高中生物選擇性必修二課件：3.3生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)

1、圖瓦盧-即將沉入海底的國(guó)家3.3 生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán) 1.胡楊死亡后，為什么很長(zhǎng)時(shí)間都沒(méi)有腐爛？荒漠中缺乏水分，分解者數(shù)量很少，因此死亡后的胡楊無(wú)法被快速分解。問(wèn)題探討2.有研究表明，長(zhǎng)有胡楊的荒漠土壤一般比草原的貧瘠，這是為什么？荒漠中生產(chǎn)者的種類與數(shù)量很少，能制造的有機(jī)物總量就少；消費(fèi)者與分解者也少，物質(zhì)循環(huán)緩慢；土壤中可供分解者分解的動(dòng)植物遺體等很少，且分解速度較慢，因此土壤中積累的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)很少；而且，胡楊還會(huì)從土壤中吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，因此，長(zhǎng)有胡楊的荒漠土壤比草原的更為貧瘠。一、碳循環(huán)呼一口氣，許多二氧化碳分子就離開(kāi)你的身體，進(jìn)入大氣中。食物人體的細(xì)胞呼吸CO2植物的光合作用這些二氧化碳分

2、子離開(kāi)你后，會(huì)開(kāi)始怎樣的旅行？ 碳元素和氧元素在生物群落和非生物環(huán)境之間是不斷循環(huán)的。生物體和大氣中的碳的含量是怎樣維持相對(duì)穩(wěn)定的分析碳循環(huán)的過(guò)程 二氧化碳能溶于水，因此可在大氣和海洋、河流之間進(jìn)行交換。此外，碳還可以長(zhǎng)期固定或保存在非生命系統(tǒng)中，如固定于煤、石油或木材中。人類對(duì)煤和石油等能源的利用，向大氣中排放了大量的二氧化碳。討論1.碳在非生物環(huán)境和生物體內(nèi)分別 以什么形式存在？在非生物環(huán)境中：主要是CO2，少許碳酸鹽。在生物群落中：主要是含碳有機(jī)物。煤、石油生物群落中的有機(jī)物大氣中的二氧化碳庫(kù)2. 碳是如何分別進(jìn)出生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者各個(gè)環(huán)節(jié)(以什么 形式、通過(guò)哪些生命活動(dòng)、形成哪些產(chǎn)

3、物等)？ （請(qǐng)用關(guān)鍵詞、 線段、箭頭、方框等構(gòu)建碳循環(huán)的模型。）生產(chǎn)者呼吸作用呼吸作用光合或化能合成作用攝食燃燒分解作用（1）過(guò)程:(2)流動(dòng)形式：群落與非生物環(huán)境間：生物群落內(nèi)部:非生物環(huán)境中：CO2和碳酸鹽CO2含碳有機(jī)物消費(fèi)者分解者化石燃料大氣中CO2庫(kù)1.碳循環(huán)(3)碳進(jìn)入生物群落的途徑:生產(chǎn)者的光合作用、化能合成作用(5)碳返回非生物環(huán)境的途徑:分解者的分解作用生產(chǎn)者、消費(fèi)者的呼吸作用化石燃料的燃燒(4)碳在生物群落內(nèi)傳遞的途徑:食物鏈（網(wǎng)）CO2(6)碳循環(huán)的形式：非生物環(huán)境 （ CO2 ）生物群落（有機(jī)物）光合作用、化能合成作用呼吸作用、分解作用大氣中的CO2庫(kù)生產(chǎn)者食物鏈和食物

4、網(wǎng)消費(fèi)者捕食遺體殘骸遺體殘骸水圈中的CO2庫(kù)化石燃料呼吸作用光合作用化能合成作用呼吸作用遺體分解者遺體分解作用燃燒海洋對(duì)于調(diào)節(jié)大氣中的碳含量起著非常重要的作用當(dāng)大氣中CO2含量增加，水圈中的CO2含量也隨之增加；如果大氣中的CO2發(fā)生局部短缺，水圈中的CO2也能及時(shí)進(jìn)入大氣。(7)海洋對(duì)碳循環(huán)的調(diào)節(jié)：煤石油大氣中的CO2庫(kù)溶解光合作用攝食光合作用分解作用呼吸作用燃燒(8)碳循環(huán)的特點(diǎn)具有全球性 循環(huán)往返 CO2能夠隨著大氣環(huán)流在全球范圍內(nèi)流動(dòng) 碳在生態(tài)系統(tǒng)各成分之間傳遞并不都是雙向的，只有生產(chǎn)者和無(wú)機(jī)環(huán)境之間的傳遞是雙向的，在生物群落內(nèi)部，沿食物鏈傳遞時(shí)，只能由低營(yíng)養(yǎng)級(jí)向高營(yíng)養(yǎng)級(jí)單向傳遞；與社

5、會(huì)的聯(lián)系思考：如果濫伐森林、大量化石燃料燃燒，對(duì)生態(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)的平衡大氣中CO2含量增加溫室效應(yīng) 能量主要以光的形式到達(dá)地球，其中大部分最后以紅外線的形式從地球再輻射出去。在大氣層中， CO2對(duì)光輻射沒(méi)有阻擋，但是能吸收紅外線并阻擋紅外線通過(guò)，就像溫室的玻璃頂罩一樣，能量進(jìn)入容易出去難。2、溫室效應(yīng)（1）原因森林、草原等植被遭到大面積破壞。主要原因化石燃料的開(kāi)采和使用大大增加了二氧化碳的排放。（2）危害極地和高山冰川加速融化海平面上升氣溫升高對(duì)人類和其他生物的生存構(gòu)成威脅（3）措施減少二氧化碳排放：開(kāi)發(fā)新能源，減少化石燃料燃燒。增加二氧化碳的吸收和固定量：大力植

6、樹(shù)種草，提高森林覆蓋率。提高秸稈還田率，提高土壤儲(chǔ)碳量。 又叫做生物地球化學(xué)循環(huán),指組成生物體的碳、氫、氧、氮、磷、硫等元素，不斷進(jìn)行著從非生物環(huán)境到生物群落，又從生物群落到非生物環(huán)境的循環(huán)過(guò)程。概念中的物質(zhì)是什么?物質(zhì)循環(huán)的兩個(gè)端點(diǎn)?為何又稱地球化學(xué)循環(huán)?組成生物體的碳、氫、氧、氮、磷、硫等化學(xué)元素 生物群落非生物環(huán)境 概念中所說(shuō)的生態(tài)系統(tǒng)指的是生物圈 。1.物質(zhì)循環(huán)：二、物質(zhì)循環(huán)資 料 1 根據(jù)科學(xué)家掌握的資料，人類從未在南極使用過(guò)DDT，但研究人員早在20世紀(jì)60年代初就從阿德利企鵝的脂肪內(nèi)檢測(cè)出DDT。這一現(xiàn)象說(shuō)明了什么？可以得到哪些啟示。特點(diǎn)1：全球性(生物地球化學(xué)循環(huán))資 料 2

7、生態(tài)系統(tǒng)依靠太陽(yáng)不斷地提供能量，而物質(zhì)卻都是由地球提供的。為什么維持生態(tài)系統(tǒng)所需的大量物質(zhì)，億萬(wàn)年來(lái)卻沒(méi)有被生命活動(dòng)所耗盡？特點(diǎn)2：循環(huán)性(循環(huán)往復(fù)運(yùn)動(dòng))2.物質(zhì)循環(huán)的特點(diǎn)3.在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)中循環(huán)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，對(duì)改進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式 有多方面的啟示。魚(yú)稻共生種養(yǎng)結(jié)合模式稻田的水給魚(yú)提供生長(zhǎng)環(huán)境，魚(yú)可吃害蟲(chóng)，排泄物可為水稻提供有機(jī)肥，魚(yú)和水稻形成了一個(gè)無(wú)公害的生物微循環(huán)魚(yú)菜共生大棚里，既養(yǎng)魚(yú)又種菜，不影響產(chǎn)量還能節(jié)水節(jié)肥，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)魚(yú)不換水，種菜不施肥的神奇效果。魚(yú)幫菜、菜幫魚(yú)，和諧互助鴨子可吃掉水稻葉片上害蟲(chóng)及蟲(chóng)卵，糞便可作有機(jī)肥料，其在水里游動(dòng)，加快水稻對(duì)養(yǎng)分吸收，也改良了土壤通透

8、性，達(dá)到了生態(tài)高效種植效果稻田養(yǎng)鴨4.分解者和消費(fèi)者在物質(zhì)循環(huán)中的作用土壤中的微生物能夠分解有機(jī)物，這是物質(zhì)循環(huán)過(guò)程中的重要一環(huán)。生態(tài)系統(tǒng)中的消費(fèi)者能夠加快物質(zhì)的循環(huán)過(guò)程。水植物小魚(yú)大魚(yú)魚(yú)鷹1.概念: 2.物質(zhì):人工合成的有機(jī)物: 如DDT、六六六等。重金屬: 如鉛(Pb)、鎘(Cd)、汞(Hg)等。3.發(fā)生生物富集的物質(zhì)的特點(diǎn): 在環(huán)境和生物體中存在形式是比較_的；必須是生物體能夠_的且 的；在生物代謝過(guò)程中是_的；穩(wěn)定吸收不易被分解不易排出4.生物富集的主要途徑_食物鏈、食物網(wǎng)三、生物富集生物體從周圍環(huán)境吸收、積蓄某種元素或難以降解的化合物，使其在機(jī)體內(nèi)濃度超過(guò)環(huán)境濃度的現(xiàn)象。5.生物富集

9、現(xiàn)象的特點(diǎn)：具有全球性導(dǎo)致生物富集的有害物質(zhì)可以通過(guò)大氣、水和生物遷移等途徑擴(kuò)散到世界各地有害物質(zhì)在生物體內(nèi)的濃度會(huì)沿食物鏈不斷升高魚(yú)鷹（2.510-5）大魚(yú)（210-6）小魚(yú)（510-7）植物（410-8）水（310-12）有害物質(zhì)在生物體內(nèi)的濃度如右圖測(cè)定結(jié)果顯示DDT濃度沿食物鏈放大了一千萬(wàn)倍隨營(yíng)養(yǎng)級(jí)升高，濃度逐級(jí)遞增，呈現(xiàn)生物放大現(xiàn)象。鉛的富集:煤燃燒、有色金屬冶煉鉛被排放進(jìn)入大氣沉降在土壤和植被表面進(jìn)入土壤進(jìn)入水體植物根吸收，葉片攝入鉛水生植物、浮游動(dòng)物直接吸收鉛，動(dòng)物飲用含鉛的水，直接攝入鉛鉛進(jìn)入體內(nèi)形成多種比較穩(wěn)定的鉛化合物，分布于生物體的多種組織細(xì)胞中，導(dǎo)致鉛不易被排出，積蓄在

10、體內(nèi)含鉛生物被更高營(yíng)養(yǎng)級(jí)動(dòng)物食用，沿食物鏈聚集最終積累在食物鏈的頂端鉛在生物體內(nèi)的濃度沿食物鏈不斷升高生物富集的危害在生物體內(nèi)形成積累性中毒 進(jìn)入人體的甲基汞在體內(nèi)代謝緩慢，且不易排出，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起中毒。通過(guò)血腦屏障進(jìn)入大腦的汞會(huì)侵害腦神經(jīng)，導(dǎo)致腦萎縮。1952年，日本5萬(wàn)多只貓集體跳海自盡2017年9月24日水俁公約第一屆締約國(guó)會(huì)議開(kāi)幕 日本患者呼吁加強(qiáng)管控能量流動(dòng)物質(zhì)循環(huán)主要以有機(jī)物中化學(xué)能形式主要以無(wú)機(jī)物形式(群落和非生物環(huán)境間主要以CO2的形式)沿食物鏈（網(wǎng)）單向流動(dòng)(開(kāi)放型)在無(wú)機(jī)環(huán)境與生物群落之間循環(huán)往返(封閉型)各營(yíng)養(yǎng)級(jí)間(生物群落)生物圈單向流動(dòng)，逐級(jí)遞減(能量來(lái)自于太陽(yáng))全球

11、性、循環(huán)性(物質(zhì)由地球提供)形式：過(guò)程：范圍：特點(diǎn)：6.能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系 二者都是生態(tài)系統(tǒng)的主要功能，是生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)變化過(guò)程中的兩個(gè)方面，同時(shí)進(jìn)行，相互依存，不可分割，生態(tài)系統(tǒng)中的各種組成成分，正是通過(guò)能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)，才能緊密地聯(lián)系在一起，形成一個(gè)統(tǒng)一的整體；能量的固定、轉(zhuǎn)移、儲(chǔ)存、釋放離不開(kāi)物質(zhì)的合成和分解物質(zhì)是能量沿食物鏈（網(wǎng)）流動(dòng)的載體能量是物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)中往復(fù)循環(huán)的動(dòng)力能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)是聯(lián)結(jié)生態(tài)系統(tǒng)各組成成分的紐帶6.能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系第二年春天從土中刨出的花生1.實(shí)驗(yàn)原理(1)土壤中存在種類、數(shù)目繁多的細(xì)菌、絲狀真菌、呈放射狀的 放線菌等微生物，它們?cè)谏鷳B(tài)系統(tǒng)中的

12、成分為_(kāi)。(2)分解者的作用是將環(huán)境中的_分解為_(kāi)，其分解 速度與環(huán)境中的_、水分等生態(tài)因子相關(guān)。分解者有機(jī)物無(wú)機(jī)物溫度秋天剛收獲的花生四、探究土壤微生物的分解作用土壤進(jìn)行處理，排除土壤微生物的作用，同時(shí)要盡可能避免土壤理化性質(zhì)的改變。提出問(wèn)題實(shí)驗(yàn)假設(shè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)自變量實(shí)驗(yàn)組對(duì)照組實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論分析落葉是在土壤微生物的作用下腐爛的嗎？落葉在土壤微生物的作用下可以腐爛土壤中是否含微生物對(duì)土壤高溫處理（滅菌）對(duì)土壤不做任何處理（自然狀態(tài)）相同時(shí)間內(nèi)對(duì)照組落葉腐爛，實(shí)驗(yàn)組不腐爛土壤微生物對(duì)落葉有分解作用不能加熱烘干，會(huì)導(dǎo)致土壤理化性質(zhì)發(fā)生改變，可將土壤用塑料袋包好，放在60恒溫箱中1小時(shí)滅菌2.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)參考案例1提出問(wèn)題實(shí)驗(yàn)假設(shè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)自變量實(shí)驗(yàn)組對(duì)照組實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象加入碘液A1B1加斐林試劑，水浴加熱A2B2結(jié)論分析土壤微生物能分解淀粉嗎？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杯中加入適量淀粉糊+3