【课件】生态系统的物质循环（人教版2019选择性必修2）

第3节

生态系统的物质循环第3章生态系统及其稳定性选修二碳循环1生物富集2目录能量流动和物质循环的关系3习题检测41.概述生态系统的物质循环过程。2.通过分析生物富集的过程，说明生物富集的危害，认同应采取措施减少危害。一、学习目标二、重点分析碳循环的过程，概述生态系统的物质循环过程。说明能量流动和物质循环的过程。三、难点3.说明能量流动和物质循环的关系。4.尝试探究土壤微生物的分解作用。碳循环1问题探讨

胡杨能抗干旱、御风沙、耐盐碱，可顽强地在荒漠中生存繁衍。然而，受水资源短缺的影响，一些远离水源的胡杨也难逃死亡的厄运。这些死亡的胡杨虽历经烈日和荒漠的摧残，却依然傲立于大漠，其枝干往往呈现出千姿百态的奇特造型。1.胡杨死亡后，为什么很长时间都没有腐烂？

荒漠中缺乏水分，分解者数量很少，因此死亡后的胡杨无法被快速分解。问题探讨2.有研究表明，长有胡杨的荒漠土壤一般比草原的贫瘠，这是为什么？

荒漠中生产者的种类与数量很少，能制造的有机物总量就少；消费者与分解者也少，物质循环缓慢；土壤中可供分解者分解的动植物遗体等很少，且分解速度较慢，因此土壤中积累的营养物质很少；而且，胡杨还会从土壤中吸收营养物质，因此，长有胡杨的荒漠土壤比草原的更为贫瘠。碳循环1呼一口气，许多二氧化碳分子就离开你的身体，进入大气中。食物人体的细胞呼吸CO2植物的光合作用这些二氧化碳分子离开你后，会开始怎样的旅行？碳元素和氧元素在生物群落和非生物环境之间是不断循环的。生物体和大气中的碳的含量是怎样维持相对稳定的分析碳循环的过程

二氧化碳能溶于水，因此可在大气和海洋、河流之间进行交换。此外，碳还可以长期固定或保存在非生命系统中，如固定于煤、石油或木材中。人类对煤和石油等能源的利用，向大气中排放了大量的二氧化碳。1.碳在非生物环境和生物体内

分别以什么形式存在？在非生物环境中：主要是CO2，少许碳酸盐。在生物群落中：主要是含碳有机物。煤、石油生物群落中的有机物大气中的二氧化碳库分析碳循环的过程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)？（请用关键词、线段、箭头、方框等构建碳循环的模型。）碳循环1一、碳循环1.过程大气中CO2库生产者分解者消费者化石燃料呼吸作用呼吸作用光合作用摄食燃烧分解作用2.流动形式（2）群落与非生物环境间：（3）生物群落内部:（1）无机环境中的存在形式：CO2和碳酸盐CO2含碳有机物一、碳循环3.进入生物群落的途径4.碳在生物群落内传递的途径生产者的光合作用、化能合成作用食物链（网）5.碳返回非生物环境的途径②分解者的分解作用①生产者、消费者的呼吸作用③化石燃料的燃烧6.碳循环的形式非生物环境（CO2）生物群落（有机物）光合作用、化能合成作用呼吸作用、分解作用二氧化碳一、碳循环7.海洋对碳循环的调节海洋对于调节大气中的碳含量起着非常重要的作用。当大气中二氧化碳含量增加，水圈中的二氧化碳含量也随之增加。如果大气中的二氧化碳发生局部短缺，水圈中的二氧化碳也能及时进入大气。生产者分解者消费者化石燃料呼吸作用呼吸作用光合作用摄食燃烧分解作用大气中CO2库水圈中的CO2库一、碳循环8.碳循环的特点煤石油大气中的CO2库溶解光合作用摄食光合作用分解作用呼吸作用燃烧②具有全球性①循环往复运动

CO2能够随着大气环流在全球范围内流动。注意：海洋对调节大气中的碳含量起着非常重要的作用。一、碳循环思考：如果滥伐森林、大量化石燃料燃烧，对生态系统的碳循环

及生态环境有何影响？破坏碳循环的平衡大气中CO2含量增加温室效应

能量主要以光的形式到达地球，其中大部分最后以红外线的形式从地球再辐射出去。在大气层中，CO2对光辐射没有阻挡，但是能吸收红外线并阻挡红外线通过，就像温室的玻璃顶罩一样，能量进入容易出去难。温室效应1.原因森林、草原等植被遭到大面积破坏。主要原因化石燃料的开采和使用大大增加了二氧化碳的排放。温室效应2.危害极地和高山冰川加速融化海平面上升气温升高对人类和其他生物的生存构成威胁3.措施减少二氧化碳排放：开发新能源，减少化石燃料燃烧。增加二氧化碳的吸收和固定量：大力植树种草，提高森林覆盖率。提高秸秆还田率，提高土壤储碳量。习题巩固1.下图为碳循环示意图，甲、乙、丙表示生态系统中的三种成分，下列叙述正确的是（）碳循环是指二氧化碳

在甲与丙之间不断循

环的过程B.乙在该生态系统中均

处于第二营养级C.甲、乙、丙共同组成生物群落D.生物X不可能不具有细胞核，生物Y不可能含有线粒体C碳循环1二、物质循环1.概念组成生物体的

等基本元素，在不断进行着从

到

，又从

的循环过程。非生物环境C、H、O、N、P、S生物群落生物群落到非生物环境这里的物质是指？这里的生态系统是指？C、H、O、N、P、S等基本元素生物圈生物群落无机环境2.特点①具有全球性(生物地球化学循环)②循环性(反复利用，循环流动)二、物质循环3.物质循环在农业方面的应用物质在生态系统中循环往复运动的特点，对改进农业生产方式

有多方面的启示。鱼稻共生种养结合模式稻田的水给鱼提供生长环境，鱼可吃害虫，排泄物可为水稻提供有机肥，鱼和水稻形成了一个无公害的生物微循环鱼菜共生大棚里，既养鱼又种菜，不影响产量还能节水节肥，实现养鱼不换水，种菜不施肥的神奇效果。鱼帮菜、菜帮鱼，和谐互助鸭子可吃掉水稻叶片上害虫及虫卵，粪便可作有机肥料，其在水里游动，加快水稻对养分吸收，也改良了土壤通透性，达到了生态高效种植效果稻田养鸭二、物质循环4.分解者和消费者在物质循环中的作用土壤中的微生物能够分解有机物，这是物质循环过程中的

重要一环。生态系统中的消费者能够加快物质的循环过程。常见物质循环模型常见物质循环模型1.图1中，A为生产者，B为大气中CO2库，C为消费者，D为分解者。2.图2中，A为生产者，B为大气中CO2库，C为初级消费者，

D为次级消费者，E为分解者。3.图3中，E为生产者，A为大气中CO2库，B、D、F为消费者，

C为分解者。习题巩固1.下列关于生态系统的物质循环的叙述中，正确的是（

）A．所指的物质是指组成生物体的C、H、O、N、P、S等化学

元素构成的化合物B．所说的生态系统是指生物圈C．物质在循环过程中不断减少的D．在“桑基鱼塘”生态系统内实现了物质循环功能B课堂总结（组成生物体的蛋白质、糖类、脂质和核酸等

都是以碳链为基本骨架形成的）1.碳的存在形式非生物环境：CO2（主要）和碳酸盐生物群落：含碳有机物2.碳在生物群落和非生物群落之间循环的形式：CO23.碳在生物群落内的传递形式：含碳有机物4.碳进入生物群落的途径：光合作用（主要）和化能合成作用5.碳在生物群落中传递的主要途径：食物链、食物网6.碳返回非生物环境的途径：①生产者和消费者的呼吸作用；②分解者的分解作用；③化石燃料的燃烧；课堂总结7.与自然界碳循环关系最为密切的两种细胞器：线粒体和叶绿体8.碳循环特点：全球性、反复循环流动9.碳循环具全球性的原因：CO2能够随着大气环流在全球范围内进行。10.海洋对调节大气中的碳含量起着

非常重要的作用。大气循环海洋循环C循环具有全球性、循环性生物富集2生物富集21.概念生物体从周围环境吸收、积蓄某种元素或难以降解的化合物，使其在机体内浓度

环境浓度的现象。超过2.物质（2）人工合成的有机物:如DDT、六六六等。（1）重金属:如铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)等。3.生物富集的主要途径食物链、食物网生物富集24.生物富集的物质的特点①在环境和生物体中存在形式是比较______的；②必须是生物体能够______的且

的；③在生物代谢过程中是____________的。稳定吸收不易被分解不易排出水植物小鱼大鱼鱼鹰5.生物富集现象的特点（1）具有全球性导致生物富集的有害物质可以通过大气、水和生物迁移等途径扩散到世界各地（2）有害物质在生物体内的浓度会沿食物链不断升高。生物富集2铅的富集:煤燃烧、有色金属冶炼铅被排放进入大气沉降在土壤和植被表面进入土壤进入水体植物根吸收叶片摄入铅水生植物、浮游动物直接吸收铅，动物饮用含铅的水，直接摄入铅铅进入体内形成多种比较稳定的铅的化合物，分布于生物体的多种组织细胞中，导致铅不易被排出，积蓄在体内含铅生物被更高营养级动物食用，沿食物链聚集最终积累在食物链的顶端铅在生物体内的浓度沿食物链不断升高生物富集与生物放大的区别与联系比较项目生物富集生物放大区别联系有害物质在生物体内形成稳定的不易排出的物质通过食物链逐步浓缩生物富集是生物放大的前提生物富集与生物放大的区别与联系鱼鹰（2.5×10-5）大鱼（2×10-6）小鱼（5×10-7）植物（4×10-8）水（3×10-12）有害物质在生物体内的浓度如图测定结果显示DDT浓度沿食物链放大了一千万倍生物富集与生物放大的区别与联系生物放大作用a.在湖泊里种植大量芦苇，芦苇可以吸收水中的有毒物质，而且芦苇抗毒能力非常强，然后将芦苇进行封存，防止有毒物质重新进入环境。b.某些有益的物质(如：黄金、钽等珍贵稀有物质)也可沿食物链浓缩，这就为人类从生物体中提取某些稀有物质或元素提供一种方法。三、生物富集6.生物富集的危害

进入人体的甲基汞在体内代谢缓慢，且不易排出，严重时会引起中毒。通过血脑屏障进入大脑的汞会侵害脑神经，导致脑萎缩。1952年，日本5万多只猫集体跳海自尽2017年9月24日《水俣公约》第一届缔约国会议开幕日本患者呼吁加强管控能量流动和物质循环的关系3能量流动和物质循环的关系3一、区别项目能量流动物质循环形式过程范围特点主要以有机物中化学能形式主要以无机物形式(群落和非生物环境间主要以CO2的形式)沿食物链（网）单向流动(开放型)在无机环境与生物群落之间循环往返(封闭型)各营养级间(生物群落)生物圈单向流动，逐级递减(能量来自于太阳)全球性、循环性(物质由地球提供)能量流动和物质循环的关系3二、联系能量的固定、储存、转移和释放，都离不开物质的合成和分解

等过程。物质作为能量的载体，使能量沿着食物链（网）流动；

能量作为动力，使物质能够不断地在生物群落和非生物环境之

间循环往返。生态系统中的各种组成成分，正是通过能量流动和物质循环，

才能够紧密地联系在一起，形成一个统一的整体。能量流动和物质循环是生态系统的主要功能，它们同时进行，

相互依存，不可分割。习题巩固1.物质循环和能量流动的起点和终点是否相同？2.同碳元素一样，氮在生物群落和非生物环境之间也是不断循环的。为什么还要往农田中不断地施加氮肥？

不同。能量流动的起点是生产者固定的太阳能，终点是以热能的形式散失。物质循环没有起点和终点。

因为农民要不断地从农田中收获农产品，会带走大量的氮元素，因此要通过往农田中不断地施加氮肥。能量流动和物质循环的关系3三、探究土壤微生物的分解作用第二年春天从土中刨出的花生(1)土壤中存在种类、数目繁多的细菌、丝状真菌、呈放射状的放线菌等微生物，它们在生态系统中的成分为_______。(2)分解者的作用是将环境中的_______分解为_______，其分解速度与环境中的______、水分等生态因子相关。分解者有机物无机物温度秋天刚收获的花生1.实验原理三、探究土壤微生物的分解作用土壤进行处理，排除土壤微生物的作用，同时要尽可能避免土壤理化性质的改变。提出问题实验假设实验设计自变量实验组对照组实验现象结论分析落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？落叶在土壤微生物的作用下可以腐烂土壤中是否含微生物对土壤高温处理（灭菌）对土壤不做任何处理（自然状态）相同时间内对照组落叶腐烂，实验组不腐烂土壤微生物对落叶有分解作用不能加热烘干，会导致土壤理化性质发生改变，可将土壤用塑料袋包好，放在60℃恒温箱中1小时灭菌三、探究土壤微生物的分解作用提出问题实验假设实验设计自变量实验组对照组实验现象加入碘液A1B1加入斐林试剂，水浴加热A2B2结论分析土壤微生物能分解淀粉吗？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A杯中加入适量淀粉糊+30mL土壤浸出液B杯中加入等量淀粉糊+30mL蒸馏水不变蓝变蓝产生砖红色沉淀不产生砖红色沉淀土壤浸出液中的微生物能分解淀粉习题巩固3.野生草本植物多具有根系发达、生长较快、抗逆性强的特点，除用于生态治理外，其中一些可替代木材栽培食用菌，收获后剩余的菌渣可作肥料或饲料。相关叙述错误的是（

）A.种植此类草本植物可以减少水土流失B.菌渣作为农作物的肥料可实现能量的循环利用C.用作培养基的草本植物给食用菌提供碳源和氮源D.菌渣作饲料实现了物质在植物、真菌和动物间的转移B习题巩固4.下列关于生态系统中的物质循环的说法错误的是（）A.生态系统的物质循环又叫生物地球化学循环B.生态系统的物质循环发生在种群和无机环境之间C.无机环境中的物质可以通过多种途径被生物群落反复利用D.植物可通过呼吸作用和光合作用参与生态系统的碳循环E.从物质循环的角度看，人体内碳元素的根本来源是大气中的CO2F.科考人员在南极发现了某些有害农药，此现象说明生态系统的物质循环具有全球性的特点B一、物质循环的概念二、物质循环的特点在生态系统中，组成生物体的化学元素进行着从无机环境到生物群落，又从生物群落到无机环境的循环过程，这就是生态系统的物质循环。全球性，反复出现，循环运动三、碳循环碳在无机环境中的存在形式：二氧化碳和碳酸盐碳循环的形式：二氧化碳无机环境光合作用，化能合成作用生物群落呼吸作用，微生物分解作用四、能量流动和物质循环的关系能量是物质循环的动力，物质是能量流动的载体。课堂总结习题检测4习题检测1.能量流动和物质循环是生态系统的主要功能。判断下列相关表述是否正确。(1)物质循环发生在生物群落与非生物环境之间。（）(2)能量流动和物质循环是两个相对独立的过程。（）√×2.在生态系统中,使二氧化碳进入生物群落的生物主要是（）A.细菌B.真菌C.动物D.绿色植物D习题检测3.竹子中纤维素含量很高。大熊猫每天要吃大量竹子,但一般只能利用其中一小部分纤维素。研究表明,大熊猫的基因组缺少编码纤维素酶的基因,但是肠道中有多种纤维素分解菌。(1)大熊猫与它肠道内某种纤维素分解菌的种间关系为（）A.捕食B.寄生C.互利共生D.原始合作(2)下列叙述不合理的是（）