生物生态系统的物质循环1

生物生态系统的物质循环1第1页/共52页生态系统的能量流动输入：输出（散失）：传递：能量形式转化：生产者所固定的能量是流经整个生态系统的总能量。(光合作用)各营养级自身的呼吸作用＋分解者的呼吸作用呼吸作用

路径：_________________________形式：_________________________食物链、食物网有机物中的化学能太阳能→有机物的化学能→热能各营养级的能量为什么不能百分之百流入下一营养级？第2页/共52页浮游动物浮游植物海洋中的生物量倒金字塔松毛虫松树森林中的个体数量倒金字塔能量正金字塔生态金字塔第3页/共52页

生态系统依靠太阳源源不断地提供能量，而生态系统中的物质却都是由地球提供的。生物为维持生命每天都要消耗大量的物质，如氧、水、氮、碳和许多其他物质，为什么这些物质亿万年来没有被生命活动所耗尽？

问题探讨第4页/共52页第五章生态系统及其稳定性第3节生态系统的物质循环第5页/共52页学习要点:1、识记生态系统物质循环的概念;2、以水循环、碳循环、氮循环为例，理解物质循环过程;3、理解能量流动和物质循环的关系;4、关注碳循环平衡失调与温室效应的关系.5、生物放大作用第6页/共52页元素地壳细胞O48.6%65%C0.09%18%Fe4.75%0.01%H0.76%10%N0.03%3%几种元素在地壳中和细胞中含量的比较表组成细胞的元素在地壳中都含有，说明：_________________________________细胞中元素与地壳的含量有很大差别，说明：__________________________________生物界与非生物界具有统一性生物界与非生物界具有差异性第7页/共52页物质循环的概念：组成生物体的

等基本元素，在

和

之间往返循环利用的过程，又称为生物地球化学循环。C、H、O、N、P、S

生物群落无机环境抓住要点:1、这里的“物质”指的是

？

2、这里的“循环”是指在

往返出现？3、循环的范围是？4、物质循环具有什么特点？

第8页/共52页

总结：

1.物质：组成生物体C、H、O、N、P、S等基本元素。而不是单质，也不是化合物。2.范围：是指地球上最大的生态系统——生物圈。其中的物质循环带有全球性，所以又叫生物地球化学循环。4.特点：具有全球性，反复利用，循环流动.3.循环：第9页/共52页水循环：

水是组成生物体的重要成分，约占体重的60％～95％，体内进行一切生化反应都离不开水。地球上水通过蒸发、降雨、植物的蒸腾、吸收等过程反复循环。第10页/共52页第11页/共52页问题探讨：你自己所呼出的二氧化碳都去了哪里？再想一想这些二氧化碳分子中的碳元素和氧元素是怎样来到你体内的？第12页/共52页

思考与讨论：1、碳在自然界和生物体内以什么形式存在？2、碳是如何分别进出生产者、消费者、分解者各个环节（以什么形式、通过哪些生命活动、形成哪些产物等）？碳循环：

碳元素约占生物体干重的49％，碳是有机化合物的“骨架”，没有碳就没有生命。第13页/共52页碳循环过程

第14页/共52页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：主要是CO2；CO2和碳酸盐含碳有机物；绿色植物的光合作用食物链（网）①生物的呼吸作用②微生物的分解作用③化石燃料的燃烧碳循环的特点：第15页/共52页大气中的CO2燃烧光合作用呼吸作用生产者消费者摄食微生物的分解作用呼吸作用

分解者

化石燃料（泥炭、煤、石油）动植物的遗体和排出物第16页/共52页碳循环消费者生产者大气中的CO2分解者第17页/共52页生产者消费者分解者大气中的CO2库化石燃料(1)碳从无机环境进入生物群落的途径有：_____作用和化能合成作用。(4)在生物群落内部，碳通过食物链和食物网，以含____有机物的形式传递。(3)在无机环境与生物群落之间,碳以_____的形式循环.(2)碳进入大气的途径有：光合呼吸作用、分解作用、燃烧CO2碳练习：第18页/共52页2.下图是自然界中碳循环简图，图中的甲、乙、丙代表生态系统的组成成分。下面各项中，正确的是（）。

乙为生产者，丙为分解者，甲为消费者第19页/共52页2023/4/19(变式)下图是自然界碳循环的简图。图中的甲、乙、丙各代表什么

甲为生产者，乙为分解者，丙为消费者第20页/共52页

在自然状态下，植物光合作用的速率与生物的呼吸作用和分解者的分解作用速率大致相等，大气中的CO2

含量处于稳定状态。

在我们生活中，生态系统的碳循环平衡吗?如果不平衡的话，导致了什么结果？怎么造成的？有没有解决方法呢?关注社会第21页/共52页

温室效应的控制不只是某一个国家的事情，为此1997年12月11日联合国在日本东京有关温室气体的排放签署了《京都议定书》，这基于物质循环具有_________的特点。下图是一幅1989年世界环境日主题的宣传画全球性第22页/共52页社会热点：温室效应1、温室气体：CO2过多2、CO2增多的原因化石燃料的大量燃烧森林、草原等植被的破坏3、温室效应的危害极地冰川加速融化沿海城市被淹没农田减少，粮食减产第23页/共52页如何解决“温室效应”？1、减少煤、石油等化石燃料的燃烧，提高能效。2、开发新的洁净能源，如核能、太阳能、风能、水能等。3、大面积植树造林，降低空气中CO2含量。第24页/共52页生物固氮与固氮作用每年生物固氮的总量占地球上固氮总量的90%左右，生物固氮在地球的氮循环中具有十分重要的作用。生物固氮工业固氮高能固氮(电离固氮）固氮作用大气中的N2

NH3固氮微生物大气中的N2

NH3高温、高压化学催化剂大气中的N2

NH3N2

＋H2ONH3+HNO3闪电第25页/共52页棒槌形、T字形、Y字形固氮微生物的种类共生固氮微生物

自生固氮微生物豆科植物有没有固氮能力？小麦、水稻有没有固氮能力？固氮微生物主要是固氮细菌、还有固氮放线菌和固氮蓝藻根瘤菌共生固氮微生物的代表“8”字形圆褐固氮菌自生固氮微生物的代表根据固氮能力时的状态第26页/共52页大气中的N2尿素及动植物遗体NO3-土壤中的微生物NH3NO3-氮素化肥生物固氮三、生物固氮的意义（在氮循环中的作用）第27页/共52页大气中的N2生物固氮工业固氮高能固氮

(闪电固氮)豆科植物非豆科植物动物动植物遗体、残体、

排泄物中的有机氮NH3NO3¯NH3NO3¯氮肥氨化细菌硝化细菌反硝化细菌反硝化作用食物链氨化作用硝化作用氮循环的主要环节有：固氮作用→生物体内有机氮的合成→氨化作用→硝化作用→反硝化作用氮循环第28页/共52页09年北京高考题：为研究森林群落在生态系统物质循环中的作用，美国一研究小组在某无人居住的落叶林区进行了3年实验。实验区是两个毗邻的山谷（编号1、2），两个山谷各有一条小溪。1965年冬，研究人员将2号山谷中的树木全部砍倒留在原地。通过连续测定两条小溪下游的出水量和硝酸盐含量，发现2号山谷小溪出水量比树木砍倒前升高近40%。两条小溪中的硝酸盐含量变化如图所示。第29页/共52页第30页/共52页请回答问题：1.大气中的N2进入该森林群落的两种途径有

。在森林群落中，能从环境中直接吸收含氮无机物的两大类生物是

。2.氮元素以N2、NO3-和

的形式被生物吸收，进入细胞后主要用于合成

两类生物大分子。3.图中显示，1号山谷溪水中的硝酸盐含量出现季节性规律变化，其原因是不同季节生物

。4.1966年5月后，2号山谷溪水中的硝酸盐含量急剧升高，主要的两个原因是

。5.硝酸盐含量过高的水不宜饮用。在人体消化道中，硝酸盐可转变成亚硝酸盐。NO2-能使DNA中C-G碱基对中的“C”脱氨成为“U”。上述发生突变的碱基对经两次复制后，在该位点上产生的碱基对新类型是

、

。6.氮元素从森林群落输出的两种途径是

。7.该实验结果说明森林群落中植被的两个主要作用是

。第31页/共52页答案：（1）生物固氮、闪电固氮植物和微生物（2）NH4＋蛋白质、核酸（3）对硝酸盐的利用量不同（4）①丧失了植物对硝酸盐的吸收②动植物遗体分解后，产生的硝酸盐进入小溪（5）T—AU—A（6）通过细菌的作用将硝酸盐最终变为N2返回大气、雨水的冲刷（7）涵养水源、同化无机环境中的氮元素第32页/共52页施用农药DDT的地区，虽然只占陆地面积的一小部分，可是在远离施药地区的南极动物企鹅体内也发现了DDT，南极动物体内为何会出现DDT？此现象说明了什么？全球性第33页/共52页生物放大

生物富集作用又叫生物浓缩,是指生物体通过对环境中某些元素或难以分解的化合物的积累，使这些物质在生物体内的浓度超过环境中浓度的现象。是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积聚的过程.

因为这些污染物一般具有化学性质稳定而不易分解、在生物体内积累而不易排出等特点，所以，生物富集作用随着食物链的延长而不断加强。第34页/共52页

水俣病实际为有机汞的中毒。患者手足协调失常，甚至步行困难、运动障碍、弱智、听力及言语障碍、肢端麻木、感觉障碍、视野缩小；重者例如神经错乱、思觉失调、痉挛，最后死亡。

发病起三个月内约有半数重症者死亡，怀孕妇女亦会将这种汞中毒带给胎中幼儿，令幼儿天生弱智。水俣病——汞中毒第35页/共52页

镉进入人体，使人体骨胳中的钙大量流失，使病人骨质疏松、骨胳萎缩、关节疼痛。曾有一个患者，打了一个喷嚏，竟使全身多处发生骨折。另一患者最后全身骨折达73处，身长为此缩短了30厘米，病态十分凄惨。痛痛病在当地流行20多年，造成200多人死亡。痛痛病——镉污染第36页/共52页3.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的平均浓度种群甲乙丙丁能量2.8×1092.8×1099×1072.9×109DDT浓度0.040.350.393.41）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_______第37页/共52页三、能量流动与物质循环的关系生态系统的存在是靠物质循环和能量流动来维持的。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，二者相互依存，又相辅相承，形成密不可分的统一整体。第38页/共52页能量流动和物质循环又有本质上的区别：

能量流经生态系统各个营养级时是逐级递减，而且运动是单向的、不是循环的，最终散失在环境中。

物质循环是带有全球性的，在生物群落与无机环境间物质可以反复出现，反复利用，循环运动，不会消失。三、能量流动与物质循环的关系第39页/共52页

在生态系统中，碳循环始终与下列哪项结合在一起进行的？（）

A．氮循环B．水循环

C．能量流动

D．能量循环练习：C第40页/共52页项目能量流动物质循环内容和形式特点范围联系能量、以有机物形式流动元素、以无机物的形式流动单向流动、逐级递减反复利用、循环流动生态系统的各营养级生物圈能量流动和物质循环二者相互伴随，相辅相承，物质为能量流动提供载体；能量为物质循环提供动力。第41页/共52页知识总结：物质循环举例：碳循环循环形式温室效应概念与能量流动的关系第42页/共52页练习：1.下图是自然界碳循环的简图，图中的A、B、C、D各代表在生态系统各成分中何种成分？C为生产者，B为分解者，A为消费者，D无机环境

CDBA第43页/共52页辨图要点：1、碳循环中，只有生产者与无机环境之间的传递是相互的，其他各成分之间的传递都是单向的。2、生产者指向消费者和分解者（传递），而消费者和分解者则指向无机环境（传递）。3、消费者指向分解者（传递）。CDABCDBA第44页/共52页2.﹙03年全国﹚以单位面积计，热带雨林中残枝落叶较温带森林的多，土壤中有机物的积累量一般是A．热带雨林小于温带森林B．热带雨林大于温带森林C．热带雨林等于温带森林D．热带雨林与温带森林无法比较第45页/共52页拓展题(P104)提示：农田是人工生态系统，是以提高农作物的产量和效益，使能量更多地流向人类，满足人类的需要为目的的。农田土壤中氮的含量往往不足