3.3 生态系统的物质循环 课件 高中生物人教版选择性必修2

第3章生态系统及其稳定性

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。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。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。3.3生态系统的物质循环能量流动的过程

不难看出，这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。

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？进入身体之前又存在于什么物质中？食物人体的细胞呼吸CO2植物的光合作用碳循环生物富集能量流动和物质循环的关系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生物圈一、碳循环大气中的二氧化碳库生产者光合作用将CO2转化为有机物呼吸作用将有机物分解为CO2消费者摄食将有机物分解为有机物呼吸作用将有机物分解为CO2分解者残枝败叶遗体残骸将现成有机物转化为自身有机物将现成有机物转化为自身有机物分解作用将有机物分解为CO2大气中的二氧化碳库一、碳循环碳循环的文字图解

（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）1.碳的存在形式非生物环境：CO2（主要）和碳酸盐生物群落：含碳有机物2.碳在生物群落和非生物群落之间循环的形式：CO23.碳进入生物群落的途径：光合作用（主要）和化能合成作用4.碳在生物群落中传递的主要途径：食物链、食物网5.碳返回非生物环境的途径：①生产者和消费者的呼吸作用；②分解者的分解作用；③化石燃料的燃烧；6.与自然界碳循环关系最为密切的两种细胞器：线粒体和叶绿体7.碳循环特点：全球性8.碳循环具全球性的原因：CO2能够随着大气环流在全球范围内进行9.海洋对调节大气中的碳含量起着非常重要的作用(1)根据图中成分之间的双向箭头确定生产者和非生物的物质和能量。如图1中的A和B，图2中的A和C，图3中的A和E。(2)根据有多个内指箭头的是非生物的物质和能量，确定图1中的B，图2中的C，图3中的A为非生物的物质和能量。(3)根据生产者中碳的流动方向以及剩余两种成分之间碳从消费者流向分解者的特点，进而确定消费者和分解者。如图1中C为消费者，D为分解者;图2中B是初级消费者，D是次级消费者，E是分解者；图3中C是分解者,剩余的B、D、F则为消费者。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对于改进农业生产方式有多方面的启示，例如可以采用种养结合的模式，促进物质循环，提高经济效益。一、碳循环碳循环生物富集能量流动和物质循环的关系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。二、生物富集概念：常见存在生物富集现象的物质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。二、生物富集发生生物富集的物质的特点①富集物质在环境和生物体中存在形式是比较稳定的②富集物质必须是生物体能够吸收的且不易排出的③富集物质在生物代谢过程中是不易被分解的生物富集的主要途径：食物链、食物网铅在生物体内的浓度沿食物链不断升高煤燃烧、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二、生物富集生物富集现象的特点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二、生物富集①营养级1234②合成1kg干重所需能量假设均为100③捕食上一营养级一个生物能获得的能量假设为1001010.1④需要捕食上一营养级生物个体数—101001000⑤个体内铅含量为第1营养级个体内铅含量的倍数11010001000000⑥个体内铅浓度（1kg干重中铅的含量）11010001000000成因：1.能量流经各营养级时，逐级递减；2.铅在生物体内形成难以降解的化合物，不易排出。分析铅浓度在生物群落内会放大的原因二、生物富集碳循环生物富集能量流动和物质循环的关系三、能量流动和物质循环的关系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。能量流动和物质循环的区别与联系探究土壤微生物的分解作用背景资料

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直数月时间。

秋天刚收获的花生第二年春天从土中刨出的花生探究土壤微生物的分解作用1.实验原理：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。2.参考案例1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结论分析落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？落叶在土壤微生物的作用下可以腐烂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）相同时间内对照组落叶腐烂，实验组不腐烂土壤微生物对落叶有分解作用探究土壤微生物的分解作用案例一土壤进行处理，排除土壤微生物的作用土壤不进行处理，自然状态落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？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。实验结果：落叶未腐烂落叶腐烂探究土壤微生物的分解作用3.参考案例2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土壤中是否含有分解淀粉的微生物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蒸馏水纱布烧杯土壤水玻璃棒水取出碘液斐林试剂加热案例2探究土壤微生物对淀粉的分解作用1.配制土壤浸出液一、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二、实验步骤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实验结果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后探究土壤微生物的分解作用3.参考案例2