3.3生态系统的物质循环（第2课时）课件-2022-2023学年高二上学期生物人教版（2019）选择性必修2(共21张PPT)
文档属性
| 名称 | 3.3生态系统的物质循环（第2课时）课件-2022-2023学年高二上学期生物人教版（2019）选择性必修2(共21张PPT) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 6.3MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2022-09-27 06:01:04 | ||
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文档简介
(共21张PPT)
3.3 生态系统的物质循环（课时2）
教学目标
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。
2.尝试探究土壤微生物的分解作用。
生态系统及其稳定性
生态系统的物质循环
是指组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素都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，就是生态系统的物质循环。
特点：
循环性
全球性
知识回顾
生物富集
概念：
常见存在生物富集现象的物质
①重金属：如铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)等；
②人工合成的有机化合物：如DDT、六六六等；
③一些放射性物质。
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，称作生物富集。
生物富集
日常生活中铅的应用
香烟
食品
玩具
工业废气
化妆品
餐具
燃烧
容器
汽车
尾气
铅的富集
1.铅与人类的生活息息相关
生物富集
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
铅的富集:
2.铅循环的主要过程
生物富集
水
水底沉积物
中国血蛤
资料1：不同采样点中水、水底沉积物和中国血蛤体内铅浓度
结果：铅在中国血蛤体内的浓度超过环境浓度。
生物富集
中国血蛤
（Hiatula chinensis）
铅浓度(ppm)
采样点1 采样点2 采样点3 采样点4
铅的富集:
3.分析铅浓度在生物体中的特点
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
资料2：置于0.48 nmol/g铅溶液中美国钩虾体内铅浓度随时间的变化
美洲钩虾
（Hyalella azteca）
时间（天）
体内铅浓度(nmol/g)
生物富集随暴露时间延长而加剧
铅的富集:
4.分析生物富集随暴露时间的变化
结果：铅在美国钩虾体内浓度随浸泡时间延长而增加。
生物富集
铅的富集:
5.分析铅浓度在生物群落内的特点
资料3：水体和多种水生生物体内的铅
推论：铅在生物体内的浓度沿食物链不断升高。
c浮游生物 > c水
c鱼 > c水
c水鸟> c水
水
浮游生物
鱼
水鸟
生物放大
<
<
2 ppm
5 ppm
200 ppm
1600 ppm
生物富集
①营养级 1 2 3 4
②合成1 kg干重所需能量 假设均为100 ③捕食上一营养级一个生物能获得的能量 假设为100 10 1 0.1
④需要捕食上一营养级生物个体数 — 10 100 1 000
⑤个体内铅含量为第1营养级个体内铅含量的倍数 1 10 1 000 1 000 000
⑥个体内铅浓度（1 kg干重中铅的含量） 1 10 1 000 1 000 000
成因：1.能量流经各营养级时，逐级递减；
2.铅在生物体内形成难以降解的化合物，不易排出。
分析铅浓度在生物群落内会放大的原因
生物富集
1.还有哪些有害物质也有上述与铅类似的现象
2.这种现象被称作生物富集，请概述什么是生物富集
镉、汞、DDT、六六六等。
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，称作【生物富集】。
对比碳循环，分析铅在生物体内富集的原因。
成因：铅在生物体内形成难以降解的化合物，且不易排出。
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
生物富集
生物富集
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。
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
②有害物质在生物体内的浓度会沿食物链不断升高
如右图测定结果显示DDT浓度沿食物链放大了一千万倍
探究土壤微生物的分解作用
秋天刚收获的花生
第二年春天从土中刨出的花生
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。
实验原理
问题2：落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？
探究土壤微生物的分解作用
实验设计
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 落叶在土壤微生物的作用下可以腐烂
实验设计 实验组
对照组
自变量
预测实验现象
结论分析
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）
相同时间内实验组落叶腐烂程度小于对照组
土壤微生物对落叶有分解作用
探究土壤微生物的分解作用
实验过程
【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）
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
实验结果
落叶未腐烂
落叶腐烂
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。在有条件的学校，可以使用离心机快速制备土壤浸出液，转速为2 000r·min-1，离心2min。
2.淀粉糊的制作
将20 g淀粉溶于500 mL开水中，充分搅拌，制成糊状，得到质量分数为4%的淀粉糊。淀粉糊还可以进一步稀释。
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。
问题2：土壤微生物能分解淀粉吗？
探究土壤微生物的分解作用
分析该实验设计的优缺点
A组 B组
自变量 有土壤微生物 无土壤微生物
设置方式 淀粉+土壤 浸出液 淀粉+灭菌的
土壤浸出液
因变量 观测指标 1.淀粉显色反应的变化 2.还原糖含量的变化 无关变量 减少土壤中带颜色的颗粒物 1.淀粉酶的土壤中存在地点；
2.淀粉酶在高温下变性失活后，还能复性吗？
淀粉+蒸馏水
可以
探究土壤微生物的分解作用
4. 培养
在无菌环境中（超净工作台或点燃的酒精灯火焰旁）操作。按照教材所示方法，取两个烧杯，分别加入等量淀粉糊，再向两个烧杯中分别加入等量的土壤浸出液和无菌水。可在30 ℃的恒温培养箱中培养，也可在室温培养。
5.显色反应
按照教材所示方法进行显色反应。
问题2：土壤微生物能分解淀粉吗？
加碘液：
加斐林试剂：
探究土壤微生物的分解作用
生态系统的物质循环
碳循环的过程
人类活动对碳循环的影响
水循环
碳循环的特点
氮循环：固氮、氨化、硝化和反硝化
生物富集
探究土壤微生物的分解作用
能量流动和物质循环的关系
课堂小结
课后练习
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
课后练习
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
C
D
3.3 生态系统的物质循环（课时2）
教学目标
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。
2.尝试探究土壤微生物的分解作用。
生态系统及其稳定性
生态系统的物质循环
是指组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素都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，就是生态系统的物质循环。
特点：
循环性
全球性
知识回顾
生物富集
概念：
常见存在生物富集现象的物质
①重金属：如铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)等；
②人工合成的有机化合物：如DDT、六六六等；
③一些放射性物质。
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，称作生物富集。
生物富集
日常生活中铅的应用
香烟
食品
玩具
工业废气
化妆品
餐具
燃烧
容器
汽车
尾气
铅的富集
1.铅与人类的生活息息相关
生物富集
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
铅的富集:
2.铅循环的主要过程
生物富集
水
水底沉积物
中国血蛤
资料1：不同采样点中水、水底沉积物和中国血蛤体内铅浓度
结果：铅在中国血蛤体内的浓度超过环境浓度。
生物富集
中国血蛤
（Hiatula chinensis）
铅浓度(ppm)
采样点1 采样点2 采样点3 采样点4
铅的富集:
3.分析铅浓度在生物体中的特点
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
资料2：置于0.48 nmol/g铅溶液中美国钩虾体内铅浓度随时间的变化
美洲钩虾
（Hyalella azteca）
时间（天）
体内铅浓度(nmol/g)
生物富集随暴露时间延长而加剧
铅的富集:
4.分析生物富集随暴露时间的变化
结果：铅在美国钩虾体内浓度随浸泡时间延长而增加。
生物富集
铅的富集:
5.分析铅浓度在生物群落内的特点
资料3：水体和多种水生生物体内的铅
推论：铅在生物体内的浓度沿食物链不断升高。
c浮游生物 > c水
c鱼 > c水
c水鸟> c水
水
浮游生物
鱼
水鸟
生物放大
<
<
2 ppm
5 ppm
200 ppm
1600 ppm
生物富集
①营养级 1 2 3 4
②合成1 kg干重所需能量 假设均为100 ③捕食上一营养级一个生物能获得的能量 假设为100 10 1 0.1
④需要捕食上一营养级生物个体数 — 10 100 1 000
⑤个体内铅含量为第1营养级个体内铅含量的倍数 1 10 1 000 1 000 000
⑥个体内铅浓度（1 kg干重中铅的含量） 1 10 1 000 1 000 000
成因：1.能量流经各营养级时，逐级递减；
2.铅在生物体内形成难以降解的化合物，不易排出。
分析铅浓度在生物群落内会放大的原因
生物富集
1.还有哪些有害物质也有上述与铅类似的现象
2.这种现象被称作生物富集，请概述什么是生物富集
镉、汞、DDT、六六六等。
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，称作【生物富集】。
对比碳循环，分析铅在生物体内富集的原因。
成因：铅在生物体内形成难以降解的化合物，且不易排出。
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
生物富集
生物富集
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。
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
②有害物质在生物体内的浓度会沿食物链不断升高
如右图测定结果显示DDT浓度沿食物链放大了一千万倍
探究土壤微生物的分解作用
秋天刚收获的花生
第二年春天从土中刨出的花生
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。
实验原理
问题2：落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？
探究土壤微生物的分解作用
实验设计
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 落叶在土壤微生物的作用下可以腐烂
实验设计 实验组
对照组
自变量
预测实验现象
结论分析
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）
相同时间内实验组落叶腐烂程度小于对照组
土壤微生物对落叶有分解作用
探究土壤微生物的分解作用
实验过程
【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）
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
实验结果
落叶未腐烂
落叶腐烂
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。在有条件的学校，可以使用离心机快速制备土壤浸出液，转速为2 000r·min-1，离心2min。
2.淀粉糊的制作
将20 g淀粉溶于500 mL开水中，充分搅拌，制成糊状，得到质量分数为4%的淀粉糊。淀粉糊还可以进一步稀释。
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。
问题2：土壤微生物能分解淀粉吗？
探究土壤微生物的分解作用
分析该实验设计的优缺点
A组 B组
自变量 有土壤微生物 无土壤微生物
设置方式 淀粉+土壤 浸出液 淀粉+灭菌的
土壤浸出液
因变量 观测指标 1.淀粉显色反应的变化 2.还原糖含量的变化 无关变量 减少土壤中带颜色的颗粒物 1.淀粉酶的土壤中存在地点；
2.淀粉酶在高温下变性失活后，还能复性吗？
淀粉+蒸馏水
可以
探究土壤微生物的分解作用
4. 培养
在无菌环境中（超净工作台或点燃的酒精灯火焰旁）操作。按照教材所示方法，取两个烧杯，分别加入等量淀粉糊，再向两个烧杯中分别加入等量的土壤浸出液和无菌水。可在30 ℃的恒温培养箱中培养，也可在室温培养。
5.显色反应
按照教材所示方法进行显色反应。
问题2：土壤微生物能分解淀粉吗？
加碘液：
加斐林试剂：
探究土壤微生物的分解作用
生态系统的物质循环
碳循环的过程
人类活动对碳循环的影响
水循环
碳循环的特点
氮循环：固氮、氨化、硝化和反硝化
生物富集
探究土壤微生物的分解作用
能量流动和物质循环的关系
课堂小结
课后练习
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
课后练习
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
C
D