3.3+生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)+課件2023-2024學(xué)年高二上學(xué)期生物人教版選擇性必修二

生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)

第3節(jié)第三章生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性本節(jié)聚焦生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)過程是怎樣的？01怎樣理解生物富集的成因和危害？0203物質(zhì)循環(huán)與能量流動的關(guān)系是怎樣的？【問題探討】

荒漠中缺乏水分，分解者數(shù)量很少討論:

1.胡楊死亡后，為什么很長時間都沒有腐爛？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。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？枯枝落葉少，物質(zhì)循環(huán)慢任務(wù)一：分析碳循環(huán)的過程資料

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。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?2.碳是如何進(jìn)出生產(chǎn)者、消費者、分解者的?3.嘗試構(gòu)建碳循環(huán)的模型。煤、石油碳的存在形式：生物群落中的有機(jī)物煤、石油②在生物群落中主要是有機(jī)物的形式①在非生物環(huán)境中主要是CO2的形式大氣中的二氧化碳庫1.碳在非生物環(huán)境和生物體內(nèi)分別以什么形式存在？2.碳是如何分別進(jìn)出生產(chǎn)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(chǎn)物等)？光合作用呼吸作用溶解光合作用生產(chǎn)者(2)呼吸作用:將有機(jī)物分解為二氧化碳。(1)光合作用等:將二氧化碳轉(zhuǎn)化為有機(jī)物。大氣中的二氧化碳庫大氣中的二氧化碳庫呼吸作用攝食消費者(2)呼吸作用等:將有機(jī)物分解為二氧化碳。(1)攝食等：將前一營養(yǎng)級的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為自身的有機(jī)物。2.碳是如何分別進(jìn)出生產(chǎn)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(chǎn)物等)？2.碳是如何分別進(jìn)出生產(chǎn)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(chǎn)物等)？大氣中的二氧化碳庫分解者(2)微生物的分解作用等：將有機(jī)物分解為二氧化碳。(1)食腐、腐生等:將現(xiàn)成有機(jī)物轉(zhuǎn)化為自身有機(jī)物。分解者微生物的分解作用2.碳是如何分別進(jìn)出生產(chǎn)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(chǎn)物等)？煤、石油水體中的HCO3-等巖石中的CaCO3等（1）CO2與HCO3-的相互轉(zhuǎn)化；（2）CaCO3與HCO3-的相互轉(zhuǎn)化；（3）煤、石油等化石燃料的開采與使用。將有機(jī)物分解為二氧化碳等。其他途徑大氣中的二氧化碳庫3.結(jié)合教材圖3－10，用關(guān)鍵詞、線段、箭頭等完善碳循環(huán)的過程。遺體和排出物攝食燃燒生產(chǎn)者消費者分解者化石燃料呼吸作用呼吸作用光合作用大氣中的CO2庫分解作用非生物環(huán)境生物群落水圈中的CO2庫非生物環(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4.根據(jù)碳循環(huán)過程思考并回答下列問題。(2)進(jìn)入生物群落的途徑：(3)碳在生物群落內(nèi)傳遞的途徑：食物鏈（網(wǎng)）生產(chǎn)者的光合作用、化能合成作用(1)流動形式①生物群落與非生物環(huán)境間：CO2②生物群落內(nèi)部：含碳有機(jī)物二氧化碳(5)碳循環(huán)的形式：(4)碳返回非生物環(huán)境的途徑：②分解者的分解作用①生產(chǎn)者、消費者的呼吸作用③化石燃料的燃燒引起

溫室效應(yīng)5.以碳循環(huán)為例概括物質(zhì)循環(huán)的特點。

物質(zhì)循環(huán)具有全球性和循環(huán)往復(fù)運(yùn)動的特點。6.化石燃料的過量使用對環(huán)境有什么影響？怎么緩解這種影響？減少煤、石油等化石燃料的燃燒開發(fā)新的潔凈能源，如核能、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碳匯一般是指從空氣中清除二氧化碳的過程、活動、機(jī)制。

組成生物體的

等基本元素，在不斷進(jìn)行著從

到

，又從

的循環(huán)過程。非生物環(huán)境C、H、O、N、P、S范圍：物質(zhì)：

循環(huán)過程：特點：

生物圈，又叫生物地球化學(xué)循環(huán)C、H、O、N、P、S等非生物環(huán)境

生物群落循環(huán)往復(fù)運(yùn)動，全球性生物群落生物群落到非生物環(huán)境2.3.應(yīng)用實例：種養(yǎng)結(jié)合-如稻田中養(yǎng)魚養(yǎng)鴨1.概念：生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)注意:1.“物質(zhì)循環(huán)”中的物質(zhì)指的是碳、氫、氧、氮、磷、硫等元素，而不是化合物或者單質(zhì)；2.“物質(zhì)循環(huán)”中的循環(huán)發(fā)生在非生物環(huán)境與生物群落之間，在生物群落內(nèi)部物質(zhì)是沿食物鏈和食物網(wǎng)單向流動的；3.物質(zhì)循環(huán)的過程中起重要作用的生物:

生產(chǎn)者完成了物質(zhì)和能量的輸入；

分解者實現(xiàn)了物質(zhì)和能量的輸出；

消費者加快了物質(zhì)循環(huán)；1.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(jī)體內(nèi)濃度超過環(huán)境濃度的現(xiàn)象。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: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)5.生物富集實例——鉛的富集煤和礦石中的鉛空氣中的鉛顆粒土壤、水體中的鉛生產(chǎn)者、浮游動物各級消費者燃燒冶煉降雨吸收捕食積累最高營養(yǎng)級含鉛量最高①具有全球性原因：②有害物質(zhì)在生物體內(nèi)的濃度

會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)的濃度如右圖測定結(jié)果顯示DDT濃度沿食物鏈放大了一千萬倍6.生物富集現(xiàn)象的特點：思考：在農(nóng)田中大量使用的DDT殺蟲劑，為什么會在南極的企鵝體內(nèi)檢測到?1.大氣2.水3.生物遷移等途徑擴(kuò)散到世界各地7.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)重時會引起中毒。通過血腦屏障進(jìn)入大腦的汞會侵害腦神經(jīng)，導(dǎo)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(qiáng)管控8.研究生物富集的意義

減少有害物質(zhì)在生物體內(nèi)的富集，提高水產(chǎn)品的安全性。能量流動物質(zhì)循環(huán)范圍形式特點過程聯(lián)系生物群落(各營養(yǎng)級之間)生物圈主要以有機(jī)物中的化學(xué)能的形式單向流動、逐級遞減全球性、循環(huán)往復(fù)運(yùn)動沿食物鏈、食物網(wǎng)單向流動在生物群落和非生物環(huán)境之間循環(huán)往返①同時進(jìn)行，相互依存，不可分割②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；③物質(zhì)是能量沿食物鏈網(wǎng)流動的載體；④能量是物質(zhì)循環(huán)的動力。光能→化學(xué)能→熱能化學(xué)元素(無機(jī)物→有機(jī)物→無機(jī)物)探究土壤微生物的分解作用秋天剛收獲的花生第二年春天從土中刨出的花生1.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間也是不同的，一般在溫暖、濕潤的環(huán)境中需要一至數(shù)月時間。提出問題作出假設(shè)123設(shè)計實驗方案進(jìn)行實驗45分析結(jié)果、得出結(jié)論表達(dá)和交流6案例1：落葉是在土壤微生物的作用下腐爛的嗎？提出問題實驗假設(shè)實驗設(shè)計自變量實驗組對照組實驗現(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(nèi)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(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小時滅菌土壤進(jìn)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(zhì)的改變。土壤進(jìn)行處理，排除土壤微生物的作用土壤不進(jìn)行處理，自然狀態(tài)落葉是在土壤微生物的作用下腐爛的嗎？實驗結(jié)果：落葉未腐爛落葉腐爛案例1：落葉是在土壤微生物的作用下腐爛的嗎？紗布燒杯土壤水玻璃棒水取出碘液斐林試劑加熱（1）配制土壤浸出液淀粉碘液變藍(lán)淀粉葡萄糖產(chǎn)生磚紅色沉淀分解斐林試劑加熱1.實驗原理：2.實驗步驟：案例2：探究土壤微生物對淀粉的分解作用提出問題實驗假設(shè)實驗設(shè)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(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+30mL土壤浸出液B杯中加入等量淀粉糊+30mL蒸餾水不變藍(lán)變藍(lán)產(chǎn)生磚紅色沉淀不產(chǎn)生磚紅色沉淀土壤浸出液中的微生物能分解淀粉練習(xí)與應(yīng)用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呢?農(nóng)田是人工生態(tài)系統(tǒng)，是以提高農(nóng)作物的產(chǎn)量，使能量更多地流向人類，滿足人類需要為目的的。農(nóng)田土壤中氮的含量往往不足以使作物高產(chǎn)，加之農(nóng)產(chǎn)品源源不斷地自農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)輸出，其中的氮元素并不能都?xì)w還土壤，所以需要施加氮肥。這與物質(zhì)循環(huán)并不矛盾。1.生物圈是不是一個在物質(zhì)上自給自足的系統(tǒng)?為什么?是。生物圈是指地球上所有生物與其非生物環(huán)境的總和，它們通過物質(zhì)循環(huán)構(gòu)成一個物質(zhì)上自給自足的系統(tǒng)。二、拓展應(yīng)用練習(xí)與應(yīng)用3.下表為生活在某庫區(qū)水域中層的幾種魚體內(nèi)重金屬的含量(單位：

ng.g-1)。請據(jù)表推測這幾種魚中，草食性的魚是______，雜食性的魚是_______，肉食性的魚是_______為什么?魚的種類ABCDEHg17.861.970.4117.0112.0Pb27.334.952.584.375.8Cd8.814.110.321.941.6D和EAB和C

這三種重金屬(Hg、Pb、Cd)會富集在魚體內(nèi)