3.3生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)-高二生物上學(xué)期特色課件（人教版2019選擇性必修2）

第3章生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性第3節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)02物質(zhì)循環(huán)的定義03碳循環(huán)與溫室效應(yīng)04生物富集現(xiàn)象05能量流動(dòng)與物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系01學(xué)習(xí)目標(biāo)探究：土攘微生物的分解作用物質(zhì)循環(huán)

胡楊能抗干旱、御風(fēng)沙、耐鹽堿，可頑強(qiáng)地在荒漠中生存繁衍。然而，受水資源短缺的影響，一些遠(yuǎn)離水源的胡楊也難逃死亡的厄運(yùn)。這些死亡的胡楊雖歷經(jīng)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。討論：1.胡楊死亡后，為什么很長(zhǎng)時(shí)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。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。問題探討

不難看出，這兩種元素在生物群落和非生物環(huán)境之間是不斷循環(huán)的。

呼一口氣，許多二氧化碳分子就離開你的身體，進(jìn)入大氣中。

你能想象這些二氧化碳分子的去向嗎？

這些二氧化碳分子中的碳元素和氧元素又是怎樣來到你體內(nèi)的？進(jìn)入身體之前又存在于什么物質(zhì)中？食物人體的細(xì)胞呼吸CO2植物的光合作用物質(zhì)循環(huán)的定義組成生物體的C、H、O、N、P、S等元素，都不斷進(jìn)行著從無機(jī)環(huán)境到生物群落，又從生物群落到無機(jī)環(huán)境的循環(huán)過程，這就是生態(tài)系統(tǒng)(特指:生物圈)的物質(zhì)循環(huán)。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C、H、O、N、P、S等化學(xué)元素生物群落非生物環(huán)境

概念中所說的生態(tài)系統(tǒng)指的是生物圈。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

生態(tài)系統(tǒng)依靠太陽不斷地提供能量，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)，億萬年來卻沒有被生命活動(dòng)所耗盡？特點(diǎn)2：循環(huán)性(循環(huán)往復(fù)運(yùn)動(dòng))物質(zhì)循環(huán)物質(zhì)循環(huán)1、物質(zhì)指的是組成生物體的各種化學(xué)元素注：不是化合物、不是所有元素2、循環(huán)指的是在無機(jī)環(huán)境和生物群落之間循環(huán)3、范圍：生物圈（最大的生態(tài)系統(tǒng)）4、特點(diǎn)：

①具有全球性②循環(huán)性，反復(fù)循環(huán)5、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；課堂檢測(cè)下列關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)的敘述中，正確的是（

）A．所指的物質(zhì)是指組成生物體的C、H、O、N、P、S等化學(xué)元素構(gòu)成的化合物B．所說的生態(tài)系統(tǒng)是指生物圈C．物質(zhì)在循環(huán)過程中不斷減少的D．在“?；~塘”生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了物質(zhì)循環(huán)功能B物質(zhì)循環(huán)的類型水循環(huán)氣體型循環(huán)沉積型循環(huán)碳循環(huán)氮循環(huán)硫循環(huán)磷循環(huán)碳是構(gòu)成生命有機(jī)體的重要元素之一生物大分子以碳鏈為骨架碳是生命的核心元素碳循環(huán)光合作用/化能合成作用呼吸作用動(dòng)物攝食微生物的分解作用呼吸作用1.過程2.碳的存在形式②群落與非生物環(huán)境間：③生物群落內(nèi)部:①無機(jī)環(huán)境中的存在形式：二氧化碳和碳酸鹽CO2含碳有機(jī)物3.碳進(jìn)入生物群落光合作用和化能合成作用

4.碳返回?zé)o機(jī)環(huán)境a.生產(chǎn)者和消費(fèi)者的呼吸作用b.分解者的分解作用

c.化石燃料的燃燒

①方式②形式CO2①方式②形式CO2③碳在生物群落內(nèi)部的途徑食物鏈(網(wǎng))5.碳循環(huán)形式CO2大氣中的CO2能夠隨著大氣環(huán)流在全球范圍內(nèi)流動(dòng)，因此，碳循環(huán)具有全球性。大氣中的CO2庫生產(chǎn)者

①光合作用②化能合成作用呼吸作用分解作用呼吸作用燃燒食物鏈和食物網(wǎng)消費(fèi)者捕食碳循環(huán)的文字圖解化石燃料遺體殘骸遺體殘骸分解者遺體遺體水圈中的CO2庫海洋對(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，水圈中的二氧化碳也能及時(shí)進(jìn)入大氣。課堂檢測(cè)C__________D__________A__________B__________C__________D__________A__________B__________生產(chǎn)者大氣中的CO2庫消費(fèi)者分解者大氣中的CO2庫三級(jí)消費(fèi)者分解者次級(jí)消費(fèi)者生產(chǎn)者初級(jí)消費(fèi)者CDBA辨圖要點(diǎn)：1、碳循環(huán)中，只有生產(chǎn)者與無機(jī)環(huán)境之間的箭頭是雙向的2、箭頭指向最多的是大氣中的CO2庫，其次是分解者E__________F__________碳循環(huán)圖解變形碳循環(huán)失衡----溫室效應(yīng)1.定義大氣中二氧化碳越多，對(duì)地球上散失到外層空間的熱量的阻礙作用就越大，即大氣中的二氧化碳層就相當(dāng)于保溫層。從而使地球上的溫度升高得越快，這種現(xiàn)象就叫做“溫室效應(yīng)”。在自然生態(tài)系統(tǒng)中，植物通過光合作用從大氣中攝取碳的速率，與通過生物的呼吸作用和分解作用而把碳釋放到大氣中的速率大致相同。2.原因工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)使大氣中的CO2含量迅速增加，打破了生物圈中碳循環(huán)的平衡。CO2濃度溫度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(jìn)入容易出去難。

后果:氣溫升高，加快極地冰川融化，海平面上升，洪災(zāi)、旱災(zāi)不斷，土地荒漠化加劇，威脅人類和生物的生存。減少煤、石油等化石燃料的燃燒開發(fā)新的潔凈能源，如太陽能、風(fēng)能、水能等植樹造林(森林碳匯)直接從空氣中捕集并封存增加碳匯減少碳排放大氣中的N2工業(yè)固氮閃電固氮生物固氮尿素及動(dòng)植物遺體硝化細(xì)菌土壤微生物反硝化細(xì)菌氮循環(huán)氮氧化物氮肥NO3—NO3—NH4+PCBs（多氯聯(lián)苯）濃度銀鷗蛋124ppm鱒魚4.83ppm胡瓜魚1.04ppm浮游動(dòng)物0.123ppm浮游植物0.025ppm分解者能夠分解有機(jī)物，消費(fèi)者能夠加快物質(zhì)循環(huán)的過程。那么，是不是所有物質(zhì)都能較快地回歸到非生物環(huán)境呢？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):

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4.生物富集的主要途徑食物鏈、食物網(wǎng)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)濃度超過環(huán)境濃度的現(xiàn)象。生物富集鉛在生物體內(nèi)的濃度沿食物鏈不斷升高5.實(shí)例——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)定的鉛的化合物，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6.特點(diǎn)①具有全球性原因：導(dǎo)致生物富集的有害物質(zhì)可以通過大氣、水和生物遷移等途徑擴(kuò)散到世界各地②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(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倍在湖泊里種植大量蘆葦，蘆葦可以吸收水中的有毒物質(zhì)，而且蘆葦抗毒能力非常強(qiáng)，然后將蘆葦進(jìn)行封存，防止有毒物質(zhì)重新進(jìn)入環(huán)境。某些有益的物質(zhì)(黃金、鉭等珍貴稀有物質(zhì))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(zhì)或元素提供一種方法。能量流動(dòng)物質(zhì)循環(huán)范圍形式特點(diǎn)過程聯(lián)系生物群落（生態(tài)系統(tǒng)各營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間）生物圈主要以有機(jī)物中的化學(xué)能的形式碳在生物群落和非生物環(huán)境間主要以二氧化碳的形式單向流動(dòng)、逐級(jí)遞減全球性、循環(huán)往復(fù)運(yùn)動(dòng)沿食物鏈、食物網(wǎng)單向流動(dòng)在生物群落和非生物環(huán)境之間循環(huán)往返①同時(shí)進(jìn)行、相互依存不可分割②能量的固定、轉(zhuǎn)移、儲(chǔ)存、釋放離不開物質(zhì)的合成和分解③物質(zhì)是能量流動(dòng)的載體④能量是物質(zhì)反復(fù)循環(huán)的動(dòng)力⑤生態(tài)系統(tǒng)的各種成分，由于物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)而緊密的聯(lián)系在一起，形成統(tǒng)一的整體能量流動(dòng)與物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系1.物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的起點(diǎn)和終點(diǎn)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(nóng)田中不斷地施加氮肥？不同。能量流動(dòng)的起點(diǎn)是生產(chǎn)者固定的太陽能，

終點(diǎn)是以熱能的形式散失。

物質(zhì)循環(huán)沒有起點(diǎn)和終點(diǎn)。因?yàn)檗r(nóng)民要不斷地從農(nóng)田中收獲農(nóng)產(chǎn)品，會(huì)帶走大量的氮元素，因此要通過往農(nóng)田中不斷地施加氮肥。思考背景資料

土壤中生活著肉眼看不見的細(xì)菌、絲狀真菌和呈放射狀的放線菌，這些生物的數(shù)量是極其繁多的，例如一茶匙表層土就可能含有億萬個(gè)細(xì)菌。由于各地氣候與環(huán)境等因素不同，落葉在土壤中被分解的時(shí)間也是不同的，一般在溫暖、濕潤(rùn)的環(huán)境中需要一直數(shù)月時(shí)間。

秋天剛收獲的花生第二年春天從土中刨出的花生探究土壤微生物的分解作用參考案例1落葉是在土壤微生物的作用下腐爛的嗎？1.選材以帶有落葉的土壤為實(shí)驗(yàn)材料。帶有落葉的土壤中含有土壤微生物較多，好氧微生物主要生活于土壤表層。土壤微生物通過分泌胞外酶，將底物分解為簡(jiǎn)單的分子，然后通過細(xì)胞膜吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。探究土壤微生物的分解作用參考案例1落葉是在土壤微生物的作用下腐爛的嗎？2.實(shí)驗(yàn)步驟第1步：分組編號(hào)取兩個(gè)玻璃容器，一個(gè)貼上“甲組”標(biāo)簽，另一個(gè)貼上“乙組”標(biāo)簽。第2步：設(shè)置自變量將準(zhǔn)備好的土壤分別放入兩個(gè)玻璃容器中，將乙組放入恒溫箱60℃滅菌1h，作為實(shí)驗(yàn)組。甲組不做處理，作為對(duì)照組。第3步：統(tǒng)一處理取大小、形態(tài)相同的落葉，清洗干凈后均分成2份，分別用紗布包好，埋入2個(gè)容器中，深度約5cm。第4步：因變量檢測(cè)將2個(gè)容器放于實(shí)驗(yàn)室相同的環(huán)境中，一段時(shí)間后，取紗布包，觀察比較對(duì)照組與實(shí)驗(yàn)組落葉的腐爛程度。探究土壤微生物的分解作用參考案例1落葉是在土壤微生物的作用下腐爛的嗎？3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論結(jié)果：對(duì)照組(土壤不滅菌)的葉片比實(shí)驗(yàn)組(土壤滅菌)的葉片腐爛程度嚴(yán)重。結(jié)論：落葉是在土壤微生物的作用下腐爛的。提示：檢測(cè)因變量的另一種方法實(shí)驗(yàn)前稱葉片干重的重量，實(shí)驗(yàn)后稱葉片干重的重量，比較實(shí)驗(yàn)前后葉片干重的變化量。探究土壤微生物的分解作用參考案例2探究土壤微生物對(duì)淀粉的分解作用1.實(shí)驗(yàn)步驟將取自農(nóng)田、林地或花盆等處的土壤放入里面墊有厚紗布的燒杯中，加水?dāng)嚢?，然后將紗布連同土壤一起取出。將留在燒杯中的土壤浸出液靜置一段時(shí)間備用。第1步：制備土壤浸出液另取兩只燒杯，編號(hào)為A、B，放入等量淀粉糊。在A燒杯中加人30mL土壤浸出液，B燒杯中加人30mL蒸餾水。第2步：分組編號(hào)，設(shè)置自變量第3步：統(tǒng)一處理在室溫(20℃左右)下放置7天后，分別取A、B燒杯中的溶液20mL，各放人兩支試管中，分別編號(hào)為A1、A2，B1、B2。在A1、B1中加人碘液，在A2、B2中加人斐林試劑。觀察試管中溶液的顏色變化，記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。第4步：檢測(cè)因變量B燒杯等量蒸餾水＋淀粉A燒杯土壤浸出液＋淀粉A1試管A2試管B1試管B2試管加碘液加斐林試劑