高三生物《第三讲：生态系统的物质循环、信息》(课件)

1、(1)参与循环的物质参与循环的物质：不是指由：不是指由C、H、O、N、P、S等这些元素组成的糖类、脂肪和蛋白质等这些元素组成的糖类、脂肪和蛋白质等生物体内所特有的物质，也不是单质，而是等生物体内所特有的物质，也不是单质，而是C、H、O、N、P、S等元素。等元素。(2)物质循环的具体形式物质循环的具体形式：是指组成生物体的：是指组成生物体的基本元素在基本元素在生物群落与无机环境之间生物群落与无机环境之间的往返运的往返运动，其中伴随着复杂的物质变化和能量转化，动，其中伴随着复杂的物质变化和能量转化，并不是单纯物质的移动。并不是单纯物质的移动。一、物质循环1.1.对物质循环的理解对物质循环的理解(3

2、)循环的过程：循环的过程： 无机环境无机环境 生物群落。生物群落。(1)全球性全球性：物质循环的范围是生物圈，因：物质循环的范围是生物圈，因此把生态系统的物质循环又叫生物地球化此把生态系统的物质循环又叫生物地球化学循环。学循环。(2)物质可被反复利用物质可被反复利用：物质循环，既然称：物质循环，既然称为为“循环循环”就不像能量流动那样逐级递减、就不像能量流动那样逐级递减、单向流动，而是可以在无机环境与生物群单向流动，而是可以在无机环境与生物群落之间反复利用。落之间反复利用。2.2.特点特点3.3.实例实例碳循环碳循环(1)大气中的碳元素进入生物群落，是通大气中的碳元素进入生物群落，是通过植物的

3、过植物的_或硝化细菌等的或硝化细菌等的_而实现的。而实现的。(2)碳在生物群落和无机环境之间的循环碳在生物群落和无机环境之间的循环主要是以主要是以_的形式进行的。碳元素在生的形式进行的。碳元素在生物群落中的传递，物群落中的传递，通过通过_的的渠道进行的，传递的形式为渠道进行的，传递的形式为_(3)大气中大气中CO2的来源有三个：的来源有三个： 一是分解者的分解作用；二是动植物的一是分解者的分解作用；二是动植物的呼吸作用；三是化石燃料的燃烧。呼吸作用；三是化石燃料的燃烧。CO2食物链和食物网食物链和食物网光合作用光合作用化能合成作用化能合成作用有机物有机物(4)实现碳在生物群落和无机环境之间实现

4、碳在生物群落和无机环境之间进行循环的关键是进行循环的关键是_。(5)碳在无机环境与生物群落之间传递碳在无机环境与生物群落之间传递时，只有时，只有_之间的传递之间的传递是是双向的双向的，其他各成分间的传递均是单向的，其他各成分间的传递均是单向的。(6)_ ，使大气中的使大气中的CO2浓度增高，是形成浓度增高，是形成“温室温室效应效应”的最主要原因。的最主要原因。生产者和分解者生产者和分解者生产者与无机环境生产者与无机环境煤、石油、天然气等化石燃料的燃烧煤、石油、天然气等化石燃料的燃烧4.4.比较能量流动与物质循环比较能量流动与物质循环项目项目能量流动能量流动物质循环物质循环形式形式特点特点范围范

5、围以有机物为载体以有机物为载体无机物为主无机物为主单向流动、逐级递减单向流动、逐级递减往复循环往复循环生态系统各营养级生态系统各营养级生物圈生物圈(全球性全球性)项项目目能量流动能量流动物质循环物质循环联联系系同时进行、相互依存，不可分割同时进行、相互依存，不可分割能量的固定、储存、转移和释放，离不开能量的固定、储存、转移和释放，离不开物质的合成和分解物质的合成和分解物质是能量沿食物链物质是能量沿食物链(网网)流动的载体流动的载体能量是物质在生态系统中往复循环的动力能量是物质在生态系统中往复循环的动力图解图解如下：如下：伴随着物质循环过程，环境中一些污染物伴随着物质循环过程，环境中一些污染物（

6、如重金属、化学农药）通过食物链在生物体（如重金属、化学农药）通过食物链在生物体内大量积累而出现内大量积累而出现生物富集现象生物富集现象，而营养级越，而营养级越高，富集物浓度越高，这与能量流动逐级递减高，富集物浓度越高，这与能量流动逐级递减不同。不同。生态系统中各成分的确认生态系统中各成分的确认注意：注意：捕食捕食枯枝烂叶枯枝烂叶遗体和粪便遗体和粪便呼吸作用呼吸作用分解作用分解作用生态系统中各成分的确认生态系统中各成分的确认呼吸作用呼吸作用光合作用光合作用生产者生产者消费者消费者分解者分解者无机环境无机环境二、生态系统的信息传递类别类别内涵内涵传递形式传递形式实例实例物理物理信息信息化学化学信息

7、信息行为行为信息信息生态系统中的生态系统中的光、声光、声、湿度、温度、磁力、湿度、温度、磁力等等，通过物理过程传，通过物理过程传递的信息递的信息生物在生命活动过程生物在生命活动过程中，中，自身产生的可以自身产生的可以传递信息的化学物质传递信息的化学物质对于同种或异种生物对于同种或异种生物能够通过其能够通过其特殊行为特殊行为特征传递的信息特征传递的信息物理物理过程过程信息素信息素动物的异动物的异常表现及常表现及行为等行为等萤火虫的闪萤火虫的闪光；植物五光；植物五颜六色的花颜六色的花动物的性外激动物的性外激素；狗利用其素；狗利用其小便记路小便记路昆虫的舞蹈昆虫的舞蹈1 1生态系统中信息的种类生态系

8、统中信息的种类双向双向生态系统信息传递的基本模式图生态系统信息传递的基本模式图2.2.生态系统信息传递模型生态系统信息传递模型比较比较作用或应用作用或应用举例举例在生在生态系态系统中统中蝙蝠依靠蝙蝠依靠“回声定位回声定位”实实现对周现对周围环境的识别、取食与飞行围环境的识别、取食与飞行莴苣的种子必须接受某种波长的莴苣的种子必须接受某种波长的光信息才能萌发生长光信息才能萌发生长植物开花需光信息刺激植物开花需光信息刺激昆虫分泌性外激素，引诱异性个昆虫分泌性外激素，引诱异性个体体草原上，草返青时，草原上，草返青时，“绿色绿色”为为食草动物提供了可采食的信息食草动物提供了可采食的信息森林中狼与兔相互依

9、据对方气味森林中狼与兔相互依据对方气味捕食或被捕食捕食或被捕食在农在农业生业生产中产中利用模拟动物信息吸引传粉动物利用模拟动物信息吸引传粉动物，提高果树传粉效率和结实率，提高果树传粉效率和结实率利用音响设备诱捕或驱赶有害动利用音响设备诱捕或驱赶有害动物物有利于有利于生命活动生命活动的正常进行的正常进行有利于有利于生物种群生物种群的繁衍的繁衍调节生物的调节生物的种间种间关系，维持生态关系，维持生态系统的稳定系统的稳定提高农产品或提高农产品或者畜产品的产量者畜产品的产量对有害动物进对有害动物进行控制行控制 3 3信息传递的作用及应用信息传递的作用及应用项目项目区别区别联系联系来源来源途径途径特点特

10、点范围范围能量能量流动流动食物食物链或链或食物食物网网食物链食物链各营养各营养级生物级生物之间之间共同把生共同把生态系统各态系统各组分联系组分联系成一个统成一个统一整体，一整体，并调节生并调节生态系统的态系统的稳定性稳定性物质物质循环循环群落与群落与无机环无机环境之间境之间信息信息传递传递多种多种生物与生物与生物之生物之间或生间或生物与环物与环境之间境之间4 4、生态系统三种功能的关系、生态系统三种功能的关系太阳能太阳能生态生态系统系统生物或生物或无机环无机环境境单向流动单向流动逐级递减逐级递减反复出现反复出现循环流动循环流动双向双向三、生态系统的稳定性1 1、概念、概念 生态系统所具有的生态

11、系统所具有的保持或恢复保持或恢复自身自身结构结构和和功能功能相对相对稳定的能力。稳定的能力。注意 稳定性与群落演替的关系稳定性与群落演替的关系 群落演替发展到成熟阶段：能量的群落演替发展到成熟阶段：能量的输入与输出平衡；生产者的同化量与各输入与输出平衡；生产者的同化量与各种生物的呼吸量（即消费者、生产者、种生物的呼吸量（即消费者、生产者、分解者的呼吸量）相等。分解者的呼吸量）相等。(2)功能相对稳定功能相对稳定：生物群落的：生物群落的能量输入能量输入与输出相对平衡，物质的输入与输出保持相与输出相对平衡，物质的输入与输出保持相对平衡。对平衡。2 2稳定性表现稳定性表现(1)结构相对稳定结构相对稳

12、定：生态系统中动植物种：生态系统中动植物种类及数量一般不会有太大的变化，一般相关类及数量一般不会有太大的变化，一般相关种群数量呈现周期性变化，可用如图曲线表种群数量呈现周期性变化，可用如图曲线表示：示：(2)完善的营养结构：使生态系统具有反馈调完善的营养结构：使生态系统具有反馈调节机制，进而抵抗外界干扰，维持自身稳定。节机制，进而抵抗外界干扰，维持自身稳定。(1)净化作用：包括净化作用：包括物理沉降、化学分解、物理沉降、化学分解、微生物的分解微生物的分解三个方面，是河流生态系统抵抗三个方面，是河流生态系统抵抗环境污染的有效途径。环境污染的有效途径。3 3稳定性机制稳定性机制生态系统具有一定的生

13、态系统具有一定的自我调节能力自我调节能力比比较较负反馈调节负反馈调节正反馈调节正反馈调节作作用用是生态系统自我调节能力是生态系统自我调节能力的基础，的基础，能使最初发生的能使最初发生的那种变化向相反的方向发那种变化向相反的方向发展展，使生态系统达到并保，使生态系统达到并保持相对稳定持相对稳定加速生态系统最初所发生加速生态系统最初所发生的变化，使生态系统向着的变化，使生态系统向着更好或更坏的方向发展，更好或更坏的方向发展，即人们常说的即人们常说的良性循环或良性循环或恶性循环恶性循环实实例例森林中的食虫鸟和害虫的森林中的食虫鸟和害虫的数量变化数量变化4.4.反馈调节的方式反馈调节的方式：正反馈和负

14、反馈。：正反馈和负反馈。抵抗力稳定性抵抗力稳定性恢复力稳定性恢复力稳定性概念概念影响影响因素因素生态系统的成分越复杂生态系统的成分越复杂，抵抗力稳定性越强，抵抗力稳定性越强生态系统的成分越简单生态系统的成分越简单，则越容易恢复，则越容易恢复联系联系5.5.抵抗力稳定性与恢复力稳定性的关系抵抗力稳定性与恢复力稳定性的关系生态系统生态系统抵抗抵抗外界干扰外界干扰并使自身的结构和功能并使自身的结构和功能保持原状保持原状的能力的能力生态系统在遭到外界因生态系统在遭到外界因素的素的破坏后恢复破坏后恢复到原状到原状的能力的能力相反关系：相反关系：一般来说一般来说，抵抗力稳定性强的生态，抵抗力稳定性强的生态

15、系统，恢复力稳定性差，反之亦然系统，恢复力稳定性差，反之亦然二者是同时存在于同一系统中的两种截然不同二者是同时存在于同一系统中的两种截然不同的作用力，它们相互作用共同维持生态系统的稳的作用力，它们相互作用共同维持生态系统的稳定定营养结构的复杂程度营养结构的复杂程度抵抗力稳定性抵抗力稳定性恢复力稳定性恢复力稳定性生态系统稳定性指的是生态系统的一种生态系统稳定性指的是生态系统的一种能力或能力或 特性特性，而不是一种状态。，而不是一种状态。任何生态系统的自我调节能力都是有任何生态系统的自我调节能力都是有一定限度一定限度的。的。生物多样性生物多样性是生态系统稳定性的是生态系统稳定性的基础基础：抵抗力稳

16、定性和恢复力稳定性的大小呈负相关抵抗力稳定性和恢复力稳定性的大小呈负相关也并不是绝对的，一些条件比较恶劣的生态系统也并不是绝对的，一些条件比较恶劣的生态系统二者都比较低，如极地苔原生态系统。二者都比较低，如极地苔原生态系统。1实验原理实验原理(1)生态系统的稳定性与它的物种组成、生态系统的稳定性与它的物种组成、营养结构和非生物因素都有着密切的关系营养结构和非生物因素都有着密切的关系(2)将少量植物，以这些植物为食的动物将少量植物，以这些植物为食的动物和其他非生物物质放入一个密封的广口瓶中，和其他非生物物质放入一个密封的广口瓶中，便形成一个人工模拟的微型生态系统便形成一个人工模拟的微型生态系统小

17、小生态瓶。生态瓶。(3)观察小生态瓶中生物的生存状况和存观察小生态瓶中生物的生存状况和存活时间的长短，了解生态系统的稳定性及影活时间的长短，了解生态系统的稳定性及影响稳定性的因素。响稳定性的因素。实验设计并制作生态缸，观察其稳定性设计并制作生态缸，观察其稳定性2实验流程实验流程设计要求设计要求相关分析相关分析生态缸必须是封闭的生态缸必须是封闭的生态缸中投放的几种生物生态缸中投放的几种生物必须具有很强的生活力，必须具有很强的生活力，成分齐全成分齐全( (具有生产者、消具有生产者、消费者和分解者费者和分解者) )生态缸的材料必须透明生态缸的材料必须透明生态缸宜小不宜大，缸中生态缸宜小不宜大，缸中的

18、水量应占其容积的的水量应占其容积的4/5, 4/5, 要留出一定的空间要留出一定的空间生态缸的采光用较强的散生态缸的采光用较强的散射光射光选择生命力强的生物，动选择生命力强的生物，动物不宜太多物不宜太多, ,个体不宜太大个体不宜太大防止外界生物或非生物因素的干扰防止外界生物或非生物因素的干扰生态缸中能够进行物质循环和生态缸中能够进行物质循环和能量流动，且在一定时期内保能量流动，且在一定时期内保持稳定持稳定为光合作用提供光能；便于观察为光合作用提供光能；便于观察便于操作；缸内储备一定量的便于操作；缸内储备一定量的空气空气防止水温过高导致水生植物死亡防止水温过高导致水生植物死亡减少对减少对O2的消耗，防止生产量消耗量的消耗，防止生产量消耗量3基本操作要求基本操作要求(1)小生态缸的设计要求及分析小生态缸的设计要求及分析(2)生态缸稳定性观察与分析生态缸稳定性观察与分析观察稳定性，可通过观察稳定性，可通过观察动植物的生活情况、观察动植物的生活情况、水质变化、基质变化等水质变化、基质变化等判断生态系统的稳定性。判断生态系统的稳定性。由于生态缸中的生态系统极为简单，自我调节由于生态缸中的生态系