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（2019）選擇性必修2

3.3生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)問(wèn)題探討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。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(lèi)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。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(kāi)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(lái)到你體內(nèi)的？進(jìn)入你體內(nèi)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1、碳元素的作用與大氣中碳的主要存在形式碳是構(gòu)成生物體的重要元素之一，組成生物體的蛋白質(zhì)、糖類(lèi)、脂質(zhì)和核酸等都是以碳鏈為基本骨架形成的。一、碳循環(huán)大氣中的碳主要是二氧化碳。1、碳在非生物環(huán)境和生物體內(nèi)分別以什么形式存在？非生物環(huán)境：生物體內(nèi)：2、碳在非生物環(huán)境和生物群落之間主要以什么形式進(jìn)行循環(huán)的？循環(huán)的范圍如何？CO2和碳酸鹽（含碳）有機(jī)物CO2生物圈分析碳循環(huán)的過(guò)程思考?討論3、碳是如何進(jìn)出生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者的（以什么形式、通過(guò)哪種生命活動(dòng)、形成哪些產(chǎn)物等）？CO2生產(chǎn)者消費(fèi)者分解者光合作用呼吸作用呼吸作用分解作用有機(jī)物有機(jī)物有機(jī)物進(jìn)生物體生產(chǎn)者的光合作用生產(chǎn)者的化能合成作用消費(fèi)者的攝食出生物體生產(chǎn)者、消費(fèi)者呼吸作用微生物的分解作用化石燃料的燃燒4、你如何看待人類(lèi)活動(dòng)對(duì)碳循環(huán)的影響？人類(lèi)活動(dòng)對(duì)煤和石油等能源的利用，會(huì)向大氣中排放大量的CO2；大力開(kāi)展植樹(shù)造林、開(kāi)發(fā)新能源、發(fā)展節(jié)能產(chǎn)業(yè)等，有利于降低大氣中的CO2濃度，維持生物圈的碳氧平衡。大氣中的CO2庫(kù)燃燒光合作用呼吸作用生產(chǎn)者消費(fèi)者攝食微生物的分解作用呼吸作用動(dòng)植物的遺體和排遺物泥炭、煤、石油化石燃料分解者1、碳循環(huán)示意圖2.碳循環(huán)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)小結(jié)（1）存在形式①非生物環(huán)境中：②生物群落內(nèi)部：（2）流動(dòng)形式①生物群落與非生物環(huán)境之間：②生物群落內(nèi)部：碳在生物體之間傳遞途徑：食物鏈和食物網(wǎng)CO2（主要）和碳酸鹽（含碳）有機(jī)物CO2（含碳）有機(jī)物組成生物體的蛋白質(zhì)、糖類(lèi)、脂質(zhì)和核酸等都是以碳鏈為基本骨架形成的。（3）進(jìn)入生物群落的途徑（4）返回非生物環(huán)境的方式（5）

對(duì)于調(diào)節(jié)大氣中的碳含量起著非常重要的作用。①主要：光合作用②化能合成作用①生產(chǎn)者、消費(fèi)者的呼吸作用②分解者的分解作用③化石燃料的燃燒海洋2.碳循環(huán)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)小結(jié)（6）特點(diǎn)：全球性二氧化碳能夠隨大氣環(huán)流在全球范圍內(nèi)流動(dòng)。E→F→D→B【問(wèn)題探究】碳循環(huán)示意圖變式分析：辨圖要點(diǎn)：1、碳循環(huán)中，只有生產(chǎn)者與無(wú)機(jī)環(huán)境之間的傳遞是相互的，其他各成分之間的傳遞都是單向的。2、生產(chǎn)者指向消費(fèi)者和分解者（傳遞），而消費(fèi)者和分解者則指向無(wú)機(jī)環(huán)境（傳遞）。3、消費(fèi)者指向分解者（傳遞）。3、碳循環(huán)與溫室效應(yīng)化石燃料的燃燒冰川融化（1）形成原因：①化石燃料的開(kāi)采和使用大大增加了二氧化碳的排放；②森林、草原等植被遭到大面積破壞。（2）危害：引起全球性氣候變化；（3）緩解措施：①減少二氧化碳排放：開(kāi)發(fā)新能源，減少化石燃料燃燒；

②

大力植樹(shù)種草，提高森林覆蓋率；③提高秸稈還田率，提高土壤儲(chǔ)碳量。冰川加速融化，海平面上升4、生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)（1）概念：（2）特點(diǎn)：組成生物體的碳、氫、氧、氮、磷、硫等元素，都在不斷進(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。這里的物質(zhì)是指？這里的生態(tài)系統(tǒng)是指？C、H、O、N、P、S等元素生物圈①具有全球性：②物質(zhì)循環(huán)往復(fù)運(yùn)動(dòng)物質(zhì)循環(huán)的范圍為生物圈生物地球化學(xué)循環(huán)（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。例如，可以可采用種養(yǎng)結(jié)合的模式，在稻田中養(yǎng)鴨養(yǎng)魚(yú)，動(dòng)物的攝取食、消化能促進(jìn)物質(zhì)循環(huán)，它們排出的糞便中氮、磷等可供水稻吸收利用，它們呼出的二氧化碳還可以為水稻的光合作用補(bǔ)充原料。4、生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)（1）參與物質(zhì)循環(huán)的對(duì)象是含有碳的糖類(lèi)、脂肪、蛋白質(zhì)等有機(jī)物（）（2）物質(zhì)循環(huán)的范圍是生物圈，而不是具體的某一生態(tài)系統(tǒng)（）（3）沼渣等作為肥料還田，使物質(zhì)能夠循環(huán)利用（）（4）在碳循環(huán)中生產(chǎn)者只起固定CO2的作用（）（5）由于過(guò)度地開(kāi)采和使用化石燃料，破壞了生態(tài)系統(tǒng)的碳平衡，導(dǎo)致大氣中二氧化碳濃度增加并引起全球氣候變化（）（6）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（）5.判斷常考語(yǔ)句，澄清易混易錯(cuò)物質(zhì)循環(huán)具有全球性農(nóng)田南極的企鵝DDT殺蟲(chóng)劑是不是所有的物質(zhì)都能較快地通過(guò)食物鏈回歸非生物環(huán)境呢？二、生物富集①重金屬：如鉛(Pb)、鎘(Cd)、汞(Hg)等；②人工合成的有機(jī)化合物：如DDT、六六六等；③一些放射性物質(zhì)。生物體從周?chē)h(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，稱(chēng)作生物富集。1、概念2、常見(jiàn)存在生物富集現(xiàn)象的物質(zhì)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鉛在生物體內(nèi)的濃度沿食物鏈不斷升高人類(lèi)活動(dòng)加速了鉛的循環(huán)，改變了鉛在環(huán)境中的分布。3、生物富集實(shí)例——鉛的富集（1）動(dòng)、植物直接吸收。（2）沿食物鏈在生物體內(nèi)逐漸聚集，積累在食物鏈的頂端。形成比較穩(wěn)定的鉛化合物分布于生物體的多種組織細(xì)胞中，不易被排出，積蓄在體內(nèi)。4、進(jìn)入生物體方式5、在生物體的分布：二、生物富集①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。魚(yú)鷹（2.5×10-5）大魚(yú)（2×10-6）小魚(yú)（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6、生物富集現(xiàn)象的特點(diǎn)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)管控在生物體內(nèi)形成積累性中毒。7、生物富集的危害：能量流動(dòng)物質(zhì)循環(huán)范圍形式特點(diǎn)過(guò)程聯(lián)系生態(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）二者是生態(tài)系統(tǒng)的主要功能，同時(shí)進(jìn)行、相互依存，不可分割。（2）能量的固定、儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)移和釋放，都離不開(kāi)物質(zhì)的合成和分解等過(guò)程；（3）物質(zhì)作為能量的載體，使能量沿著食物鏈（網(wǎng)）流動(dòng)；（4）能量作為動(dòng)力，使物質(zhì)能夠不斷地在生物群落和非生物環(huán)境之間循環(huán)往返。三、能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系（1）能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)相伴而行，但能量在傳遞過(guò)程中由

→

→

，而物質(zhì)在循環(huán)過(guò)程中（以碳循環(huán)為例），由

→

→

。（2）能量流動(dòng)的終點(diǎn)是熱能散失到非生物環(huán)境中，能量

（能/不能）循環(huán)利用。而物質(zhì)循環(huán)產(chǎn)生的CO2又被重新利用，所以沒(méi)有終點(diǎn)。不能光能化學(xué)能熱能無(wú)機(jī)物（CO2）有機(jī)物無(wú)機(jī)物（CO2）三、能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系分析【背景資料】土壤中生活著肉眼看不見(jiàn)的細(xì)菌、絲狀真菌和呈放射狀的放線(xiàn)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(wàn)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)境中需要一至數(shù)月時(shí)間。四、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土壤中存在種類(lèi)、數(shù)目繁多的細(xì)菌、絲狀真菌和呈放射狀的放線(xiàn)菌，它們?cè)谏鷳B(tài)系統(tǒng)中的成分為分解者。分解速度主要與環(huán)境溫度和濕度有關(guān)。1.【實(shí)驗(yàn)原理】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)設(shè)計(jì)】提出問(wèn)題落葉是在土壤微生物的作用下腐爛的嗎？實(shí)驗(yàn)假設(shè)落葉在土壤微生物的作用下可以腐爛實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)組對(duì)照組自變量預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論分析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)組落葉腐爛程度小于對(duì)照組土壤微生物對(duì)落葉有分解作用3.【實(shí)驗(yàn)過(guò)程】【注意】實(shí)驗(yàn)組的土壤要進(jìn)行處理，以盡可能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。（例如，將土壤用塑料袋包好，放在60℃恒溫箱中處理一小時(shí)）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)4.【實(shí)驗(yàn)結(jié)果】落葉未腐爛落葉腐爛案例2探究土壤微生物對(duì)淀粉的分解作用土壤微生物通過(guò)分泌淀粉酶能將淀粉分解為還原性糖（麥芽糖、果糖、葡萄糖），通過(guò)碘液檢測(cè)，可以證明淀粉被分解；通過(guò)斐林試劑（水浴加熱）的檢測(cè)，可以證明淀粉被分解為還原性糖。1.【實(shí)驗(yàn)原理】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提出問(wèn)題土壤微生物能分解淀粉嗎？實(shí)驗(yàn)假設(shè)土壤微生物能分解淀粉實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)組對(duì)照組自變量實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象加入碘液A1B1加入斐林試劑A2B2結(jié)論分析是否加入土壤浸出液（是否含有分解淀粉的微生物）A燒杯中加入適量淀粉糊+30mL土壤浸出液B燒杯中加入等量淀粉糊+30mL蒸餾水2.【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)】3.【實(shí)驗(yàn)過(guò)程】（1）配制土壤浸出液紗布燒杯土壤水玻璃棒水取出碘液斐林試劑加熱（2）另取兩只燒杯，編號(hào)A、B淀粉糊加入土壤浸出液加入碘液AB加入蒸餾水A1A2B1B2加入碘液加入斐林試劑加入斐林試劑不變藍(lán)出現(xiàn)磚紅色沉淀變藍(lán)不出現(xiàn)磚紅色沉淀室溫（20℃）環(huán)境放置7d后4.【實(shí)驗(yàn)結(jié)果】提出問(wèn)題土壤微生物能分解淀粉嗎？實(shí)驗(yàn)假設(shè)土壤微生物能分解淀粉實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)組對(duì)照組自變量實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象加入碘液A1B1加入斐林試劑A2B2結(jié)論分析是否加入土壤浸出