【化学课件】生物富集及探究土壤微生物的分解作用 2023-2024学年高二上人教版（2019）选择性必修2

第2课时

第3章第3节生态系统的物质循环人教版高中生物选择性必修2生物富集及探究土壤微生物的分解作用

学习目标1.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(重点)。2.通过实验，尝试探究土壤微生物的分解作用(难点)。

情境导入核污水排海海洋是全人类赖以生存的蓝色家园！核污染水中含高达64种核放射性元素，并且七成以上都是超标的，多核素设备难以完全处理，核污水中含碘-129、锶-90、钌-106、碳-14等放射性元素。其中，碘-129可以导致甲状腺癌，锶-90更被世界卫生组织列入一类致癌物清单，易致白血病。《健康时报》援引专家观点时指出，“总体来说，核污水排入大海是会对我们有影响的。人类处于食物链金字塔的顶端，海鲜等生物富集的放射性元素，会通过食物链的传递影响到人类。”事实11.核污水中的物质有什么特点?2.排入大海的核污水中的重金属如何流入生态系统？3.排入海洋的核污水对生态环境、人类生活有哪些影响？结合材料思考

生物富集一

探究土壤微生物的分解作用二目录温故知新任务

生态系统的物质循环生态系统的物质循环物质循环对象：组成生物体的元素特点：全球性，循环性碳循环过程范围：生物圈实例思考：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。是不是所有物质都能较快地通过食物链回归非生物环境呢?一

生物富集一

物质都能较快地通过分解者和食物链回归非生物环境吗？Pb铅是一种青灰色重金属。在加热到400-500℃时会有铅蒸汽逸出形成铅烟，在用铅锭制造铅粉和极板的过程中都会有铅尘散发，污染空气，当空气中铅烟尘达到一定浓度对人体是有害的。Cd镉被人体吸收后，在体内形成镉硫蛋白，选择性地蓄积肝、肾中。其中，肾脏可吸收进入体内近1/3的镉，是镉中毒的"靶器官"。其它脏器如脾、胰、甲状腺和毛发等也有一定量的蓄积。为白色晶体，不溶于水，溶于煤油，可制成乳剂，是有效的杀虫剂，为20世纪上半叶防止农业病虫害，减轻疟疾伤寒等蚊蝇传播的疾病危害起到了不小的作用；但是不易分解，极易造成环境污染，已被停用。DDT六六六进入机体后主要蓄积于中枢神经和脂肪组织中，刺激大脑运动及小脑，还能通过皮层影响植物神经系统及周围神经，使脏器营养失调，发生变性坏死，能危害肝细胞，影响内分泌活动，抑制ATP酶。六六六铅、镉、汞、DDT、六六六等有害物质的循环过程与碳循环不同！！！一

生物富集一铅在生物体内的浓度沿食物链不断升高煤燃烧、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

实例--铅的富集过程分析铅循环的特点及成因任务11、不同采样点中水、水底沉积物和中国血蛤体内铅浓度生物富集中国血蛤（Hiatulachinensis）据图分析，写出分析结果：

。铅在中国血蛤体内的浓度超过环境浓度分析铅循环的特点及成因任务12、对比碳循环，分析铅在生物体内富集的原因消费者生产者分解者吸收摄食呼吸作用非生物环境中的碳分解作用原因：______________________________________________________。铅在生物体内形成难以降解的化合物，且不易排出分析铅循环的特点及成因任务13.如图为水体和多种水生生物体内的铅浓度示意图。水浮游生物鱼水鸟<<2ppm5ppm200ppm1600ppm据图分析，写出分析结果：

。铅在生物体内的浓度沿食物链不断升高一

生物富集一1.什么是生物富集？常见参与生物富集的物质有哪些？2.发生生物富集的物质的特点？3.生物富集的主要途径？4.生物富集与生物放大的区别与联系。5.若某地发生铅污染，谁会是群落中铅含量最高的群体？这种现象只会发生在污染地区吗？从中归纳总结出生物富集的特点？6.生物富集有何危害？如何有效地减少生物富集现象？

自主阅读教材P63-65，小组合作思考讨论完成问题一

生物富集一1.概念：生物体从

吸收、积蓄某种元素或

的化合物，

使其在机体内浓度

环境浓度的现象。超过周围环境难以降解2.常见的生物富集物质：重金属：如铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)等人工合成的有机化合物：如DDT、六六六等3.发生生物富集的物质的特点：在环境和生物体中存在形式是比较稳定的；富集物质必须是生物体能够吸收的且不易排出的；富集物质在生物代谢过程中是不易被分解的；4.生物富集的主要途径：食物链、食物网一

生物富集一生物富集：环境重金属有害化合物生物生物放大：环境重金属有害化合物食物链通过生物放大作用，有害物质在高营养级生物体内含量很高环境重金属有害化合物进入生物体环境重金属有害化合物5、比较生物富集和生物放大一

生物富集一应用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。生物放大：一

生物富集一火山喷发沙尘暴大火大气降水水体植物土壤动物鱼水鸟猛禽煤燃烧金属冶炼浮游生物6.生物富集的特点在农田中使用的DDT杀虫剂，会在南极的企鹅体内检测到（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。一

生物富集一6.生物富集的特点海水沉积物浮游植物浮游动物无脊椎动物鱼海鸟海洋哺乳动物0.000002mg/L0.005~0.16mg/L8mg/kg10mg/kg5~11mg/kg1~37mg/kg110mg/kg160mg/kg生物放大生物富集的实例——PCB(多氯联苯)（2）有害物质会沿食物链逐渐在生物体内聚集，最终积累在食物链的顶端(即随营养级升高，浓度逐级递增，呈现生物放大现象)一

生物富集一7.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8.减少生物富集的的措施：合理利用资源，减少排放；实施垃圾分类；种植能富集有害重金属元素的植物。归纳总结重金属盐和DDT等农药的生物富集作用：生物富集作用与能量流动正好相反，能量在沿食物链流动时逐级递减，而农药或重金属盐则存在“生物富集作用”，即营养级越高，该物质浓度越高。如图所示：跟踪训练1.某些人工合成的化合物如农药DDT、六六六等，进入环境后便参与生态系统的物质循环，但是，这些化合物难以被降解而在生物体内蓄积。如表是某水域生态系统在结构和功能处于相对稳定状态时，甲、乙、丙、丁四个种群所含有的总能量和残留DDT的平均浓度。下列说法错误的是A.该生态系统的水体中DDT的浓度小于0.04ppmB.DDT在代谢中不易分解，具有生物富集作用C.丁种群个体死亡后释放的DDT还可能再进入丁种群D.四个种群最简单的能量流动渠道是形成一条食物链√四个种群符合能量传递和生物富集规律，甲是生产者，乙和丙都处于同一营养级，均为初级消费者，丁是次级消费者。种群甲乙丙丁能量(kJ)2.8×1091.3×1089.1×1072.9×107DDT浓度(ppm)0.040.350.393.4食物链：甲→乙→丁和甲→丙→丁两条食物链，D错跟踪训练2.(2023·湖南怀化高二期末)白洋淀湿地是华北地区重要的湿地生态系统。近年来，由于流入白洋淀的污水增多，水体重金属污染加剧。下列关于该生态系统的叙述，正确的是A.该生态系统出现生物富集现象，可以说明能量流动的特点B.营养级越高的生物体内积累的重金属越多，所获得的能量越少C.使用粪便做肥料，可以为植物提供有机物和能量，实现能量的多级利用D.该生态系统不需要来自系统以外的能量补充就能维持正常功能√有毒物质或不能被生物体分解的物质或重金属在生物体内存在富集现象，营养级越高，生物体内所含的重金属越多，能量具有单向流动、逐级递减的特点，营养级越高，所获得的能量越少任何生态系统都需要不断得到来自系统外的能量补充，以便维持生态系统的正常功能×

生物富集一

探究土壤微生物的分解作用二目录

探究土壤微生物的分解作用二

背景资料

土壤中生活着肉眼看不见的细菌、丝状真菌和呈放射状的放线菌，这些生物的数量是极其繁多的，例如一茶匙表层土就可能含有亿万个细菌。

由于各地气候与环境等因素不同，落叶在土壤中被分解的时间也是不同的，一般在温暖、湿润的环境中需要一至数月时间。秋天刚收获的花生第二年春天从土中刨出的花生

探究土壤微生物的分解作用二

阅读教材P65-66，思考讨论完成问题1.《探究土壤微生物在落叶分解中的作用》该实验的自变量、因变量、无关变量是什么？在实验中是如何控制自变量的？实验结果是怎样的？2.《探究土壤微生物对淀粉的分解作用》该实验的自变量和因变量是什么？实验中选用什么试剂检测因变量的变化？该实验的设计思路是什么？实验流程

探究土壤微生物的分解作用二

探究.实践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参考案例1：设计实验方案提出问题进行实验分析结果、得出结论表达交流做出假设

探究土壤微生物的分解作用二

探究.实践参考案例1：土壤进行处理，排除土壤微生物的作用土壤不进行处理，自然状态落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？注意：实验组的土壤要进行处理，以尽可能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（例如，将土壤用塑料袋包好，放在60℃恒温箱中处理一小时。实验结果：落叶未腐烂落叶腐烂

探究土壤微生物的分解作用二

探究.实践参考案例2：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设计实验方案提出问题进行实验分析结果、得出结论表达交流做出假设

探究土壤微生物的分解作用二

探究.实践参考案例2：纱布烧杯土壤水玻璃棒水取出碘液斐林试剂加热（1）配制土壤浸出液淀粉碘液变蓝淀粉葡萄糖产生砖红色沉淀分解斐林试剂加热1.实验原理：2.实验步骤：

探究土壤微生物的分解作用二

探究.实践淀粉糊加入土壤浸出液加入碘液AB加入蒸馏水A1A2B1B2加入碘液加入斐林试剂加入斐林试剂实验结果不变蓝出现砖红色沉淀变蓝不出现砖红色沉淀室温（20℃）环境放置7d后（2）另取两只烧杯，编号A、B2.实验步骤：参考案例2：1.核污水中的物质有什么特点?2.排入大海的核污水中的重金属如何流入生态系统？3.排入海洋的核污水对生态环境、人类生活有哪些影响？反馈评价具有放射性、半衰期长、难以降解。会被海洋生物吸收，通过食物链向更高级的生物富集：从微生物藻到浮游生物，从小型鱼类到大型鱼类……营养层级越高的生物，体内会富集越多（生物放大）全球大气循环、水循环、物质循环、土壤植物吸收、食物链、食物网等。（1）核污染形成的核辐射可以直接或间接地与动物组织和细胞相互作用，引起细胞和组织的损伤。（2）核辐射通过外照射与内照射对人体产生危害如皮肤烧伤、中枢神经系统、免疫系统、生殖系统等。（3）受核污染影响的有关国家和地区，生态环境被破坏后可能造成经济衰退，进而引起政治、文化等局面的动荡。跟踪训练3.下列关于“探究土壤微生物的分解作用”的实验设计，错误的是A.对照组的土壤不做处理，为自然状态B.对照组和实验组应该包埋同种等量落叶C.实验组土壤灭菌的方法为100℃恒温加热1hD.实验时间为几天甚至几周，因此要有计划地观察和记录√本实验是探究土壤微生物对落叶的分解作用的实验，自变量是土壤中微生物的有无(可采用普通土壤和排除土壤中微生物的土壤)，采用普通土壤的为对照组，采用排除土壤中微生物的为实验组，因变量是落叶的分解速度。探究土壤微生物对落叶的分解作用实验中，对实验组的处理要尽可能避免土壤理化性质的改变可以将土壤用塑料袋包好，放在60℃恒温箱中灭菌1h跟踪训练√4.某兴趣小组以带有落叶的表层土壤(距离地面约6cm)为实验材料，研究土壤微生物对落叶的分解作用，他们对土壤的处理情况如表所示。下列叙述错误的是A.该实验的自变量是土壤是否进行60℃放置处理，实验中的对照组是2组和4组B.60℃放置处理的目的是既排除土壤中微生物的作用，又避免改变土壤的理化性质C.该实验控制自变量的原则是减法原则，无关变量有落叶种类等D.作为实验材料的落叶也应经灭菌处理分析表格:该实验的自变量是土壤湿润条件和是否进行60℃放置处理。因为2、4组壤进行60℃放置处理，土壤中微生物被杀灭，无法分解落叶;1、3组没有进行60℃放置处理，存在微生物，因其土壤的湿润条件不同，分解的落叶量也不相同组别1234土壤处理不处理60℃放置1小时不处理60℃放置1小时土壤湿度湿润湿