第三节 生态系统 四 生态系统的物质循环

教学设计方案（一）

教学目的

　　1．掌握生态系统物质循环的概念。

　　2．掌握碳循环的过程。

　　3．掌握能量流动和物质循环的关系。

　　4．培养学生的环保意识。

教学重点

　　碳循环的过程。

教学难点

　　能量流动和物质循环的关系。

教学用具

　　制作下列投影片：

　　①光合作用过程示意图（图3－9）；

　　②呼吸作用过程示意图（图3-18）；

　　③碳循环示意图（图8-36）；

　　④能量流动和物质循环的关系示意图（见教师教学用书第二册P₁₄₂图8-12）。

教学方法

　　教师讲述、谈话与学生讨论相结合。

课时安排

　　一课时。

教学过程

　　[复习提问]

　　1.生态系统的能量源头是什么？

　　2.输入这个生态系统的总能量是什么？

　　3.能量流动的主渠道是什么？

　　4.简述能量流动的特点。

　　［引言］

　　生态系统中能量的源头是太阳能，而生态系统中的物质却是由地球提供的。地球为什么能为生物源源不断地提供各种物质呢？比如，生物在不停的呼吸过程中，每天都要消耗大量的氧，为什么我们并未感到大气中的氧不断减少呢？原来，在生物群落与无机环境之间，物质是不断地循环的。

　　授新课 l

　　提问：什么是生态系统的物质循环？

　　（回答概念）

　　提问：概念中的物质是指什么？

　　（回答：是组成生物体的基本化学元素。教师补充说明，不是指由这些元素组成的糖类、脂肪和蛋白质等生物体内所特有的物质。）

　　提问：概念中所说的循环是什么？

　　（回答：是物质往返运动。）

　　提问：概念中所说的生态系统指的是什么？

　　（回答：地球上最大的生态系统——生物圈。）

　　教师小结：生态系统的物质循环是指组成生物体的基本元素在生物群落与无机环境之间的往返运动，其中伴随着复杂的物质变化和能量变化，不是物质的单纯移动，生态系统的物质循环离不开能量的驱动。

　　学生讨论：光合作用、呼吸作用及分解作用等有关知识。

　　出示光合作用过程示意图投影片

　　提问：根据图回答，光合作用过程中碳的传递过程。

　　（回答：略）

　　出示呼吸作用过程示意图投影片

　　提问：根据图回答，呼吸作用过程中碳的传递过程。

　　（回答：略）

　　提问：微生物的分解作用是指什么？

　　（回答：略）

　　提问：碳在无机环境中的存在形式怎样？

　　（回答：略）

　　提问：碳在生物群落的存在形式怎样？

　　（回答：有机物。）

　　提问：碳在无机环境与生物群落之间以什么形式循环？

　　（回答：CO_２）

　　提问：碳在生物群落内部以什么形式循环？

　　（回答：有机物。）

　　提问：能量流动的特点？

　　（回答：单向，不循环，逐级递减。）

　　讲述：能量在流经生态系统的各营养级的时候，由于各营养级的生物自身呼吸作用消耗了一部分能量，并且各营养级的生物总有一部分未被一下个营养级生物利用，因而能量流动是：单向的，不循环的，逐级递减的。

　　提问：物质循环的特点？

　　（回答：在无机环境和生物群落之间反复循环。）

　　讲述：正因为物质可以重复利用，所以物质是永恒的（物质不灭定律）。

　　提问：滥伐森林对碳循环有何影响？

　　（回答：碳循环过程受阻，大气中碳的含量就会明显增多。）

　　提问：化石燃料的燃烧对碳循环又有什么影响？

　　（回答：使大气中CO_２的含量增高，进而导致气温升高。）

　　提问：什么是温室效应？

　　讲述：大气中CO_２越多，对地球上逸散到外层空间的热量的阻碍作用就越大，从而使地球温度升高得越快，这种现象就叫温室效应。

　　提问：温室效应对生物圈和人类社会有何影响？

　　（回答：略）

　　根据能量流动和物质循环关系示意图的投影片总结本节课学习的主要内容。

　　［巩固练习］见课本复习题一选择题

　　［布置作业］见课本复习题二问答题

板书设计

四、生态系统的物质循环 

（一）生态系统的物质循环概念 

（二）生态系统的物质循环举例——碳循环

　　1．光合作用

　　2．呼吸作用

　　3.分解作用

　　4．化石燃料的燃烧

　　5．碳循环过程

　　6．碳的存在形式

　　7．碳的循环形式

　　8．能量流动与物质循环的不同点

　　9．引起温室效应的原因

（三）能量流动和物质循环的关系

教学设计方案（二）

设计片段一：

　　（1）以温室效应（见后面的扩展资料）对人类的影响作为本节课的切入点，以便引入碳循环过程的讨论，如设问：

　　“你能向同学们介绍一下什么是温室效应吗？”；

　　“温室效应形成与人类的哪些活动有关？”；

　　“温室效应对生物圈可能造成什么影响呢？”；

　　“如何控制温室效应的影响？”等。

设计片段二：

　　（2）在“碳循环过程及特点”教学中，可利用碳循环的图解为分析材料，引导学生、讨论相关的问题，循序渐进地概括出生态系统中碳循环的全貌，可设计如下的思考题：

　　 ① “你认为碳以何种形式存在于生物圈的什么部分？（提示学生在无机环境和生物群落两个部位找）

　　②“你知道什么是化石燃料吗？”

　　③“请你描述碳在无机环境与生物群落之间的循环是如何往复循环的？”

　　④参考答案：碳循环的物质形式是二氧化碳；无机碳通过光合作用从无机环境进入生物群落；有机碳生产者、消费者、分解者的呼吸作用从生物群落进入无机环境；还有一部分碳以化石燃料的形式储藏于地层中；同时有一部分化石燃料通过的燃烧返回大气二氧化碳库。

　　“化石燃料的燃烧为什么是导致温室效应的主要原因？”

　　⑤“通过分析碳循环，你能总结一下碳循环过程的特点吗？

　　参考答案：①碳循环的范围是生物圈；②碳循环是指组成生物体的基本化学元素，即碳元素的循环，而不是指由碳元素组成的生物大分子的循环；③碳循环需要能量的推动；④碳循环中的循环，是指组成生物体的碳元素在生物群落与无机环境之间的往返运动，其中伴随着复杂的物质变化和能量转化，并不是物质的单纯移动。

　　⑥“请你根据图解，描述一下生态系统中氮循环过程（见后面的扩展资料）”（此活动仅限条件的班级）

　　⑦“通过分析碳循环和氮循环过程，你自己能给生态系统的物质循环下一个定义吗？”

　　⑧“利用你所学的生态系统的能量流动和物质循环的知识，分析为什么热带雨林的土壤是非常贫瘠的？”

　　参考答案：热带雨林分布区域终年高温多雨，属赤道周日气候型。年平均气温26℃，月平均温度多高于20℃。年降水2500-4500mm，全年降水均匀分布，无明显旱季。温度的日变幅2-9℃，多在中年降大雨，雨后很快天晴。常年多云雾，日照率低。这里的风化过程强烈，母岩崩解层深厚，土壤强烈淋溶，基性离子被冲走，留下三氧化物（三氧化二铝或三氧化二铁），被称为硅红壤化过程。土壤养分极为贫瘠，而且是酸性的。雨林所需要的营养成分，几乎全贮备在植物量中，每年一部分植物体死去后就很快矿质化，并直接被根系吸收，形成一个几乎封闭的循环系统。森林生态系统在高温多雨的条件下，有机物质分解快，物质循环强烈，而且生物种群大多是K-对策，这样，一旦植被破坏后，很容易引起水土流失，导致环境退化，而且在短时间内不易恢复。