3.3生态系统的物质循环课件(共27张PPT)2023-2024学年高二上学期生物人教版选择性必修2
文档属性
| 名称 | 3.3生态系统的物质循环课件(共27张PPT)2023-2024学年高二上学期生物人教版选择性必修2 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 6.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2023-11-27 10:50:10 | ||
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文档简介
(共27张PPT)
亲 听说地球上的煤炭还够人类开采200年左右,石油大约40年左右就没了.
为什么维持生态系统所需大量物质，例如氧、水、氮、碳和许多其他物质，亿万年来却没有被生命活动所消耗完？
噢 不知氧气还能够我们用多少年！
第3 节 生态系统的物质循环
①非生物成分有哪些？
②生物有哪些？它们属于生态系统中的什么成分？
阳光、空气、水、土壤等
荷、水绵、浮萍、水藻、浮游植物等生产者
鲫鱼、鲤鱼、蜻蜓、鸟类等消费者
细菌、真菌等分解者
美丽的南溪一中-----广场一角
③在这个小小的生态系统中，碳在无机环境和生物群落内的的主要存在形式分别是什么？
无机环境中：碳酸盐 CO2；
群落内：有机物
④ 构建一条该生态系统中含三个营养级的食物链，并分析该食物链上各营养级生物的碳元素的来源和去路。
⑤仅有生产者和消费者，能否维持无机环境中碳的平衡？
不能，还需要分解者的参与。
植 物
动 物
呼吸
作
用
呼
吸
作
用
呼
吸
作
用
光
合
作
用
摄食
微 生 物
燃
烧
泥炭、煤、石油
大 气 中 的 CO2
遗体
排出物
遗体
一、碳循环
任务1 构建自然界中碳循环过程
食物链（网）；有机物
植物光合作用，微生物的化能合成作用 CO2；
①碳元素由无机环境进入生物群落的方式是什么 主要由哪些生物完成的 C元素进入生物体的形式是什么
②C在群落内传递的渠道是什么 C在生物群落内的传递形式是什么
1.碳循环过程分析
③碳返回无机环境的途径有哪些 返回的形式是什么
生产者、消费者的呼吸作用、分解者的分解作用、燃烧 CO2；
④石油等化石燃料是否只能通过燃烧才能将C返回大气中？
2010年4月20日晚，美国南部墨西哥湾石油钻井平台爆炸沉没，受损油井开始漏油。这口油井位于海面下1525米处。海下探测器探查显示，漏油量估计每天约一千桶左右。直到当年7月15日，才成功罩住水下漏油点。
如何处理这些泄漏的原油
物理方法:围堵、吸附等
化学方法：添加分解剂、氧化剂
生物处理：微生物分解
生产者
消费者
分解者
大气中的CO2库
化石燃料
(1)碳从无机环境进入生物群落的途径有：_____作用和__________作用。
(4)在生物群落内部，碳通过_________________，以____________ 的形式传递。
(3)在无机环境与生物群落之间, 碳以_________的形式循环.
(2)碳进入大气的途径有：__________________________。
光合
呼吸作用、分解作用、燃烧
CO2
练习：
食物链和食物网
化能合成
有机物
即将举国搬迁的图瓦卢
图瓦卢 南太平洋岛国，全国只有一万多人,面积26万平方公里，海拔最高处4.5米。从1993年到2012年，图瓦卢的海平面总共上升了9.15厘米，按照这个数字推算，50年之后，海平面将上升37.6厘米，这意味着图瓦卢至少将有60%的国土彻底沉入海中。
北极熊 北极生存的唯一的大型食肉动物。北极熊的主要食物来源是北冰洋的海洋生物如海豹、各类海鱼等。全球变暖背景下，北极熊逐渐失去了应有的生存空间。北极冰川的大幅度减少，使得北极熊在没有立足之地。北极熊尽管可以游泳，但是它并不能长期的泡在水中，失去了立足之地冰川，北极熊可能会出现灭绝的情况。
2.与社会的联系：温室效应
1、温室气体：
CO2等
2、CO2增多的原因
化石燃料的开采和大量使用；
森林、草原等植被的破坏
3、温室效应的危害
极地冰川加速融化
沿海城市被淹没
生物多样性减少
如何缓解“温室效应” ？
1、减少煤、石油等化石燃料的燃烧，提高能效。
3、开发新的洁净能源物质。
2、大面积植树造林，降低空气中CO2含量。
固碳新思路
资料1：化能自养固碳的主要微生物类群包括硫氧化细菌、硝化微生物、氢氧化菌、铁氧化菌、甲烷氧化菌等。目前, 自然界已发现7条自养固碳途径,碳固定过程主要由固碳酶催化和能量供给利用构成,而天然固碳酶活性较低、催化速度慢且催化反应复杂，所以自养微生物的固碳效率低。
通过转入高催化效率的Rubisco酶（一种固碳酶）可极大提高化能自养固碳菌的固碳效率。
启示？
资料2：中国首发颠覆性成果——用CO2人工合成淀粉，领先全球！自然淀粉复杂的合成过程简约至只有11步主要反应。这一举动突破了不同来源、不同遗传背景的生物酶之间难以匹配的瓶颈，跨越了自然缓慢进化的鸿沟，淀粉合成速率是玉米的8.5倍。
3.物质循环的概念：
①什么是生态系统的物质循环
②这里的物质指的是：
③这里的循环是指在哪些之间循环
指C、H、O、N、P、S等元素。而不是化合物。
生物群落和无机环境之间
构成生物体的C、H、O、N、P、S等元素，不断地从非生物环境进入生物群落，又从生物群落到非生物环境的循环过程。
DDT，是一种有机氯类杀虫剂，化学式为C14H9CI5,为色晶体。为20世纪上半叶防止农业病虫害，减轻疟疾伤寒等蚊蝇传播的疾病危害起到了不小的作用。但由于其对环境污染过于严重，很多国家和地区已经禁止使用。世界卫生组织于2006年宣布，重新启用DDT用于控制蚊子的繁殖以及预防疟疾，登革热，黄热病等在世界范围的卷土重来。随着DDT的施用，人们发现，从未施用过DDT的南极洲动物体内也发现了该物质。这说明物质循环具有什么特点？
资料3
全球性
④与能量流动相比，物质循环最显著的特点是什么？这对于改进农业生产有什么启示？
循环往返运动 采用种养结合的模式
水稻
浮游植物
鲫鱼
植食性昆虫
蛙
鸭
浮游动物
动物的取食、消化促进物质循环，它们的粪便中的有机物被分解者分解，产生的无机盐可被生物者利用；呼出的二氧化碳也可作为生产者光合作用的原料。
二、生物富集
资料3 日本水俣病事件是1956年日本水俣湾出现的怪病事件，这种“怪病”是日后轰动世界的“水俣病”。轻症患者表现为口齿不清、步履蹒跚、面部痴呆、手足麻痹、感觉障碍、视觉丧失、震颤、手足变形，重者神经失常直至死亡。后经研究发现是由于工业废水中汞排放污染造成的公害病。鱼是汞的天然浓缩器 ，汞（通常以甲基汞的形式存在）在体内代谢缓慢，可引起蓄积中毒，并通过血脑屏障进入大脑，影响脑细胞的功能。
根据物质循环的原理，汞也会在生物群落和无机环境中循环，为什么会在鱼体内和人体内聚集？
这些物质在生物体内难以降解
①什么是生物富集现象？其特点是什么？
②除了汞以外，还有哪些物质有生物富集现象？
生物体朋周围环境中吸收、积累某种元素或难以降解的化合物，使其在有机体内浓度超过环境浓度的现象。营养级越高富集得越多。
③生物富集现象是否也具有全球性？
铅、DDT、六六六等
三、能量流动与物质循环的关系
①____________和____________是生态系统的主要功能，二者是同时进行，彼此相互依存的。
③ 物质是能量流动的____________，使能量沿着食物链（网）流动，能量作为____________，使物质在生物群落和无机环境间循环往返。
② 能量的固定、储存、转移与释放，离不开物质的__________和__________等过程。
生态系统中,物质是能量的载体, 能量的固定、贮存与物质的什么变化有关 能量的转移与释放与物质的什么变化有关
能量流动
物质循环
合成
分解
载体
动力
“落红不是无情物，化作春泥更护花”的生物学原理：
如何处理这些落叶？
填埋
微生物分解枯枝落叶中的有机物，产生的无机盐和二氧化碳又可被植物吸收利用。
三、探究土壤微生物的分解作用
落叶是在土壤微生物的作用是被分解的吗？如何进行探究？
①自变量是什么？如何设置自变量？
②本实验的因变量是什么？
③本实验的无关变量有哪些？
土壤微生物的有无 实验组土壤进行高温杀菌，对照组不作处理
落叶的分解量
落叶的类型、总量；土壤的含水量等
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，其校干往往呈现出千姿百态的奇特造型。
（1）胡杨为什么死而千年不倒，倒而千年不腐？
荒漠中缺水，分解者的数量少，因此无法用时分解。
（2）影响分解者分解能力的因素有哪些？
温度、水分等非生物因素以及分解者的遗传因素等。
（3）研究表明，长有胡杨的荒漠土壤一般比草原贫痟，这是为什么？
①生产者种类数量少，制造的有机物少；
②消费者与分解者少，且分解者分解速度缓慢，物质循环速度慢 ；
③土壤中可供分解的动植物遗传遗体残骸少；
④胡杨等植物的吸收。
（4）为什么热带雨林的土壤也比较贫瘠？
热带雨林中虽然分解者分解速度快，但微生物和植物的生长速度也快，对土壤中营养的吸收利用快。同时降水充沛，雨水冲刷，也会导致土壤中部分营养流失。
1.下图为碳循环如图所示。图中A、B、C、D、E和F表示生态系统的组成成分，箭头表示碳流动的方向。
图中A表示_______________，生物成分E表示___________，生物成分F表示___________，_________表示初级消费者。
巩固练习
大气中的二氧化碳库
生产者
分解者
C
2.20世纪60年代，美国农庄主为了提高农作物产量，曾用飞机反复大面积地喷洒有机磷杀虫剂，几年后显而易见的是（ ）
B
①彻底消灭了该地区的害虫 ②害虫的抗药性愈来愈强 ③消灭了该地区杂草 ④这个地区鸟类数量减少 ⑤未喷洒农药的邻近地区一带生物体内也含有农药的成分
A ①② B ②④⑤ C ③④ D ②③
巩固练习
3.生态圈的正常运转为什么需要太阳能源源不断的输入 生态圈在物质上是不是自给自足的系统
4.同碳元素一样，氮元素在生物群落和无机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
土壤中的氮元素不足以满足高产的目的，农产品的输出带走了该生态系统中的一部分氮元素。
能量流动逐级递减，所以需要能量源源不断输入。但物质可在生物群落和无机环境间循环往复地被利用。
亲 听说地球上的煤炭还够人类开采200年左右,石油大约40年左右就没了.
为什么维持生态系统所需大量物质，例如氧、水、氮、碳和许多其他物质，亿万年来却没有被生命活动所消耗完？
噢 不知氧气还能够我们用多少年！
第3 节 生态系统的物质循环
①非生物成分有哪些？
②生物有哪些？它们属于生态系统中的什么成分？
阳光、空气、水、土壤等
荷、水绵、浮萍、水藻、浮游植物等生产者
鲫鱼、鲤鱼、蜻蜓、鸟类等消费者
细菌、真菌等分解者
美丽的南溪一中-----广场一角
③在这个小小的生态系统中，碳在无机环境和生物群落内的的主要存在形式分别是什么？
无机环境中：碳酸盐 CO2；
群落内：有机物
④ 构建一条该生态系统中含三个营养级的食物链，并分析该食物链上各营养级生物的碳元素的来源和去路。
⑤仅有生产者和消费者，能否维持无机环境中碳的平衡？
不能，还需要分解者的参与。
植 物
动 物
呼吸
作
用
呼
吸
作
用
呼
吸
作
用
光
合
作
用
摄食
微 生 物
燃
烧
泥炭、煤、石油
大 气 中 的 CO2
遗体
排出物
遗体
一、碳循环
任务1 构建自然界中碳循环过程
食物链（网）；有机物
植物光合作用，微生物的化能合成作用 CO2；
①碳元素由无机环境进入生物群落的方式是什么 主要由哪些生物完成的 C元素进入生物体的形式是什么
②C在群落内传递的渠道是什么 C在生物群落内的传递形式是什么
1.碳循环过程分析
③碳返回无机环境的途径有哪些 返回的形式是什么
生产者、消费者的呼吸作用、分解者的分解作用、燃烧 CO2；
④石油等化石燃料是否只能通过燃烧才能将C返回大气中？
2010年4月20日晚，美国南部墨西哥湾石油钻井平台爆炸沉没，受损油井开始漏油。这口油井位于海面下1525米处。海下探测器探查显示，漏油量估计每天约一千桶左右。直到当年7月15日，才成功罩住水下漏油点。
如何处理这些泄漏的原油
物理方法:围堵、吸附等
化学方法：添加分解剂、氧化剂
生物处理：微生物分解
生产者
消费者
分解者
大气中的CO2库
化石燃料
(1)碳从无机环境进入生物群落的途径有：_____作用和__________作用。
(4)在生物群落内部，碳通过_________________，以____________ 的形式传递。
(3)在无机环境与生物群落之间, 碳以_________的形式循环.
(2)碳进入大气的途径有：__________________________。
光合
呼吸作用、分解作用、燃烧
CO2
练习：
食物链和食物网
化能合成
有机物
即将举国搬迁的图瓦卢
图瓦卢 南太平洋岛国，全国只有一万多人,面积26万平方公里，海拔最高处4.5米。从1993年到2012年，图瓦卢的海平面总共上升了9.15厘米，按照这个数字推算，50年之后，海平面将上升37.6厘米，这意味着图瓦卢至少将有60%的国土彻底沉入海中。
北极熊 北极生存的唯一的大型食肉动物。北极熊的主要食物来源是北冰洋的海洋生物如海豹、各类海鱼等。全球变暖背景下，北极熊逐渐失去了应有的生存空间。北极冰川的大幅度减少，使得北极熊在没有立足之地。北极熊尽管可以游泳，但是它并不能长期的泡在水中，失去了立足之地冰川，北极熊可能会出现灭绝的情况。
2.与社会的联系：温室效应
1、温室气体：
CO2等
2、CO2增多的原因
化石燃料的开采和大量使用；
森林、草原等植被的破坏
3、温室效应的危害
极地冰川加速融化
沿海城市被淹没
生物多样性减少
如何缓解“温室效应” ？
1、减少煤、石油等化石燃料的燃烧，提高能效。
3、开发新的洁净能源物质。
2、大面积植树造林，降低空气中CO2含量。
固碳新思路
资料1：化能自养固碳的主要微生物类群包括硫氧化细菌、硝化微生物、氢氧化菌、铁氧化菌、甲烷氧化菌等。目前, 自然界已发现7条自养固碳途径,碳固定过程主要由固碳酶催化和能量供给利用构成,而天然固碳酶活性较低、催化速度慢且催化反应复杂，所以自养微生物的固碳效率低。
通过转入高催化效率的Rubisco酶（一种固碳酶）可极大提高化能自养固碳菌的固碳效率。
启示？
资料2：中国首发颠覆性成果——用CO2人工合成淀粉，领先全球！自然淀粉复杂的合成过程简约至只有11步主要反应。这一举动突破了不同来源、不同遗传背景的生物酶之间难以匹配的瓶颈，跨越了自然缓慢进化的鸿沟，淀粉合成速率是玉米的8.5倍。
3.物质循环的概念：
①什么是生态系统的物质循环
②这里的物质指的是：
③这里的循环是指在哪些之间循环
指C、H、O、N、P、S等元素。而不是化合物。
生物群落和无机环境之间
构成生物体的C、H、O、N、P、S等元素，不断地从非生物环境进入生物群落，又从生物群落到非生物环境的循环过程。
DDT，是一种有机氯类杀虫剂，化学式为C14H9CI5,为色晶体。为20世纪上半叶防止农业病虫害，减轻疟疾伤寒等蚊蝇传播的疾病危害起到了不小的作用。但由于其对环境污染过于严重，很多国家和地区已经禁止使用。世界卫生组织于2006年宣布，重新启用DDT用于控制蚊子的繁殖以及预防疟疾，登革热，黄热病等在世界范围的卷土重来。随着DDT的施用，人们发现，从未施用过DDT的南极洲动物体内也发现了该物质。这说明物质循环具有什么特点？
资料3
全球性
④与能量流动相比，物质循环最显著的特点是什么？这对于改进农业生产有什么启示？
循环往返运动 采用种养结合的模式
水稻
浮游植物
鲫鱼
植食性昆虫
蛙
鸭
浮游动物
动物的取食、消化促进物质循环，它们的粪便中的有机物被分解者分解，产生的无机盐可被生物者利用；呼出的二氧化碳也可作为生产者光合作用的原料。
二、生物富集
资料3 日本水俣病事件是1956年日本水俣湾出现的怪病事件，这种“怪病”是日后轰动世界的“水俣病”。轻症患者表现为口齿不清、步履蹒跚、面部痴呆、手足麻痹、感觉障碍、视觉丧失、震颤、手足变形，重者神经失常直至死亡。后经研究发现是由于工业废水中汞排放污染造成的公害病。鱼是汞的天然浓缩器 ，汞（通常以甲基汞的形式存在）在体内代谢缓慢，可引起蓄积中毒，并通过血脑屏障进入大脑，影响脑细胞的功能。
根据物质循环的原理，汞也会在生物群落和无机环境中循环，为什么会在鱼体内和人体内聚集？
这些物质在生物体内难以降解
①什么是生物富集现象？其特点是什么？
②除了汞以外，还有哪些物质有生物富集现象？
生物体朋周围环境中吸收、积累某种元素或难以降解的化合物，使其在有机体内浓度超过环境浓度的现象。营养级越高富集得越多。
③生物富集现象是否也具有全球性？
铅、DDT、六六六等
三、能量流动与物质循环的关系
①____________和____________是生态系统的主要功能，二者是同时进行，彼此相互依存的。
③ 物质是能量流动的____________，使能量沿着食物链（网）流动，能量作为____________，使物质在生物群落和无机环境间循环往返。
② 能量的固定、储存、转移与释放，离不开物质的__________和__________等过程。
生态系统中,物质是能量的载体, 能量的固定、贮存与物质的什么变化有关 能量的转移与释放与物质的什么变化有关
能量流动
物质循环
合成
分解
载体
动力
“落红不是无情物，化作春泥更护花”的生物学原理：
如何处理这些落叶？
填埋
微生物分解枯枝落叶中的有机物，产生的无机盐和二氧化碳又可被植物吸收利用。
三、探究土壤微生物的分解作用
落叶是在土壤微生物的作用是被分解的吗？如何进行探究？
①自变量是什么？如何设置自变量？
②本实验的因变量是什么？
③本实验的无关变量有哪些？
土壤微生物的有无 实验组土壤进行高温杀菌，对照组不作处理
落叶的分解量
落叶的类型、总量；土壤的含水量等
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，其校干往往呈现出千姿百态的奇特造型。
（1）胡杨为什么死而千年不倒，倒而千年不腐？
荒漠中缺水，分解者的数量少，因此无法用时分解。
（2）影响分解者分解能力的因素有哪些？
温度、水分等非生物因素以及分解者的遗传因素等。
（3）研究表明，长有胡杨的荒漠土壤一般比草原贫痟，这是为什么？
①生产者种类数量少，制造的有机物少；
②消费者与分解者少，且分解者分解速度缓慢，物质循环速度慢 ；
③土壤中可供分解的动植物遗传遗体残骸少；
④胡杨等植物的吸收。
（4）为什么热带雨林的土壤也比较贫瘠？
热带雨林中虽然分解者分解速度快，但微生物和植物的生长速度也快，对土壤中营养的吸收利用快。同时降水充沛，雨水冲刷，也会导致土壤中部分营养流失。
1.下图为碳循环如图所示。图中A、B、C、D、E和F表示生态系统的组成成分，箭头表示碳流动的方向。
图中A表示_______________，生物成分E表示___________，生物成分F表示___________，_________表示初级消费者。
巩固练习
大气中的二氧化碳库
生产者
分解者
C
2.20世纪60年代，美国农庄主为了提高农作物产量，曾用飞机反复大面积地喷洒有机磷杀虫剂，几年后显而易见的是（ ）
B
①彻底消灭了该地区的害虫 ②害虫的抗药性愈来愈强 ③消灭了该地区杂草 ④这个地区鸟类数量减少 ⑤未喷洒农药的邻近地区一带生物体内也含有农药的成分
A ①② B ②④⑤ C ③④ D ②③
巩固练习
3.生态圈的正常运转为什么需要太阳能源源不断的输入 生态圈在物质上是不是自给自足的系统
4.同碳元素一样，氮元素在生物群落和无机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
土壤中的氮元素不足以满足高产的目的，农产品的输出带走了该生态系统中的一部分氮元素。
能量流动逐级递减，所以需要能量源源不断输入。但物质可在生物群落和无机环境间循环往复地被利用。