3.3生态系统的物质循环 课件(共46张PPT)-2025-2026学年高二上学期《生物》（人教版）选必修2

(共46张PPT)
第3章 生态系统及其稳定性
3.3 生态系统的物质循环
学习目标
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？
呼气
你能想象这些二氧化碳分子的去向吗？
有的可能进入你身边一棵小草的叶肉细胞
有的可能随着大气环流飘向异国他乡
生物群落
非生物环境
C
O
O
不断循环
生物体中的碳：蛋白质、糖类、脂质和核
酸等都是以碳链为基本骨架形成的有机物
大气：碳主要是二氧化碳无机物
生物体和大气中的碳的含量是怎样维持相对稳定的
碳循环
课本P61-62 思考·讨论
1.碳在非生物环境和生物体内分别以什么形式存在？
2.碳是如何进出生产者、消费者、分解者的？
（以什么形式、通过哪种生命活动、 形成哪些产物等）
碳的存在形式：
碳循环
课本P61-62 思考·讨论
1.碳在非生物环境和生物体内分别以什么形式存在？
大气中的二氧化碳库
主要是二氧化碳，少许碳酸盐
主要是含碳有机物
生物群落中的有机物
煤、石油
在非生物环境中：
在生物群落中：
生产者
碳循环
课本P61-62 思考·讨论
2.碳是如何进出生产者、消费者、分解者的
（以什么形式、通过哪种生命活动、 形成哪些产物等）？
大气中的二氧化碳库
光合作用
呼吸作用
溶解
光合作用
将二氧化碳转化为有机物
将有机物分解为二氧化碳
进：
出：
光合作用、化能合成作用
呼吸作用
化能合成作用：一些细菌利用某些无机物氧化分解释放的化学能,将二氧化碳和水直接合成糖等有机物
消费者
碳循环
课本P61-62 思考·讨论
2.碳是如何进出生产者、消费者、分解者的
（以什么形式、通过哪种生命活动、 形成哪些产物等）？
大气中的二氧化碳库
将前一营养级的有机物转化为自身的有机物
将有机物分解为二氧化碳
进：
出：
摄食
呼吸作用
呼吸作用
摄食
分解者
碳循环
课本P61-62 思考·讨论
2.碳是如何进出生产者、消费者、分解者的
（以什么形式、通过哪种生命活动、 形成哪些产物等）？
大气中的二氧化碳库
将现成有机物转化为自身有机物
将有机物分解为二氧化碳
进：
出：
食腐、腐生
分解作用
微生物的分解作用
分解者
大气中的CO2库
煤、
石油
问：碳的进出除生产者、消费者、分解者外，还有没有其他途径？
其他途径：
煤、石油等化石燃料的开采与使用，将有机物分解为二氧化碳等
请用关键词、线段、箭头、方框等构建碳循环的模型
非生物环境
生物群落
碳循环
课本P62 思考·讨论
请用关键词、线段、箭头、方框等构建碳循环的模型
大气中的CO2库
生产者
光合作用
呼吸作用
分解作用
呼吸作用
燃烧
食物链和食物网
消费者
捕食
化
石
燃
料
遗体残骸
遗体残骸
分解者
遗体
遗体
水圈中的CO2库
海洋对于调节大气中的碳含量起着非常重要的作用
CO2
CO2
碳循环
课本P62 思考·讨论
　 进入生物群落 生物群落内部 返回非生物环境
形式
方式
CO2
CO2
含碳有机物
光合作用
化能合成作用
食物链和食物网
① 生产者、消费者呼吸作用
② 微生物的分解作用
③ 化石燃料的燃烧
碳主要以什么形式在非生物环境和生物群落之间循环？
CO2
总结
(2)碳的流动形式:
①生物群落与非生物环境之间： 。
②生物群落内部：　 　　　　。
③在生物群落内部沿着_______________传递。
(3)碳进入生物群落的途径:　　　　　　　　　　　 。
(4)碳出生物群落，返回非生物环境的途径:
___________________、_________________和________________。
(1)碳的存在形式:
①非生物环境中： 。
②生物群落内部： 　　　 。
CO2和碳酸盐
含碳有机物
CO2
含碳有机物
碳循环相关知识总结
生产者的光合作用或化能合成作用
动植物的呼吸作用
分解者的分解作用
化石燃料的燃烧
(5)实现碳循环的关键成分: 。
生产者和分解者
食物链和食物网
碳循环
碳循环图解中各成分的判定方法
规律：
(2)除了4之外，有最多被指向箭头的为分解者，即3为分解者
(1)先看双箭头：双箭头代表生产者、大气中的CO2库,
其他所有成分都指向4的为大气中的CO2库，1为生产者
注意→碳循环各成分包括：生产者、消费者、分解者和大气中的CO2库
碳循环
生产者
大气中的CO2库
生产者
大气中的CO2库
碳循环图解中各成分的判定方法
碳循环-温室效应
课本P63
思考：如果滥伐森林、大量化石燃料燃烧，对生态系统的碳循环及生态环境有何影响？
化石燃料的使用大大增加了二氧化碳的排放，打破碳循环的平衡，引起温室效应
温室效应：大气中的CO2越多，对地球上逸散到外层空间的热量的阻碍作用就越大，从而使地球温度升高得越快，这种现象叫温室效应。
温室气体：CO2、CH4、N2O、O3等
温室效应
1）原因
2）危害
3）缓解措施
极地和高山冰川加速融化
海平面上升
气温升高
对人类和其他生物的生存构成威胁
化石燃料的大量燃烧（主要原因）
森林、草原等植被的破坏
减少化石燃料的使用，开发新能源
大力植树种草，提高森林覆盖率
提高秸秆还田率，提高土壤储碳量
(大气中CO2含量过多)
大力开展植树造林、开发新能源、发展节能产业等
如何实现“碳中和”？
“中国将力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和”，这是我国对世界作出的承诺。“碳达峰”指在某一个时间点，二氧化碳的排放不再增长而达到峰值，之后逐步回落；“碳中和”是指在一定时间内直接或间接产生的二氧化碳(温室气体)排放总量和通过一定途径吸收的二氧化碳总量相等，实现二氧化碳“零排放”。
练习
[例1] 下列是根据如图所示碳循环的部分过程进行的有关分析，其中正确的是(　　)
D
A.碳元素在生物群落内部主要以CO2的形式传递
B.参与③过程的生物包括生产者、消费者和分解者
C.③过程增强后，②过程随之增强，不能通过增强③减少大气中的CO2
D.开发太阳能、水能、核能等新能源，可减少人类对①过程的依赖
碳循环只是物质循环中的其中一种
物质循环
课本P63
概念：
组成生物体的__________________________等______，都在不断进行着从_____________到__________，又从__________到____________的_____过程，这就是生态系统的物质循环，又叫_________________。
碳、氢、氧、氮、磷、硫
元素
非生物环境
生物群落
生物群落
非生物环境
循环
生物地球化学循环
①这里的物质是指？
②这里的生态系统是指？
③物质在哪两者之间循环？
④物质循环的过程中不同生物起什么作用？
物质指的是组成生物体的元素,而不是化合物,也不是单质
地球上最大的生态系统——生物圈
生物群落
无机环境
C、H、O、N、P、S等元素
循环往复
在生物群落内部物质是沿着食物链和食物网流动
完成了物质和能量的输入； 实现了物质和能量的输出；
加快了物质循环；
生产者
分解者
消费者
概念：
组成生物体的__________________________等______，都在不断进行着从_____________到__________，又从__________到____________的_____过程，这就是生态系统的物质循环，又叫_________________。
碳、氢、氧、氮、磷、硫
元素
非生物环境
生物群落
生物群落
非生物环境
循环
生物地球化学循环
(1)_______: 物质循环的范围为生物圈
(2)_____________: 物质在生物群落和非生物环境之间不断循环
物质循环
课本P63
全球性
循环往复运动
范围：
特点:
地球上最大的生态系统 — 生物圈
(物质可以循环利用，能量不可以！)
硫循环过程
氮循环过程
水循环过程
物质循环的应用
课本P63
物质在生态系统中循环往复运动的特点，对于改进农业生产方式有多方面的启示。
稻田养鸭
稻田养鱼
（1）动物的取食、消化能促进物质循环
（3）动物呼出的CO2还可为水稻的光合作用补充原料
（2）动物粪便中的有机物被分解者分解成无机物后才可供植物吸收利用
稻-萍-蛙立体农业（课本P32）
物质循环的应用
(1)参与物质循环的对象是含有碳的糖类、脂肪、蛋白质等有机物(　　)
(2)沼渣等作为肥料还田，使物质能够循环利用(　　)
(3)在碳循环中生产者只起固定CO2的作用(　　)
(4)物质循环是在生产者、消费者、分解者之间进行的( )
(5)海洋对于调节大气中的碳含量起着非常重要的作用(　　)
×
√
×
×
√
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？
因为农民要不断地从农田中收获农产品，会使得生态系统中的氮元素少一部分，因此要通过往农田中不断地施加氮肥，以维持农田氮循环的稳定。
课本P67 二.2
练习
D
下图为部分碳循环示意图，下列叙述正确的是（ )
A.图中由生产者、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ构成的食物链中，能量流动是单向、逐级递减的
B.生产者为第一营养级，①②⑥⑧之和为生产者固定的总能量
C.根瘤菌与豆科植物互利共生时，其生命活动所需的有机碳来自⑥过程
D.①⑦⑧过程以CO2的形式进行，②③④⑤⑥过程以有机物的形式进行
Ⅳ是分解者
根瘤菌依赖于豆科植物提供的有机物，即①过程光合作用产生的的有机物
能量流动和物质循环的关系
课本P65
能量流动 物质循环
范围
形式
特点
过程
终点
联系 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复
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。
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；
以热能形式散失
循环往复、没有终点
练习
(1)物质循环和能量流动是两个独立的过程(　　)
(2)只有在光照的条件下，生态系统的物质循环和能量流动才是同时进行的(　　)
(3)光合作用推动碳循环过程，促进了生物群落中的能量循环(　　)
×
×
×
C
6.下列关于生态系统中能量和物质的叙述，正确的是(　　)
①物质是单向流动、不可循环的
②物质是可循环的
③能量是单向流动、不可循环的
④能量是单向流动、可循环的
⑤能量是伴随着物质而流动的
⑥能量不是伴随物质而流动的
A.①③⑤ B.①④⑥ C.②③⑤ D.②③⑥
解析　生态系统中的物质是循环利用的，是能量流动的载体；
能量流动是单向的，作为动力推动物质循环的进行。
练习
生物富集
课本P64-65
资料：不同采样点中水、水底沉积物和中国血蛤体内铅浓度
生物富集
中国血蛤
问题：什么是生物富集？
铅在中国血蛤体内的浓度超过环境浓度
据图分析，写出分析结果： 。
生物富集
课本P64-65
2.物质
人工合成的有机物: 如DDT、六六六等
重金属: 如铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)等
3.物质的特点:
①在环境和生物体中存在形式是比较______的
②必须是生物体能够______的且________的
③在生物代谢过程中是____________的
稳定
吸收
不易被分解
不易排出
4.生物富集的主要途径——______________
食物链、食物网
1.概念:
鱼鹰
大鱼
小鱼
植物
水
有害物质在生物体内的浓度
生物体从 吸收、积蓄某种元素或 的化合物，使其在机体内浓度 环境浓度的现象。
超过
周围环境
难以降解
生物富集
课本P64-65
5.例子-铅的富集
煤和矿石中的铅
空气中的铅颗粒
燃烧冶炼
土壤、水体中的铅
降雨
生产者、浮游动物
吸收
各级消费者
捕食
积累
最高营养级含铅量最高
6.生物富集现象的特点
①_______: 这些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有害物质会沿_______逐渐在生物_________，最终积累在食物链的_______
(即随营养级升高，浓度逐级递增)
全球性
食物链
体内聚集
顶端
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。
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
练习
[例3] 为更好地建设雄安新区，科研人员调查白洋淀水域生态系统各成分中有机氯农药DDT污染的状况，得到下表所示检测结果。下列说法错误的是(　　)
A
不同成分 水 底泥 水生植物 浮游动物 底栖动物 鲫鱼 乌鳢
DDT含量 (μg/kg) 0.1 0.7 6.3 21.0 37.9 19.4 124.4
A.DDT在生物群落和非生物环境间循环往复，不能被分解
B.DDT几乎污染了白洋淀生态系统所有组成成分
C.营养级越高，生物体内的DDT浓度越高
D.水生植物同化的太阳能只有少部分传递给乌鳢
(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温度、水分等生态因子相关。
有机物
无机物
(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______。
秋天刚收获的花生
第二年春天从土中刨出的花生
分解者
实验原理
探究土壤微生物的分解作用
课本P65-66
将同种植物叶片均分为两份，置于相同的网袋中：
①一袋叶片掩埋在未做处理的土壤中，
②另一袋叶片掩埋在处理过的土壤相同深度，其他条件相同。
一段时间后检查两袋叶片的分解状况
探究实验1：落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？
(1)实验分析:
自变量：
因变量：
无关变量：
土壤中是否具有微生物
腐烂情况
温度、湿度等、落叶类型、土壤理化性质、处理时间、掩埋深度等
(2)实验设计:
将土壤用塑料袋包好，放在60℃恒温箱处理1h可以消灭微生物，
同时保持土壤的理化性质
(3)进行实验:
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
落叶未腐烂
落叶腐烂
土壤微生物对落叶有分解作用
(5)实验结论:
探究实验1：落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？
(4)实验结果:
探究实验2：土壤微生物能分解淀粉吗？
(1)实验分析:
自变量：
因变量：
无关变量：
是否添加土壤微生物
淀粉分解情况
淀粉用量、时间、温度等
(2)实验设计:
取等量的淀粉置于两只试管中，
①一支试管添加土壤浸出液，
②另一只试管添加等量的蒸馏水，
一段时间后用 检测
淀粉的分解情况
碘液或斐林试剂
加入土壤浸出液
加入蒸馏水
加入碘液
加入碘液
加入斐林试剂
加入斐林试剂
(4)实验结果:
不变蓝
出现砖红色沉淀
变蓝
不出现砖红色沉淀
土壤浸出液中的微生物能分解淀粉
A
B
淀粉糊
A1
A2
B1
B2
(5)实验结论:
探究实验2：土壤微生物能分解淀粉吗？
(3)进行实验:
D
9.微生物广泛存在于自然界中。下列关于土壤微生物的叙述，正确的是(　　)
A.土壤微生物只通过微生物的分解作用参与生态系统的物质循环
B.与豆科植物共生的根瘤菌能进行固氮作用，因而其是自养生物
C.秸秆中的化学能经土壤微生物的分解作用后被生产者吸收利用
D.土壤中的硝化细菌是自养生物，因而其不属于分解者
解析　土壤微生物可以通过微生物的分解作用、固氮作用等参与生态系统的物质循环，A错误；与豆科植物共生的根瘤菌能进行固氮作用，但自身不能将二氧化碳等无机物合成有机物，为异养生物，B错误；秸秆中的化学能不能被作物再吸收利用，C错误；土壤中的硝化细菌是自养生物，属于生产者，D正确。
练习
绿色植物只能利用太阳能，不能利用外界有机物中的能量
练习
曾震惊世界的日本水俣病是人吃了被甲基汞污染的鱼所引起的，经检测，水俣湾海水中甲基汞的含量为0.017 mg/L(符合0.5 mg/L以下的安全标准)，对海水中具营养关系的甲、乙、丙、丁、戊五种生物体内残存甲基汞的含量分析，结果如表：
生物 甲 乙 丙 丁 戊
甲基汞浓度(mg·L－1) 0.05 5.00 0.51 50.00 0.48
则以下叙述不正确的是
A.生物体内甲基汞含量的积累是通过食物链的途径实现的
B.种群丁体内甲基汞含量约是海水的3 000倍，对这个现象的正确解释是甲基汞
沿食物链逐级积累，此现象称为生物富集
C.这五种生物能量流动过程是甲→戊→丙→乙→丁
D.该生态系统内碳循环开始于生产者
√
11.如图为某生态系统的部分物质循环简图，其中M表示非生物的物质和能量。下列相关叙述正确的是(　　)
A
A.若M表示大气中的CO2库，则碳元素在图中④过程中是以有机物形式传递的
B.从图中我们可以看出能量伴随着物质循环而循环
C.若M表示大气中的CO2库，则碳元素可在生物群落中反复循环利用
D.若M表示非生物环境中的能量，则①的能量值等于②与③对应的能量值之和
练习
能量不可以循环利用
碳循环指的是碳元素在生物群落和无机环境之间的循环
呼吸作用
图1是某生态系统碳循环示意图，其中A、B、C、D是生态系统内各生物成分，1、2、3、4、5、6表示有关的生理过程；图2为该生态系统中某一食物链及部分能量流动情况。下列说法正确的是( )
生产者
初级消费者
分解者
次级消费者
D
①与②是摄入量！
练习
A.在图1中，B、C分别属于初级消费者、生产者
B.图1中能表示呼吸作用过程的只有2、4、5
C.在图2的食物链中，②/①的比值代表兔与狼(生物之间)的能量传递效率
D.如果A发生瘟疫，D的数量将先增加后减少最后趋于稳定
练习
课本P67
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。 （ ）
√
×
一、概念检测
练习
课本P67
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循环
C.纤维素分解菌促进了生态系统中的物质
D.能量流动方向是竹子→大熊猫一纤维素分解菌
C
D
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
练习
课本P67
二、拓展应用
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
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
D和E
A
B和C
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。