第413节：生态系统中的物质循环

第4.1.3节生态系统中的物质循环三生态系统中的物质循环生态系统中的能量与物质

能量来源于太阳，是生态系统一切活动和过程的最终推动力，能量总是由高效能向低效能沿单方向流动，而且只能用一次。物质来自地球本身，是构成生态系统生命和非生命组分的原材料，物质在生态系统中可以反复循环利用，既是维持生命活动的物质基础，又是能量的载体。物质可循环，能量不能循环！

指生态系统内的各种化学元素及其化合物在生物群落和无机环境之间，沿着特定的途径从环境到生物体，再从生物体到环境，不断地进行反复循环变化的过程。(一)物质循环的概念：三生态系统中的物质循环(1)物质：(2)过程：(3)特点：各种化学元素及其化合物具有全球性，反复利用，循环流动。生物群落无机环境(4)主要内容：水循环、碳循环、氮循环三生态系统中的物质循环1.水循环水在细胞中的存在形式：水在自然界中的存在形式：水循环的动力：水循环的环节：自由水、结合水冰、雪、蒸汽、咸水、淡水太阳辐射、重力等蒸发、凝结、水汽输送、降水、三生态系统中的物质循环1.水循环过程：三生态系统中的物质循环1.水循环水循环的主要方式：

蒸发：地表和海洋中的水在太阳能作用下变成水蒸气进入大气中。

降水：大气中的水汽以雨雪冰雹的形式降落到地面和海洋。三生态系统中的物质循环1.水循环水循环的意义：①维持全球水量平衡；②更新陆地淡水资源；③调节全球热量平衡；④塑造地表形态。三生态系统中的物质循环2.碳循环碳是构成生命体的

元素；碳是有机化合物的“

”，没有碳就没有生命。最基本骨架三生态系统中的物质循环2.碳循环过程图解(1)碳循环的形式：(2)碳在自然界中的存在形式：(3)碳在生物体内的存在形式：(4)碳进入生物体的途径：(5)碳在生物体之间传递途径：(6)碳进入大气的途径：三生态系统中的物质循环2.碳循环(1)碳循环的形式：(2)碳在自然界中的存在形式：(3)碳在生物体内的存在形式：(4)碳进入生物体的途径：(5)碳在生物体之间传递途径：(6)碳进入大气的途径：CO2CO2和碳酸盐含碳有机物食物链（网）①生物的呼吸作用②微生物的分解作用③化石燃料的燃烧①绿色植物的光合作用②化能合成作用三生态系统中的物质循环2.碳循环光合作用呼吸作用分解作用呼吸作用呼吸作用燃烧作用分解作用摄食作用碳的双向传递在？三生态系统中的物质循环2.碳循环社会热点：温室效应(1)温室气体：CO2过多(2)CO2增多的原因①化学燃料的大量燃烧，产生大量CO2。②植被破坏,降低对大气中CO2的调节能力。(3)温室效应的危害

加快极地和高山冰川的融化，导致海平面上升，进而对人类和其他许多生物的生存构成威胁。如何解决“温室效应”？减少煤、石油等化石燃料的燃烧，提高能效。开发新的洁净能源，如核能、太阳能、风能、水能等。大面积植树造林，降低空气中CO2含量。三生态系统中的物质循环2.碳循环1、关于碳循环的叙述，错误的是（）A．产生温室气体B．需要能量驱动C．不依赖于水 D．具有全球性2、右图是自然界碳循环的简图，图中的甲、乙、丙各代表（）A．甲为生产者，乙为分解者，丙为消费者

B．甲为消费者，乙为分解者，丙为生产者

C．甲为分解者，乙为生产者，丙为消费者

D．甲为生产者，乙为消费者，丙为分解者3、保护环境，减少温室气体CO2的排放，需要世界各国的共同努力，是因为()A．物质循环具有全球性B．物质循环具有单向性C．能量流动具有循环性D．能量流动是逐级递减的课堂练习4、右图是生态系统中碳循环示意图，图中“→”表示碳的流动方向。以下叙述正确的是()A．碳元素以二氧化碳形式从D传到A和F

B．D→A→B→E构成了一条食物链

C．图中包含了7条食物链

D．B和F之间的关系为竞争和捕食课堂练习解析：由图示可知，D为生产者，A、B、E为消费者，F为分解者，C为大气中的CO2，所以碳元素由D传到A和F是以有机物的形式进行的；食物链中不包括分解者，所以图中只有D→A→B→E一条食物链；因为F为分解者，分解者不属于食物链的环节，所以与B之间不存在竞争或捕食关系。三生态系统中的物质循环3.氮循环

氮气是无害气体，占大气组成的79%。

氮是叶绿素、蛋白质的组成成分，也是能量系统（ATP）的组成部分。氮在环境中的主要形态有三种：分子氮：（N2）有机氮化合物：(缩脲,蛋白质,亚硝酸酯)无机氮化合物：（NH3）植物所能利用的氮的形式：NO2-，NO3-，NH4+三生态系统中的物质循环3.氮循环(1)固氮作用固氮作用是分子态氮被还原成氨和其他含氮化合物的过程。方式①非生物固氮即通过闪电、高温放电等固氮，这样形成的氮化物很少。②生物固氮即分子态氮在生物体内还原为氨的过程。大气中90%以上的分子态氮都是通过固氮微生物的作用被还原为氨的。三生态系统中的物质循环①非生物固氮

通过闪电、陨石、宇宙射线、火山爆发等活动的高能固氮，其结果形成氨或硝酸盐，然后随着降雨到达地球表面。速率大概为：8.9kg/(hm2·a)。三生态系统中的物质循环②生物固氮生物固氮是指固氮微生物将大气中的氮气还原成氨的过程。豆科植物和根瘤菌生物固氮速率大概为：100-200kg/(hm2·a)，··············大约占地球固氮的90%。根瘤菌豆类植物通过固氮作用提供含氮养料通过光合作用提供有机养料三生态系统中的物质循环“种豆肥田”的生产经验的科学道理?②生物固氮

农田种植豆科作物以后，不仅豆科作物的根系和枯枝落叶遗留在土壤中，而且衰老的根瘤破溃后，里面的根瘤菌和含氮化合物也遗留在土壤中。上述物质中都含有氮素，所以，农田里种植豆科作物能够起到提高土壤含氮量的作用。三生态系统中的物质循环3.氮循环土壤大气生物水必须经过哪些过程才能反复循环？生物固氮作用、硝化作用、反硝化作用(2)氮循环的过程三生态系统中的物质循环(二)物质循环和能量流动的关系：

生态系统的能量流动和物质循环都是通过食物链和食物网的渠道实现的。

生态系统的存在是靠物质循环和能量流动来维持的。三生态系统中的物质循环(二)物质循环和能量流动的关系：以有机物为载体无机物：CO2沿食物链网单向流动在生物群落与无机环境间反复循环生态系统各营养级生物圈单向流动、逐级递减具全球性，反复利用、循环往复同时进行，相互依存，不可分割：①能量的固定、储存、转移和释放，离不开物质的合成和分解；②物质是能量沿食物链(网)流动的载体；③能量是物质在生态系统中循环往复的动力。三生态系统中的物质循环(三)生物的富集作用

指环境中的一些污染物（如重金属、化学农药）通过食物链在生物体内大量聚集的过程。

事例：在物质循环过程中，有的物质（如DDT）不易分解，因此通过食物链传递，在生物体内集聚，不易排出。

由于生物的富集作用是沿着食物链进行富集，所以，生物营养级越高，物质富集量越大。1、下面是甲乙丙丁四个种群在一个达到生态平衡的环境中含有的总能量和残留农药的DDT的平均浓度：1)这四个种群中属于生产者的是_________2)写出四个种群的能量流动渠道：___________3)在能量流动的渠道中，_______越高，生物体内的DDT浓度越高，这种现象称为_________甲营养级生物富集课堂练习2、有关物质循环的叙述中，正确的是()

A．只能通过生产者进入生态系统B．只能最终通过微生物的分解作用才能返回无机环境

C．都能通过燃烧返回大气

D．无机环境中的物质可以被生物群落反复利用3、下列说法不正确的是()

A．碳在生物群落与无机环境之间的循环主要是以二氧化碳的形式进行的

B．生态系统的物质循环是物质在整个生物圈的循环

C．组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素都能在生态系统中循环

D．物质循环和能量流动没有任何联系课堂练习解析在氮循环中，N2可通过根瘤菌等进入生物群落，消费者、生产者都可以产生CO2进入无机环境，矿质元素通过燃烧不一定产生气体而返回无机界，物质可反复利用，因此物质在生态系统中是循环流动的。4、关于碳循环的叙述，错误的是(

)A.碳在生物群落与无机环境之间以CO2的形式进行循环B.生态系统的各种成分都参与碳循环过程C.大气中的CO2要变成含碳有机物只能通过绿色物的光合作用D.如果碳循环过程不能进行，生态系统将会被破坏而消失5、在一般情况下，有关生态系统中碳循环的主要渠道正确的图解是(

)课堂练习(1)通过过程①，碳由无机环境中的

转变成绿色植物(如玉米)中的

。(2)图1过程②越复杂，则该生态系统的抵抗力稳定性越

。设过程②代表的生物之间有如图2所示的关系，若E种群的能量为5.8×109kJ，B种群的能量为1.3×108kJ，D种群的能量为1.5×108kJ，能量传递效率为10%，则A种群的能