高考生物一轮复习生态系统的物质循环和信息传递导学案.doc

山东省平度市第一中学生 物 学 课 时 授 课 导 学 案
〖课 题〗ξ5.3－4 生态系统的物质循环和信息传递
〖学习要求〗1．理解物质循环的概念，分析说明生态系统碳循环的过程及其特点。
2．简述生态系统能量流动和物质循环的关系。
3．通过实例分析，说明生态系统中信息传递的类型、作用及其应用。
课前预习
【预习指导】课前默写下列知识要点，然后自主复习第5章第3、4节基础知识，对默写结果进行矫正，并达到导学案提出的学习水平要求（记忆→理解→掌握→运用）。
一、生态系统的物质循环
1．（识记）基本概念：
组成生物体的C、H、O、N、P、S等基本元素在生物群落和无机环境之间循环过程，叫做生态系统的物质循环。由于具有全球性，所以又称生物地球化学循环，简称地化循环。
2．（识记）碳元素在自然界中的存在形式有哪些？
CO2、碳酸盐、有机物等。
3．（识记）无机环境中的碳元素（无机碳）进入生物群落的形式、途径分别是什么？
以CO2的形式。通过生产者的光合作用过程合成有机物而进入生物群落。
4．（识记）生物群落中碳元素（有机碳）以什么形式、什么途径在不同生物之间传递？
以有机物的形式。通过消费者的摄食和分解者的吸收在不同生物之间传递。
5．（识记）生物群落中碳元素是以什么形式、通过什么途径进入无机环境的？
以CO2的形式。通过生产者、消费者和分解者呼吸作用以及燃烧等途径进入无机环境。
二、生态系统的信息传递
1．（识记）生态系统中的信息包括哪些类型？（各举2个实例）
物理信息（如光、声、湿度、温度、振动、磁力）；化学信息（如生物碱、有机酸、昆虫的性外激素、哺乳动物的尿液）；行为信息（如蜜蜂的舞蹈、鸟类的求偶炫耀）。
2．（识记）信息传递在生态系统中具有哪些重要作用？
生命活动的正常进行，离不开信息的作用；生物种群的繁衍，也离不开信息的传递。信息还能够调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定。
3．（识记）信息传递在农业中的应用包括提高产品或畜产品的产量和对有害动物进行控制。
【自主练习】（09年广东）下列不属于生态系统信息传递的是（A）
A．心猿意马 B．飞蛾扑火 C．花香引蝶 D．老马识途
课中研讨
【问题研讨一】生态系统的碳循环
1．（设计）请根据教材图5－11构建生态系统碳循环的过程模型（标出碳元素转移途径及其生理过程名称）。

2．（理解）与生态系统的能量流动相比较，物质循环的特点是循环往复，反复利用。
【跟踪练习1】（10年广东）气候变化与生态系统的碳循环密切相关。下表为A、B两个不同时期陆地生态系统与大气环境的碳交换情况。
时期
碳吸收量（kgC·a－1）
碳释放量（kgC·a－1）
A
B
1.20×1014
1.20×1014
1.20×1014
1.26×1014
（1）生态系统碳的吸收主要是通过光合作用实现的，碳的释放主要是通过呼吸作用实现的。
（2）表中A时期的生态系统处于稳定状态，原因是碳吸收量应该基本上等于碳释放量。
（3）由于过度的人工碳排放，破坏了生态系统的碳循环，导致大气中CO2增加并引起全球气候变化。
（4）人们正在积极开发新能源以减少碳排放。如“叶绿素太阳能电池”是模仿类囊体吸收光能的特征而制造的，类囊体吸收光能的过程发生在光合作用的光反应阶段；又如经改造的蓝藻能在细胞内将光合作用产生的有机物直接发酵转化为燃料乙醇。
氮肥
大气中的N2
豆科植物
工厂
植物
闪电
NO3－
尿素与遗体等
动物
NH3
NO3－
反硝化细菌
硝化细菌
土壤
微生物
固氮菌
【问题研讨二】（中图版）生态系统的氮循环的过程：根据下列氮循环图解，分析回答
1．（记忆）大气中N2首先需要转化
为植物可利用的形式。其转化途
径有哪些？
生物固氮、闪电固氮、人工固氮。
2．（记忆）氮素以什么形式进入生物群落？
NH4＋、NO3－等。
3．（记忆）氮素在植物体内主要合成蛋白质和核酸，并以含氮有机物形式在生物群落内传递。
4．（记忆）氮素通过微生物的分解作用途径离开生物群落进入无机环境。
5．（记忆）在氮循环过程中，发挥重要作用的微生物有哪些？
固氮菌、硝化细菌、反硝化细菌、土壤微生物等。
【开拓视野】固氮菌、硝化细菌、反硝化细菌的作用
固氮菌：包括自生固氮菌（如园褐固氮菌）和共生固氮菌（如根瘤菌），将N2合成NH3。
硝化细菌：在有氧条件下将NH3氧化为HNO3，利用释放的化学能合成有机物。
反硝化细菌：在无氧条件下将NO3－还原为N2，返回大气。
6．（理解）生态系统的能量流动和物质循环是同时进行、相互依存、不可分割的，即：
物质循环是能量流动的载体：能量的固定、储存、转移和释放需要物质的合成和分解。
能量流动是物质循环的动力：能量流动驱动物质在生物群落和无机环境之间往返运动。
【跟踪练习2】（09年北京）为研究森林群落在生态系统物质循环中的作用，美国一研究小组在某无人居住的落叶林区进行了3年实验。实验区是两个毗邻的山谷（编号1、2），两个山谷各有一条小溪。1965年冬，研究人员将2号山谷中的树木全部砍倒留在原地。通过连续测定两条小溪下游的出水量和硝酸盐含量，发现2号山谷小溪出水量比树木砍倒前升高近40%。两条小溪中的硝酸盐含量变化如图所示。
请回答问题：
（1）大气中的N2进入该森林群落的两种途径有生物固氮、闪电固氮。在森林群落中，能从环境中直接吸收含氮无机物的两大类生物是植物和微生物。
（2）氮元素以N2、NO3－-和NH4+的形式被生物吸收，进入细胞后主要用于合成蛋白质、核酸两类生物大分子。
（3）图中显示，1号山谷溪水中的硝酸盐含量出现季节性规律变化，其原因是不同季节生物对硝酸盐的利用量不同。
（4）1966年5月后，2号山谷溪水中的硝酸盐含量急剧升高，主要的两个原因是丧失了植被对硝酸盐的吸收；动植物遗体分解后，产生的硝酸盐进入小溪。
（5）硝酸盐含量过高的水不宜饮用。在人体消化道中，硝酸盐可转变成亚硝酸盐。NO2－能使DNA中C－G碱基对中的“C”脱氨成为“U”。上述发生突变的碱基对经两次复制后，在该位点上产生的碱基对新类型是T－A、U－A。
（6）氮元素从森林群落输出的两种途径是通过细菌的作用将硝酸盐最终变成N2返回大气、雨水的冲刷。
【问题研讨三】生态系统的信息传递
1．（理解，中图版）信息传递不但可以与能量流动和物质循环一起将生态系统的各个组成成分联系为一个统一的整体，而且具有调节生态系统稳定性的作用。
2．（理解，中图版）生态系统中能引起行为反应的有效信息大部分是物理信息；生物代谢产生的物质如酶、激素、抗生素以及粪便等都属于化学信息，化学信息的破坏常导致群落成分的改变以及群落营养结构和空间结构的彼此联系；食物链和食物网是生态系统营养信息的传递系统。
无机
环境
生产
者
分解
者
消费
者
太阳辐射
3．（理解，中图版）根据你的理解，用箭头“→”构建下列生态系统信息流动模型：

4．（理解）目前控制动物危害的技术有哪些？分别有何优、缺点？
化学防治：能在短时间内控制动物危害，但污染环境，产生抗药性。
生物防治：能长期控制动物的危害，无环境污染，但短期内效果差。
机械防治：无环境污染，但费时费力。
【跟踪练习3】（08年广东）下列关于生态系统信息传递特征的描述，正确的是（D）
A．生态系统的物理信息都来源于环境
B．植物都通过化学物质传递信息
C．信息沿食物链从低营养级向高营养级传递
D．信息可以调节生物种间关系
课后学习
1．结合本节导学案，巩固记忆所学基础知识（课前提问检查）。
2．完成《创新设计》