《3.3 生态系统的物质循环》参考课件1

生态系统的物质循环《荀子》写道：“水深而回，树落则粪本。”从生物学的角度阐释，“树高千丈，叶落归根”蕴含了生态系统的物质循环原理。物质是怎样在生物群落与非生物环境之间循环的？物质循环对于维持生态系统的稳态具有怎样的作用？问题：视频导入：双碳目标遗体和排出物摄食燃烧生产者消费者分解者化石燃料呼吸作用呼吸作用光合作用大气中的CO2库水圈中的CO2库分解作用非生物环境生物群落★碳在生物群落和非生物环境之间的循环主要是以二氧化碳的形式进行的。太快、太多导致温室效应碳循环碳从无机环境进入群落的途径：大气中CO2

生产者（CH2O）光合作用（主要）、化能合成作用碳在群落内部进行传递的渠道与形式？捕食食物链（网）含碳有机物碳从哪些途径从生物群落返回无机环境？（1）生产者和消费者的呼吸作用化石燃料（2）化石燃料的燃烧（3）分解者有分解作用无机环境碳在无机环境与生物群落间是以CO2的形式循环光合作用光合作用光合作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用煤

石油分解者溶解摄食大气中的CO2库微生物的分解作用

分解者（CH2O）消费者（CH2O）生物群落大气中的温室气体（CO2、CH4、N2O等）相当于保温层。大气中CO2越多，地球上的温度升高就越快，这种现象就叫做“温室效应”。在自然生态系统中，碳排放与碳汇保持平衡。工业生产活动使碳排放大于碳汇，从而使大气中的CO2增加。1.原因：非生物环境生物群落呼吸作用、分解作用光合作用、化能合成作用化石燃料燃烧增加2.后果：气温升高，加快极地冰川融化，海平面上升，洪灾、旱灾不断，土地荒漠化加剧，威胁人类和生物的生存。温室效应3.防治措施：减少煤、石油等化石燃料的燃烧开发新的洁净能源，如核能、太阳能、风能、水能等植树造林（森林碳汇）直接从空气中捕集并封存增加碳汇减少碳排放中国国家主席习近平在2020年9月22日召开的联合国大会上表示：“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，CO2排放力争于2030年前达到峰值，争取在2060年前实现碳中和。温室效应大气中的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（非生物的物质和能量）生产者初消次消三级消分解者巧辨图形判断参与碳循环的四种成分（3）全球变暖是当今国际社会共同面临的重大问题，从全球碳循环的主要途径来看，减少___________________和增加_______________是实现碳达峰和碳中和的重要举措。（2021广东）为积极应对全球气候变化，我国政府在2020年的联合国大会上宣布，中国于2030年前确保碳达峰（CO2排放量达到峰值），力争在2060年前实现碳中和（CO2排放量与减少量相等），这是中国向全世界的郑重承诺，彰显了大国责任。回答下列问题：（1）在自然生态系统中，植物等从大气中摄取碳的速率与生物的呼吸作用和分解作用释放碳的速率大致相等，可以自我维持___________。碳中和（2）自西方工业革命以来，大气中CO2的浓度持续增加，引起全球气候变暖，导致的生态后果主要是__________________________________________________________。冰川融化、海平面上升、对人类和其他生物的生存造成威胁使用化石燃料植被覆盖面积1.物质循环的中的“物质”是指___________________。组成生物体的元素2.特点：（1）具有全球性（生物地球化学循环）（2）循环往复物质循环过程中起重要作用的生物

生产者完成了物质和能量的输入；

分解者实现了物质和能量的输出；消费者加快了物质循环；注意：不是化合物或者单质物质循环的概念与特点组成生物体的碳、氢、氧、氮、磷、硫等元素，都在不断进行着从非生物环境到生物群落，又从生物群落到非生物环境的循环过程，这就是生态系统的物质循环（mattercycle）。这里所说的生态系统指的是地球上最大的生态系统一生物圈，物质循环具有全球性，因此又叫生物地球化学循环（biogeochemicalcycle）。（3）农药污染环境。1.“种养分离”的农业生产模式具有三大缺点：（1）畜禽粪便污染；（2）土地利用率低等；2.“种养结合”的农业生产模式：如：牧草-作物-牛/羊；稻-鸭/鱼种养结合养殖业种植业牧草农作物饲料有机肥家禽家畜鱼苗木“循环往复”的特点对改进农业生产方式的启示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环境浓度的现象。2.物质人工合成的有机物：如DDT、六六六等。重金属：如铅（Pb）、镉（Cd）、汞（Hg）等。3.生物富集现象的特点：（1）具有全球性；4.生物富集的主要途径——________________。食物链、食物网原因？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生物富集实例：铅的富集能量流动物质循环范围形式特点过程联系生物群落（生态系统各营养级之间）生物圈主要以有机物中的化学能的形式碳在生物群落和非生物环境间主要以二氧化碳的形式单向流动、逐级递减全球性、循环往复运动沿食物链、食物网单向流动在生物群落和非生物环境之间循环往返1、能量流动的过程离不开物质的_____________；2、物质是能量的________；3、能量是物质循环的_____；生态系统两大主要功能，同时进行，相互依存，不可分割载体合成与分解动力4、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。一个过程的两个方面土壤有很多微生物，这些微生物能分泌多种水解酶将大分子有机物分解成小分子有机物，如纤维素酶、淀粉酶可将纤维素、淀粉水解成葡萄糖。然后被分解者吸收到细胞中进行氧化分解，最终形成CO2、水和各种无机盐，同时释放能量。这个过程其实就是微生物的“分解作用”。土壤中的微生物主要是一些放线菌、细菌、真菌等。查阅资料：实验原理：（1）土壤中生活着种类繁多的细菌、丝状真菌、放线菌等，他们对土壤中的物质起着重要的作用。（2）淀粉在土壤微生物的分解作用下分解为还原糖，还原糖与斐林试剂在水浴加热的条件下会生成砖红色的沉淀。探究土壤微生物的分解作用案例1案例2实验假设微生物能分解落叶使之腐烂微生物能分解淀粉实验设计实验组对土壤高温处理A杯中加入30ml土壤浸出液对照组对土壤不做任何处理B杯中加入30ml蒸馏水自变量土壤中是否含有微生物土壤中是否含分解淀粉的微生物实验现象在相同时间内实验组落叶腐烂程度小于对照组AA1不变蓝A2产生砖红色沉淀BB1变蓝B2不变色结论分析微生物对落叶有分解作用土壤浸出液中的微生物能分解淀粉探究活动准备土壤A实验组：土壤灭菌B对照组：不做处理准备落叶实验组与对照组叶片数量与大小基本一致落叶是否需要灭菌？怎样灭菌？埋入落叶一个月后取出落叶B盆落叶腐烂度大于A盆AB

结论：土壤中微生物对落叶有分解作用。应注意控制哪些无关变量？土壤温度、湿度、pH、处理时间、埋藏深度等怎样控制？实验组与对照组的无关变量相同案例1探究土壤微生物对落叶的作用（实验过程）案例2探究土壤微生物对淀粉的分解作用制备土壤浸出液，静置一天实验组加土壤浸出液，对照组加蒸馏水各30ml分别加入20ml淀粉溶液，混匀在室温（200C左右）放置7天，取出并检测淀粉的分解情况实验分析：自变量？因变量？有无微生物淀粉是否被分解如何判断淀粉是否被分解呢？从实验组（土壤浸出液+淀粉溶液）中取1ml从对照组（蒸馏水+淀粉溶液）中取1ml结果不变蓝变蓝产生砖红色沉淀没有砖红色产生从实验组（土壤浸出液+淀粉溶液）中取1ml从对照组（蒸馏水+淀粉溶液）中取1ml说明：土壤中的微生物对淀粉有分解作用。滴一滴碘液摇匀或滴0.5ml斐林试剂，摇匀，加热碘液碘液斐林试剂斐林试剂在室温（200C左右）放置7天，取出并检测淀粉的分解情况。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。（

）D一、概念检测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（）

A.大熊猫是初级消费者，属于第二营养级B.大熊猫未消化的纤维素会被分解者利用C.纤维素分解菌促进了生态系统中的物质循环D.能量流动方向是竹子→大熊猫→纤维素分解菌CD1.

生物圈是不是一个在物质上自给自足的系统？为什么？是。生物圈是指地球上所有生物与其非生物环境的总和，它们通过物质循环构成一个物质上自给自足的系统。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？农田是人工生态系统，是以提高农作物的产量，使能量更多地流向人类，满足人类需要为目的的。农田土壤中氮的含量往往不足以使作物高产，加之农产品源源不断地自农田生态系统输出，其中的氮元素并不能都归还土壤，所以需要施加氮肥。这与物质循环并不矛盾。二、拓展应用3.下表为生活在某库区水域中层的几种鱼体内重金属的含量（单位：ng・g-1）。请据表推测，这几种鱼中，草食性的鱼是

，杂食性的鱼是

，肉食性的鱼是

，为什么？鱼的种类AB