3.3生态系统的物质循环课件(共33张PPT)-2023-2024学年高二上学期生物人教版选择性必修2

(共33张PPT)
第3节 生态系统的物质循环
第3章 生态系统及其稳定性
课前背诵：
1.生态系统具有一定的结构包括_____和______
2.生态系统的功能：_____、____、______
3..如果一个生态系统在较长的一段时间内没有能量的输入，这个生态系统就会崩溃，这说明了________
4.能量流动的特点:________
5.能量流动是指________________
6.除草除虫的意义：________________
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。
问题探讨：
讨论3：呼一口气，许多二氧化碳分子就离开你的身体，进入大气中。这些二氧化碳分子离开你后，会开始怎样的旅行？
食物
人体的细胞呼吸
CO2
植物的光合作用
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。
1、碳在非生物环境和生物体内分别以什么形式存在？
CO2（主要）和碳酸盐
主要以有机物
2、碳在无机环境和生物群落之间主要是以什么形式进行循环的？循环的范围如何？
主要以CO2的形式进行循环
生物圈
一、碳循环
光合作用
呼吸作用
溶解
光合作用
生产者
(2) 呼吸作用：将有机物分解为二氧化碳。
(1) 光合作用、化能合成作用：将二氧化碳转化为有机物。
3、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)？
大气中的二氧化碳库
大气中的二氧化碳库
呼吸作用
摄食
消费者
(2) 呼吸作用等：将有机物分解为二氧化碳。
(1) 摄食等：将前一营养级的有机物转化为自身的有机物。
3、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)？
大气中的二氧化碳库
分解者
微生物的分解作用
3.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)？
分解者
(2)微生物的分解作用等：将有机物分解为二氧化碳。
(1)食腐、腐生等:将现成有机物转化为自身有机物。
煤、石油
其他途径：煤、石油等化石燃料的燃烧，将有机物分解为二氧化碳等。
碳循环过程图解
化石燃料
燃烧
生产者
摄食
消费者
遗体和排出物
分解者
呼吸作用
呼吸作用
光合作用
大气中的CO2库
分解作用
3．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。
碳循环的文字图解
4.碳进入生物群落的途径：
光合作用（主要）和化能合成作用
5.碳在生物群落中传递的主要途径：
食物链、食物网
6.碳返回非生物环境的途径：
①生产者和消费者的呼吸作用；②分解者的分解作用；③化石燃料的燃烧；
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、循环性
9.碳循环具全球性的原因：
CO2能够随着大气环流在全球范围内进行
10.海洋对调节大气中的碳含量起着非常重要的作用
（2）极地和高山冰川加速融化
（3）海平面上升
（1）气温升高
（4）对人类和其他生物的生存构成威胁
（1）减少二氧化碳排放：开发新能源，减少化石燃料燃烧。
（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。
2、温室效应的危害：
3、应对温室效应的措施：
碳循环失调的后果：温室效应
1、温室效应的原因：
(1) 化石燃料的开采和使用大大增加了二氧化碳的排放。
(2) 森林、草原等植被遭到大面积破坏。
【方法技巧】巧辨图形判断参与碳循环的四种成分
大气中的CO2库
生产者
分解者
消费者
生产者
初级消费者
大气中的CO2库
次级消费者
分解者
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
辨图要点：
1、碳循环中，只有生产者与非生物环境之间的箭头是双向的
2、箭头指向最多的是大气中的CO2库，其次是分解者
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。
二、生态系统物质循环的概念和特点
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。
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。
三、生物富集
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
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
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
随营养级升高，浓度逐级递增，呈现生物放大现象。
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。
课堂检测
例：图中所示为一个简化的草原生态系统能量流动和物质循环示意图，①~⑦是对图中箭头含义的描述，所属箭头号码正确的是（ ）
①生物群落中能量的散失
②生物群落中的物质回归无机环境
③无机环境的能量进入生物群落
④能量在生物体之间传递转化
⑤能量沿着食物链流动
⑥碳元素从有机物变二氧化碳
⑦碳元素进入生物群落
A. ①—（2）（3）； ②—（3） B. ③—（1）；④—（2）
C. ④—（2）（3）；⑤—（2）（3） D. ⑥—（4）（5）；⑦—（1）
D
1．物质循环的特点是具有全球性、循环往复。
2．生物富集是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。
3．食物链中营养级越高，生物富集的某种物质浓度就越大。
4．物质是能量的载体，能量流动是物质循环的动力。
课堂小结
感谢聆听
第2课时探究土壤微生物的
分解作用
探究土壤微生物的分解作用
背景资料
土壤中生活着肉眼看不见的细菌、丝状真菌和呈放射状的放线菌，这些生物的数量是极其繁多的，例如一茶匙表层土就可能含有亿万个细菌。
由于各地气候与环境等因素不同，落叶在土壤中被分解的时间也是不同的，一般在温暖、湿润的环境中需要一直数月时间。
秋天刚收获的花生
第二年春天从土中刨出的花生
探究土壤微生物的分解作用
1.实验原理：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。
2.参考案例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
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
2024/3/4
探究土壤微生物的分解作用
案例一
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
落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？
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。
实验结果：
落叶未腐烂
落叶腐烂
探究土壤微生物的分解作用
3.参考案例2
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
纱布
烧杯
土壤
水
玻璃棒
水
取出
碘液
斐林试剂
加热
案例2 探究土壤微生物对淀粉的分解作用
1.配制土壤浸出液
一、实验原理
淀粉
碘液
变蓝
淀粉
葡萄糖
产生砖红色沉淀
分解
斐林试剂
加热
二、实验步骤
2.另取两只烧杯，编号A、B
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
探究土壤微生物的分解作用
3.参考案例2
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
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
（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）
A. 碳的存在形式
非生物环境：
CO2（主要）和碳酸盐
生物群落：
含碳有机物
B. 碳在生物群落和非生物群落之间循环的形式：
CO2
C. 碳在生物群落内的传递形式：
含碳有机物
D. 碳进入生物群落的途径：
光合作用（主要）和化能合成作用
E. 碳在生物群落中传递的主要途径：
食物链、食物网
F. 碳返回非生物环境的途径：
①生产者和消费者的呼吸作用；
②分解者的分解作用；
③化石燃料的燃烧；
晨读背诵
G. 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
H. 碳循环特点：
全球性、循环性
J. 碳循环具全球性的原因：
CO2能够随着大气环流在全球范围内进行
K. 海洋对调节大气中的碳含量起着非常重要的作用
L. 碳循环失调的后果：
温室效应
（1）温室气体：
二氧化碳等
（2）主要原因：
① 化石燃料的开采和使用大大增加了CO2的排放
② 森林、草原等植被遭到大面积破坏
（3）缓解措施：
① 减少二氧化碳排放：开发新能源，减少化石燃料燃烧；
② 增加CO2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
A. a>c＝b 　　　
B. c>b>a
C. c＝b>a 　　　
D. a>b>c
D
右图表示a、b、c三地区森林土壤有机物分解状况，则分解者的作用强弱是( )
课堂练兵：
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
√
×
C
课后习题
一、概念检测
2.（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
D
D
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？
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。
农田是人工生态系统，是以提高农作物的产量，使能量更多地流向人类，满足人类需要为目的的。农田土壤中氮的含量往往不足以使作物高产，加之农产品源源不断地自农田生态系统输出，其中的氮元素并不能都归还土壤，所以需要施加氮肥。这与物质循环并不矛盾。
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？
这三种重金属（Hg、Pb、
Cd）会富集在鱼体内，并沿
食物链逐渐在鱼体内聚集，
营养级越高，它们的相对含量
越高。A鱼体内三种重金属的含量都是最低的，因此A为草食性鱼B和C鱼体内，三种重金属的含量都高于A，但低于D和E，因此B和C可能是杂食性鱼；D和E鱼体内，三种重金属的含量都远高于A、B和C，因此D和E可能是肉食性鱼。
鱼的种类 A B C D E
Hg 17.8 61.9 70.4 117.0 112.0
Pb 27.3 34.9 52.5 84.3 75.8
Cd 8.8 14.1 10.3 21.9 41.6
A
B和C
D和E