 C元素的循环 N元素的循环

循环的形式 水蒸气、液态水 CO2、含碳有机物
N2、NH3、NO－3、含氮有
机物等

主要过程 蒸发、降水、动植物的吸收 光合作用、细胞呼吸、分解作用、燃烧 固氮作用、硝化作用、反硝化作用、燃烧、分
解作用
共同特点 循环性、全球性
活学活用
1．如图为生态系统中碳循环过程，其中甲、乙、丙、丁构成生态系统的生物群落，箭头表
示物质循环方向。请判断下列说法的正误。

(1)图中①过程可以表示绿色植物的光合作用( )
(2)缺少类群甲则生态系统的物质循环不能正常进行( )
(3)类群丙无氧呼吸是产生大气中气体X的途径之一( )
(4)碳在乙、丙中以有机物的形式存在( )
(5)参与物质循环的对象是含碳的糖类、脂肪、蛋白质等有机物( )
(6)碳循环是在组成生态系统的生物群落的生物体内的循环运动( )
(7)碳循环是碳元素在生物群落与无机环境之间的循环过程( )
问题导析 (1)据图，气体X为CO2，与其具有双向箭头的乙为生产者，乙、丙、丁都指向
甲，甲为分解者，丙为初级消费者，丁为次级消费者。
(2) 碳在生物群落内的存在形式是含碳有机物。
(3)碳循环是组成生物体的元素的循环，而不是化合物的循环。
答案 (1)√ (2)√ (3)× (4)√ (5)× (6)× (7)√
解析 由图可知，气体X为二氧化碳，类群乙为生产者，类群丙为消费者，其无氧呼吸不
能产生二氧化碳。联系生物群落与无机环境的两种成分是生产者和分解者，图中甲为分解者，
如果甲缺少，生态系统的物质循环将不能正常进行。参与循环的物质对象是组成生物体的C、
H、O、N、P、S等元素。生物地球化学循环指的是地球上最大的生态系统(生物圈)中的物
质循环，在生物圈的生物群落与无机环境之间的循环运动。
探究点二 物质循环和能量流动的关系
物质循环和能量流动是生态系统的两大主要功能，它们之间既有区别，又相互联系，结合下
图分析二者的关系：

1．完成下表，归纳二者的区别
项目 物质循环 能量流动
特点 反复利用、循环流动 单向流动、逐级减少
范围 全球性 生态系统的各营养级
2.阅读教材，归纳二者的联系
(1)物质为能量的流动提供载体，使能量能够在食物链和食物网中进行传递。
(2)能量的固定、贮存、转换、释放都伴随着物质的合成和分解过程。
(3)能量的流动使得非生物环境和生物群落之间的物质不断循环往复，所以说，能量是物质
循环的动力。
归纳提炼
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)。
活学活用

2．如图为碳循环的主要途径，下列有关叙述错误的是( )
A．图中B能实现光能→化学能的转化
B．由B→C→D的林德曼效率是变化的
C．B、E是实现生物群落与非生物环境沟通的关键环节
D．B、C、D被E食用而处于第二、三、四营养级
答案 D
解析 图中A表示无机环境，B表示生产者，C表示初级消费者，D表示次级消费者，E表
示分解者。生产者能实现光能→化学能的转化。不同营养级之间的林德曼效率约为10%～
20%，但不一定是某个固定值。连接生物群落和非生物环境的两大桥梁是生产者和分解者。
图中的B、C、D分别处于第一、第二和第三营养级。