第18章 生态系统的稳定
第二节 绿色植物与生物圈的碳-氧平衡
一、教学目标：
1．知识目标
（1）阐明绿色植物的光合作用吸收二氧化碳，放出氧气。（2）认识绿色植物在维持生物圈的碳-氧平衡中的重要作用。
2.能力目标
运用实验法尝试独立设计并完成本节的探究活动。
3.情感态度与价值观目标
认同绿色植物对于维持生物圈中碳氧平衡的重要意义，自觉形成爱护绿色植物的积极情感。
二、学习重点：
认识绿色植物对于维持生物圈中碳氧平衡的重要作用。
三、学习难点：
独立设计并完成本节探究活动。
四、教学准备：
课件
五、教学过程：
据统计,全世界生物的呼吸和燃料的燃烧所消耗的氧气量平均为10000kg/s。如果以这样的速度来计算,大气中的氧3000年就会用完,那地球上的生物早就无法生存了。
一个人一天平均吸入25千克的空气（约含5千克的氧气）消耗其中的约1千克的氧(不含动物呼吸及燃烧所消耗的),当空气中氧的含量下降到7%--8%时,人就会昏迷、窒息、甚至死亡。可是自然界中并没有出现这样的现象,为什么？
地球上凡是生物都要呼吸，而凡呼吸，必消耗氧，产生二氧化碳。尤其是现在随着工业的发展和能源的开发利用，大量的燃料的燃烧也会消耗大量的氧，排出大量的二氧化碳。可我们为什么还没有感觉到缺氧呢？氧从何来？二氧化碳哪去了？大自然是怎样调节氧和二氧化碳的平衡的？
请你做出假设，地球，这个最大的生物圈中，哪种成分对维持生物圈的碳氧平衡做出了贡
献。
学生假设：是绿色植物光合作用吸收二氧化碳，放出氧气，对维持生物圈的碳氧平衡做出了贡献。
你这样假设的理论依据是什么呢？
初一，绿色植物是有机物的生产者，学习了植物的光合作用，绿色植物可以利用太阳提供的光能，在叶绿体中把二氧化碳和水合成淀粉等有机物，并释放出氧气。
科学的假设并不是毫无根据的猜测，而是建立在已有知识、生活经验基础上的，并结合判断推理形成的。
你如何去证明你的假设呢？ 做实验 科学探究的基本步骤。提出问题、作出假设、制定计划、实施计划，得出结论。
本节课就来尝试设计“绿色植物光合作用能吸收二氧化碳”的探究实验，学习科学探究的基本方法。你能否设计出一个实验，来验证绿叶在光下吸收了二氧化碳了呢？
（让同学们思考，回答）
溴麝香草酚蓝：
演示实验（视频）“绿叶在光下吸收二氧化碳”。
.甲、丙在实验中起什么作用？ 对照
讨论题：
1.观察比较3只瓶中的BTB颜色有何不同？说明原因。
甲、丙瓶中的BTB由蓝色变成黄色，因为事先向瓶中吹入了二氧化碳气体，另外甲瓶中的植物呼吸也产生了二氧化碳气体。乙瓶中的BTB不变色，依然是蓝色，因为绿色植物在光下进行光合作用吸收了二氧化碳。
2.这个实验说明植物的光合作用与大气的二氧化碳-氧气的平衡有什么关系？
植物的光合作用不断消耗大气中的二氧化碳，维持了生物圈中二氧化碳和氧气的相对平衡。
通过以上实验说明，绿色植物在进行光合作用时，需要吸收二氧化碳做原料。二氧化碳是光合作用的原料。在农业生产上的应用。
水生绿色植物在阳光下不断 “吐出”气泡，这些气泡里的气体是什么呢？是氧气吗？ 那你能够设计实验进一步探究绿色植物在光合作用的过程中释放的气体是氧气吗？
要求：写出所选用的主要实验材料和实验步骤。
（让同学思考，回答）
视频，讲解
实验（玻璃管，一段用橡皮管塞住，将玻璃管中注满水，用大拇指塞住，倒扣在漏斗的底部，将此装置放在阳光下照射，一段时间后发现金鱼藻的表面出现了很多的气泡。当玻璃管内页面降低到烧杯页面以下时，将玻璃管上的橡皮塞打开，将带有火星的卫生香重新燃烧起来了。而氧气具有帮助燃烧的特性，你现在知道植物在光下会放出什么气体了吗？ 由实验我们可以得出，绿色植物在光下放出的气体是氧气。
上一课我们验证探究了绿色植物在光下吸收二氧化碳，放出的是氧气。 我们呼一口气，将身体中的二氧化碳释放到大气中，而这其中可能有一部分的二氧化碳会进入到周围的植物体内。在自然界中，碳是以二氧化碳的形式，不断地在无机环境与生物群落中循环。绿色植物能够进行光合作用，将空气中的二氧化碳和水转变成贮藏能量的有机物，并释放氧气。那么绿色植物在生物圈的碳氧平衡的维持方面是如何起作用的呢？
植物通过光合作用，吸收二氧化碳，释放氧气。在自然界中，绿色植物在光合作用的过程中制造氧气，远远超过了自身呼吸作用对氧气的需要，多余的氧以气体的形式排放到大气中，为生物圈中的生物进行生命活动提供了氧气。
动植物的呼吸作用需要消耗氧气。细菌等微生物的分解作用分解动植物的尸体需要消耗氧气。古代的动植物遗体深埋的底下以后会变成石油，煤等染料，染料的燃烧也需要消耗大量的氧气。
与此同时，各种生物在进行生命活动的过程中，释放出大量的二氧化碳。细菌等微生物通过分解作用将动植物的尸体等物质分解，产生的二氧化碳也进入大气。染料通过燃烧产生大量的二氧化碳排放到大气中。
绿色植物又可以通过光合作用，不断吸收大气中的二氧化碳，产生氧气。如此循环往复，构成了大气中氧气和二氧化碳的循环，维持整个生态系统的碳氧平衡。
讨论题1：
氧气主要来自绿色植物光合作用释放，补充了动植物和物质燃烧时所消耗的氧，保证了大气中氧含量的相对稳定。没有绿色植物就没有氧气，就没有繁荣的生物界。
大气中的二氧化碳来源于： 各种生物呼吸作用将有机物分解；细菌等微生物通过分解作用将动植物的尸体物质分解，石油、煤等染料燃烧时释放的大量的二氧化碳。
2：生物圈中的二氧化碳主要是通过呼吸作用进入生物体内。
3：绿色植物在光合作用中制造的氧气超过了自身呼吸作用对氧的需求，其余的氧就以气体的形式排放到大气中，而绿色植物在光合作用中消耗的二氧化碳也换多于其呼吸作用所产生的二氧化碳。动植物和人的呼吸就需要消耗氧，产生二氧化碳，燃料的燃烧也会产生二氧化碳。可见大气中的氧和二氧化碳的含量是比较稳定的。由绿色植物的光合作用维持。
碳氧平衡的概念：由于绿色植物的光合作用不断消耗二氧化碳，产生大量的氧气，所以，在整个生物圈中二氧化碳和氧气的含量处于相对平衡的状态。
质疑：“碳-氧平衡”会不会永远保持下去？
自然界碳-氧平衡被破坏的主要原因是现代化工业社会燃烧过多煤炭、石油和天然气，这些燃料燃烧后放出大量的二氧化碳气体进入大气，以及机动车的尾气等，加剧了温室效应．同时人类对自然资源不合理的开发和利用，如滥砍乱伐，破坏植等，使得植物进行光合作用消耗二氧化碳的能力降低，可见人类的工业生产和对植物的破坏是导致二氧化碳浓度增高的主要原因，影响碳-氧平衡。。
三北防护林，中国的绿色长城。
绿色植物在生物圈中的几大作用。为所有生物提供食物和能量，促进水循环（蒸腾作用），维持碳氧平衡（光合作用），涵养水分、防止水土流失、调节气候、防风固沙、美化环境、挡风吸尘、消毒杀菌、消除噪音等。