3.3 生态系统的物质循环（第2课时） 课件(共31张PPT2个视频)-2025-2026学年高二上学期《生物》（人教版）选必修2

(共31张PPT)
3.3 生态系统的物质循环（第2课时）
本节聚焦
生态系统的物质循环过程是怎样的
怎样理解生物富集的成因和危害
物质循环与能量流动的关系是怎样的
二 生物富集
二 生物富集
资料一：铅对人体血液、血管、肾脏、生殖腺和神经系统等均有毒害作用。在儿童中，铅中毒症状尤为明显。
自2013年起，联合国环境规划署和世界卫生组织联合号召：每年十月底在全球开展“预防铅中毒国际行动周”活动。
资料二：铅在植物组织中可致光合作用及脂肪代谢的强度减弱，吸水量减少，耗氧量增大，阻碍植物生长，甚至导致死亡。
资料三：铅对微生物也具有毒害作用。
1. 铅循环的过程、特点及其成因
火山喷发
沙尘暴
大火
大气
降水
水体
植物
土壤
动物
鱼
水鸟
猛禽
煤燃烧
金属冶炼
浮游生物
扩散途径：
1.大气
2.水
3.生物迁移
特点1：全球性
二 生物富集
分析铅浓度在生物群落内的特点
资料：水体和多种水生生物体内的铅浓度示意图
特点2：铅在生物体内的浓度沿食物链不断升高。
水
浮游生物
鱼
水鸟
<
<
2 ppm
5 ppm
200 ppm
1600 ppm
生物富集
1. 铅循环的过程、特点及其成因
二 生物富集
对比碳循环，分析铅在生物体内富集的原因
成因：铅在生物体内形成难以降解的化合物，且不易排出。
消费者
生产者
分解者
吸收
摄食
呼吸作用
非生物环境中的碳
分解作用
1. 铅循环的过程、特点及其成因
二 生物富集
①营养级 一 二 三 四
②合成1 kg干重所需能量 假设均为100 ③捕食上一营养级一个生物能获得的能量 假设为100 10 1 0.1
④需要捕食上一营养级生物个体数 — 10 100 1 000
⑤个体内铅含量为第1营养级个体内铅含量的倍数 1 10 1 000 1 000 000
⑥个体内铅浓度（1 kg干重中铅的含量） 1 10 1 000 1 000 000
成因：1.能量流经各营养级时，逐级递减；
2.铅在生物体内形成难以降解的化合物，不易排出。
1. 铅循环的过程、特点及其成因
二 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，称作生物富集。
2. 生物富集的概念
①重金属（如汞、镉等）
③一些人工合成的有机化合物（如DDT等）
②放射性物质（如含137Cs、226Ra等的物质）
二 生物富集
生物富集的危害：在生物体内形成积累性中毒。
进入人体的甲基汞在体内代谢缓慢，且不易排出，严重时会引起中毒。通过血脑屏障进入大脑的汞会侵害脑神经，导致脑萎缩。
1952年，日本5万多只猫集体跳海自尽
2017年9月24日《水俣公约》第一届缔约国会议开幕，日本患者呼吁加强管控
二 生物富集
三 能量流动和物质循环的关系
物质循环与能量流动的关系图
物质循环与能量流动的关系比较
项目 能量流动 物质循环(以碳循环为例)
形式
特点
范围
联系 光能→化学能→热能
化学元素(无机物→有机物→无机物)
单向流动、逐级递减
全球性、循环往复
生态系统各营养级
生物圈(全球性)
二者同时进行、相互依存、不可分割：
①能量的固定、储存、转移和释放，离不开物质的合成和分解；
②物质是能量沿食物链(网)流动的载体；
③能量是物质在生态系统中往复循环的动力
三 能量流动和物质循环的关系
秋天刚收获的花生
第二年春天从土中刨出的花生
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为______。
(2)分解者的作用是将环境中的______分解为______，其分解速度与环境中的_____、水分等生态因子相关。
分解者
有机物
无机物
温度
四 探究土壤微生物的分解作用
采集带有落叶的土壤
采集土壤微生物的方法
土壤垂直剖面模式图
腐殖质层
淀积层
枯枝落叶层
有机碎屑层
四 探究土壤微生物的分解作用
探究土壤微生物的分解作用
思考：可提出哪些研究问题？
如何证明土壤微生物具有分解作用？
有机物的分解
现象
本质
分解过程中，物质发生怎样的变化？
落叶等的腐烂
影响因素
四 探究土壤微生物的分解作用
设计实验方案
探究1：落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？
对照组 实验组
自变量
设置方式
因变量 无关变量 增加重复次数（每组落叶等量若干，组内设置多组等）
有土壤微生物
无土壤微生物
落叶+土壤
落叶+灭菌土壤
落叶腐烂（快慢和程度）
避免土壤理化性质的改变
四 探究土壤微生物的分解作用
进行实验观察和结果记录
培养时间 第1周 第2周 第3周 第4周
对照组落叶 平均干重
实验组落叶 平均干重
（实验组-对照组）平均干重
探究1：落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？
四 探究土壤微生物的分解作用
分析可能的结果和得出对应的结论
相同时间内（实验组-对照组）平均干重
结论
正值
0或者负值
探究1：落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？
落叶是在该土壤中微生物的作用下腐烂
落叶在该土壤中微生物的作用下不腐烂
四 探究土壤微生物的分解作用
可能的实验现象（以一片落叶为例）
一个月后的落叶
新采集的落叶
探究1：落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？
四 探究土壤微生物的分解作用
分析该实验设计的优缺点
探究2：土壤微生物能分解淀粉吗？
A组 B组
自变量
设置方式
因变量 观测指标 无关变量 1.淀粉酶的土壤中存在地点；
2.淀粉酶在高温下变性失活后，还能复性吗？
有土壤微生物
淀粉+土壤
浸出液
无土壤微生物
淀粉+灭菌的
土壤浸出液
1.淀粉显色反应的变化
2.还原糖含量的变化
减少土壤中带颜色的颗粒物
四 探究土壤微生物的分解作用
可能观察到的实验现象
探究2：土壤微生物能分解淀粉吗？
加碘液：
加斐林试剂：
四 探究土壤微生物的分解作用
思考：为什么长有胡杨的荒漠土壤一般比草原的贫瘠？
消费者
生产者
分解者
吸收
摄食
分解作用
非生物环境中的物质
探究土壤微生物分解作用的生态学意义
四 探究土壤微生物的分解作用
探究土壤微生物的分解作用视频
四 探究土壤微生物的分解作用
1.某些有害物质（如铅）会通过食物链不断地富集；
2.通过微生物的分解作用，物质从生物群落回归非生物环境；
3.生态系统中能量流动和物质循环各具特点，又相互依存，不可分割。掌握这一规律，我们能够更加科学、有效地利用生态系统中的资源。
四 探究土壤微生物的分解作用
小结
增加温室的
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。（ ）
√
×
即时训练
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
即时训练
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？
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。
即时训练
二、拓展应用
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？
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。
即时训练
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？
A　
B和C
D和E
二、拓展应用
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。
学而时习之