5.3生态系统的物质循环-课件

1、第五章第五章 第第3节节 生态系统的物质循环生态系统的物质循环问题探讨：问题探讨：为什么维持生态系统所需的大量物质例如氧、为什么维持生态系统所需的大量物质例如氧、水、氮、碳和许多其他物质，亿万年来却没水、氮、碳和许多其他物质，亿万年来却没有被生命活动所消耗完？有被生命活动所消耗完？为什么热带雨林不需要施肥而农田需要经常为什么热带雨林不需要施肥而农田需要经常施肥？施肥？热带雨林生态系统热带雨林生态系统农田生态系统农田生态系统想一想：想一想：1 1、你呼出的二氧化碳，它的去向有、你呼出的二氧化碳，它的去向有哪些？哪些？2 2、构成二氧化碳的氧元素和碳元素，、构成二氧化碳的氧元素和碳元素，是以什么物

2、质通过什么途径来到你是以什么物质通过什么途径来到你体内？体内？物质循环的概念物质循环的概念 在生态系统中，组成在生态系统中，组成生物体生物体的的C C、H H、O O、N N、P P、S S等等化学元素化学元素，不断进行着，不断进行着从从无机环境无机环境到到生物群落，生物群落，又从生物群又从生物群落回到无机环境的落回到无机环境的循环过程循环过程，这就是，这就是生态系统的物质循环。生态系统的物质循环。 生物圈是地球上的最大的生态系统生物圈是地球上的最大的生态系统, ,生态系统中的物质循环带有全球性。生态系统中的物质循环带有全球性。讨论讨论：在农田中大量使用在农田中大量使用DDTDDT有机农有机农

3、药为什么会殃及南极的企鹅药为什么会殃及南极的企鹅? ?这个生态系统就这个生态系统就是地球上最大的生态系是地球上最大的生态系统，即生物圈。其中的物质循环带有全统，即生物圈。其中的物质循环带有全球性，这种物质循环又叫球性，这种物质循环又叫生物地球化学生物地球化学循环。循环。生态系统的物质循环反复出现，循环生态系统的物质循环反复出现，循环流动，不会消失，生物可反复利用。流动，不会消失，生物可反复利用。1 1、课题中的物质是指什么呢？、课题中的物质是指什么呢？指组成生物体的化学元素指组成生物体的化学元素2 2、循环过程是怎样的呢？、循环过程是怎样的呢？ 3 3、生态系统指的是什么呢？、生态系统指的是什

4、么呢？地球上最大的生态系统地球上最大的生态系统生物圈生物圈 无机环境无机环境化学元素化学元素化学元素化学元素生物群落生物群落及时反馈及时反馈: :1.1.下列关于生态系统的物质循环的叙述中，错误下列关于生态系统的物质循环的叙述中，错误的是的是 （ ） A A所指的物质是指组成生物体的所指的物质是指组成生物体的C C、H H、O O、N N、P P、S S等化学元素等化学元素B B所说的生态系统是指生物圈所说的生态系统是指生物圈C C物质在循环过程中不断减少的物质在循环过程中不断减少的D D所说的循环是指物质在生物与无机环境之间所说的循环是指物质在生物与无机环境之间反复出现、循环利用反复出现、循

5、环利用c 生态系统的物质循环也是顺着生态系生态系统的物质循环也是顺着生态系统的营养结构即统的营养结构即食物链和食物网食物链和食物网这个主渠这个主渠道进行循环流动的。前面讲的能量流动与道进行循环流动的。前面讲的能量流动与物质循环是不同的，能量在流经生态系统物质循环是不同的，能量在流经生态系统各个营养级时，是逐级递减、单向流动的。各个营养级时，是逐级递减、单向流动的。而物质循环是在生态系统的而物质循环是在生态系统的生物群落与无生物群落与无机环境之间机环境之间反复出现，循环流动反复出现，循环流动。那么，。那么，生态系统中物质到底是怎样循环的呢？生态系统中物质到底是怎样循环的呢？碳元素约占生物体干重的

6、碳元素约占生物体干重的4949，碳，碳是有机化合物的是有机化合物的“骨架骨架”，没有碳就没，没有碳就没有生命。有生命。碳在无机环境与生物群落之间碳在无机环境与生物群落之间进行的往返循环运动。进行的往返循环运动。二、物质循环的实例二、物质循环的实例碳循环碳循环碳循环模式图碳循环模式图请用关键词、线段、箭头等来构建碳请用关键词、线段、箭头等来构建碳循环的过程模型循环的过程模型: : 草草 大气中的大气中的COCO2 2兔兔 鹰鹰 细菌、真菌细菌、真菌C循环的图解循环的图解化石燃料化石燃料大气环境大气环境分解者分解者生产者生产者消费者消费者光合作用光合作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作呼吸作

7、用用分解作用分解作用分解作用分解作用形形成成石石油、油、天天然然气气等等形成石油、形成石油、天然气等天然气等燃烧作用燃烧作用摄摄食食作作用用碳在生物群落中存在形式是以碳在生物群落中存在形式是以有机物有机物的的形式存在。形式存在。 1 1、碳的存在形式、碳的存在形式碳在无机自然环境中存在的形式即以碳在无机自然环境中存在的形式即以COCO2 2和碳酸盐和碳酸盐（石灰岩、珊瑚礁）的形式（石灰岩、珊瑚礁）的形式存在。存在。2 2、碳的循环形式：、碳的循环形式：碳在无机环境与生物群落间是以碳在无机环境与生物群落间是以COCO2 2的形式进的形式进行循环的。行循环的。 大气中的大气中的COCO2 2进入生

8、物群落，主要依赖于绿进入生物群落，主要依赖于绿色植物的色植物的光合作用光合作用，使，使COCO2 2中的中的“C”C”变成为变成为有机物有机物中的中的“C C”，再通过食物链进入动物和，再通过食物链进入动物和其他生物体中。除此之外，还有其他生物体中。除此之外，还有化能合成作化能合成作用用的微生物也能把的微生物也能把COCO2 2合成为有机物合成为有机物含碳有机含碳有机物的一部分，通过食物链传递给各级消费者物的一部分，通过食物链传递给各级消费者碳从生物群落返回无机环境有碳从生物群落返回无机环境有生物的呼生物的呼吸作用吸作用和和微生物的分解作用微生物的分解作用， 还有一部还有一部分生物遗体没有被分

9、解者分解，转变成为分生物遗体没有被分解者分解，转变成为地下的石油和煤，一经开采运到地面地下的石油和煤，一经开采运到地面燃烧燃烧，仍可产生仍可产生COCO2 2再返回碳循环。再返回碳循环。燃料燃烧燃料燃烧大气中的大气中的COCO2 2燃燃烧烧光合作用光合作用化能合成作用化能合成作用呼呼吸吸作作用用生产者生产者动物动物摄食摄食微微生生物物的的分分解解作作用用呼呼吸吸作作用用动植物的遗体和排出物动植物的遗体和排出物泥炭、煤、石油泥炭、煤、石油碳循环图碳循环图1 1由甲图可知：由甲图可知：(3)(3)大气中大气中COCO2 2的来源有三个：一是分解者的分解作的来源有三个：一是分解者的分解作用；二是动植

10、物的细胞呼吸；三是化石燃料的燃烧用；二是动植物的细胞呼吸；三是化石燃料的燃烧(1)(1)大气中的碳元素进入生物群落，是通过植物的大气中的碳元素进入生物群落，是通过植物的光合作用或化能合成作用。光合作用或化能合成作用。(2)(2)碳在生物群落和无机环境之间循环是以碳在生物群落和无机环境之间循环是以COCO2 2的形的形式进行的。碳元素在生物群落中的传递，主要靠式进行的。碳元素在生物群落中的传递，主要靠食物链和食物网，传递形式为有机物。食物链和食物网，传递形式为有机物。【探规寻律】【探规寻律】碳循环图解的分析方法碳循环图解的分析方法如图为生态系统的碳循环图解。如图为生态系统的碳循环图解。(3)(3

11、)整个图解中，食物链是整个图解中，食物链是E EF FD DB B。(1)(1)图中具有双向箭头的是图中具有双向箭头的是A A和和E E，一个为生产者，一个是，一个为生产者，一个是大气中的大气中的COCO2 2库。因为其他各个成分都有箭头指向库。因为其他各个成分都有箭头指向A A，所以，所以A A为大气中的为大气中的COCO2 2库，库，E E为生产者。为生产者。(2)(2)观察剩余的几个成分，因为其他生物部分的箭头观察剩余的几个成分，因为其他生物部分的箭头都指向都指向C C，所以，所以C C是分解者，剩余的是分解者，剩余的B B、D D、F F则为消费者则为消费者碳出入生物碳出入生物群落的途

12、径群落的途径 把含把含C C的有机物分解成的有机物分解成CO2CO2把把COCO2 2合成含合成含C C的有机物的有机物 化能合成作用化能合成作用绿色植物的光合作用绿色植物的光合作用燃烧燃烧微生物的分解作用微生物的分解作用 动植物的呼吸作用动植物的呼吸作用碳出生物群落碳出生物群落（1 1）碳循环的形式：）碳循环的形式：（2 2）碳在自然界中的存在形式：）碳在自然界中的存在形式：（3 3）碳在生物体内的存在形式：）碳在生物体内的存在形式：（4 4）碳进入生物体的途径：）碳进入生物体的途径：（5 5）碳在生物体之间传递途径：）碳在生物体之间传递途径：（6 6）碳进入大气的途径：）碳进入大气的途径：

13、COCO2 2；COCO2 2和碳酸盐和碳酸盐；含碳有机物；含碳有机物；绿色植物的光合作用绿色植物的光合作用及化能合成作用及化能合成作用食物链（网）；食物链（网）；生物的呼吸作用生物的呼吸作用分解者的分解作用分解者的分解作用化石燃料的燃烧化石燃料的燃烧（3 3）图中）图中D CD C过程是通过过程是通过 作用实现的，作用实现的，C DC D过程是过程是通过通过 作用实现的，作用实现的，B DB D过程是通过过程是通过_ 作用实作用实现的。现的。（4 4）生物群落中有一部分碳以）生物群落中有一部分碳以 _ _ 形式储藏在形式储藏在地层中。碳在无机环境中以地层中。碳在无机环境中以 形式存在。形式存

14、在。C CD DB BA A（1 1）此生态系统的能量流动是从）此生态系统的能量流动是从 _ _ 固定太阳能开始的。固定太阳能开始的。 （2 2）碳元素在大气中与）碳元素在大气中与A A、B B、C C之间的传递是之间的传递是以以 _形式进行的，在生态系统各成分形式进行的，在生态系统各成分中中A A为为 ，B B为为 。2 2、右图示生态系统碳循环示意图，、右图示生态系统碳循环示意图，A A、B B、C C、D D是生态系是生态系统的成分，统的成分，D D为大气，请据图回答：为大气，请据图回答：C C生产者生产者消费者消费者分解者分解者光合光合呼吸呼吸分解分解煤、石油等化石燃料煤、石油等化石燃

15、料COCO2 2COCO2 2及时反馈：及时反馈： 如果如果滥伐森林滥伐森林、大量化石燃料燃烧大量化石燃料燃烧，对，对生态系统的生态系统的碳循环碳循环及生态环境有何影响？及生态环境有何影响？破坏碳循破坏碳循环的平衡环的平衡大气中大气中CO2含量增加含量增加温室效应温室效应3、关注社会、关注社会温室效应温室效应 由环境污染引起的温室效应是指由环境污染引起的温室效应是指地球表面变地球表面变热的现象热的现象。由于现代工业的迅速发展，人类大量由于现代工业的迅速发展，人类大量燃烧煤和石油等化石燃料，使地层中经过千百万燃烧煤和石油等化石燃料，使地层中经过千百万年而积存的碳元素，在很短的时间内释放出来，年而

16、积存的碳元素，在很短的时间内释放出来，打破了生物圈中碳循环的平衡，使大气中二氧化打破了生物圈中碳循环的平衡，使大气中二氧化碳的含量迅速增加，进而导致气温升高，形成碳的含量迅速增加，进而导致气温升高，形成“温室效应温室效应”。温室效应对生物圈和人类社会都。温室效应对生物圈和人类社会都有着不可忽视的影响，比如加快极地冰川的融化，有着不可忽视的影响，比如加快极地冰川的融化，导致海平面上升，进而对陆地生态系统和人类的导致海平面上升，进而对陆地生态系统和人类的生存构成威胁。生存构成威胁。 温室效应温室效应1、温室效应概念、温室效应概念2、CO2增多的原因增多的原因化石燃料的大量燃烧化石燃料的大量燃烧森林

17、、草原等植被的破坏森林、草原等植被的破坏3、温室效应的危害、温室效应的危害4.缓解温室效应的措施缓解温室效应的措施减少化石燃料的使用减少化石燃料的使用开发新能源开发新能源如核能、太阳能、如核能、太阳能、风能、水能等。风能、水能等。增大绿化面积降低空气中增大绿化面积降低空气中COCO2 2含量含量极地冰川加速融化极地冰川加速融化沿海城市被淹没沿海城市被淹没 气候异常气候异常氮循环：氮循环：氮占大气成分的氮占大气成分的7979，氮是组成蛋白质和，氮是组成蛋白质和核酸的主要成分。氮必须经过生物固氮作用、硝化核酸的主要成分。氮必须经过生物固氮作用、硝化作用、反硝化作用等才能在生物群落与无机环境间作用、

18、反硝化作用等才能在生物群落与无机环境间反复循环。反复循环。水循环：水循环：从地球表面通过蒸发（包括植物的蒸腾作从地球表面通过蒸发（包括植物的蒸腾作用）进入大气圈，同时又不断地通过降水从大气用）进入大气圈，同时又不断地通过降水从大气圈返回到地球表面。圈返回到地球表面。4 4、其他物质循环、其他物质循环水循环水循环氮循环5 5、物质循环的特点、物质循环的特点1 1、具有全球性、具有全球性 因此也称为因此也称为生物地球化学循环生物地球化学循环无机环境无机环境生物群落生物群落生物群落和无机环境之间的物质可以反复出现生物群落和无机环境之间的物质可以反复出现反反复利用复利用，周而复始进行循环，不会消失。，

19、周而复始进行循环，不会消失。2 2、具有循环性：、具有循环性：温室效应的控制不只是某一个国家的事情，为温室效应的控制不只是某一个国家的事情，为此此1997年年12月月11日联合国在日本东京有关温日联合国在日本东京有关温室气体的排放签署了室气体的排放签署了京都议定书京都议定书，这基于，这基于物质循环具有物质循环具有_的特点。的特点。下图是一幅下图是一幅1989年世界环境日主题的宣传画年世界环境日主题的宣传画全球性全球性3 3、目前地球大气的二氧化碳浓度增、目前地球大气的二氧化碳浓度增 高，导致温室效应，主要原因是高，导致温室效应，主要原因是 （ ） A.A.人口剧增，呼出的二氧化碳增多人口剧增，

20、呼出的二氧化碳增多 B.B.化石燃料的燃烧和自然资源的不化石燃料的燃烧和自然资源的不 合理利用合理利用 C.C.大量生物遭灭绝大量生物遭灭绝 D.D.自然因素破坏了生态稳定自然因素破坏了生态稳定B B想一想想一想以以“C”“C”与能量为例说明物质循环与能量流动的关与能量为例说明物质循环与能量流动的关系。系。【提示】【提示】当植物吸收了太阳能产生当植物吸收了太阳能产生ATPATP和和HH，可，可以将以将COCO2 2转化为葡萄糖等有机物进入生物群落转化为葡萄糖等有机物进入生物群落, ,说明说明了物质循环以能量为动力了物质循环以能量为动力, ,同时能量以葡萄糖等有同时能量以葡萄糖等有机物为载体，两

21、者不可分割。机物为载体，两者不可分割。二、能量流动和物质循环的关系二、能量流动和物质循环的关系 生态系统的存在是靠物质循环和能量流动来生态系统的存在是靠物质循环和能量流动来维持的。生态系统的能量流动和物质循环都是通维持的。生态系统的能量流动和物质循环都是通过过食物链和食物网食物链和食物网的渠道实现的，二者是同时进的渠道实现的，二者是同时进行的，彼此相互依存，不可分割。行的，彼此相互依存，不可分割。 但是，能量流动和物质循环又有本质上的区但是，能量流动和物质循环又有本质上的区别：能量流经生态系统各个营养级时是别：能量流经生态系统各个营养级时是逐级递减逐级递减，而且运动是而且运动是单向单向的、的、

22、不是循环的，最终在环境中不是循环的，最终在环境中消失消失。物质循环是。物质循环是带有带有全球性全球性的，在生物群落与的，在生物群落与无机环境间物质可以无机环境间物质可以反复出现，反复利用，循环反复出现，反复利用，循环运动，不会消失。运动，不会消失。能量流动能量流动物质循环物质循环形式形式过程过程范围范围特点特点联系联系单向流动，逐级递减单向流动，逐级递减反复循环，逐级累积反复循环，逐级累积能量流动和物质循环的相互关系能量流动和物质循环的相互关系能量的固定、储存、转移、释放离不开物质的合能量的固定、储存、转移、释放离不开物质的合成和分解等过程，两者同时进行、相互依存、不可成和分解等过程，两者同时

23、进行、相互依存、不可分割分割 能量流动和物质循环都借助食物链和食物能量流动和物质循环都借助食物链和食物网进行网进行 物质是能量沿食物链物质是能量沿食物链( (网网) )流动的流动的载体载体 能量是物质在生态系统中反复循环的能量是物质在生态系统中反复循环的动力动力主要以有机物形式主要以有机物形式主要以无机物形式主要以无机物形式沿食物链（网）沿食物链（网）单向流动单向流动在无机环境与生物群落之间在无机环境与生物群落之间反复循环反复循环生态系统各营养级生态系统各营养级全球（生物圈）全球（生物圈）特别提醒特别提醒(1)(1)绘制物质循环图解时，注意物质是绘制物质循环图解时，注意物质是可以循环的，即物质

24、循环的箭头可以是双向的。可以循环的，即物质循环的箭头可以是双向的。(2)(2)能量流动是单向的，生产者的能量可流向消费能量流动是单向的，生产者的能量可流向消费者和分解者，但消费者与分解者中的能量却不能流者和分解者，但消费者与分解者中的能量却不能流向生产者。向生产者。(3)(3)绘制能量流动图解时，只要有有机物传递即伴绘制能量流动图解时，只要有有机物传递即伴随着能量的传递随着能量的传递( (如动植物遗体、残枝败叶如动植物遗体、残枝败叶沼气沼气池；沼渣池；沼渣食用菌等，均既有物质传递，又有能量食用菌等，均既有物质传递，又有能量流动流动) )。探究活动探究活动: :土壤微生物的分解作用土壤微生物的分

25、解作用1 1、提出问题：、提出问题：2 2、作出假设：、作出假设：3 3、制定、实施计划：、制定、实施计划：4 4、实验结果的分析：、实验结果的分析：5 5、实验结论：、实验结论： 探究活动的一般步骤：探究活动的一般步骤：探究：土壤微生物的分解作用探究：土壤微生物的分解作用案例案例1 1案例案例2 2实验假设实验假设微生物能分解落叶微生物能分解落叶使之腐烂使之腐烂微生物能分解淀微生物能分解淀粉粉实实验验设设 计计实验组实验组 _A A杯中加入杯中加入30 30 mLmL土壤浸出液土壤浸出液对照组对照组对土壤不做任何处理对土壤不做任何处理B B杯中加入杯中加入_自变量自变量_对土壤高温处理对土壤

26、高温处理土壤中是否含微生物土壤中是否含微生物30 mL30 mL蒸馏水蒸馏水土壤中是否含有土壤中是否含有分解淀粉的微生物分解淀粉的微生物 案例案例1 1 案例案例2 2实验现象实验现象在相同时间在相同时间内实验组落内实验组落叶腐烂程度叶腐烂程度小于小于对照组对照组A AA A1 1A A2 2B BB B1 1B B2 2结论分析结论分析_ _微生物对落微生物对落叶有分解作叶有分解作用用加碘液不变蓝加碘液不变蓝加斐林试剂产生加斐林试剂产生砖红色沉淀砖红色沉淀加碘液变蓝加碘液变蓝加斐林试剂加斐林试剂不变色不变色土壤浸出液中的微生土壤浸出液中的微生物能分解淀粉物能分解淀粉判一判判一判(1)(1)生物地球化学循环是指组成生物体的基本元素在生物生物地球化学循环是指组成生物体的基本元素在生物群落内各生物体之间反复循环利用。群落内各生物体之间反复循环利用。( )( )(2)(2)在碳循环中，无机环境和生物群落相联系的生物作用在碳循环中，无机环境和生物群落相联系