2019-2020年高中生物 5.3生态系统的物质循环 新人教版必修3.doc

2019-2020年高中生物 5.3生态系统的物质循环 新人教版必修3教学建议本节课从“问题探讨”导入,既与上一节内容相联系,又从生态系统中的物质运行规律与能量流动规律的差异入手,便于激发学生兴趣。随后再从学生生活经验出发,关注碳的来源和去向。然后以碳循环为例阐述物质循环,在该部分引导学生画出碳循环过程图,明确碳循环的主要环节及主要形式。“温室效应”这部分内容通过教师引导学生讨论来解决。引导学生关注环境问题。通过对探究实验的准备分析理解物质循环中生物的作用及物质循环的形式;同时对实验设计的等量对照原则再次巩固。关于能量流动和物质循环关系的内容,通过讨论和列表比较,引导学生将这两部分主要功能综合起来理解。参考资料氮在自然界中的循环转化过程,是生物圈内基本的物质循环之一。如大气中的氮经微生物等作用而进入土壤,为动植物所利用,最终又在微生物的参与下返回大气中,如此反复循环,以至无穷。构成陆地生态系统氮循环的主要环节是:生物体内有机氮的合成、氨化作用、硝化作用、反硝化作用和固氮作用。植物吸收土壤中的铵盐和硝酸盐,进而将这些无机氮同化成植物体内的蛋白质等有机氮。动物直接或间接以植物为食物,将植物体内的有机氮同化成动物体内的有机氮,这一过程为生物体内有机氮的合成。动植物的遗体、排遗物和残落物中的有机氮被微生物分解后形成氨,这一过程是氨化作用。在有氧的条件下,土壤中的氨或铵盐在硝化细菌的作用下最终氧化成硝酸盐,这一过程叫做硝化作用。氨化作用和硝化作用产生的无机氮,都能被植物吸收利用。在氧气不足的条件下,土壤中的硝酸盐被反硝化细菌等多种微生物还原成亚硝酸盐,并且进一步还原成分子态氮,分子态氮则返回到大气中,这一过程被称作反硝化作用。由此可见,由于微生物的活动,土壤已成为氮循环中最活跃的区域。由于豆科植物(特别是大豆、紫苜蓿和苜蓿)的广泛栽种、使用哈伯博施法生产化学肥料以及交通工具和热电站释放的含氮污染成分,使得每年进入生物利用形态的氮素提高了不止一倍,这所导致的富营养作用已经对湿地生态系统产生了破坏。全球人工固氮所产生活化氮数量的增加,虽然有助于农产品产量的提高,但也会给全球生态环境带来压力,使与氮循环有关的温室效应、水体污染和酸雨等生态环境问题进一步加剧。磷循环磷循环是一种沉积型循环。磷灰石构成了磷的巨大储备库,而含磷灰石岩石的风化,又将大量磷酸盐转交给了陆地上的生态系统。与水循环同时发生的则是大量磷酸盐被淋洗并被带入海洋。在海洋中,它们使近海岸水中的磷含量增加,并供给浮游生物及其消费者的需要。而后,进入食物链的磷将随该食物链上死亡的生物尸体沉入海洋深处,其中一部分将沉积在不深的泥沙中,而且还将被海洋生态系统重新取回利用。埋藏于深处沉积岩中的磷酸盐,其中有很大一部分将凝结成磷酸盐结核,保存在深水之中。一些磷酸盐还可能与SiO2凝结在一起而转变成硅藻的结皮沉积层,这些沉积层组成了巨大的磷酸盐矿床。通过海鸟和人类的捕捞活动可使一部分磷返回陆地。但从数量上比起来,每年从岩层中溶解出来的以及从肥料中淋洗出来的磷酸盐要少多了。其余部分则将被埋存于深处的沉积物内,直到地质活动使它们暴露于水面,再次参加循环。这一循环需若干万年才能完成。人类开采磷矿石,制造和使用磷肥、农药和洗涤剂,以及排放含磷的工业废水和生活污水,都对自然界的磷循环发生影响。人类种植的农作物和牧草,吸收土壤中的磷。在自然经济的农村中,一方面从土地上收获农作物,另一方面把废物和排泄物送回土壤,维持着磷的平衡。但商品经济发展后,不断地把农作物和农牧产品运入城市,城市垃圾和人畜排泄物往往不能返回农田,而是排入河道,输往海洋。这样农田中的磷含量便逐渐减少。为补偿磷的损失,必须向农田施加磷肥。在大量使用含磷洗涤剂后,城市生活污水含有较多的磷,某些工业废水也含有丰富的磷,这些废水排入河流、湖泊或海湾,使水中含磷量增高。这是湖泊发生富营养化和海湾出现赤潮的主要原因。