3.3生态系统的物质循环课件高二上学期生物人教版选择性必修22

本节聚焦第3章

生态系统及其稳定性第3节生态系统的物质循环生态系统的物质循环过程是怎样的？怎样理解生物富集的成因和危害？物质循环与能量流动的关系是怎样的？

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。

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。讨论

问题探讨胡杨林

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。

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。讨论

问题探讨胡杨林

3．假如你在操场上运动，呼出一口气，许多CO2分子就离开你的身体。想象一下，这些CO2分子离开你之后，会开始怎样的旅行？CO2CO2CO2光合作用食物

问题探讨生物群落非生物环境不断循环生物体和大气中的碳含量，都长期处于稳定的状态，是如何维持的呢

问题探讨

CO2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CO2。

思考·讨论分析碳循环的过程

1．碳在非生物环境和生物体内分别以什么形式存在？①在非生物环境中主要是CO2的形式。

②在生物群落中主要是含碳有机物的形式。大气中的二氧化碳库

思考·讨论分析碳循环的过程

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。消费者分解者CO2生产者环境环境光合作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用捕食

思考·讨论分析碳循环的过程

3．碳的进出除生产者、消费者、分解者外，还有没有其他途径？其他途径：煤、石油等化石燃料的开采与使用，将有机物分解为二氧化碳等。

思考·讨论分析碳循环的过程

4．你如何看待人类活动对碳循环的影响？人类活动对煤和石油等能源的利用，会向大气中排放大量的CO2；大力开展植树造林、开发新能源、发展节能产业等，有利于降低大气中的CO2浓度，维持生物圈的碳平衡。

与社会的联系温室效应

现代工业迅速发展，人类大量燃烧煤炭、石油和天然气等，使地层中经过千百万年而积存的碳元素，在很短的时间内释放出来，打破了生物圈中的碳循环的平衡。大气中二氧化碳浓度的增加，形成温室效应。

1．产生温室效应的原因

（1）化石燃料的开采和使用大大增加了二氧化碳的排放。

（2）森林、草原等植被遭到大面积破坏。

（1）减少CO2排放：开发新能源，减少化石燃料燃烧等；（2）增加CO2的吸收和固定量：大力植树种草，提高森林覆盖率；（3）提高秸秆还田率，提高农田土壤储碳量。增加碳储存减少碳排放

2．缓解温室效应措施（国家层次）：

与社会的联系温室效应

与社会的联系温室效应

关水电、节约纸点适量、不浪费乘公交、少开车戒奢侈、捐旧衣重隔热、简装修低碳生活

2．缓解温室效应措施（个人层次）：

1．碳循环过程图解

一、碳循环

化石燃料燃烧生产者摄食消费者遗体和排出物分解者呼吸作用呼吸作用光合作用大气中的CO2库分解作用非生物环境生物群落水圈中的CO2库

2．物质循环

（1）概念

组成生物体的碳、氢、氧、氮、磷、硫等元素，都在不断进行着从＿＿＿＿＿＿到＿＿＿＿＿，又从＿＿＿＿＿到＿＿＿＿＿＿的循环过程，这就是生态系统的物质循环，又叫＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

①这里的“物质”指的是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

②这里的“循环”是指在＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿之间反复利用。③“循环”的范围是＿＿＿＿＿。

（2）特点

＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

一、碳循环

非生物环境生物群落生物群落非生物环境生物地球化学循环组成生物体的元素生物圈非生物环境和生物群落全球性、循环往复

一、碳循环

3．

物质循环在农业方面的应用（1）动物的取食、消化能促进物质循环；（2）动物粪便被分解者分解后可供植物吸收利用；（3）动物呼出的CO2还可为水稻的光合作用补充原料。——种养结合模式

归纳总结碳循环的过程

（1）碳在生物群落和无机环境之间的循环主要是以＿＿＿的形式进行的。（2）碳在生物群落内以＿＿＿＿的形式进行传递。（3）碳进入生物群落的途径：

①光合作用（主要）②化能合成作用（4）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。CO2有机物

拓展延伸巧辨图形判断参与碳循环的四种成分

大气中的CO2库生产者分解者消费者生产者初级消费者大气中的CO2库次级消费者分解者大气中的CO2库生产者初级消费者次级消费者三级消费者分解者

辨图要点：

①碳循环中，只有生产者与非生物环境之间的箭头是双向的。②箭头指向最多的是大气中的CO2库，其次是分解者。即时巩固

1．下列有关碳循环的叙述，错误的是（）

A．化石燃料的开采和使用是导致温室效应的主要原因

B．碳元素在生物群落和非生物环境之间主要以CO2的形式循环

C．CO2能够随着大气环流在全球范围内流动，故碳循环具有全球性

D．只要植树种草、秸秆还田就可以治理温室效应D即时巩固

2．如图为生物圈中碳元素的循环过程，下列有关叙述正确的是（）

A．④过程代表绿色植物的光合作用，③过程代表化能合成作用B．图中甲、乙、丙分别代表消费者、生产者和分解者C．碳循环是指碳元素在甲、乙、丙之间以CO2的形式传递

D．图中甲、乙、丙包含的所有种群共同构成生物群落D

1．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，使其在机体内浓度超过＿＿＿浓度的现象，称作生物富集。

2．常见的生物富集物质

①重金属：铅（Pb）、镉（Cd）、汞（Hg）等；②人工合成的有机物：DDT、六六六等。

3．特点

①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（全球性）。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。

二、生物富集

环境在环境和生物体中存在形式是比较稳定的；被生物体吸收后，难以降解、不易排出。

二、生物富集

DDT在生物体内的浓度沿食物链不断升高。

生物富集作用与能量流动正好相反。

三、能量流动和物质循环的关系

化石燃料燃烧生产者摄食消费者遗体和排出物分解者呼吸作用呼吸作用光合作用大气中的CO2库水圈中的CO2库呼吸作用非生物环境生物群落光能热能碳循环能量流动

1．联系同时进行，彼此相互依存，不可分割。

（1）能量的固定、储存、转移和释放，离不开物质的＿＿与＿＿＿等过程。物质是能量沿食物链（网）流动的＿＿＿，能量是物质在生态系统中往复循环的＿＿＿。（2）两者都借助＿＿＿＿＿＿＿＿进行。（3）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。

三、能量流动和物质循环的关系

合成分解载体动力食物链和食物网

2．区别项目能量流动物质循环形式特点范围以有机物形式流动主要以无机物的形式全球性、往复循环生物圈单向流动、逐级递减生态系统的各营养级

三、能量流动和物质循环的关系

即时巩固

3．某些人工合成的化合物如DDT、六六六等，进入环境后可参与生态系统的物质循环，但是，这些化合物难以被降解并在生物体内蓄积。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DDT的平均浓度。下列说法错误的是（）

甲乙丙丁能量/[kJ·(m2·a)－1]2．8×1091．3×1089．1×1072．9×107DDT浓度/ppm0．040．350．393．4

A．该生态系统的水体中DDT的浓度小于0．04ppm

B．四个种群最简单的能量流动渠道是形成一条食物链

C．甲种群可能是该生态系统组成成分中的生产者

D．丁种群个体死亡后释放的DDT还可能再进入丁种群B即时巩固

4．下列关于物质循环和能量流动关系的叙述，错误的是

（）

A．物质为能量的载体，使能量在生物群落与非生物环境之间循环往复

B．能量作为动力，使物质在生物群落与非生物环境之间循环往复

C．物质循环的过程中伴随着能量流动

D．二者相互依存，不可分割A

四、探究土壤微生物的分解作用

四、探究土壤微生物的分解作用

1．土壤的处理对照组土壤＿＿＿＿＿；实验组土壤＿＿＿＿＿。

2．落叶的处理将落叶洗浄，干燥后称重，再放入叶袋。

3．埋入落叶在实验地挖2个深5cm的坑，埋入叶袋。

4．观察结果叶袋在土壤中埋放12d后取出，冲洗叶片，干燥后称重并记录结果。

5．结论【参考案例1】

落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？不做处理60℃处理1h落叶未腐烂落叶腐烂

四、探究土壤微生物的分解作用

提出问题落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？实验假设实验设计自变量实验组对照组实验现象实验结论落叶在土壤微生物的作用下可以腐烂是否含有土壤微生物对土壤灭菌处理对土壤不做任何处理（自然状态）相同时间内实验组落叶未腐烂，对照组落叶腐烂土壤微生物对落叶有分解作用1．不宜采用剧烈条件杀死土壤微生物，以免改变土壤的理化性质。2．实验可以设置3组重复，以增加可信度。

四、探究土壤微生物的分解作用

【参考案例2】探究土壤微生物对淀粉的分解作用

1．制备土壤浸出液

将土壤放入里面垫有厚纱布的烧杯中，加无菌水搅拌，然后将纱布连同土壤一起取出。将留在烧杯中的土壤浸出液静置一段时间备用。

2．制备淀粉糊

将20g淀粉溶于480mL开水中，充分搅拌，制成糊状，得到质量分数为4%的淀粉糊。静置

四、探究土壤微生物的分解作用

【参考案例2】探究土壤微生物对淀粉的分解作用

3．灭菌

将蒸馏水、部分土壤浸出液（灭菌后可作为对照）、淀粉糊、实验所用的烧杯和试管等器皿放入灭菌锅中灭菌。

4．分解反应

取两个烧杯，分别加入等量＿＿＿＿，再分别向两个烧杯中加入等量的＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿。

5．显色反应

可用＿＿＿＿＿或＿＿＿＿＿进行检测。淀粉糊土壤浸出液蒸馏水碘液斐林试剂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实验结论土壤微生物能分解淀粉吗？土壤微生物能分解淀粉是否含有土壤微生物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

四、探究土壤微生物的分解作用

即时巩固

5．为探究落叶是否是在土壤微生物的作用下腐烂的，下列实验设计中，错误的是（）

A．可选择带有落叶的土壤为实验材料，筛选出落叶和土壤

B．将落叶平均分成两份，置于网兜中

C．把土壤分成两组，对照组土壤进行接种微生物处理，实验组土壤不做处理

D．将落叶连同网兜分别埋入对照组和实验组两组土壤中，观察腐烂情况C

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练习与应用CD

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练习与应用

3．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

二、拓展应用

1．生物圈是不是一个在物质上自给自足的系统？为什么？

【提示】是。

生物圈是指地球上所有生物以及非生物环境的总和，他们通过物质循环构成一个物质上自给自足的系统。D

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练习与应用

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呢？

【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