2019-2020年高中生物 （人教大纲版）第二册 第八章　生物与环境 3生态系统(四、备课资料).doc

2019-2020年高中生物 （人教大纲版）第二册 第八章生物与环境 3生态系统(四、备课资料)一、关于水、氧、氮的循环1.水循环没有水就没有生命，生态系统也难以运行。水是自然界的推动者，它是生态系统中的物质和元素得以运动的媒质与动力，可以说，没有水循环就没有生物地化循环。水又是地质侵蚀和沉积的原因，一个地方的侵蚀，必然出现另一个地方的沉积。水是生物圈中最丰富的物质，它以气态、液态和固态三种形式存在于生物圈中。海洋是水的主要蓄库，占据了地球表面71%的面积。水循环受太阳能、大气环流、洋流和热量交换所影响，通过蒸发、冷凝等过程在地球上进行着不断的循环。降水和蒸发是水循环的两种方式，大气中的水汽以雨、雪、冰雹等形式落到地面或海洋，而地面和海洋的水又通过蒸发进入大气中。当降水到达地面时，有的直接落到地面上；有的落在植物群落中，并被截留一大部分；有的落入城市的街道和建筑物上，它们会很快地流失，有些直接落入江、河、湖泊和海洋中。到达土壤的水，一部分渗入土中，一部分作为地表径流而流失。水在土壤中的渗透决定于土壤质地、土壤孔隙度及植被中枯枝落叶层的厚度等，还决定于降水类型和强度等。河流、湖泊、海尖表层的水及土壤中的水都在通过不断蒸发作用而进入大气中。通过降水和蒸发这两种形式，使地球上的水分达到平衡状态。地球上的降水量和蒸发量总的来说是相等的，但在不同的表面，不同地区的降水量和蒸发量是不同的。就海洋和陆地讲，海洋的蒸发量约占总蒸发量的84%，陆地占有16%；海洋中的降水占总降水的77%，陆地占23%。海洋上的蒸发比降水多了7%，而陆地的降雨比蒸发量多7%，海洋和陆地间的差异通过地表径流和大气环流而得以平衡。（下图）全球水循环植被在水循环过程中起着重要作用。植物从环境摄取的物质中，数量最大的是水分。据计算，一株玉米一天大约需要消耗2千克水，完成整个生长发育过程需要200千克水，若一亩地有3000株玉米，共需水60万千克。植物需水量虽如此之多，但用于原生质合成的是很少的，绝大部分通过蒸腾作用而返回大气中。据估算，植物每吸收千克水就有990克作为水蒸气从气孔排出体外，只有10克用于维持原生质的功能和光合作用。不同的植被类型，蒸腾作用是不同的，而以森林植被的蒸腾最大，它在水的生物地化循环中的作用是最重要的。由于人类的活动，地球上的水循环已受到重大影响。2.氧循环如前所述，氧气和碳的循环是联合进行的，碳循环的过程中都有氧气参与。生物的呼吸作用离不开氧气，化石燃料的燃烧同样需要氧气。在大气中氧约占21%，这些氧气绝大多数是植物光合作用过程中的产物，少部分来自大气层的光解作用，由紫外线分解水汽而游离出氧，通过生产者产生氧气，又通过生产者、消费者和还原者的呼吸、火灾以及化石燃料的燃烧而消耗氧气，使大气圈中的氧气基本上处于平衡状态。但氧气的循环中也存在着人类的干扰，一方面植被，尤其是森林植被大面积被破坏，意味着氧气产生的减少，另一方面，化石燃料也意味着更多氧气的消耗，这两种情况的加剧将会影响氧的循环和平衡。3.氮循环氮是蛋白质的基本成分，是所有生物的结构物质。虽然大气中的氮非常丰富，含量为79%，但却不能被大多数生物直接利用。而必须通过固氮作用将游离氮转变为可被植物利用的化学形态（即铵态氮或硝态氮）之后才能参与蛋白质的合成。固氮的方式有三条途径：是通过闪电、宇宙射线、火山活动等高能固氮，其结果形成氨或硝酸盐，随着雨水降到地球表面。以这种方式固定的氮大约是每年1800万吨。是工业固氮，这种固氮形式的能力已越来越大。70年代初世界固氮总量为3000万吨，据估计，到本世纪末可达1亿吨。（也是最重要的途径）是生物固氮，主要是固氮微生物的作用。由于这种固氮作用，使大量氮素进入生态系统中，估计每年生物固氮量可达50006000万吨。具有固氮作用的有固氮细菌、固氮蓝藻等，最突出的是与豆科植物共生的根瘤菌及与菌根植物共生的真菌等。氮循环可用下图来表明。植物从土壤中吸收无机态的氮或硝酸盐，用作合成蛋白质的原料。植物中的氮一部分为动物所取食，合成动物蛋白质。动植物死亡后经微生物的分解，使有机态的氮转化分解为无机态的氮，再为植物所利用。在土壤中含氮有机物的转化和分解过程主要在三种作用下进行，即氨化作用、硝化作用和反硝作用。氨化作用是由氨化细菌的作用，将氨基酸分解成为氨（NH3）或铵化合物，NH3溶于水后即形成NH+4，可为植物利用；在通气良好的情况下，NH3或铵盐被亚硝化细菌和硝化细菌氧化为亚硝酸盐（NO-2）和硝酸盐类（NO-3），供植物利用；当通气不良时，硝酸盐又可在反硝化细菌的作用下，还原为N2或N2O而进入大气，使氮素损失。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，然后经河流、湖泊最后到达海洋，为水生生态系统所利用。海洋中还有相当数量的氮沉积于深海而暂时离开循环。 二、关于碳循环图例碳循环是生物圈内基本的物质循环之一，其循环过程可以用各种图解方式表示。在各种各类考查该知识点的题目中常见的有“圆形”“方形”“三角形”“菱形”等，但无论怎样表示，都是在说明碳元素在无机环境、生产者、消费者和分解者四种成分之间的循环运动。这里我们可以从以下几个方面去掌握： （1）碳在生物群落和无机环境之间是以CO2的形式进行循环运动的。（2）碳循环开始于绿色植物，通过光合作用使CO2从大气中进入生物群落。（3）产生CO2的途径有三条：生物群落的呼吸作用；微生物的分解作用；化石燃料的燃烧（此途径在不同的图解中要慎重考虑）。（4）要保证无机环境中CO2浓度相对稳定在0.03%左右，可以通过大力植树造林，同化CO2，可以通过改造厂房和燃油工具等减少CO2的排放量来实现。三、碳循环的五大库源地球上的碳循环有五大库源。即：岩石圈、化石燃料、大气圈、水圈和生物圈。其中，前两个库源含碳量占地球上碳总量的99.9%，是两个最大的碳库。然而，这两个库中的碳，活动缓慢，循环周期长，基本上起着贮存碳库的作用。因此，碳循环中，无机环境的CO2浓度相对保持在0.03%左右。后三个碳库的碳在生物群落与无机环境之间非常活跃，容量虽小但能往复循环，实质上起着交换碳库的作用，也就是我们教材中讲述的碳循环的主要部分，同时，也正是碳循环中，虽然把CO2释放到大气中有多种形式，但起主导作用的是植物和动物的呼吸作用的主要原因。四、森林在碳循环中的作用在生态系统的碳循环过程中，大气中的碳是以CO2为主要气体作为物质循环的基本形式的。生物库中的碳是以森林为主要的吸收者，它所同化和固定的碳相当于其他被子植物的2倍，森林又是生物库中碳的主要贮存者，相当于大气含碳量的2/3。又因为植物光合作用从大气中吸收碳的速率与动植物呼吸作用和微生物的分解作用向大气中释放碳的速率几乎相当。所以，大气中的碳以CO2的形式相对稳定地维持在0.03%左右，这里森林的作用是起主导作用的。因此，植树造林具有重要的现实意义和长远的持续发展意义，是将毁灭性自然灾害降低到最低水平的重大举措。为此，要教育学生从小树立按生态规律办事，遵守可持续发展的原则，植物造林人皆有责的环保意识。五、典型例题分析例1右图为物质循环简图，A表示生产者，B表示消费者，下列叙述错误的是A.是生产者B.过程有分解者参与C.代表消费者呼吸D.本图涉及碳和水的循环分析：本题旨在考查物质循环过程。生产者的光合作用有O2产生；和包含着动植物的呼吸作用，同时动植物尸体被分解过程也有CO2产生。H2O是光合作用的原料又是呼吸作用的产物；不是呼吸作用，它没有经过消费者，不能直接生成CO2，而且动物的呼吸作用中O2是被H还原生成水，CO2中的氧不是来自O2，而是来自有机物中的氧。答案：C例2请根据右图填空。 （1）图中B为_气体。（2）如果B物质进入C内，可能进行的反应式是_。（3）C到B的物质流向，可以通过_和_这两种方式来完成。（4）生物D被取食进入生物E中的_，_要变成氨基酸，_要变成葡萄糖，_要变成甘油和脂肪酸，才能被生物E吸收利用，这个过程叫做_。（5）生物E用于飞翔、捕食等生命活动的能量最终来源于图中_。（6）要使上图的生态系统长久维持下去，还必须有_的存在。分析：本题为生态系统的结构功能与新陈代谢的综合试题，旨在考查学科的知识综合能力和思维迁移能力。不难看出：树C作为生产者通过光合作用固定太阳能，沿 例3下图为生态系统中某元素的循环图解。这种元素是按箭头方向循环运动的。然而，图中缺少了一个重要箭头。根据此图，回答下列问题：（1）图中缺少的箭头是_。（2）这是_的循环。（3）A、B、C、D各是什么生物？（4）由此可见，生态系统的物质循环具有如下特点：a._；b._。(5)参与过程的生物种类有_，这些生物的新陈代谢类型，从同化方式看属于_，从异化方式看属于_。（6）写出图中所示过程的名称：_分析：本题旨在考查生态学知识与新陈代谢类型的相互关系。根据图分析：（1）图上所缺的箭头是由A到CO2的箭头，即由绿色植物呼吸作用释放出CO2的过程。（2）图所表示的是碳循环。（3）A表示绿色植物；B表示腐生细菌、真菌；C表示肉食动物；D表示植食动物。（4）由此可见，生态系统的物质循环具有如下特点：带有全球性；反复出现，循环流动。（5）参与过程的生物种类有腐生细菌、真菌，这些生物的代谢类型，从同化方式看属于异养型；从异化方式看属于需氧型或厌氧型。答案：（1）由A到CO2的箭头（2）碳（3）A表示绿色植物；B表示腐生细菌、真菌；C表示肉食动物；D表示植食动物（4）带有全球性反复出现，循环流动（5）腐生细菌、真菌异养型需氧型和厌氧型（6）略