3.3+生态系统的物质循环课件-2024-2025学年高二上学期生物人教版（2019）选择性必修2

第三章

生态系统及其稳定性生态系统的物质循环大家和我做一个简单的动作先吸气再呼气你能想象这些二氧化碳分子的去向吗？有的可能随着大气环流飘向异国他乡。CO2中的碳、氧元素在生物群落和非生物环境之间是不断循环的。分析碳循环的过程

二氧化碳能溶于水，因此能在大气和海洋、河流之间进行交换。因此，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，向大气排放了大量的二氧化碳。讨论：1.碳在非生物环境和生物体内分别以什么形式存在？碳的存在形式在非生物环境中：在生物群落中：主要是CO2，少许碳酸盐。主要存在大气的CO2库中主要是含碳有机物。分析碳循环的过程2.碳是如何进出生产者、消费者、分解者的（以什么形式、通过哪种生命活动、形成哪些产物等）？大气中的CO2库光合作用或化能合成呼吸作用溶解光合作用进：光合作用（主要方式）

生产者将CO2转化为有机物。将有机物分解为CO2。出：呼吸作用化能合成作用2.碳是如何进出生产者、消费者、分解者的（以什么形式、通过哪种生命活动、形成哪些产物等）？分析碳循环的过程消费者进：摄食

出：呼吸作用将有机物分解为CO2。

将前一营养级的有机物转化为自身的有机物；

大气中的CO2库呼吸作用摄食2.碳是如何进出生产者、消费者、分解者的（以什么形式、通过哪种生命活动、形成哪些产物等）？分析碳循环的过程

大气中的CO2库微生物的分解作用分解者分解者进：食腐、腐生

出：微生物的分解作用将现成有机物转化为自身有机物；将有机物分解为CO2。思考：土壤腐殖质中的碳总量与哪些因素有关？枯枝落叶层有机碎屑层腐殖质层淀积层

取决于碳的进出量，有机物输入多，分解者呼吸强度小的土壤中，腐殖质含量相对较高。腐殖质厚度：温带森林

热带雨林＞遗体和排出物捕食生产者消费者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食物链和食物网请根据以上内容构建碳元素循环往复的示意图：思考：碳元素在生物群落内部是循环往复的吗？不是，在生物群落中是沿着食物链和食物网转移。分析碳循环的过程3.碳返回非生物环境的方式除了通过生产者、消费者、分解者外，还有别的方式吗？大气中的CO2库煤、石油水体中的HCO3-等CO2与HCO3-的相互转化；如果大气中CO2发生局部短缺，水圈中的CO2也能及时进入大气。当大气中CO2含量增加，水圈的CO2含量也随之增加；煤、石油等化石燃料的燃烧。海洋对调节大气中的碳含量起着非常重要的作用。海洋对于调节大气中碳含量起着非常重要的作用海洋的碳含量是大气圈碳含量的56倍。海洋对大气中二氧化碳的吸收是平衡大气中二氧化碳的重要因素。海洋生物利用海洋中所溶解的二氧化碳进行光合作用，其中一部分生物的残体分解释放出二氧化碳，另一部分形成生物碳酸盐沉积，与无机碳酸盐一道固定在岩石圈中，直到受地质作用被抬升到地表经风化作用而重新释放出二氧化碳。遗体和排出物捕食生产者消费者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食物链和食物网请根据以上内容完善构建好的碳元素循环往复的示意图：水圈中的CO2库燃烧化石燃料一

碳循环(1)碳的存在形式：①非生物环境中：

；②生物群落内部：

。主要是CO2含碳有机物1过程CO2(2)碳的循环流动形式：①生物群落与非生物环境之间循环的形式：

。②生物群落内部流动的形式：

。③在生物群落内部沿着________________传递。含碳有机物食物链和食物网(3)碳进入生物群落的途径：

。(4)碳返回非生物环境的途径：

、

、

和

。生产者的光合作用或化能合成作用生产者和消费者的呼吸作用分解者的分解作用化石燃料的燃烧碳循环图解中各成分的判定方法碳循环中各成分包括:生产者、消费者、分解者和大气中的CO2库。①：_______________②：_______________③：_______________④：_______________5：_______________6：_______________7：_______________突破口：先看双箭头，双箭头连接生产者、大气中的CO2库。生产者大气中的CO2库分解者消费者光合作用、化能合成作用呼吸作用分解作用一

碳循环2人类活动对碳循环的影响消极影响

人类活动对煤和石油等资源的利用，会向大气中排放大量的二氧化碳，打破了生物圈中碳循环的平衡，加剧温室效应，引起全球性的气候变化。碳循环失调的后果：温室效应造成温室效应的原因：大气中CO2等温室气体过多。CO2增多的原因：化石燃料的开采和使用（主要）；植被的减少，森林的砍伐。一

碳循环2人类活动对碳循环的影响积极影响

但人类又大力开展植树造林、开发新能源、发展节能产业等，有利于降低大气中的二氧化碳浓度，维持生物圈的碳平衡。一

碳循环2人类活动对碳循环的影响关水电、节约纸点适量、不浪费乘公交、少开车戒奢侈、捐旧衣重隔热、简装修低碳生活二

物质循环1概念

组成生物体的C、H、O、N、P、S等基本元素，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。

2范围

生物圈，又叫生物地球化学循环。3特点全球性，循环往复运动。二

物质循环4应用种养结合-如稻田中养鱼养鸭

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。鱼稻共生

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。鱼菜共生

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①动物的取食、消化能促进物质循环③动物呼出的CO2还可为水稻的光合作用补充原料②动物粪便被分解者分解后可供植物吸收利用优点：二

物质循环5其他物质循环的例子氮循环二

物质循环5其他物质循环的例子磷循环二

物质循环5其他物质循环的例子湿沉降植物残留物和废弃物植物吸收硫循环硫在大气层植物残留物过滤沉积物硫进入水三

能量流动与物质循环的关系能量流动物质循环范围形式特点联系生态系统各营养级之间

生物圈光能→化学能→热能无机物↔有机物单向流动，逐级递减。全球性、循环往复运动同时进行，相互依存，不可分割。①能量的固定、储存、转移和释放，离不开物质的合成和分解；②物质是能量沿食物链(网)流动的载体；③能量是物质在生态系统中循环往返的动力

土壤中的微生物能够分解有机物，这是物质循环过程中重要的一环。生态系统中的消费者能够加快物质的循环过程。非生物环境生物群落回归进入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？铅与人类的生活息息相关铅是一种毒性很强的化学物质资料1：铅对人体血液、血管、肾脏、生殖腺和神经系统等均有毒害作用。在儿童中，铅中毒症状尤为明显。自2013年起，联合国环境规划署和世界卫生组织联合号召：每年十月底在全球开展“预防铅中毒国际行动周”活动。资料2：铅在植物组织中可致光合作用及脂肪代谢的强度减弱，吸水量减少，耗氧量增大，阻碍植物生长，甚至导致死亡。资料3：铅对微生物也具有毒害作用。水浮游生物鱼水鸟2ppm5ppm200ppm1600ppm铅在生物群落中的分布特点：铅在生物体内的浓度沿食物链不断升高。形成这种分布特点的原因：铅在生物体内形成难以降解的化合物，且不易排出。四

生物富集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具有生物富集现象的物质重金属:如铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)等；人工合成的有机物:如DDT、六六六等；一些放射性物质。三

生物富集3发生富集现象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生物富集的途径食物链、食物网。三

生物富集5生物富集现象的特点①具有全球性：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具有生物放大现象：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)。雕（10mg/kg）大鱼（1mg/kg）小鱼（0.2mg/kg）浮游（0.001mg/kg）海水（0.0001mg/kg）Hg在生物体内的浓度探究土壤微生物的分解作用【实验原理】土壤中存在种类、数目繁多的细菌、丝状真菌和呈放射状的放线菌，它们在生态系统中的成分为分解者。分解速度主要与环境温度和湿度有关。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土壤的处理对照组不做处理实验组灭菌60℃1h落叶的处理洗净、干燥后称重，放入叶袋挖坑，10-20cm深处埋入叶袋12d后取出，冲洗，观察叶片腐烂程度或干燥后称重埋入落叶观察结果注意：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组重复实验，以增加可信度（避免偶然因素对实验结果的影响）减法原理案例1

探究土壤微生物对落叶的作用自变量:

土壤中是否含微生物因变量:

落叶的腐烂程度实验现象：在相同时间内实验组落叶的腐烂程度小于对照组实验结论：微生物对落叶有分解作用实验过程：探究土壤微生物的分解作用案例2探究土壤微生物对淀粉的分解作用制备土壤浸出液对照组(B)蒸馏水实验组(A)土壤浸出液制备淀粉糊质量分数4%的淀粉糊（需灭菌）将液体与淀粉糊混合，室温培养7d取样，分别滴加碘液和斐林试剂检测，观察记录混合、培养显色反应静置加法原理实验过程：探究土壤微生物的分解作用实验假设土壤微生物能分解淀粉实验设计实验组A烧杯中加入30mL土壤浸出液＋淀粉糊对照组B烧杯中加入30mL蒸馏水＋与A等量的淀粉糊自变量实验现象AA1A2BB1B2结论分析注：A1、B1中加入碘液，A2、B2中加入斐林试剂并水浴加热。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是否加土壤浸出液探究土壤微生物的分解作用

胡杨能抗干旱、御风沙、耐盐碱，可顽强的在荒漠中生存繁衍，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。讨论:1.胡杨死亡后为什么很长时间都没有腐烂？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。

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。某同学画出三幅表示生态系统部分碳循环的示意图，下列分析错误的是(

)A.甲、乙、丙三幅图中生产者都是AB.图甲中C能促进生态系统的物质循环和能量流动C.图乙中A、B、D、E构成群落，碳在其中流动的形式是有机物D.若使图甲、图乙、图丙完整表示碳循环，需补充化石燃料燃烧产生CO2A如图为生态系统的碳循环示意图，下列说法正确的是(

)A.d代表生产者，碳通过呼吸作用从c流向dB.碳可以有机物的形式从d流向a再流向bC.a1、a2、a3的存在减慢了生态系统的碳循环D.能把有机物转变成无机物的成分是b、d

B下列关于生态系统能量流动和物质循环的叙述，错误的是(

)A.能量流动包括生态系统中能量的输入、传递、转化和散失B.能量流动和物质循环同时进行，相互依存，不可分割C.物质作为能量的载体，使能量在生物群落和无机环境之间循环往返D.任何生态系统都需要不断得到来自系统外的能量补充，以维持生态系统的正常功能C下图表示a、b、c三地区森林土壤有机物分解状况，则分解者的作用强弱是(

)A.a>c＝b

B.c>b>aC.c＝b>a

D.a>b>cD

某生态系统中，镉在沿着食物链传递的过程中产生生物富集现象。该生态系统有甲、乙、丙、丁四个营养级，各营养级所积累的镉的相对浓度如图所示。下列叙述正确的是(

)A.生物富集不具有全球性B.该生态系统的食物链可表示为丁→乙→甲→丙C.镉沿食物链不断聚集并最终积累在最高营养级，不能回归非生物环境D.四个营养级所同化的能量值的关系可表示为丁＜甲＋乙＋丙B

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)]2.8×1091.3×1089.1×1072.9×107DDT浓度(ppm)0.040.350.393.4A．该生态系统的水体中DDT的浓度小于0.04ppmB．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下列有关“探究土壤微生物的分解作用”实验的叙述，错误的是(

)A．气候、湿度等因素均会影响落叶分解的速率B．探究微生物对落叶的分解作用时，对照组土壤要灭菌处理C．具有分解作用的土壤微生物包括细菌、真菌、放线菌等多种类型D．探究土壤微生物对淀粉的分解作用时，需提前制备土壤浸出液静置备用B1.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.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.原始合作一、概念检测C√×2.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。（2）下列叙述不合理的是（）