生物人教版（2019）选择性必修2 3.3生态系统的物质循环 课件 （共34张ppt）

(共34张PPT)
第三章
第3节
生态系统的物质循环
学习目标
1、通过分析碳循环的过程，构建概念模型，概述生态系统的物质循环(科学思维)
2、通过比较生态系统的物质循环和能量流动过程，说明两者的关系（科学思维）
3、根据生态系统物质循环的规律，为科学、有效地利用生态系统中的资源等提出有价值的建议和措施（社会责任）
4、通过对案例的分析讨论，阐明生物富集的成因和危害，并提出科学的防治建议（社会责任）
第3节 生态系统的物质循环
问题探讨
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？
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。
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。
思考·讨论（课本第61页）
？
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？
CO2和碳酸盐
含碳有机物
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。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，向大气排放了大量的二氧化碳。
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）？
煤、石油
燃烧
大气中的CO2库
生产者
消费者
光合作用
呼吸作用
呼吸作用
摄食
分解者
分解作用
（有机物）
食物链和食物网
思考：
动植物遗体一定都会被分解者分解吗？
海洋等水体中碳酸氢根
岩石中的碳酸钙
溶解
分解
碳循环示意图：
3.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；
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
1、碳的存在形式：
主要以CO2的形式存在，还有碳酸盐
主要以含碳有机物的形式存在
非生物环境中：
在生物体内：
2、碳的循环形式
CO2
①在生物群落和非生物环境之间：碳主要以 形式循环
②在生物群落内部：碳以 形式沿食物链、食物网传递。
含碳有机物
（组成生物体的蛋白质、糖类、脂质和核酸等都是以碳链为基本骨架形成的）
3、碳进入生物群落的途径:
生产者的 和 作用
5、碳返回非生物环境的途径：
①生产者、消费者的 。
②分解者的 (实质是呼吸作用)。
③化石燃料的 。
呼吸作用
分解作用
燃烧
6、实现碳循环的关键因素：
生产者和分解者
一、碳循环
光合作用
化能合成
4、碳在生物群落中传递的主要途径：
食物链、食物网
7.与自然界碳循环关系最为密切的两种细胞器：
线粒体和叶绿体
8.碳循环特点：
全球性
9.海洋对调节大气中的碳含量起着非常重要的作用
与社会的联系——温室效应
温室气体：CO2、CH4、、N2O、 O3等
一、碳循环
10、碳循环失调：温室效应
化石燃料的大量燃烧，导致大气中的CO2含量迅速增加，打破了生物圈中碳循环的平衡。
(1)形成原因：
(3)解决思路：
①减少二氧化碳排放: 开发新能源，减少化石燃料燃烧
使气温升高，加快极地和高山冰川的融化，导致海平面上升，进而对人类和其他许多生物的生存构成威胁
(2)影响：
②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
③提高秸秆还田率，提高土壤储碳量
戒奢侈、捐旧衣
点适量、不浪费
重隔热、简装修
乘公交、少开车
关水电、节约纸
个人低碳生活
①
③
④
②
④
③
②
①
生产者
大气CO2库
消费者
分解者
大气CO2库
生产者
消费者
分解者
碳循环图解中各成分的判定方法
碳循环图解中各成分的判定方法
(1)先看双箭头：双箭头代表生产者、大气中的CO2库。其他所有成
分都指向C的为大气中的CO2库。
(2)除了C之外，有最多被指向箭头的为分解者，即B为分解者。
大气中的CO2库
次级消费者
分解者
大气中的CO2库
生产者
分解者
消费者
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
生产者
初级消费者
【典例】如图是生物圈中碳循环示意图，下列相关分析错误的是（　　）
A、生物圈通过碳循环实现碳元素的自给自足
B、A是消费者，C是生产者，碳在各成分间以CO2的形式传递
C、对E过度开发利用会打破生物圈中碳循环的平衡
D、碳循环过程需要能量驱动，同时又是能量的载体
B
大气中的CO2库
生产者
分解者
消费者
化石燃料的燃烧
氮循环
(5)低碳生活方式有助于维持生物圈中碳循环的平衡(　　)
常考基础诊断
×
√
√
√
√
(1)碳在生物群落和无机环境之间主要以有机物形式循环(　)
(2)与碳循环有关的生理活动有光合作用、化能合成作用和呼吸作用等(　　)
(3)化石燃料的大量燃烧是造成温室效应的主要原因(　　)
(4)如果人们不按生态规律办事，乱砍滥伐森林，会影响生态系统的碳循环(　　)
二、生态系统物质循环的概念和特点
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，又叫生物地球化学循环。
1.概念：
这里的物质是指？
这里的生态系统是指？
C、H、O、N、P、S等基本元素
生物圈
2.特点：
①具有全球性：物质循环的范围为生物圈。
②循环往复运动：物质可被生物群落反复利用，对改进农业生产方式有多方面的启示，例如可以采用种养结合的模式，促进物质循环，提高经济效益。
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。
1.概念：
2.常见存在生物富集现象的污染物
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.发生生物富集的物质的特点
①富集物质在环境和生物体中存在形式是比较稳定的；
②富集物质必须是生物体能够吸收的且不易排出的；
③富集物质在生物代谢过程中是不易被分解的；
4.生物富集的主要途径：
食物链、食物网
5.生物富集实例——铅的富集
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
6.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
在农田中大量使用的DDT杀虫剂，为什么会在南极的企鹅体内检测到
生物富集实例——铅的富集
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
四、能量流动和物质循环的关系：
1、物质循环与能量流动的联系：
二者是同时进行的，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合成与分解等过程。
②物质作为能量的载体，使能量沿着食物链(网)流动。
③能量作为动力，使物质能够不断地在生物群落和非生物环境之间循环往返。
2、物质循环与能量流动的区别
项目 能量流动 物质循环
形式 太阳能→化学能→热能
过程 沿食物链(网) 流动 在生物群落与非生物环境之间_________
范围 生态系统各营养级 全球(生物圈)
特点 _________、_________
单向
循环往返
单向流动
逐级递减
全球性、循环往复运动
四、能量流动和物质循环的关系
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
二者是生态系统的主要功能，它们同时进行，相互依存，不可分割：①能量的固定、储存、转移和释放，都离不开物质的合成和分解等过程；②物质作为能量的载体，使能量沿着食物链（网）流动；③能量作为动力，使物质能够不断地在生物群落和非生物环境之间循环往返。
大气中的CO2库
消费者
摄食
遗体和排出物
分解者
煤、石油等
燃烧
呼吸作用
呼吸作用
生产者
光合作用
水圈中的CO2库
非生物环境
生物群落
呼吸作用
未被利用
1
.物质循环
、能量流动示意图
热 能
光能
碳循环
能量流动
能量流动和物质循环的关系
五、探究土壤微生物的作用
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
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
加入斐林试剂 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
淀粉糊
加入土壤浸出液
加入碘液
A
B
加入蒸馏水
A1
A2
B1
B2
加入碘液
加入斐林试剂
加入斐林试剂
实验结果
不变蓝
出现砖红色沉淀
变蓝
不出现砖红色沉淀
室温（20℃）环境放置7d后
项目 案例1 案例2 实验假设 土壤微生物能分解落叶使之腐烂 土壤微生物能分解淀粉 实验设计 实验组 对照组 自变量 实验现象 A A1
A2
B B1
B2
结论分析 对土壤进行处理(如将土壤用塑料袋包好，放在60 ℃恒温箱中1 h灭菌)
对土壤不做处理(自然状态)
土壤中是否含有微生物
在相同时间内实验组落叶腐烂程度小于对照组
微生物对落叶有分解作用
A烧杯中加入30 mL土壤浸出液＋淀粉糊
B烧杯中加入30mL蒸馏水＋与A等量的淀粉糊
是否加土壤浸出液
不变蓝
产生砖红色沉淀
变蓝
不产生砖红色沉淀
土壤浸出液中的微生物能分解淀粉
探究土壤微生物的分解作用
注：在A1、B1中加入碘液，在A2、B2中加入斐林试剂并加热。
归纳小结
化石燃料
课堂小结
练一练 P67【练习与应用】一、概念检测
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。（ ）
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
（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
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
√
×
C
D
D
练一练 P67【练习与应用】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？
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？
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？
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。
因为农民要不断地从农田中收获农产品，会带走大量的氮元素，因此要通过往农田中不断地施加氮肥。
A
B和C
D和E