3.3+生态系统的物质循环课件-2025-2026学年高二上学期生物人教版选择性必修2

第3章

生态系统及其稳定性第3节

生态系统的物质循环问题探讨：胡杨（沙漠守护神）能抗干旱、御风沙、耐盐碱，可顽强地在荒漠中生存繁衍。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。1.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.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。大家和我做一个简单的动作先吸气再呼气你能想象这些二氧化碳分子的去向吗？有的可能随着大气环流飘向异国他乡CO2中的碳、氧元素在生物群落和非生物环境之间是不断循环的。思考：生物体和大气中的碳的含量是怎样维持相对稳定的？【温故知新——碳元素】组成生物体的蛋白质、糖类、脂质和核酸等都是以_____为基本骨架形成的。氨基酸结构通式葡萄糖结构核糖核苷酸结构碳链一、生态系统的物质循环：（P61—65）1.实例——碳循环：2.概念：3.碳循环失衡——温室效应：4.生物富集：5.能量流动和物质循环的关系：阅读61页资料，完成讨论题；建构碳循环概念图。（1）存在形式：____________(无机环境)、__________(生物群落)。（2）碳进入生物群落的途径：（3）碳在生物群落内部的流动：（4）碳返回无机环境的途径：1.实例——碳循环：

资料：二氧化碳能溶于水，因此可在大气和海洋、河流之间进行交换。此外，碳还可以长期固定或保存在非生命系统中，如固定于煤、石油或者木材中，人类对煤和石油等能源的利用，向大气中排放了大量的二氧化碳。CO2和碳酸盐含碳有机物生产者通过光合（化能合成）作用将CO2合成为含碳有机物。含碳有机物沿食物链（网）单向流动。呼吸作用、分解作用、化石燃料的燃烧。1.实例——碳循环：（5）概念图：遗体和排遗物燃烧化石燃料呼吸作用呼吸作用光合/化能合成作用生产者消费者分解者大气中的CO2库分解作用非生物环境生物群落水圈中的CO2库捕食食物链、食物网CO2CO2一、碳循环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)？水体中的HCO3-等岩石中的CaCO3等其他途径大气中的二氧化碳库（1）CO2与HCO3-的相互转化；（2）CaCO3与HCO3-的相互转化；（3）煤、石油及工业废气的排出生产者大气中的CO2库消费者分解者生产者大气中的CO2库生产者大气中的CO2库消费者分解者分解者初级消费者次级消费者【速判断】

1.实例——碳循环：（6）特点：①______：碳在________与________之间的循环主要形式是___。②______：CO2能够随着大气环流在________内流动。循环性CO2生物群落无机环境全球性稻田养鸭/养鱼种养结合模式优势：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；全球范围拓展——氮循环

氮元素是不断循环的，但农田生态系统为什么仍需不断施加氮肥？

①农田土壤中氮元素的含量往往不足以使作物高产；

②农产品源源不断地自农田生态系统输出，其中的氮元素并不能都归还土壤，所以需要施加氮肥。2.概念：

生态系统的物质循环指组成生物体的_________________等____，在________和__________之间____________的过程，又称为________________；具有______、______的特点。eg：生物体的各种化合物可在生物群落内部反复利用（

）C、H、O、N、P、S非生物环境生物地球化学循环元素生物群落往返循环利用全球性

循环性DDT联合国《京都议定书》

CO2是影响地球能量平衡的一个重要方面。能量主要以光的形式到达地球，其中大部分被吸收，并通过各种方式转化为热量，热量最后以红外(热)辐射形式从地球再辐射出去。在大气层中，CO2对光辐射没有阻碍，但是能吸收红外线并阻挡红外线通过，就像温室的玻璃顶罩一样，能量进来容易出去难。大气中的CO2越多，对地球上热量逸散到外层空间的阻碍作用就越大，从而使地球温度升高得越快，这种现象就叫做温室效应。3.碳循环失衡——温室效应：（1）原因：（2）危害：（3）措施：①化石燃料的大量燃烧（主要原因）；②森林、草原等植被的破坏。①减少化石燃料的使用，开发新能源；②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。①气温升高、冰川融化、海平面上升；②

土地荒漠化加剧，洪灾、旱灾不断。关水电、节约纸点适量、不浪费乘公交、少开车戒奢侈、捐旧衣重隔热、简装修低碳生活个人层次拓展——氮循环

根据氮循环示意图，思考并回答下列问题：（1）植物吸收的氮主要以什么形式存在？（2）大气中的氮气通过什么途径进入生物群落？（3）生物群落中的氮最终通过什么途径返回大气中？离子（NO3-）固氮生物的固氮作用。反硝化作用。CO2浓度温度水循环示

意图

生命活动离不开水，自然界中许多化学反应也都是在水溶液中进行的。

此外，水携带着大量各种化学物质周而复始地循环，极大影响着各类化学物质在地球上的分布。

因此可以说，没有水循环就没有物质循环。拓展：水循环反硝化生物固氮氨化硝化工业固氮高能固氮氮循环氨化作用：含氮有机物→NH3

硝化作用：NH3→

→NO3－NO2－反硝化作用：

→N2

NO3－生物固氮：N2＋3H2→2NH3再合成各种含氮有机物无机环境生物群落固氮作用等反硝化作用硫循环一、生态系统的物质循环：（P61—65）4.生物富集：（1）物质：（2）物质特点：（3）实例：（4）概念：（5）特点：

六六六属于有机氯农药，其化学性质稳定，在环境中存留时间长，毒性大，不易降解（生物降解，光化学降解），不但影响水生生物繁衍，而且通过食物链危害人体健康，我国于1983年全面禁止生产和使用。主要侵入途径包括食物摄入、呼吸及皮肤吸收。4.生物富集：（1）物质：（2）物质特点：人工合成的有机物：

如DDT、六六六等；重金属：如铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)等；一些放射性物质。①在环境和生物体中存在形式是比较____的；②必须是生物体能够____的且________的；③在生物代谢过程中是___________的；稳定吸收不易被分解不易排出4.生物富集：（3）实例：煤燃烧、有色金属冶炼铅被排放进入大气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沉降在土壤和植被表面4.生物富集：（4）概念：生物体从周围环境__________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。（5）特点：①有害物质在生物体内的浓度会沿食物链不断____；吸收、积蓄超过在农田中大量使用的DDT杀虫剂，在南极的企鹅体内检测到②全球性。升高6.生物富集的危害：在生物体内形成积累性中毒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。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7.减少生物富集的的措施：合理利用资源，减少排放有害物质；实施垃圾分类；种植能富集有害重金属元素的植物。在湖泊里种植大量芦苇，芦苇可以吸收水中的有毒物质，而且芦苇抗毒能力非常强，然后将芦苇进行封存，防止有毒物质重新进入环境。5.能量流动和物质循环的关系：完善模型：请在碳循环过程模型上绘制能量流动过程。太阳能热能生产者大气中的二氧化碳消费者分解者三、能量流动和物质循环的关系CO2H2O光能生产者消费者分解者CO2、能量散失CO2、能量散失光合作用呼吸呼吸同化残枝败叶遗体分解作用代表物质循环代表能量流动5.能量流动和物质循环的关系：（1）联系：①能量流动和物质循环是生态系统的主要功能，同时进行，渠道均为___________。②能量的____、____、转移和释放，离不开物质的____、___。③物质是能量沿__________流动的_____。能量是物质在________和__________中往复循环的____。（2）区别：太阳能热能固定

储存合成

分解食物链（网）食物链(网)载体生物群落动力非生物环境能量流动：单向流动，逐级递减。物质循环：反复利用，循环流动；全球性。生物圈主要以

的形式单向流动、逐级递减全球性、循环往复运动同时进行，相互依存，不可分割①能量的

，离不开物质的

等过程；②物质是能量流动的

；③能量是物质循环的

。（光能→化学能→热能）化合物(无机物→有机物→无机物)固定、储存、转移和释放合成和分解载体动力生态系统各

之间。有机物中的化学能营养级沿食物链、食物网单向流动在生物群落（食物链、网）和非生物环境之间循环往返二、探究土壤微生物的分解作用（P65—66）1.实验原理：（1）土壤中存在细菌、真菌、呈放射状的放线菌等微生物，多为为______。（2）分解者可将环境中的有机物分解为无机物，其分解速度与环境中的____、____等相关。2.案例1——落叶是在土壤微生物的分解下腐烂的吗？3.案例2——探究土壤微生物对淀粉的分解作用分解者温度

湿度2.案例1——落叶是在土壤微生物的分解下腐烂的吗？（1）变量分析：（2）实验设计：（3）预期结果、结论：塑料袋包好、60℃恒温灭菌1h：排除微生物的作用；又可避免改变土壤的理化性质。不处理3.案例2——探究土壤微生物对淀粉的分解作用：（1）变量分析：（2）实验原理：

（3）实验设计：（4）预期结果、结论：土壤是微生物的天然培养基，大多数的土壤微生物是生态系统中的分解者，能够将土壤中的有机物分解为无机物。土壤微生物的分解能力受温度和土壤湿度影响较大，一般情况下温度与湿度越高，土壤微生物的分解能力越强；反之，则越弱。探究·实践：探究土壤微生物的分解作用实验总结3.实验过程（1）配制土壤浸出液（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后淀粉糊2案例2：探究土壤微生物对淀粉的分解作用课堂总结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，循环性碳循环过程范围：生物圈实例物质循环与能量流动的关系1.能量流动和物质循环是生态系统的主要功能。判断下列相关表述是否正确。(1)物质循环发生在生物群落与非生物环境之间。（）(2)能量流动和物质循环是两个相对独立的过程。（）√×一、概念检测3.在生态系统中，使二氧化碳进入生物群落的生物主要是（）A.细菌B.真菌C.动物D.绿色植物D练习与应用2.竹子中纤维素含量很高。大熊猫每天要吃大量竹子，但一般只能利用其中一小部分纤维素。研究表明，大熊猫的基因组缺少编码纤维素酶的基因，但是肠道中有多种纤维素分解菌。(1)大熊猫与它肠道内某种纤维素分解菌的种间关系为（）A.捕食B.寄生C.互利共生D.原始合作(2)下列叙述不合理的是（）A.大熊猫是初级消费者，属于第二营养级B.大熊猫未消化的纤维素会被分解者利用循环C.纤维素分解菌促进了生态系统中的物质D.能量流动方向是竹子→大熊猫一纤维素分解菌CD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，加之农产品源源不断地自农田生态系统输出，其中的氮元素并不能都归还土壤，所以需要施加氮肥。这与物质循环并不矛盾。1.生物圈是不是一个在物质上自给自足的系统?为什么?是。生物圈是指地球上所有生物与其非生物环境的总和，它们通过物质循环构成一个物质上自给自足的系统。二、拓展应用练习与应用