3.3生态系统的物质循环课件高二上学期生物人教版（2019）选择性必修2

3.3生态系统的物质循环问题探讨1、胡杨死亡后，为什么很长时间都没有腐烂？荒漠中缺乏水分，分解者数量很少，因此死亡后的胡杨无法被快速分解。2、有研究表明，长有胡杨的荒漠土壤一般比草原的贫瘠，这是为什么？荒漠中生产者的种类与数量很少，能制造的有机物总量就少；消费者与分解者也少，物质循环缓慢；土壤中可供分解者分解的动植物遗体等很少，且分解速度较慢，因此土壤中积累的营养物质很少；而且，胡杨还会从土壤中吸收营养物质，因此，长有胡杨的荒漠土壤比草原的更为贫瘠。两种元素在生物群落和非生物环境之间是不断循环

的。呼一口气，许多二氧化碳分子就离开你的身体，进入大气中。你能想象这些二氧化碳分子的去向吗？这些二氧化碳分子中的碳元素和氧元素又是怎样来到你体内的？进入你体内之前又存在于什么物质中？食物人体的细胞呼吸CO2植物的光合作用1、碳元素的作用与大气中碳的主要存在形式碳是构成生物体的重要元素之一，组成生物体的蛋白质、糖类、脂质和核酸等都是以碳链为基本骨架形成的。一、碳循环大气中的碳主要是二氧化碳。1、碳在非生物环境和生物体内分别以什么形式存在？非生物环境：生物体内：2、碳在非生物环境和生物群落之间主要以什么形式进行循环的？循环的范围如何？CO2和碳酸盐（含碳）有机物CO2生物圈分析碳循环的过程思考∙讨论3、碳是如何进出生产者、消费者、分解者的（以什么形式、通过哪种生命活动、形成哪些产物等）？CO2生产者消费者分解者光合作用呼吸作用呼吸作用分解作用有机物有机物有机物进生物体生产者的光合作用生产者的化能合成作用消费者的摄食出生物体生产者、消费者呼吸作用微生物的分解作用化石燃料的燃烧4、你如何看待人类活动对碳循环的影响？人类活动对煤和石油等能源的利用，会向大气中排放大量的CO2；大力开展植树造林、开发新能源、发展节能产业等，有利于降低大气中的CO2浓度，维持生物圈的碳氧平衡。大气中的CO2库燃烧光合作用呼吸作用生产者消费者摄食微生物的分解作用呼吸作用动植物的遗体和排遗物泥炭、煤、石油化石燃料分解者1、碳循环示意图2.碳循环相关知识点小结（1）存在形式①非生物环境中：②生物群落内部：（2）流动形式①生物群落与非生物环境之间：②生物群落内部：碳在生物体之间传递途径：食物链和食物网CO2（主要）和碳酸盐（含碳）有机物CO2（含碳）有机物组成生物体的蛋白质、糖类、脂质和核酸等都是以碳链为基本骨架形成的。（3）进入生物群落的途径（4）返回非生物环境的方式（5）

对于调节大气中的碳含量起着非常重要的作用。①主要：光合作用②化能合成作用①生产者、消费者的呼吸作用②分解者的分解作用③化石燃料的燃烧海洋2.碳循环相关知识点小结（6）特点：全球性二氧化碳能够随大气环流在全球范围内流动。E→F→D→B【问题探究】碳循环示意图变式分析：辨图要点：1、碳循环中，只有生产者与无机环境之间的传递是相互的，其他各成分之间的传递都是单向的。2、生产者指向消费者和分解者（传递），而消费者和分解者则指向无机环境（传递）。3、消费者指向分解者（传递）。3、碳循环与温室效应化石燃料的燃烧冰川融化（1）形成原因：①化石燃料的开采和使用大大增加了二氧化碳的排放；②森林、草原等植被遭到大面积破坏。（2）危害：引起全球性气候变化；（3）缓解措施：①减少二氧化碳排放：开发新能源，减少化石燃料燃烧；

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大力植树种草，提高森林覆盖率；③提高秸秆还田率，提高土壤储碳量。冰川加速融化，海平面上升4、生态系统的物质循环（1）概念：（2）特点：组成生物体的碳、氢、氧、氮、磷、硫等元素，都在不断进行着从非生物环境到生物群落，又从生物群落到非生物环境的循环过程。这里的物质是指？这里的生态系统是指？C、H、O、N、P、S等元素生物圈①具有全球性：②物质循环往复运动物质循环的范围为生物圈生物地球化学循环（3）在农业方面的应用物质在生态系统中循环往复运动的特点，对改进农业生产方式有多方面的启示。例如，可以可采用种养结合的模式，在稻田中养鸭养鱼，动物的摄取食、消化能促进物质循环，它们排出的粪便中氮、磷等可供水稻吸收利用，它们呼出的二氧化碳还可以为水稻的光合作用补充原料。4、生态系统的物质循环（1）参与物质循环的对象是含有碳的糖类、脂肪、蛋白质等有机物（）（2）物质循环的范围是生物圈，而不是具体的某一生态系统（）（3）沼渣等作为肥料还田，使物质能够循环利用（）（4）在碳循环中生产者只起固定CO2的作用（）（5）由于过度地开采和使用化石燃料，破坏了生态系统的碳平衡，导致大气中二氧化碳浓度增加并引起全球气候变化（）（6）海洋对于调节大气中的碳含量起着非常重要的作用（）5.判断常考语句，澄清易混易错物质循环具有全球性农田南极的企鹅DDT杀虫剂是不是所有的物质都能较快地通过食物链回归非生物环境呢？二、生物富集①重金属：如铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)等；②人工合成的有机化合物：如DDT、六六六等；③一些放射性物质。生物体从周围环境吸收、积蓄某种元素或难以降解的化合物，使其在机体内浓度超过环境浓度的现象，称作生物富集。1、概念2、常见存在生物富集现象的物质煤燃烧、有色金属冶炼铅被排放进入大气沉降在土壤和植被表面进入土壤进入水体植物根吸收，叶片摄入铅水生植物、浮游动物直接吸收铅，动物饮用含铅的水，直接摄入铅铅进入体内形成多种比较稳定的铅的化合物，分布于生物体的多种组织细胞中，导致铅不易被排出，积蓄在体内含铅生物被更高营养级动物食用，沿食物链聚集最终积累在食物链的顶端铅在生物体内的浓度沿食物链不断升高人类活动加速了铅的循环，改变了铅在环境中的分布。3、生物富集实例——铅的富集（1）动、植物直接吸收。（2）沿食物链在生物体内逐渐聚集，积累在食物链的顶端。形成比较稳定的铅化合物分布于生物体的多种组织细胞中，不易被排出，积蓄在体内。4、进入生物体方式5、在生物体的分布：二、生物富集①具有全球性导致生物富集的有害物质可以通过大气、水和生物迁移等途径扩散到世界各地。鱼鹰（2.5×10-5）大鱼（2×10-6）小鱼（5×10-7）植物（4×10-8）水（3×10-12）有害物质在生物体内的浓度②有害物质在生物体内的浓度会沿食物链不断升高如右图测定结果显示DDT浓度沿食物链放大了一千万倍6、生物富集现象的特点进入人体的甲基汞在体内代谢缓慢，且不易排出，严重时会引起中毒。通过血脑屏障进入大脑的汞会侵害脑神经，导致脑萎缩。1952年，日本5万多只猫集体跳海自尽2017年9月24日《水俣公约》第一届缔约国会议开幕日本患者呼吁加强管控在生物体内形成积累性中毒。7、生物富集的危害：能量流动物质循环范围形式特点过程联系生态系统各营养级之间生物圈主要以有机物中的化学能的形式碳在生物群落和非生物环境间主要以二氧化碳的形式单向流动、逐级递减全球性、循环往复运动沿食物链、食物网单向流动在生物群落和非生物环境之间循环往返（1）二者是生态系统的主要功能，同时进行、相互依存，不可分割。（2）能量的固定、储存、转移和释放，都离不开物质的合成和分解等过程；（3）物质作为能量的载体，使能量沿着食物链（网）流动；（4）能量作为动力，使物质能够不断地在生物群落和非生物环境之间循环往返。三、能量流动和物质循环的关系（1）能量流动和物质循环相伴而行，但能量在传递过程中由

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，而物质在循环过程中（以碳循环为例），由

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。（2）能量流动的终点是热能散失到非生物环境中，能量

（能/不能）循环利用。而物质循环产生的CO2又被重新利用，所以没有终点。不能光能化学能热能无机物（CO2）有机物无机物（CO2）三、能量流动和物质循环的关系分析【背景资料】土壤中生活着肉眼看不见的细菌、丝状真菌和呈放射状的放线菌，这些生物的数量是极其繁多的，例如一茶匙表层土就可能含有亿万个细菌。由于各地气候与环境等因素不同，落叶在土壤中被分解的时间也是不同的，一般在温暖、湿润的环境中需要一至数月时间。四、探究土壤微生物的分解作用秋天刚收获的花生第二年春天从土中刨出的花生土壤中存在种类、数目繁多的细菌、丝状真菌和呈放射状的放线菌，它们在生态系统中的成分为分解者。分解速度主要与环境温度和湿度有关。1.【实验原理】案例1落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？2.【实验设计】提出问题落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？实验假设落叶在土壤微生物的作用下可以腐烂实验设计实验组对照组自变量预测实验现象结论分析土壤中是否含微生物对土壤高温处理（灭菌）对土壤不做任何处理（自然状态）相同时间内实验组落叶腐烂程度小于对照组土壤微生物对落叶有分解作用3.【实验过程】【注意】实验组的土壤要进行处理，以尽可能排除土壤微生物的作用，同时要尽可能避免土壤理化性质的改变。（例如，将土壤用塑料袋包好，放在60℃恒温箱中处理一小时）土壤进行处理，排除土壤微生物的作用土壤不进行处理，自然状态4.【实验结果】落叶未腐烂落叶腐烂案例2探究土壤微生物对淀粉的分解作用土壤微生物通过分泌淀粉酶能将淀粉分解为还原性糖（麦芽糖、果糖、葡萄糖），通过碘液检测，可以证明淀粉被分解；通过斐林试剂（水浴加热）的检测，可以证明淀粉被分解为还原性糖。1.【实验原理】淀粉碘液变蓝淀粉葡萄糖产生砖红色沉淀分解斐林试剂加热提出问题土壤微生物能分解淀粉吗？实验假设土壤微生物能分解淀粉实验设计实验组对照组自变量实验现象加入碘液A1B1加入斐林试剂A2B2结论分析是否加入土壤浸出液（是否含有分解淀粉的微生物）A烧杯中加入适量淀粉糊+30mL土壤浸出液B烧杯中加入等量淀粉糊+30mL蒸馏水2.【实验设计】3.【实验过程】（1）配制土壤浸出液纱布烧杯土壤水玻璃棒水取出碘液斐林试剂加热（2）另取两只烧杯，编号A、B淀粉糊加入土壤浸出液加入碘液AB加入蒸馏水A1A2B1B2加入碘液加入斐林试剂加入斐林试剂不变蓝出现砖红色沉淀变蓝不出现砖红色沉淀室温（20℃）环境放置7d后4.【实验结果】提出问题土壤微生物能分解淀粉吗？实验假设土壤微生物能分解淀粉实验设计实验组对照组自变量实验现象加入碘液A1B1加入斐林试剂A2B2结论分析是否加入土壤浸出