高中生物生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)人教必修

1、 生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)也是順著生態(tài)系生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)也是順著生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)即食物鏈和食物網(wǎng)這個主渠統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)即食物鏈和食物網(wǎng)這個主渠道進行循環(huán)流動的。道進行循環(huán)流動的。 能量在流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)各個營養(yǎng)級能量在流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)各個營養(yǎng)級時，是逐級遞減、單向不循環(huán)的。時，是逐級遞減、單向不循環(huán)的。生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)到底是怎樣循環(huán)的呢？生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)到底是怎樣循環(huán)的呢？生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)1、物質(zhì)循環(huán)的概念 是指組成生物體的是指組成生物體的C C、H H、O O、N N、P P、S S等等基本元素在基本元素在生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)的生物群落與無機環(huán)境的生物群落與無機環(huán)境之間反復(fù)循環(huán)運動的過程叫生態(tài)系統(tǒng)的之間反復(fù)循

2、環(huán)運動的過程叫生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)物質(zhì)循環(huán)循環(huán)。 生物生物 群落群落組成生物體的組成生物體的C C、H H、O O、N N等元素等元素?zé)o機無機 環(huán)境環(huán)境反復(fù)循環(huán)反復(fù)循環(huán)注意：（1）生態(tài)系統(tǒng)：是指地球上最大的生態(tài)系統(tǒng)生物圈。（2）物質(zhì)：是指組成生物體的C、H、O、N、P、S等基本元素。（3）循環(huán)：是指物質(zhì)在生物群落與無機環(huán)境之間反復(fù)循環(huán)運動。2 2、物質(zhì)循環(huán)的特點、物質(zhì)循環(huán)的特點（1 1）具有全球性，又叫生物地球化學(xué)循環(huán)。）具有全球性，又叫生物地球化學(xué)循環(huán)。（2 2）在生物群落和無機環(huán)境之間周而復(fù)始）在生物群落和無機環(huán)境之間周而復(fù)始進行循環(huán)。進行循環(huán)。（3 3）循環(huán)過程中物質(zhì)不會增加也不會減少，）循環(huán)

3、過程中物質(zhì)不會增加也不會減少，以一種形式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形式。以一種形式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形式。物質(zhì)循環(huán)的主要特點：物質(zhì)循環(huán)的主要特點： 水是組成生物體的重要成水是組成生物體的重要成分，約占體重的分，約占體重的60609595，體內(nèi)進行一切生化反應(yīng)都離不體內(nèi)進行一切生化反應(yīng)都離不開水。地球上水通過開水。地球上水通過蒸發(fā)、降蒸發(fā)、降雨、植物的蒸騰、吸收雨、植物的蒸騰、吸收等過程等過程反復(fù)循環(huán)。反復(fù)循環(huán)。水循環(huán)氮循環(huán)：氮循環(huán)： 氮是組成蛋白質(zhì)和核酸的氮是組成蛋白質(zhì)和核酸的主要成份。氮占大氣成份的主要成份。氮占大氣成份的7979，必須經(jīng)過生物固氮作用、，必須經(jīng)過生物固氮作用、硝化作用、反硝化作用等才能硝化作用

4、、反硝化作用等才能在生物群落與無機環(huán)境間反復(fù)在生物群落與無機環(huán)境間反復(fù)循環(huán)。循環(huán)。 氮的固定： 固氮方式固氮方式大氣固氮 人工固氮 生物固氮 在閃電等高能量作用下，在空氣中發(fā)生反應(yīng)。 高溫、高壓、催化劑下使氮氣與氫氣反應(yīng)生成氨。 有固氮能力的生物將游離態(tài)氮固定為氮的化合物。 發(fā) 生 條 件氮循環(huán)示意圖( (三三) )硫循環(huán)硫循環(huán) 碳是地球上儲量最豐富的元素之一。碳是地球上儲量最豐富的元素之一。它廣泛地分布于大氣、海洋、地殼沉積巖它廣泛地分布于大氣、海洋、地殼沉積巖和生物體中，并隨地球的運動循環(huán)不止。和生物體中，并隨地球的運動循環(huán)不止。同時碳又是有機化合物的基本成份，是構(gòu)同時碳又是有機化合物的基

5、本成份，是構(gòu)成生命體的基本元素。碳循環(huán)還與生命活成生命體的基本元素。碳循環(huán)還與生命活動緊密相聯(lián)。億萬年來，在地球的生物圈動緊密相聯(lián)。億萬年來，在地球的生物圈和大氣圈中，碳通過生命的新陳代謝，往和大氣圈中，碳通過生命的新陳代謝，往復(fù)循環(huán)、生生不息。復(fù)循環(huán)、生生不息。碳循環(huán)：碳循環(huán)： 碳元素約占生物體干重的碳元素約占生物體干重的4949，碳是有機化合物的碳是有機化合物的“骨架骨架”，沒有，沒有碳就沒有生命。碳在無機環(huán)境與生碳就沒有生命。碳在無機環(huán)境與生物群落之間是以物群落之間是以CO2CO2的形式進行循的形式進行循環(huán)的。環(huán)的。碳的循環(huán)過程碳的循環(huán)過程 碳循環(huán)（1 1）碳循環(huán)的形式：）碳循環(huán)的形式：

6、CO2CO2有機物有機物光合作用和化能合成作用光合作用和化能合成作用食物鏈和食物網(wǎng)食物鏈和食物網(wǎng)生物的呼吸作用生物的呼吸作用分解者的分解作用分解者的分解作用化石燃料的燃燒化石燃料的燃燒（2 2）碳在自然界中的主要存在形式：）碳在自然界中的主要存在形式：（3 3）碳在生物體內(nèi)的存在形式：）碳在生物體內(nèi)的存在形式：（4 4）碳進入生物體的途徑：）碳進入生物體的途徑：（5 5）碳在生物體之間傳遞途徑：）碳在生物體之間傳遞途徑：（6 6）碳進入大氣的活動：）碳進入大氣的活動： 在自然狀態(tài)下，植在自然狀態(tài)下，植物光合作用的速率與生物光合作用的速率與生物的呼吸作用和分解者物的呼吸作用和分解者的分解作用速率

7、大致相的分解作用速率大致相等，大氣中的等，大氣中的COCO2 2 含量處含量處于穩(wěn)定狀態(tài)。于穩(wěn)定狀態(tài)。 如果濫伐森林、大量化石燃料燃燒，對生如果濫伐森林、大量化石燃料燃燒，對生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)及生態(tài)環(huán)境有何影響？態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)及生態(tài)環(huán)境有何影響？破壞碳循環(huán)破壞碳循環(huán)的平衡的平衡大氣中大氣中CO2含量增加含量增加溫室效應(yīng)溫室效應(yīng)關(guān)注社會關(guān)注社會溫室效應(yīng)溫室效應(yīng)1、溫室效應(yīng)、溫室效應(yīng)?2、CO2增多的原因增多的原因化石燃料的大量燃燒化石燃料的大量燃燒森林、草原等植被的破壞森林、草原等植被的破壞3、溫室效應(yīng)的危害、溫室效應(yīng)的危害極地冰川加速融化極地冰川加速融化沿海城市被淹沒沿海城市被淹沒農(nóng)田減少，糧食

8、減產(chǎn)農(nóng)田減少，糧食減產(chǎn)特點特點形式形式范圍范圍單向流動逐級遞減單向流動逐級遞減反復(fù)循環(huán)反復(fù)循環(huán)有機物有機物（化學(xué)能化學(xué)能）無機物無機物生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級生物圈生物圈區(qū)別區(qū)別能量流動能量流動物質(zhì)循環(huán)物質(zhì)循環(huán)聯(lián)系聯(lián)系生態(tài)系統(tǒng)中，能量的固定、儲存、轉(zhuǎn)移和生態(tài)系統(tǒng)中，能量的固定、儲存、轉(zhuǎn)移和釋放，離不開物質(zhì)的合成和分解等過程釋放，離不開物質(zhì)的合成和分解等過程能量是物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)中循環(huán)往返的動力能量是物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)中循環(huán)往返的動力物質(zhì)是能量沿著食物鏈（網(wǎng)）流動的載體物質(zhì)是能量沿著食物鏈（網(wǎng)）流動的載體（3 3）圖中）圖中D CD C過程是通過過程是通過 作用實現(xiàn)的，作用實現(xiàn)的，C DC D

9、過程是通過過程是通過 作用實現(xiàn)的，作用實現(xiàn)的，B DB D過程是通過過程是通過_ 作用實現(xiàn)的。碳循環(huán)始終與作用實現(xiàn)的。碳循環(huán)始終與 結(jié)合在一起。結(jié)合在一起。 （4 4）生物群落中有一部分碳以）生物群落中有一部分碳以_形式儲藏在形式儲藏在地層中。碳在無機環(huán)境中以地層中。碳在無機環(huán)境中以 形式存在。形式存在。CDBA（1 1）此生態(tài)系統(tǒng)的能量流動是從）此生態(tài)系統(tǒng)的能量流動是從 _ _ 固定太陽能開始的。固定太陽能開始的。 （2 2）碳元素在大氣中與）碳元素在大氣中與A A、B B、C C之間的傳之間的傳遞是以遞是以 _形式進行的，在生態(tài)系統(tǒng)形式進行的，在生態(tài)系統(tǒng)各成分中各成分中A A為為 ，B B

10、為為 。例、右圖示生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)示意圖，例、右圖示生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)示意圖，A A、B B、C C、D D是生態(tài)是生態(tài)系統(tǒng)的成分，系統(tǒng)的成分，D D為大氣，請據(jù)圖回答：為大氣，請據(jù)圖回答：C生產(chǎn)者消費者分解者光合呼吸分解能量石油、煤炭等CO2CO2（1 1）寫出的生理過程及產(chǎn)生）寫出的生理過程及產(chǎn)生 CO2CO2的方式。的方式。 _ _ _ _ _ _（2 2）碳在無機環(huán)境與生物群落之間以）碳在無機環(huán)境與生物群落之間以_形式進行循環(huán)。形式進行循環(huán)。（3 3）碳循環(huán)中最簡單的循環(huán)途徑是在）碳循環(huán)中最簡單的循環(huán)途徑是在_和大氣之間和大氣之間的循環(huán)。的循環(huán)。光合作用 呼吸作用 微生物分解作用 呼吸作用

11、燃燒 CO2綠色植物 下圖表示某生態(tài)系統(tǒng)中下圖表示某生態(tài)系統(tǒng)中4 4種成分之間的關(guān)系。以下相關(guān)敘述正確的是（種成分之間的關(guān)系。以下相關(guān)敘述正確的是（ ） A. A. 甲和乙所包含的所有生物構(gòu)成群落甲和乙所包含的所有生物構(gòu)成群落 B. B. 乙乙1 1的同化量越大，流向乙的同化量越大，流向乙2 2的能量越少的能量越少 C. C. 甲與丙為捕食關(guān)系甲與丙為捕食關(guān)系 D. D. 這這4 4種成分是缺一不可的種成分是缺一不可的 甲丁乙1 乙2 丙解析：從圖中可看出，甲和丁為雙向箭頭，說明二者為生產(chǎn)者和無機環(huán)境。又由于乙、丙都指向丁，則可確定丁為無機環(huán)境，那甲為生產(chǎn)者。由此，甲、乙、丙為生物群落。其中，

12、甲、乙都指向丙，說明丙為分解者，剩下的乙就是消費者了。于是，不難得出答案是D。 下圖表示生態(tài)系統(tǒng)中碳循環(huán)示意圖，圖中箭頭號表示碳的流動方向。請據(jù)圖回答： （1）圖中含有4個營養(yǎng)級的食物鏈是 （用箭頭號和字母表示）。 （2）在物質(zhì)循環(huán)過程中，同時伴隨著 。若生產(chǎn)者有1000千克，則第4營養(yǎng)級最多可獲取 千克的能量。 （3）分析AD和EB過程中，碳流動的形式分是 。 （4） （用圖中字母表示）中CO2過高，會引起 效應(yīng)，導(dǎo)致氣溫升高，可能會加快極地冰川融化，海面升高，威脅陸地生態(tài)系統(tǒng)和人類。 ABCDEF圖3D F E B 能量流動能量流動 80 CO2 CO2 、含碳有機物、含碳有機物 A 溫室

13、溫室 由此不難歸納該類示意圖的識別步驟： 第一步：確定無機環(huán)境和生產(chǎn)者。圖中雙向箭頭所指對象分別是無機環(huán)境和生產(chǎn)者，其中，其他成分都指向的對象是無機環(huán)境（另一對象是生產(chǎn)者）。 第二步：確定分解者。在前面確定了無機環(huán)境的基礎(chǔ)上，肯定圖中其余成分是生物群落的組成。在群落中，生產(chǎn)者和各級消費者的箭頭都指向分解者，即接受箭頭指向最多的是分解者。 第三步：確定消費者。在生物群落中，確定了生產(chǎn)者和分解者，剩余的部分均為消費者。其中，生產(chǎn)者指向的是初級消費者，依次是次級消費者、三級消費者 植物吸收土壤中的銨鹽和硝酸鹽，進而將這些植物吸收土壤中的銨鹽和硝酸鹽，進而將這些無機氮同化成植物體內(nèi)的蛋白質(zhì)等有機氮。動

14、無機氮同化成植物體內(nèi)的蛋白質(zhì)等有機氮。動物直接或間接以植物為食物，將植物體內(nèi)的有物直接或間接以植物為食物，將植物體內(nèi)的有機氮同化成動物體內(nèi)的有機氮。這一過程為生機氮同化成動物體內(nèi)的有機氮。這一過程為生物體內(nèi)有機氮的合成。動植物的遺體、排出物物體內(nèi)有機氮的合成。動植物的遺體、排出物和殘落物中的有機氮被微生物分解后形成氨，和殘落物中的有機氮被微生物分解后形成氨，這一過程是氨化作用。在有氧的條件下，土壤這一過程是氨化作用。在有氧的條件下，土壤中的氨或銨鹽在中的氨或銨鹽在硝化細菌硝化細菌的作用下最終氧化成的作用下最終氧化成硝酸鹽，這一過程叫做硝化作用。氨化作用和硝酸鹽，這一過程叫做硝化作用。氨化作用和

15、硝化作用產(chǎn)生的無機氮，都能被植物吸收利用。硝化作用產(chǎn)生的無機氮，都能被植物吸收利用。在氧氣不足的條件下，土壤中的硝酸鹽被反硝在氧氣不足的條件下，土壤中的硝酸鹽被反硝化細菌等多種微生物還原成亞硝酸鹽，并且進化細菌等多種微生物還原成亞硝酸鹽，并且進一步還原成分子態(tài)氮，分子態(tài)氮則返回到大氣一步還原成分子態(tài)氮，分子態(tài)氮則返回到大氣中，這一過程被稱作反硝化作用。由此可見，中，這一過程被稱作反硝化作用。由此可見，由于微生物的活動，土壤已成為氮循環(huán)中最活由于微生物的活動，土壤已成為氮循環(huán)中最活躍的區(qū)域。躍的區(qū)域。 氮循環(huán)空氣中的氮氣大氣閃電固氮人工合成固氮生物固氮土壤中(NH4+,NO3-)生產(chǎn)者各級消費者生物體組成含氮部分含氮廢物交換吸附主動運輸消化吸收合成脫氨基作用硝化作用泌尿系統(tǒng)排出捕食同化作用反硝化作用2 2、物質(zhì)循環(huán)的特點、物質(zhì)循環(huán)的特點（1 1）具有全球性，又叫生物地球化學(xué)循環(huán)。）具有全球性，又叫生物地球化學(xué)循環(huán)。（2 2）在生物群落和無機環(huán)境之間周而復(fù)始）在生物群落和無機環(huán)境之間周而復(fù)始進行循環(huán)。進行循環(huán)。（3 3）循環(huán)過程中物質(zhì)不會增加也不會減少，）循環(huán)過程中物質(zhì)不會增加也不會減少，以一種形式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形式。以一種形式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形式。物質(zhì)循環(huán)的主要特點：物質(zhì)循環(huán)的主要特點：氮循環(huán)示