3.3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

生物（人教版）选择性必修2第3章第3节生态系统的物质循环学习目标阐明生态系统物质循环的概念、特点及碳、氮、磷循环的关键过程，认同物质循环与能量流动相互依存的生态系统整体性观念通过构建碳循环模型、对比物质循环与能量流动的差异，提升模型构建与逻辑分析能力，形成系统思考生态问题的思维方式结合生活实例与科研前沿案例，尝试分析人类活动对物质循环的影响，初步学会基于证据探讨生态平衡的维持策略联系双碳目标与生态文明建设，树立低碳生活与资源循环利用的意识，主动承担保护生态环境的社会责任双碳目标下的碳循环之问2020年中国向世界宣布“2030年前碳达峰、2060年前碳中和”目标。1.双碳目标中的“碳”主要指什么？它在自然界中如何循环？2.1760年以来，大气中二氧化碳浓度持续上升，是什么打破了碳循环的平衡？3.我们的日常生活与碳循环有哪些关联？能为双碳目标做些什么？任务一

物质循环的概念与特点1.概念：组成生物体的

等元素，不断在

和

之间循环往复的过程，又叫生物地球化学循环。2.关键词解析C、H、O、N、P、S

循环对象元素（而非具体物质）循环范围•生物群落

↔

非生物环境（全球性，如碳循环跨越陆地、海洋、大气圈层）核心本质元素的“迁移与转化”生物群落

非生物环境

任务一

物质循环的概念与特点全球性：以碳循环为例，大气中的CO₂可通过风环流在全球范围内扩散，海洋中的碳可通过洋流运输。循环性：元素在生物群落和非生物环境间不断循环，重复利用（如碳元素可通过光合作用进入生物群落，再通过呼吸作用返回大气）。平衡稳定性：自然状态下，物质循环处于动态平衡，维持生态系统的稳定。【易错辨析】物质循环≠物质在生物群落内部的传递（生物群落内部物质沿食物链/网单向传递，而循环强调生物群落与非生物环境间的往复）。任务二

碳循环的过程与模型构建碳的存在形式1.生物环境中的存在形式？2.生物群落中的存在形式？主要以CO₂形式（大气圈、水圈），少量以碳酸盐形式（岩石圈）主要以含碳有机物形式（蛋白质、糖类、核酸等）任务二

碳循环的过程与模型构建关键循环环节1.非生物环境→生物群落：生产者的光合作用（主要途径，CO₂→有机物）化能合成作用（少数途径，如硝化细菌利用化学能将CO₂合成有机物）。任务二

碳循环的过程与模型构建关键循环环节2.生物群落内部传递：通过食物链/网，消费者摄食生产者或其他消费者，实现碳的传递。3.生物群落→非生物环境：生产者、消费者的呼吸作用（有机物→CO₂）任务二

碳循环的过程与模型构建关键循环环节4.分解者的分解作用：动植物遗体、排遗物→CO₂5.化石燃料的燃烧：人类活动主导，如煤、石油、天然气燃烧→CO₂，是打破碳平衡的关键因素任务二

碳循环的过程与模型构建模型构建任务【小组活动】给出“生产者、消费者、分解者、大气CO₂库、化石燃料、箭头”等要素，绘制碳循环模型图，标注各环节的碳形式与生理过程。任务三

氮循环与磷循环的关键环节

【存在形式】非生物环境（N₂、NH₃、NO₃⁻等）生物群落（蛋白质、核酸中的有机物）【环境关联】人类过量使用氮肥，导致氮素流失，引发水体富营养化（如蓝藻爆发）。氮循环任务三

氮循环与磷循环的关键环节

【关键过程】固氮作用：将N₂转化为生物可利用形式（生物固氮：根瘤菌、蓝细菌；工业固氮：化肥生产；闪电固氮）氨化作用：分解者将含氮有机物分解为NH₃硝化作用：硝化细菌将NH₃转化为NO₃⁻（可被植物吸收）反硝化作用：反硝化细菌将NO₃⁻转化为N₂返回大气任务三

氮循环与磷循环的关键环节

【存在形式】非生物环境（岩石、土壤中的磷酸盐）生物群落（核酸、ATP、磷脂中的磷）【关键特点】循环速度慢：磷主要通过岩石风化、侵蚀释放，进入循环系统。无大气循环环节：磷不形成气态化合物，循环范围相对局限。磷循环任务四

物质循环与能量流动的关系比较项目物质循环能量流动对象组成生物体的元素光能→化学能→热能特点全球性、循环性单向流动、逐级递减范围生物群落与非生物环境间生态系统各营养级间对比表格，分析二者的内在联系：能量流动为物质循环提供动力：如生产者的光合作用，需能量驱动才能将CO₂转化为有机物。物质循环为能量流动提供载体：能量依附于物质（有机物）在生态系统中传递，最终随物质分解以热能形式散失。拓展延伸一

生活中的物质循环应用案例1：农业生态系统的物质循环利用（江西新余N2N模式）【模式解析】上游N家养殖场的粪污集中处理，发酵产生沼气（用于发电、供暖）和沼渣、沼液（作为有机肥供下游N家种植企业使用），实现“养殖废弃物→能源+肥料”的循环利用。【效益】降低养殖污染，减少化肥使用，实现生态、经济双赢。拓展延伸一

生活中的物质循环应用案例2：城市生活中的资源循环【模式解析】上海蔷薇里小区：居民投放的废旧塑料餐盒，经回收、分拣、再生加工后，通过3D打印制成环保座椅，实现“废弃物→再生资源”的循环。【活动】计算个人碳足迹：介绍微信“碳足迹计算工具”，课后计算自己衣、食、住、行的碳排放量，思考低碳生活方式。拓展延伸一

生活中的物质循环应用案例3：湿地生态系统的物质净化（内蒙古乌梁素海）【模式解析】芦苇的生态作用：春夏净化水质、为鸟类提供栖息地；秋冬收割后加工成无醛环保板材，解决芦苇腐烂污染问题，同时带动就业。拓展延伸二

物质循环相关科研前沿前沿1：热带森林土壤碳磷循环的解耦现象【研究团队】中科院鹤山站恢复生态学研究团队【核心发现】长期磷添加使热带森林土壤总磷含量激增3倍，但未显著提升土壤有机碳储量，打破了“磷限制制约热带土壤碳固存”的传统观点。【机制解析】过量磷输入会在土壤矿物表面形成“遗留磷”，降低微生物介导的长期碳稳定过程，削弱土壤碳汇功能。【应用价值】为热带森林可持续管理提供科学依据，避免盲目增施磷肥。课堂练习1.下列关于生态系统碳循环的叙述，错误的是（）A.大气中的CO₂主要通过生产者的光合作用进入生物群落B.消费者通过摄食传递含碳有机物，参与碳在生物群落内部的流动C.化石燃料的大量燃烧是造成大气中CO₂浓度升高的重要原因D.碳循环的范围局限于某一生态系统内，因此具有区域性特点D课堂练习2.江西新余N2N模式实现