3.3 生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán) 課件 高二上學(xué)期生物人教版選擇性必修2

第三章生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性第2節(jié)

生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)及與能量流動(dòng)的關(guān)系討論1.胡楊死亡后，為什么很長時(shí)間都沒有腐爛？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(chǎn)者的種類和數(shù)量很少，制造的有機(jī)物總量少；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；而且，胡楊還會(huì)從土壤中吸收營養(yǎng)物質(zhì)。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)出千百態(tài)的奇特造型?；哪腥彼?，分解者的數(shù)量很少SZ-LWH一、生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)任務(wù)一：分析碳循環(huán)的過程資料1：二氧化碳能溶于水，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(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?2.碳是如何進(jìn)出生產(chǎn)者、消費(fèi)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(fèi)者、分解者各個(gè)環(huán)節(jié)(以什么形式、通過哪些生命活動(dòng)、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)者將有機(jī)物分解為二氧化碳將二氧化碳轉(zhuǎn)化為有機(jī)物大氣中的二氧化碳庫①光合作用等②呼吸作用將有機(jī)物分解為二氧化碳。將前一營養(yǎng)級(jí)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(fèi)者、分解者各個(gè)環(huán)節(jié)(以什么形式、通過哪些生命活動(dòng)、形成哪些產(chǎn)物等)？大氣中的二氧化碳庫呼吸作用攝食消費(fèi)者生產(chǎn)者①光合作用等②呼吸作用①攝食等②呼吸作用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、通過哪些生命活動(dòng)、形成哪些產(chǎn)物等)？大氣中的二氧化碳庫分解者將有機(jī)物分解為二氧化碳。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消費(fèi)者生產(chǎn)者①光合作用等②呼吸作用①攝食等②呼吸作用①食腐、腐生等②微生物的分解作用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、通過哪些生命活動(dòng)、形成哪些產(chǎn)物等)？煤、石油水體中的HCO3-等巖石中的CaCO3等①煤、石油等化石燃料的利用，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分解者消費(fèi)者生產(chǎn)者①光合作用等②呼吸作用①攝食等②呼吸作用①食腐、腐生等②微生物的分解作用②CO2、HCO3-與CaCO3的相互轉(zhuǎn)化。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。遺體和排出物生產(chǎn)者消費(fèi)者分解者化石燃料大氣中的CO2庫非生物環(huán)境生物群落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(fèi)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、分解作用歸納總結(jié)：(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(dòng)形式①生物群落與非生物環(huán)境之間：CO2②生物群落內(nèi)部：含碳有機(jī)物(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(fèi)者的呼吸作用③化石燃料的燃燒

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(diǎn)：

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

生物群落全球性，循環(huán)往復(fù)運(yùn)動(dòng)生物群落生物群落到非生物環(huán)境2.3.應(yīng)用實(shí)例：種養(yǎng)結(jié)合，如稻田中養(yǎng)魚養(yǎng)鴨1.概念：任務(wù)二：理解物質(zhì)循環(huán)的概念和特點(diǎn)

與社會(huì)的聯(lián)系增加了二氧化碳的排放，引起溫室效應(yīng)?；剂系倪^量使用對(duì)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(dòng)、機(jī)制。物質(zhì)循環(huán)能量流動(dòng)太陽能生產(chǎn)者初級(jí)消費(fèi)者次級(jí)和三級(jí)消費(fèi)者腐殖質(zhì)分解者SZ-LWH二、能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系任務(wù)一：請(qǐng)?jiān)谔佳h(huán)過程模型上繪制能量流動(dòng)過程項(xiàng)目能量流動(dòng)物質(zhì)循環(huán)范圍生態(tài)系統(tǒng)________________特點(diǎn)_________________________________________聯(lián)系同時(shí)進(jìn)行、相互依存、不可分割：(1)能量的

、

、轉(zhuǎn)移和釋放，都離不開物質(zhì)的合成和分解等過程；(2)物質(zhì)是能量沿食物鏈(網(wǎng))流動(dòng)的

；(3)能量是物質(zhì)在生物群落和非生物環(huán)境之間循環(huán)往返的______各營養(yǎng)級(jí)全球性單向流動(dòng)，逐級(jí)遞減全球性、循環(huán)往復(fù)反復(fù)運(yùn)動(dòng)固定儲(chǔ)存載體動(dòng)力任務(wù)二：列表對(duì)比歸納能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系生物富集實(shí)例——鉛的富集鉛在生物體內(nèi)的濃度沿食物鏈不斷升高煤燃燒、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（包括人類）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.常見的生物富集物質(zhì)：如DDT、六六六等重金屬：人工合成的有機(jī)化合物：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穩(wěn)定的；富集物質(zhì)必須是生物體能夠吸收的且不易排出的；富集物質(zhì)在生物代謝過程中是不易被分解的；4.生物富集的主要途徑：食物鏈、食物網(wǎng)任務(wù)二：理解生物富集的概念、特點(diǎn)及途徑1.概念：2.常見的生物富集物質(zhì)：3.發(fā)生生物富集的物質(zhì)的特點(diǎn)：4.生物富集的主要途徑：任務(wù)二：理解生物富集的概念、特點(diǎn)及途徑①具有全球性：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5.生物富集現(xiàn)象的特點(diǎn)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)的濃度可通過大氣、水和生物遷移等途徑擴(kuò)散拓展：如何有效地減少生物富集現(xiàn)象？合理利用資源，減少污染物排放，實(shí)施垃圾分類，種植能吸收有害重金屬元素的植物等

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、濕潤的環(huán)境中需要一至數(shù)月時(shí)間。背景資料提出問題做出假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果、得出結(jié)論表達(dá)交流SZ-LWH四、探究土壤微生物的分解作用背景資料提出問題做出假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果得出結(jié)論表達(dá)交流提出問題實(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)實(shí)驗(yàn)組落葉腐爛程度

對(duì)照組土壤微生物對(duì)落葉有分解作用土壤進(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。不能加熱烘干，可將土壤用塑料袋包好，放在60℃恒溫箱中1小時(shí)滅菌案例1：小于SZ-LWH四、探究土壤微生物的分解作用+洗凈干燥的落葉+洗凈干燥的等量落葉背景資料提出問題做出假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果得出結(jié)論表達(dá)交流土壤進(jìn)行高溫處理，排除土壤微生物的作用土壤不進(jìn)行處理，自然狀態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：落葉未腐爛或腐爛程度小落葉明顯腐爛SZ-LWH四、探究土壤微生物的分解作用背景資料提出問題做出假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果得出結(jié)論表達(dá)交流提出問題實(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案例2：淀粉被水解A杯中加入等量淀粉糊+30mL土壤浸出液參考案例2探究土壤微生物對(duì)淀粉的分解作用1.制備土壤浸出液實(shí)驗(yàn)組土壤浸出液對(duì)照組等量蒸餾水2.制備淀粉糊質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%的淀粉糊（需滅菌）將土壤浸出液與淀粉糊混合，室溫培養(yǎng)7d取樣，分別滴加碘液和斐林試劑檢測，觀察記錄3.混合、培養(yǎng)4.顯色反應(yīng)靜置生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能能量流動(dòng)物質(zhì)循環(huán)信息傳遞動(dòng)力載體決定過程特點(diǎn)生物富集組成成分營養(yǎng)結(jié)構(gòu)渠道參與1.能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)的主要功能。判斷下列相關(guān)表述是否正確。(1)物質(zhì)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(dòng)和物質(zhì)循環(huán)是兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的過程。（）×一、概念檢測√2.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(nèi)某種纖維素分解菌的種間關(guān)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（

）A.大熊貓是初級(jí)消費(fèi)者，屬于第二營養(yǎng)級(jí)B.大熊貓未消化的纖維素會(huì)被分解者利用循環(huán)C.纖維素分解菌促進(jìn)了生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)D.能量流動(dòng)方向是竹子→大熊貓一纖維素分解菌DC2.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(gè)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(gè)物質(zhì)上自給自足的系統(tǒng)。二、拓展應(yīng)用3.在生態(tài)系統(tǒng)中，使二氧化碳進(jìn)入生物群落的生物主要是（

）A.細(xì)菌B.真菌C.動(dòng)物D.綠色植物D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(huì)富集在魚體內(nèi)，并沿食物鏈逐漸在魚體內(nèi)聚集，