【課件】生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)（人教版2019選擇性必修2）

第3節(jié)

生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)第3章生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性選修二碳循環(huán)1生物富集2目錄能量流動和物質循環(huán)的關系3習題檢測41.概述生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)過程。2.通過分析生物富集的過程，說明生物富集的危害，認同應采取措施減少危害。一、學習目標二、重點分析碳循環(huán)的過程，概述生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)過程。說明能量流動和物質循環(huán)的過程。三、難點3.說明能量流動和物質循環(huán)的關系。4.嘗試探究土壤微生物的分解作用。碳循環(huán)1問題探討

胡楊能抗干旱、御風沙、耐鹽堿，可頑強地在荒漠中生存繁衍。然而，受水資源短缺的影響，一些遠離水源的胡楊也難逃死亡的厄運。這些死亡的胡楊雖歷經烈日和荒漠的摧殘，卻依然傲立于大漠，其枝干往往呈現(xiàn)出千姿百態(tài)的奇特造型。1.胡楊死亡后，為什么很長時間都沒有腐爛？

荒漠中缺乏水分，分解者數(shù)量很少，因此死亡后的胡楊無法被快速分解。問題探討2.有研究表明，長有胡楊的荒漠土壤一般比草原的貧瘠，這是為什么？

荒漠中生產者的種類與數(shù)量很少，能制造的有機物總量就少；消費者與分解者也少，物質循環(huán)緩慢；土壤中可供分解者分解的動植物遺體等很少，且分解速度較慢，因此土壤中積累的營養(yǎng)物質很少；而且，胡楊還會從土壤中吸收營養(yǎng)物質，因此，長有胡楊的荒漠土壤比草原的更為貧瘠。碳循環(huán)1呼一口氣，許多二氧化碳分子就離開你的身體，進入大氣中。食物人體的細胞呼吸CO2植物的光合作用這些二氧化碳分子離開你后，會開始怎樣的旅行？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穩(wěn)定的分析碳循環(huán)的過程

二氧化碳能溶于水，因此可在大氣和海洋、河流之間進行交換。此外，碳還可以長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。人類對煤和石油等能源的利用，向大氣中排放了大量的二氧化碳。1.碳在非生物環(huán)境和生物體內

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：主要是含碳有機物。煤、石油生物群落中的有機物大氣中的二氧化碳庫分析碳循環(huán)的過程2.碳是如何分別進出生產者、消費者、分解者各個環(huán)節(jié)(以什么形式、通過哪些生命活動、形成哪些產物等)？（請用關鍵詞、線段、箭頭、方框等構建碳循環(huán)的模型。）碳循環(huán)1一、碳循環(huán)1.過程大氣中CO2庫生產者分解者消費者化石燃料呼吸作用呼吸作用光合作用攝食燃燒分解作用2.流動形式（2）群落與非生物環(huán)境間：（3）生物群落內部:（1）無機環(huán)境中的存在形式：CO2和碳酸鹽CO2含碳有機物一、碳循環(huán)3.進入生物群落的途徑4.碳在生物群落內傳遞的途徑生產者的光合作用、化能合成作用食物鏈（網(wǎng)）5.碳返回非生物環(huán)境的途徑②分解者的分解作用①生產者、消費者的呼吸作用③化石燃料的燃燒6.碳循環(huán)的形式非生物環(huán)境（CO2）生物群落（有機物）光合作用、化能合成作用呼吸作用、分解作用二氧化碳一、碳循環(huán)7.海洋對碳循環(huán)的調節(jié)海洋對于調節(jié)大氣中的碳含量起著非常重要的作用。當大氣中二氧化碳含量增加，水圈中的二氧化碳含量也隨之增加。如果大氣中的二氧化碳發(fā)生局部短缺，水圈中的二氧化碳也能及時進入大氣。生產者分解者消費者化石燃料呼吸作用呼吸作用光合作用攝食燃燒分解作用大氣中CO2庫水圈中的CO2庫一、碳循環(huán)8.碳循環(huán)的特點煤石油大氣中的CO2庫溶解光合作用攝食光合作用分解作用呼吸作用燃燒②具有全球性①循環(huán)往復運動

CO2能夠隨著大氣環(huán)流在全球范圍內流動。注意：海洋對調節(jié)大氣中的碳含量起著非常重要的作用。一、碳循環(huán)思考：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？破壞碳循環(huán)的平衡大氣中CO2含量增加溫室效應

能量主要以光的形式到達地球，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對光輻射沒有阻擋，但是能吸收紅外線并阻擋紅外線通過，就像溫室的玻璃頂罩一樣，能量進入容易出去難。溫室效應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采和使用大大增加了二氧化碳的排放。溫室效應2.危害極地和高山冰川加速融化海平面上升氣溫升高對人類和其他生物的生存構成威脅3.措施減少二氧化碳排放：開發(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：大力植樹種草，提高森林覆蓋率。提高秸稈還田率，提高土壤儲碳量。習題鞏固1.下圖為碳循環(huán)示意圖，甲、乙、丙表示生態(tài)系統(tǒng)中的三種成分，下列敘述正確的是（）碳循環(huán)是指二氧化碳

在甲與丙之間不斷循

環(huán)的過程B.乙在該生態(tài)系統(tǒng)中均

處于第二營養(yǎng)級C.甲、乙、丙共同組成生物群落D.生物X不可能不具有細胞核，生物Y不可能含有線粒體C碳循環(huán)1二、物質循環(huán)1.概念組成生物體的

等基本元素，在不斷進行著從

到

，又從

的循環(huán)過程。非生物環(huán)境C、H、O、N、P、S生物群落生物群落到非生物環(huán)境這里的物質是指？這里的生態(tài)系統(tǒng)是指？C、H、O、N、P、S等基本元素生物圈生物群落無機環(huán)境2.特點①具有全球性(生物地球化學循環(huán))②循環(huán)性(反復利用，循環(huán)流動)二、物質循環(huán)3.物質循環(huán)在農業(yè)方面的應用物質在生態(tài)系統(tǒng)中循環(huán)往復運動的特點，對改進農業(yè)生產方式

有多方面的啟示。魚稻共生種養(yǎng)結合模式稻田的水給魚提供生長環(huán)境，魚可吃害蟲，排泄物可為水稻提供有機肥，魚和水稻形成了一個無公害的生物微循環(huán)魚菜共生大棚里，既養(yǎng)魚又種菜，不影響產量還能節(jié)水節(jié)肥，實現(xiàn)養(yǎng)魚不換水，種菜不施肥的神奇效果。魚幫菜、菜幫魚，和諧互助鴨子可吃掉水稻葉片上害蟲及蟲卵，糞便可作有機肥料，其在水里游動，加快水稻對養(yǎng)分吸收，也改良了土壤通透性，達到了生態(tài)高效種植效果稻田養(yǎng)鴨二、物質循環(huán)4.分解者和消費者在物質循環(huán)中的作用土壤中的微生物能夠分解有機物，這是物質循環(huán)過程中的

重要一環(huán)。生態(tài)系統(tǒng)中的消費者能夠加快物質的循環(huán)過程。常見物質循環(huán)模型常見物質循環(huán)模型1.圖1中，A為生產者，B為大氣中CO2庫，C為消費者，D為分解者。2.圖2中，A為生產者，B為大氣中CO2庫，C為初級消費者，

D為次級消費者，E為分解者。3.圖3中，E為生產者，A為大氣中CO2庫，B、D、F為消費者，

C為分解者。習題鞏固1.下列關于生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)的敘述中，正確的是（

）A．所指的物質是指組成生物體的C、H、O、N、P、S等化學

元素構成的化合物B．所說的生態(tài)系統(tǒng)是指生物圈C．物質在循環(huán)過程中不斷減少的D．在“?；~塘”生態(tài)系統(tǒng)內實現(xiàn)了物質循環(huán)功能B課堂總結（組成生物體的蛋白質、糖類、脂質和核酸等

都是以碳鏈為基本骨架形成的）1.碳的存在形式非生物環(huán)境：CO2（主要）和碳酸鹽生物群落：含碳有機物2.碳在生物群落和非生物群落之間循環(huán)的形式：CO23.碳在生物群落內的傳遞形式：含碳有機物4.碳進入生物群落的途徑：光合作用（主要）和化能合成作用5.碳在生物群落中傳遞的主要途徑：食物鏈、食物網(wǎng)6.碳返回非生物環(huán)境的途徑：①生產者和消費者的呼吸作用；②分解者的分解作用；③化石燃料的燃燒；課堂總結7.與自然界碳循環(huán)關系最為密切的兩種細胞器：線粒體和葉綠體8.碳循環(huán)特點：全球性、反復循環(huán)流動9.碳循環(huán)具全球性的原因：CO2能夠隨著大氣環(huán)流在全球范圍內進行。10.海洋對調節(jié)大氣中的碳含量起著

非常重要的作用。大氣循環(huán)海洋循環(huán)C循環(huán)具有全球性、循環(huán)性生物富集2生物富集21.概念生物體從周圍環(huán)境吸收、積蓄某種元素或難以降解的化合物，使其在機體內濃度

環(huán)境濃度的現(xiàn)象。超過2.物質（2）人工合成的有機物:如DDT、六六六等。（1）重金屬:如鉛(Pb)、鎘(Cd)、汞(Hg)等。3.生物富集的主要途徑食物鏈、食物網(wǎng)生物富集24.生物富集的物質的特點①在環(huán)境和生物體中存在形式是比較______的；②必須是生物體能夠______的且

的；③在生物代謝過程中是____________的。穩(wěn)定吸收不易被分解不易排出水植物小魚大魚魚鷹5.生物富集現(xiàn)象的特點（1）具有全球性導致生物富集的有害物質可以通過大氣、水和生物遷移等途徑擴散到世界各地（2）有害物質在生物體內的濃度會沿食物鏈不斷升高。生物富集2鉛的富集:煤燃燒、有色金屬冶煉鉛被排放進入大氣沉降在土壤和植被表面進入土壤進入水體植物根吸收葉片攝入鉛水生植物、浮游動物直接吸收鉛，動物飲用含鉛的水，直接攝入鉛鉛進入體內形成多種比較穩(wěn)定的鉛的化合物，分布于生物體的多種組織細胞中，導致鉛不易被排出，積蓄在體內含鉛生物被更高營養(yǎng)級動物食用，沿食物鏈聚集最終積累在食物鏈的頂端鉛在生物體內的濃度沿食物鏈不斷升高生物富集與生物放大的區(qū)別與聯(lián)系比較項目生物富集生物放大區(qū)別聯(lián)系有害物質在生物體內形成穩(wěn)定的不易排出的物質通過食物鏈逐步濃縮生物富集是生物放大的前提生物富集與生物放大的區(qū)別與聯(lián)系魚鷹（2.5×10-5）大魚（2×10-6）小魚（5×10-7）植物（4×10-8）水（3×10-12）有害物質在生物體內的濃度如圖測定結果顯示DDT濃度沿食物鏈放大了一千萬倍生物富集與生物放大的區(qū)別與聯(lián)系生物放大作用a.在湖泊里種植大量蘆葦，蘆葦可以吸收水中的有毒物質，而且蘆葦抗毒能力非常強，然后將蘆葦進行封存，防止有毒物質重新進入環(huán)境。b.某些有益的物質(如：黃金、鉭等珍貴稀有物質)也可沿食物鏈濃縮，這就為人類從生物體中提取某些稀有物質或元素提供一種方法。三、生物富集6.生物富集的危害

進入人體的甲基汞在體內代謝緩慢，且不易排出，嚴重時會引起中毒。通過血腦屏障進入大腦的汞會侵害腦神經，導致腦萎縮。1952年，日本5萬多只貓集體跳海自盡2017年9月24日《水俁公約》第一屆締約國會議開幕日本患者呼吁加強管控能量流動和物質循環(huán)的關系3能量流動和物質循環(huán)的關系3一、區(qū)別項目能量流動物質循環(huán)形式過程范圍特點主要以有機物中化學能形式主要以無機物形式(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(開放型)在無機環(huán)境與生物群落之間循環(huán)往返(封閉型)各營養(yǎng)級間(生物群落)生物圈單向流動，逐級遞減(能量來自于太陽)全球性、循環(huán)性(物質由地球提供)能量流動和物質循環(huán)的關系3二、聯(lián)系能量的固定、儲存、轉移和釋放，都離不開物質的合成和分解

等過程。物質作為能量的載體，使能量沿著食物鏈（網(wǎng)）流動；

能量作為動力，使物質能夠不斷地在生物群落和非生物環(huán)境之

間循環(huán)往返。生態(tài)系統(tǒng)中的各種組成成分，正是通過能量流動和物質循環(huán)，

才能夠緊密地聯(lián)系在一起，形成一個統(tǒng)一的整體。能量流動和物質循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)的主要功能，它們同時進行，

相互依存，不可分割。習題鞏固1.物質循環(huán)和能量流動的起點和終點是否相同？2.同碳元素一樣，氮在生物群落和非生物環(huán)境之間也是不斷循環(huán)的。為什么還要往農田中不斷地施加氮肥？

不同。能量流動的起點是生產者固定的太陽能，終點是以熱能的形式散失。物質循環(huán)沒有起點和終點。

因為農民要不斷地從農田中收獲農產品，會帶走大量的氮元素，因此要通過往農田中不斷地施加氮肥。能量流動和物質循環(huán)的關系3三、探究土壤微生物的分解作用第二年春天從土中刨出的花生(1)土壤中存在種類、數(shù)目繁多的細菌、絲狀真菌、呈放射狀的放線菌等微生物，它們在生態(tài)系統(tǒng)中的成分為_______。(2)分解者的作用是將環(huán)境中的_______分解為_______，其分解速度與環(huán)境中的______、水分等生態(tài)因子相關。分解者有機物無機物溫度秋天剛收獲的花生1.實驗原理三、探究土壤微生物的分解作用土壤進行處理，排除土壤微生物的作用，同時要盡可能避免土壤理化性質的改變。提出問題實驗假設實驗設計自變量實驗組對照組實驗現(xiàn)象結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土壤高溫處理（滅菌）對土壤不做任何處理（自然狀態(tài)）相同時間內對照組落葉腐爛，實驗組不腐爛土壤微生物對落葉有分解作用不能加熱烘干，會導致土壤理化性質發(fā)生改變，可將土壤用塑料袋包好，放在60℃恒溫箱中1小時滅菌三、探究土壤微生物的分解作用提出問題實驗假設實驗設計自變量實驗組對照組實驗現(xiàn)象加入碘液A1B1加入斐林試劑，水浴加熱A2B2結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+30mL土壤浸出液B杯中加入等量淀粉糊+30mL蒸餾水不變藍變藍產生磚紅色沉淀不產生磚紅色沉淀土壤浸出液中的微生物能分解淀粉習題鞏固3.野生草本植物多具有根系發(fā)達、生長較快、抗逆性強的特點，除用于生態(tài)治理外，其中一些可替代木材栽培食用菌，收獲后剩余的菌渣可作肥料或飼料。相關敘述錯誤的是（

）A.種植此類草本植物可以減少水土流失B.菌渣作為農作物的肥料可實現(xiàn)能量的循環(huán)利用C.用作培養(yǎng)基的草本植物給食用菌提供碳源和氮源D.菌渣作飼料實現(xiàn)了物質在植物、真菌和動物間的轉移B習題鞏固4.下列關于生態(tài)系統(tǒng)中的物質循環(huán)的說法錯誤的是（）A.生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)又叫生物地球化學循環(huán)B.生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)發(fā)生在種群和無機環(huán)境之間C.無機環(huán)境中的物質可以通過多種途徑被生物群落反復利用D.植物可通過呼吸作用和光合作用參與生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)E.從物質循環(huán)的角度看，人體內碳元素的根本來源是大氣中的CO2F.科考人員在南極發(fā)現(xiàn)了某些有害農藥，此現(xiàn)象說明生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)具有全球性的特點B一、物質循環(huán)的概念二、物質循環(huán)的特點在生態(tài)系統(tǒng)中，組成生物體的化學元素進行著從無機環(huán)境到生物群落，又從生物群落到無機環(huán)境的循環(huán)過程，這就是生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)。全球性，反復出現(xiàn)，循環(huán)運動三、碳循環(huán)碳在無機環(huán)境中的存在形式：二氧化碳和碳酸鹽碳循環(huán)的形式：二氧化碳無機環(huán)境光合作用，化能合成作用生物群落呼吸作用，微生物分解作用四、能量流動和物質循環(huán)的關系能量是物質循環(huán)的動力，物質是能量流動的載體。課堂總結習題檢測4習題檢測1.能量流動和物質循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)的主要功能。判斷下列相關表述是否正確。(1)物質循環(huán)發(fā)生在生物群落與非生物環(huán)境之間。（）(2)能量流動和物質循環(huán)是兩個相對獨立的過程。（）√×2.在生態(tài)系統(tǒng)中,使二氧化碳進入生物群落的生物主要是（）A.細菌B.真菌C.動物D.綠色植物D習題檢測3.竹子中纖維素含量很高。大熊貓每天要吃大量竹子,但一般只能利用其中一小部分纖維素。研究表明,大熊貓的基因組缺少編碼纖維素酶的基因,但是腸道中有多種纖維素分解菌。(1)大熊貓與它腸道內某種纖維素分解菌的種間關系為（）A.捕食B.寄生C.互利共生D.原始合作(2)下列敘述不合理的是（）