3.3生态系统的物质循环课件-高二上学期生物人教版选择性必修2

【本节聚焦】生态系统的物质循环过程是怎样的？怎样理解生物富集的成因和危害？物质循环与能量流动的关系是怎样的？第3章

生态系统及其稳定性

3.3生态系统的物质循环胡杨能抗干旱、御风沙、耐盐碱，可顽强地在荒漠中生存繁衍。然而，受水资源短缺的影响，一些远离水源的胡杨也难逃死亡的厄运。这些死亡的胡杨虽历经烈日和荒漠的摧残，却依然傲立于大漠，其枝干往往呈现出千姿百态的奇特造型。问题探讨讨论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。讨论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。食物植物的光合作用碳元素和氧元素在生物群落和非生物环境之间是不断循环的。人体的细胞呼吸CO2思考：呼一口气，许多二氧化碳分子就离开你的身体，进入大气中。

这些二氧化碳分子离开你后，会开始怎样的旅行？一、碳循环生物体和大气中的碳的含量都长期处于稳定，这是怎样维持的呢?阅读P61-62，思考1.碳在非生物环境和生物体内分别以什么形式存在？2.碳以什么形式、通过什么途径进入生物群落；

碳以什么形式、通过什么途径在群落内部传递？3.生物群落中的碳以什么形式返回非生物环境？通过哪些途径？4.请用关键词、线段、箭头、方框等构建碳循环的模型。5.碳循环与温室效应有什么关系？如何缓解温室效应？6.人类活动对碳循环有什么影响？一、碳循环1.碳循环的过程一、碳循环分解者1.碳的存在形式有？②在生物体中：主要是有机物的形式①在非生物环境中：主要是CO2的形式2.碳是如何分别进出生产者、消费者、分解者

各个环节(以什么形式、通过哪些生命活动、

形成哪些产物等)？思考·讨论分析碳循环的过程①光合作用等：将CO2转化为有机物②呼吸作用：将有机物分解为CO2(1)生产者(2)消费者(3)分解者①摄食等：将前一营养级的有机物转化为自身的有机物②呼吸作用等：将有机物分解为CO2①腐生生活：将现成有机物转化为自身有机物②微生物的分解作用等：将有机物分解为CO2分解者动植物遗体和动物排遗物摄食燃烧生产者消费者分解者化石燃料呼吸作用呼吸

作用光合作用大气中的CO2库分解作用非生物环境生物群落1.碳循环的过程一、碳循环(2)碳进入生物群落的途径：(3)碳在生物群落内传递的途径：食物链和食物网生产者的光合作用、化能合成作用(1)碳的流动形式①生物群落与非生物环境间：②生物群落内部：CO2(5)碳循环的形式：(4)碳返回非生物环境的途径：②分解者的分解作用①生产者、消费者的呼吸作用③化石燃料的燃烧非生物环境（CO2）生物群落（有机物）光合作用、化能合成作用呼吸作用、分解作用化石燃料的燃烧1.碳循环的过程一、碳循环CO2含碳有机物大气中的CO2能够随着大气环流在全球范围内流动，因此，碳循环具有

。当大气中CO2含量增加，水圈中的CO2含量也随之增加；当大气中的CO2发生局部短缺，水圈中的CO2也能及时进入大气。动植物遗体和动物排遗物摄食燃烧生产者消费者分解者化石燃料呼吸作用呼吸

作用光合作用大气中的CO2库分解作用非生物环境生物群落海洋对于调节大气中的碳含量起着非常重要的作用。水圈中的CO2库全球性①消极影响：②积极影响：一、碳循环1.碳循环的过程(6)人类活动对碳循环的影响煤和石油等化石燃料的开采和使用，大大增加CO2的排放量，打破了生物圈中碳循环的平衡，加剧温室效应，引起全球性的气候变化；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，维持生物圈的碳平衡。思考：碳循环失调有什么影响呢？温室气体(CO2、CH4、N2O等)，能有效吸收地球发射的长波辐射，相当于保温层。大气中CO2越多，地球上的温度升高就越快，这种现象就叫做“温室效应”。非生物环境生物群落呼吸作用、分解作用光合作用、化能合成作用化石燃料燃烧增加碳循环失衡---温室效应1.温室气体：CO2等过多2.CO2增多的原因①来源增加：化石燃料的开采和使用大大增加②去路减少：森林、草原等植被的破坏3.危害4.防治措施减少化石燃料燃烧、开发新能源增大植被面积，如植树造林碳循环失衡---温室效应减少CO2来源增加CO2去路气温升高，加快极地、高山冰川融化海平面上升，洪灾不断土地荒漠化加剧威胁人类和生物的生存碳达峰碳中和2030年2060年碳排放在由升转降的过程中，碳排放的最高点即碳峰值大多数发达国家已经实现碳达峰我国目前碳排放增速放缓，但仍呈增长态势，尚未达峰。人为排放源与通过植树造林、碳捕集与封存技术等人为吸收汇达到平衡碳中和的吸收汇只包括通过植树造林、森林管理和碳捕获与封存等人为活动增加的碳汇，而不是自然碳汇。中国国家主席习近平在2020年9月22日召开的联合国大会上表示：“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，CO2排放力争于2030年前达到峰值，争取在2060年前实现碳中和。碳汇一般是指从空气中清除CO2的过程、活动、机制。注意：①“生态系统”指②“物质循环”中的物质:③“物质循环”中的循环发生在非生物环境生物群落（生物地球化学循环）二、生态系统物质循环组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素都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。1.概念：2.特点：全球性，循环往返生物圈指C、H、O、N、P、S元素，而不是化合物或者单质非生物环境与生物群落之间，在生物群落内部物质是沿食物链和食物网单向流动的。C、H、O、N、P、S等元素循环往返(1)动物的取食、消化能促进物质循环(3)动物呼出的CO2还可为水稻的光合作用补充原料(2)动物粪便被分解者分解后可供植物吸收利用3.在农业方面的应用二、生态系统的物质循环——种养结合模式，在稻田中养鸭养鱼(2)剩余有最多指向箭头的为分解者。生产者大气中的CO2库消费者分解者(1)先看双箭头：双箭头代表生产者、大气中的CO2库。其他所有成分都指向的为大气中的CO2库。【常见题型】碳循环图解中各成分的判定方法生产者消费者分解者大气中的CO2库生产者分解者消费者消费者三、生物富集思考：土壤中的微生物能够分解有机物，这是物质循环过程中的重要一环。生态系统中的消费者能够加快物质的循环过程。

是不是所有物质都能较快地通过食物链回归非生物环境呢?阅读P63-65，思考1.什么是生物富集？常见参与生物富集的物质的种类和特点有哪些？2.生物富集的主要途径？3.若某地发生铅污染，谁会是群落中铅含量最高的群体？这种现象只会发生在污染地区吗？从中归纳总结出生物富集的特点？三、生物富集1.概念：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

环境浓度的现象。2.实例如DDT、六六六等重金属：人工合成的有机化合物：如铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)等三、生物富集①存在形式比较稳定②易被生物吸收不易排出③不易被分解超过一些放射性物质：如铯、锶、氚等铅的富集过程煤燃烧、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3.特点①有害物质在生物体内的浓度沿食物链不断升高，最终积累在食物链的顶端；②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，因此生物富集具有全球性；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DDT浓度沿食物链放大了一千万倍四、能量流动和物质循环的关系能量流动物质循环范围特点过程联系生物群落（生态系统各营养级之间）生物圈单向流动、逐级递减全球性、循环往返沿食物链、食物网单向流动在生物群落和非生物环境之间循环往返二者是生态系统的主要功能，它们同时进行，相互依存，不可分割：①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；②物质作为能量的载体，使能量沿着食物链（网）流动；③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。秋天刚收获的花生第二年春天从土中刨出的花生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。探究土壤微生物的分解作用探究·实践案例1：落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？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自变量实验组对照组实验现象结论分析土壤中是否含微生物对土壤处理（60℃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不腐烂，对照组腐烂土壤微生物对落叶有分解作用土壤进行处理，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。不能加热烘干，会导致土壤理化性质发生改变，可将土壤用塑料袋包好，放在60℃恒温箱中1小时灭菌探究·实践案例2：探究土壤微生物对淀粉的分解作用提出问题实验假设实验设计自变量实验组对照组实验现象加入碘液A1B1加入斐林试剂A2B2结论分析土壤微生物能分解淀粉吗？土壤微生物能分解淀粉是否含有分解淀粉的土壤微生物A杯中加入适量淀粉糊+30mL土壤浸出液B杯中加入等量淀粉糊+30mL蒸馏水不变蓝变蓝产生砖红色沉淀不产生砖红色沉淀土壤浸出液中的微生物能分解淀粉探究·实践①分组：甲组（对照组）：土壤不做处理(自然状态)；乙组（实验组）：一段时间后，记录并比较两组落叶的的腐烂程度（落叶的剩余量）取两个烧杯，分别放入等量土壤，编号甲、乙1.落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗?②处理：③观察：材料与器具：形状和大小相似的落叶若干、土壤、纱布袋、烧杯等（1）实验思路土壤要进行处理（60℃灭菌），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1h灭菌)将形状和大小相似的落叶均分到两个纱布袋中，并将纱布袋放置在甲、乙两组土壤中，其他条件相同且适宜。1.落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗?（2）预期结果及结论甲组（实验组）落叶的腐烂程度比乙组（对照组）小，或甲组（实验组）落叶的剩余量比乙组（对照组）小大，说明土壤微生物对落叶有分解作用2.探究土壤微生物对淀粉的分解作用（1）制备土壤浸出液：将取自农田、林地或花盆等处的土壤放入里面垫有厚纱布的烧杯中，加水搅拌，然后将纱布连同土壤一起取出。将留在烧杯中的土壤浸出液静置一段时间备用。分组：另取两只烧杯，编号为A、B，放入等量淀粉糊。处理：在A烧杯中加人30mL土壤浸出液，B烧杯中加入30mL蒸馏水。观察：在室温(20℃左右)下放置7天后，分别取A、B烧杯中的溶液20mL，各放人两支试管中，分别编号为A1、A2，B1、B2，在A1、B1中加入碘液，在A2、B2中加入斐林试剂，加热。观察试管中溶液的颜色变化，记录实验结果。（2）实验思路：最好是”灭菌的土壤浸出液”A1、A2取自加入土壤浸出液的一组B1、B2取自加入灭菌后的土壤浸出液的一组（3）实验结果（4）实验结论碘液检测

斐林试剂检测不变蓝变蓝产生砖红色沉淀土壤浸出液中的微生物能分解淀粉不产生砖红色沉淀生态系统的物质循环物质循环对象：组成生物体的元素特点：全球性，循环往复碳循环物质循环应用范围：生物圈实例过程本节小结练习与应用2.同碳元素一样，氮在生物群落和非生物环境之间也是不断循环的。为什么还要往农田中不断地施加氮肥呢?农田是人工生态系统，是以提高农作物的产量，使能量更多地流向人类，满足人类需要为目的的。农田土壤中氮的含量往往不足以使作物高产，加之农产品