3.3 生态系统的物质循环(共34张PPT)

(共34张PPT)
第3节
生态系统的物质循环
SW生老师
胡杨能抗干早、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。
胡杨林
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，分解者的数量少，因此死亡后的胡杨无法被快速分解。
问题探讨
胡杨林
讨论
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利用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更为贫瘠。
胡杨能抗干早、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。
一、碳循环
②在生物体中
主要是有机物的形式
①在非生物环境中
主要是CO2的形式
1.碳元素的存在形式
2.碳循环的过程
①碳的循环形式
碳在无机环境与生物群落之间主要是以CO2的形式进行循环 。
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
②碳进入生物群落的方式
碳通过光合作用和化能合成作用从无机环境进入生物群落。
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
③碳返回无机环境的方式
碳通过生产者和消费者的呼吸作用，分解者的分解作用和化石燃料等有机物的燃烧返回到无机环境。
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
④碳循环的特点
大气中的CO2能够随着大气环流在全球范围内流动，因此，碳循环具有全球性。
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
遗体和排出物
摄食
燃烧
生产者
消费者
分解者
化石燃料
呼吸作用
呼吸作用
光合
作用
大气中的CO2库
水圈中的CO2库
分解作用
非生物环境
生物
群落
非生物环境
生物
群落
呼吸作用、分解作用、燃烧
光合作用、化能合成作用
碳循环示意图
生产者
大气中的CO2库
消费者
分解者
A：生产者
B：分解者
A
B
C
D
E
F
C：大气中的CO2库
D：初级消费者
E：次级消费者
F：三级消费者
碳循环示意图
3.温室效应
大气中的温室气体(CO2、CH4、N2O等)相当于保温层。大气中CO2越多，地球上的温度升高就越快，这种现象就叫做“温室效应”。
在自然生态系统中，碳排放与碳汇保持平衡。工业生产活动使碳排放大于碳汇，从而使大气中的CO2增加。
①原因
非生物环境
生物
群落
呼吸作用、分解作用
光合作用、化能合成作用
化石燃料燃烧增加
②后果
气温升高
加快极地冰川融化
海平面上升
洪灾、旱灾不断
土地荒漠化加剧
威胁人类和生物的生存。
③防治措施
减少煤、石油等化石燃料的燃烧
开发新的洁净能源，如核能、太阳能、风能、水能等
植树造林(森林碳汇)
直接从空气中捕集并封存
增加碳汇
减少碳排放
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。
非生物环境
生物群落
C、H、O、N、P、S等元素
非生物环境
生物群落
C、H、O、N、P、S等元素
1.物质循环的中的“物质”是指_______________________
2.特点：
组成生物体的元素
①具有全球性（生物地球化学循环）
②循环往复
应用 —— 改进农业生产方式
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
非生物环境
生物
群落
进入
回归
二、生物富集
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。
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
某些元素能够在体内形成比较稳定的化合物，不易被生物体排出，从而积蓄在生物体内，很难回归到非生物环境中。
大气中铅的微小颗粒
1.铅在生物体内的积累
环境中的铅
土壤
植物表面
水体
陆生植物
水生生物
陆生动物
非生物环境
生物
群落
积蓄在生物体内，无法返回到环境。
2.生物富集的定义
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(bio-concentration)。
①生物富集的成因
在生物体内形成稳定的不易排出的物质
②存在生物富集现象的物质
铅(Pb) 镉(Cd) 汞(Hg) DDT 六六六 一些放射性物质
DDT，即双对氯苯基三氯乙烷，是一种人工合成的有机氯杀虫剂，它不易分解，易溶于脂肪并积累在动物脂肪中。
③具有全球性
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，因此，生物富集也是全球性的。
④生物放大作用（生态浓缩）
有害物质在生物体内的浓度沿食物链不断升高，营养级越高，积累剂量越大，这种现象称为生物放大作用。
环境/生物 海水 浮游植物 蛤 银鸥
DDT浓度 5.0×10-11g 4.0×10-8g 4.2×10-7g 75.5×10-6g
2.生物富集的定义
项目 物质循环 能量流动
特点 循环往复、全球性 单向传递、逐级递减、不可循环
范围
联系 生物群落各营养级之间
生物圈
①同时进行、相互依存不可分割
②能量的固定、转移、储存、释放离不开物质的合成和分解
③物质是能量流动的载体
④能量是物质反复循环的动力
⑤生态系统的各种成分，由于物质循环和能量流动而紧密的联系在一起，形成统一的整体
三、能量流动和物质循环的关系
四、探究：土攘微生物的分解作用
1.实验原理
(1)土壤中存在种类、数目繁多的细菌、真菌等微生物，它们在生态系统中的成分主要为分解者
(2)分解者的分解速度与环境中的温度、水分等生态因子相关。
(3)土壤微生物能分泌淀粉酶将淀粉分解成还原糖(麦芽糖)，淀粉遇碘变蓝，还原糖与斐林试剂，在水浴加热条件下，产生砖红色沉淀。
参考案例1
落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？
自变量
因变量
无关变量
对照组：不做处理的土壤(自然状态)
实验组：灭菌处理的土壤(排除微生物作用)
落叶是否腐烂(比较腐烂程度)
两组落叶的量、土壤的量等。（保证适宜且相同）
实验变量分析
1.选材
以带有落叶的土壤为实验材料。
带有落叶的土壤中含有土壤微生物较多，好氧微生物主要生活于土壤表层。
土壤微生物通过分泌胞外酶，将底物分解为简单的分子，然后通过细胞膜吸收营养物质。
参考案例1
落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？
2.实验步骤
第1步：分组编号
取两个玻璃容器，一个贴上“甲组”标签，另一个贴上“乙组”标签。
第2步：设置自变量
将准备好的土壤分别放入两个玻璃容器中，将乙组放入恒温箱60℃灭菌1h，作为实验组。甲组不做处理(自然状态)，作为对照组。
第3步：统一处理
取大小、形态相同的落叶，清洗干净后均分成2份，分别用纱布包好，埋入2个容器中，深度约5cm。
第4步：因变量检测
将2个容器放于实验室相同的环境中，一段时间后，取纱布包，观察比较对照组与实验组落叶的腐烂程度。
2.实验步骤
3.实验结果及结论
结果：对照组(土壤不灭菌)的叶片比实验组(土壤灭菌)的叶片腐烂程度严重。
结论：落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的。
提示：检测因变量的另一种方法
实验前称叶片干重的重量，实验后称叶片干重的重量，比较实验前后叶片干重的变化量。
参考案例2
探究土壤微生物对淀粉的分解作用
自变量
因变量
无关变量
对照组：蒸馏水 (空白对照)
实验组：土壤浸出液(含土壤微生物)
淀粉是被水解(用碘液或斐林试剂检测)
蒸馏水和土壤浸出液的量，两组所处的温度等(适宜且相等)
实验变量分析
取出
纱布
烧杯
土壤
水
水
玻璃棒
1.实验步骤
将取自农田、林地或花盆等处的土壤放入里面垫有厚纱布的烧杯中，加水搅拌，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。
第1步：制备土壤浸出液
1.实验步骤
另取两只烧杯，编号为A、B，放入等量淀粉糊。在A烧杯中加人30 mL土壤浸出液，B烧杯中加人30 mL蒸馏水。
第2步：分组编号，设置自变量
第3步：统一处理
在室温(20℃左右)下放置7天后，分别取A、B烧杯中的溶液20 mL，各放人两支试管中，分别编号为A1、A2， B1、B2 。
在A1、B1中加人碘液，在A2、B2中加人斐林试剂。观察试管中溶液的颜色变化，记录实验结果。
第4步：检测因变量
碘液
斐林试剂
取出
加热
斐林试剂
1.实验步骤
2.实验结果及结论
②结论：土壤微生物对淀粉有分解作用
①结果
B烧杯
等量蒸馏水＋淀粉
A烧杯
土壤浸出液＋淀粉
A1试管
A2试管
B1试管
B2试管
加碘液
加斐林试剂
加热
观察颜色变化
加碘液
加斐林试剂
加热
不变蓝
出现砖红色
变蓝
不出现砖红色