(共26张PPT)
图瓦卢-----即将沉入海底的国家
3.3 生态系统的物质循环
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。
一、碳循环
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。
讨论
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
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。)
生产者
呼吸作用
呼吸作用
光合或化能合成作用
摄食
燃烧
分解作用
(1)过程:
(2)流动形式:
②群落与非生物环境间:
③生物群落内部:
①非生物环境中:
CO2和碳酸盐
CO2
含碳有机物
消费者
分解者
化石燃料
大气中CO2库
1.碳循环
(3)碳进入生物群落的途径:
生产者的光合作用、化能合成作用
(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
(4)碳在生物群落内传递的途径:
食物链(网)
CO2
(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
大气中的CO2库
生产者
食物链和食物网
消费者
捕食
遗体残骸
遗体残骸
水圈中的CO2库
化石燃料
呼吸作用
光合作用
化能合成作用
呼吸作用
遗体
分解者
遗体
分解作用
燃烧
①海洋对于调节大气中的碳含量起着非常重要的作用
②当大气中CO2含量增加,水圈中的CO2含量也随之增加;如果大气中的CO2发生局部短缺,水圈中的CO2也能及时进入大气。
(7)海洋对碳循环的调节:
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
(8)碳循环的特点
②具有全球性
①循环往返
CO2能够随着大气环流在全球范围内流动
碳在生态系统各成分之间传递并不都是双向的,只有生产者和无机环境之间的传递是双向的,在生物群落内部,沿食物链传递时,只能由低营养级向高营养级单向传递;
与社会的联系
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。
2、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。
(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。
又叫做生物地球化学循环,指组成生物体的碳、氢、氧、氮、磷、硫等元素,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。
概念中的物质是什么
物质循环的两个端点
为何又称地球化学循环
组成生物体的碳、氢、氧、氮、磷、硫等化学元素
生物群落
非生物环境
概念中所说的生态系统指的是生物圈 。
1.物质循环:
二、物质循环
资 料 1
根据科学家掌握的资料,人类从未在南极使用过DDT,但研究人员早在20世纪60年代初就从阿德利企鹅的脂肪内检测出DDT。这一现象说明了什么?可以得到哪些启示。
特点1:全球性
(生物地球化学循环)
资 料 2
生态系统依靠太阳不断地提供能量,而物质却都是由地球提供的。为什么维持生态系统所需的大量物质,亿万年来却没有被生命活动所耗尽?
特点2:循环性
(循环往复运动)
2.物质循环的特点
3.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
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。
水
植物
小鱼
大鱼
鱼鹰
1.概念:
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.发生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
4.生物富集的主要途径——__________________
食物链、食物网
三、生物富集
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。
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
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
如右图测定结果显示DDT浓度沿食物链放大了一千万倍
随营养级升高,浓度逐级递增,呈现生物放大现象。
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
生物富集的危害——在生物体内形成积累性中毒
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
物质循环
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)
形式:
过程:
范围:
特点:
6.能量流动和物质循环的关系
二者都是生态系统的主要功能,是生态系统动态变化过程中的两个方面,同时进行,相互依存,不可分割,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,才能紧密地联系在一起,形成一个统一的整体;
●能量的固定、转移、储存、释放离不开物质的合成和分解
●物质是能量沿食物链(网)流动的载体
●能量是物质在生态系统中往复循环的动力
●能量流动和物质循环是联结生态系统各组成成分的纽带
6.能量流动和物质循环的关系
第二年春天从土中刨出的花生
1.实验原理
(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
四、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
2.实验设计
参考案例1
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 A1
B1
加斐林试剂,水浴加热 A2
B2
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
2.实验过程
参考案例2
土壤是微生物的天然培养基,大多数的土壤微生物是生态系统中的分解者,能够将土壤中的有机物分解为无机物。
3.实验总结
土壤微生物的分解能力受温度和土壤湿度影响较大,一般情况下温度与湿度越高,土壤微生物的分解能力越强;反之,则越弱。
归纳小结
化石燃料