3.3 生态系统的物质循环课件（共36张PPT)-人教版（2019）选择性必修2

(共36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
物质循环的概念
组成生物体的碳、氢、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。
参与物质循环的对象：组成生物体的元素
物质循环的范围：生物群落和非生物环境之间
单质、化合物
物质循环的特点
全球性
循环往复运动
物质循环是在地球上最大的生态系统——生物圈内进行的，也叫生物地球化学循环
化学元素在非生物环境与生物群落之间可以循环往复运动，不会消失
鱼稻共生
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
物质循环的特点
往复循环运动
化学元素在非生物环境与生物群落之间可以循环往复运动，不会消失
碳循环
碳在自然界中的存在形式：
CO2(主要)和碳酸盐
碳在生物群落与非生物环境之间循环的形式：
碳在生物体内的存在形式：
CO2
含碳有机物
碳在生物群落内传递的形式：
含碳有机物
碳循环
碳进入生物群落的途径：
①光合作用；②化能合成作用
碳返回非生物环境的方式：
①生产者、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
碳循环
海洋对于调节大气中的碳含量起着非常重要的作用
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
碳循环
碳循环
生产者
大气中的CO2库
消费者
分解者
【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
碳循环失调——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”。
（1）原因
①大量化石燃料的燃烧
②森林、草原等植被遭到大面积破坏，降低了植被的覆盖率
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
碳循环失调——温室效应
（2）影响
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）改善措施
碳循环失调——温室效应
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)
增加碳汇
减少碳排放
中国国家主席习近平在2020年9月22日召开的联合国大会上表示：“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，CO2排放力争于2030年前达到峰值，争取在2060年前实现碳中和。
碳循环失调——温室效应
练习
①参加物质循环的对象是含有碳的糖类、脂肪、蛋白质等有机物 （ ）
②物质循环的范围的生物圈，而不是具体的某一个生态系统 （ ）
③沼泽等作为肥料还田，使物质能够循环利用 （ ）
④在碳循环中生产者只起固定CO2的作用 （ ）
⑤海洋对于调节大气中的碳含量有着非常重要的作用 （ ）
复习
1、概念
2、特点
3、碳循环
碳在自然界中的存在形式：
CO2(主要)和碳酸盐
碳在生物群落与非生物环境之间循环的形式：
碳在生物体内的存在形式：
CO2
含碳有机物
碳在生物群落内传递的形式：
含碳有机物
碳进入生物群落的途径：
碳返回非生物环境的方式：
4、温室效应
①光合作用；②化能合成作用
①生产者、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
碳在生物群落内传递的途径：
食物链（网）
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元素：如铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)等重金属
②化合物：如DDT、六六六等有机化合物以及一些放射性的物质
生物富集——铅
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
特点：全球性——扩散途径：①大气 ②水 ③生物迁移
生物放大——有害物质会沿食物链逐渐在生物体内聚集，最终积累
在食物链的顶端(即随营养级升高，浓度逐级递增）
能沿着食物链富集的污染物具备如下条件：
①污染物比较容易被生物吸收
②污染物在生物体内降解、排除速率较慢
③污染物暂未对生物造成致命伤害
【实战演练1】如图为某生态系统的碳循环示意图，字母代表生态系统的组成成分，数字表示碳的流动过程，下列说法正确的是（ ）
A．图中①仅指CO2通过光合作用进入生物群落
B．图中的B与C是捕食关系
C．图中呼吸作用的过程包含②⑥⑦过程
D．碳循环是指CO2在生物圈的循环过程
C
练习
练习
【实战演练2】1.2020年9月22日，习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论会上指出，中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，CO2排放量力争2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。碳中和是指CO2吸收量和CO2排放量达到平衡，实现CO2的“零排放”。研究碳循环是实现“碳中和”的重要基础。下列说法错误的是
A.碳在生物群落和非生物环境之间主要以CO2的形式循环
B.大气中的CO2主要通过绿色植物的光合作用进入生物群落
C.控制生物体呼吸产生的CO2量是实现碳中和的重要措施
D.植树造林、增加绿地面积有助于降低大气中的CO2浓度
C
【实战演练3】如图中食物网所代表的生态系统中，施用了杀虫剂林丹，这种杀虫剂自然降解的速度极慢。这种杀虫剂在下列生物体内的浓度最高的是（ ）
A.A　　　B.H　　　C.G　　　D.F
B
练习
物质循环和能量流动关系
项目 能量流动 物质循环（碳循环为例）
特点
范围
联系 生物群落各营养级之间
生物圈（生物群落与无机环境之间）
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
循环往复、全球性
单向流动，逐级递减
【实战演练4】
练习
4.下列关于生态系统物质循环和能量流动的叙述，错误的是
A.生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程为生态系统的能量流动
B.当生产者通过光合作用合成有机物时，能量就从非生物环境流入生物群落
C.物质是能量的载体，生态系统中的能量是伴随着物质循环而循环利用的
D.碳在生物群落与非生物环境之间的循环是以二氧化碳的形式进行的
√
练习
【实战演练5】如图为生态系统能量流动和物质循环的关系图，下列叙述错误的是（　　）
A．能量流动和物质循环在生态系统中相依相伴进行
B．图中②可表示热能，③④既能表示能量流动也能表示物质循环
C．不易被分解的有害物质沿③④传递会表现出生物富集作用
D．若图中物质循环表示氮循环，则氮在③④过程的传递形式主要为含氮有机物
B
探究土壤微生物的分解作用
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___________。
分解者的作用是将有机物分解为无机物，分解速度主要与环境温度和湿度有关。
分解者
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
案例1：落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？
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
探究土壤微生物的分解作用
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
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：
在相同时间内实验组落叶腐烂程度小于对照组
探究土壤微生物的分解作用
案例2：探究土壤微生物对淀粉的分解作用
1.假设：
2.实验材料：
土壤浸出液
土壤中的微生物对淀粉具有分解作用。
探究土壤微生物的分解作用
3.实验设计
对照组：
实验组：
蒸馏水＋淀粉
土壤浸出液＋淀粉
案例2：探究土壤微生物对淀粉的分解作用
探究土壤微生物的分解作用
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
4.实验结果
斐林试剂成分（甲液：质量浓度为0.1g/ml的NaOH，乙液：质量浓度为0.05g/ml的CuSO4），甲乙液等量混匀后再注入（ Cu(OH)2 ）,现配现用。砖红色沉淀是因为产生了CU2O
水浴加热
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
案例2：探究土壤微生物对淀粉的分解作用
探究土壤微生物的分解作用
1.某生物兴趣小组以带有落叶的表层土壤(深5 cm左右)为实验材料，研究土壤微生物在适宜温度下的分解作用，单独处理土壤的情况见下表，处理后的土壞再与落叶混合进行实验。以下有关的叙述错误的是( )
练习
A.探究的问题可以是不同土壤湿度条件下，土壤微生物对落叶的分解作用
B.预期结果是1、3组的落叶不被分解, 2、4组中的落叶被不同程度的分解
C.为了控制实验中的无关变量，作为实验材料的落叶也应进行灭菌处理
D.该实验的自变量为土壤是否灭菌处理，实验中的对照是1和3
D
练习
2.如图是两个生态系统中腐殖质总量随时间的变化情况，这两个生态系统分别是( ）
A. A是热带雨林, B是热带森林
B. A是温带草原, B是寒带针叶林
C. A是寒带针叶林, B是热带雨林
D. A是热带草原，B是温带草原
C
练习
3.为了解土壤微生物能否分解农药，尽快得出实验结论，有人用“敌草隆”(一种除草剂) 进行实验：取等量砂土分装于相同的两容器中, a组压灭菌, b组不灭菌。下列有关叙述正确的是( )
①向a、b中喷入等量的“敌草隆”，再置于同一恒温箱中培养相同时间
②检测"敌草隆"的消失情况，预计a中的“敌草隆”全部消失，b中的基本不变
③只用砂土，实验效果不如用几种典型土壤混合后的好
④各再增加c组作为对照，不喷入“敌草隆”，其他处理与a、b组相同
A.① B.②③ C.①③ D.①③④
C
练习
4.同学为探究土壤微生物对落叶的分解作用，进行了如下实验:
①取5 kg土壤，将土壤反复混匀后，平均分为a、b两组。
②将a组土壤进行高温干热灭菌, b组土壤不做处理,然后将两组土壤置于两个相同的花盆内。
③采集一定量的落叶 ，随机均分为两份，装入塑料袋内，分别埋在花盆内的相同位置。
④15d后取出，观察落叶的分解情况。
下列分析错误的是( )
A.该实验中，a组土壤不应采用高温干热灭菌法进行灭菌
B. a组土壤无微生物为对照组，b组土壤含有微生物为实验组
C.两个花盆应置于温度、湿度等均相同的环境中
D.预计a组和b组的落叶分解情况无显著差异
B