3.3 生态系统的物质循环 课件 高中生物学人教版（2019）选择性必修2(共46张PPT)
文档属性
| 名称 | 3.3 生态系统的物质循环 课件 高中生物学人教版（2019）选择性必修2(共46张PPT) |
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| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 33.8MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2026-01-12 09:09:08 | ||
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文档简介
(共46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
选必二
1.通过比较物质循环与能量流动的关系，建立普遍联系的观点及生命系统的物质和能量观。(生命观念)
2.构建生态系统物质循环的模式图，培养运用科学思维分析问题、解决问题的能力。(科学思维)
3.关注碳循环平衡失调与温室效应，关注生物富集。(社会责任)
学习目标
01
碳循环
02
生物富集
目录
03
能量流动与物质循环的关系
04
探究土壤微生物的分解作用
碳循环
01
碳、氧分子在 和 之间是不断循环的。
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？
这些二氧化碳分子中的碳元素和氧元素又是怎样来到你体内的？
进入你体内之前又存在于什么物质中？
食物
人体的细胞呼吸
CO2
植物的光合作用
生物群落
非生物环境
分析碳循环的过程
资料 二氧化碳能溶于水，因此可在大气和海洋、河流之间进行交换。此外，碳还可以长期固定或保存在非生命系统中，如固定于煤、石油或木材中。人类对煤和石油等能源的利用，向大气中排放了大量的二氧化碳。
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
3.尝试构建碳循环的模型。
P61-62 思考·讨论
碳是构成生物体的重要元素之一。
组成生物体的蛋白质、糖类、脂质和核酸等都是以 为基本骨架形成的。
氨基酸结构通式
葡萄糖结构
核糖核苷酸结构
大气中的碳主要是二氧化碳。生物体和大气中的碳含量，都长期处于稳定的状态，这是怎样维持的呢？
碳链
1、碳元素
讨论1.碳在非生物环境和生物体内分别以什么形式存在？
碳的存在形式：
②在生物群落中
主要是有机物的形式
①在非生物环境中
主要是CO2的形式
2、碳循环的过程
碳在生物群落与非生物环境之间的循环主要以 的形式进行的。
CO2
讨论2.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)？
光合作用
呼吸作用
溶解
光合作用
生产者
(2)出：呼吸作用:将有机物分解为二氧化碳。
(1)进：光合作用等:将二氧化碳转化为有机物。
大气中的二氧化碳库
P61-62 思考·讨论
大气中的二氧化碳库
呼吸作用
摄食
消费者
(2)出：呼吸作用等:将有机物分解为二氧化碳。
(1)进：摄食等：将前一营养级的有机物转化为自身的有机物。
讨论2.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)？
讨论2.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
(2)出：微生物的分解作用等：将有机物分解为二氧化碳。
(1)进：腐食、腐生等:将现成有机物转化为自身有机物。
分解者
微生物的分解作用
煤、石油
水体中的HCO3-等
岩石中的CaCO3等
（1）CO2与HCO3-的相互转化（水中）；
（2）CaCO3与HCO3-的相互转化；
（3）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。
其他途径
大气中的二氧化碳库
构建碳循环模型
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
捕食
化
石
燃
料
遗体、排遗物
遗体残骸
遗体
遗体
1、动植物遗体一定会被分解者分解吗？
不一定，还可能形成煤、石油等化石燃料
消费者
分解者
请用箭头和简短的文字表明碳元素在下述各成分之间的联系。
2、碳元素在生物群落中是循环的吗？
不是，在生物群落中主要是沿着食物链(网)单向流动的。
水圈中的CO2库
碳元素在 和 之间是不断循环的。
生物群落
非生物环境
非生物环境 （ CO2 ）
生物群落
（有机物）
光合作用、化能合成作用
呼吸作用、分解作用
根据碳循环过程思考并回答下列问题。
(2)进入生物群落的途径：
(3)碳在生物群落内传递的途径：
食物链（网）
生产者的光合作用、化能合成作用
(1)流动形式
①生物群落与非生物环境间：CO2
②生物群落内部：含碳有机物
二氧化碳
(5)碳循环的形式：
(4)碳返回非生物环境的途径：
②分解者的分解作用
①生产者、消费者的呼吸作用
③化石燃料的燃烧
【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。指出做多的是生产者
讨论：你如何看待人类活动对碳循环的影响？
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
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）动物粪便被分解者分解后可供植物吸收利用
学以致用：稻田养鸭养鱼（种养结合模式），请从物质循环角度说说它的好处：
3、碳循环在农业生产方面的应用
根据氮循环示意图，思考并回答下列问题。
(1)植物吸收的氮主要以什么形式存在？
离子（NO3-）。
固氮生物的固氮作用。
(3)生物群落中的氮最终通过什么途径返回大气中？
反硝化作用。
(2)大气中的氮气通过什么途径进入生物群落？
(4)据图可知氮元素是不断循环的，但农田生态系统为什么仍需不断施加氮肥？
农田土壤中氮元素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。
氮循环
组成生物体的 等基本元素，在不断进行着从 到 ，又从 的循环过程。
非生物环境
C、H、O、N、P、S
范围：
物质：
循环过程：
特点：
生物圈，又叫生物地球化学循环
C、H、O、N、P、S等元素
非生物环境 生物群落
循环往复运动，全球性
生物群落
生物群落到非生物环境
2.
3.应用实例：
种养结合-如稻田中养鱼养鸭
1.概念：
物质循环
与社会的联系——温室效应
(2）原因：
①化石燃料的大量燃烧（主要原因）
②森林、草原等植被的破坏
(1）概念：
大气中的温室气体（CO2、CH4、N2O等）相当于保温层。大气中的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”。
(3）缓解措施
CO2浓度
温度
①减少化石燃料的使用，开发新能源
②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。
(4）危害
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
土地荒漠化加剧，洪灾、旱灾不断
与社会的联系——温室效应
人类活动向环境排放的很多有害物质
人工合成的有机化合物，如DDT、六六六等。
生态系统的物质循环
一些重金属，如铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)等。
参与
有害物质的循环过程
碳、氮等元素的循环过程
不同
情境导入
铅与人类的生活息息相关
日
常
生
活
中
铅
的
应
用
香烟
食品
玩具
工业废气
化妆品
餐具
燃烧
容器
汽车
尾气
情境导入
生物富集
02
分解者能够分解有机物，消费者能够加快物质循环的过程。那么，是不是所有物质都能较快地回归到非生物环境呢？
如图为水体和多种水生生物体内的铅浓度示意图
为什么生物体内的铅含量比水体中的铅含量高？
为什么营养等级越高，体内含有的铅浓度越大？
水
浮游生物
鱼
水鸟
2 ppm
5 ppm
200 ppm
1600 ppm
进入体内的铅，可以形成多种稳定的化合物，不易分解、不易排出，生物不断的摄入无机环境中的化学物质，导致体内铅含量不断积累以致高于水体中的铅含量。
高营养级的生物捕食多种低营养级的生物，导致体内积累更多的铅，因此，铅就会沿着食物链逐渐在生物体内聚集，最终积累在食物链顶端
1.概念：
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 环境浓度的现象。
超过
2.常见的生物
富集物质
如DDT、六六六等
重金属：
人工合成的有机化合物：
如铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)等
3.发生生物富集
的物质的特点
在环境和生物体中存在形式是比较稳定的
富集物质必须是生物体能够吸收的且不易排出的
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
①具有全球性
②有害物质在生物体内的浓度会沿食物链不断升高
5.生物富集现象的特点
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
6.生物富集的危害：
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
7.减少生物富集的的措施:
合理利用资源，减少排放；实施垃圾分类；种植能富集有害重金属元素的植物。
在生物体内形成积累性中毒
8.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
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
下面是甲、乙、丙、丁四个种群在一个达到生态平衡的环境中残留农药的DDT的平均浓度：
写出四个种群的能量流动渠道：__________________________
乙
甲
丙
丁
典例分析
能量流动与物质循环的关系
03
任务一：请在碳循环过程模型上绘制能量流动过程。
光能
热能
生产者
大气中的
二氧化碳
消费者
分解者
①物质循环与能量流动有什么关系？
②假如没有物质循环，能量是否能在营养级间实现流动？
③假如没有能量的供应，物质循环是否能正常进行？
同时进行，相互依存，不可分割
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
能量是物质循环的动力
物质是能量沿食物链网流动的载体；
能量流动 物质循环
范围
形式
特点
渠道
联系 生物群落(各营养级之间)
生物圈
主要以有机物中的化学能的形式
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（食物链、网）和非生物环境之间循环往返
①同时进行，相互依存，不可分割
②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；
③物质是能量沿食物链网流动的载体；
④能量是物质循环的动力。
光能→化学能→热能
化学元素
(无机物→有机物→无机物)
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
典例分析
C
探究土壤微生物的分解作用
04
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
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 加入 碘液 A1
B1
加入斐林试剂，水浴加热 A2
B2
结论分析 案例2
探究土壤微生物对淀粉的分解作用
P65-66探究·实践
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：
落叶未腐烂
落叶腐烂
案例1
落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？
P65-66探究·实践
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
土壤进行处理，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。
不能加热烘干，会导致土壤理化性质发生改变，可将土壤用塑料袋包好，放在60℃恒温箱中1小时灭菌
案例1
落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？
P65-66探究·实践
纱布
烧杯
土壤
水
玻璃棒
水
取出
（1）配制土壤浸出液
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
1.实验原理
2.实验步骤：
案例2
探究土壤微生物对淀粉的分解作用
P65-66探究·实践
（1）配制土壤浸出液
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
1.实验原理
2.实验步骤：
案例2
探究土壤微生物对淀粉的分解作用
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
3.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
（2）检测淀粉是否被分解
淀粉糊
A
B
P65-66探究·实践
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
P65-66探究·实践
生态系统的物质循环
物质循环
对象：
特点：
碳循环
过程
物质循环与能量流动的关系
范围：
实例
组成生物体的元素
生物圈
全球性，循环性
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
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
教材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
教材P67
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。
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。
二、拓展应用
教材P67
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。
教材P67
第3节
生态系统的物质循环
第3章 生态系统及其稳定性
选必二
1.通过比较物质循环与能量流动的关系，建立普遍联系的观点及生命系统的物质和能量观。(生命观念)
2.构建生态系统物质循环的模式图，培养运用科学思维分析问题、解决问题的能力。(科学思维)
3.关注碳循环平衡失调与温室效应，关注生物富集。(社会责任)
学习目标
01
碳循环
02
生物富集
目录
03
能量流动与物质循环的关系
04
探究土壤微生物的分解作用
碳循环
01
碳、氧分子在 和 之间是不断循环的。
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？
这些二氧化碳分子中的碳元素和氧元素又是怎样来到你体内的？
进入你体内之前又存在于什么物质中？
食物
人体的细胞呼吸
CO2
植物的光合作用
生物群落
非生物环境
分析碳循环的过程
资料 二氧化碳能溶于水，因此可在大气和海洋、河流之间进行交换。此外，碳还可以长期固定或保存在非生命系统中，如固定于煤、石油或木材中。人类对煤和石油等能源的利用，向大气中排放了大量的二氧化碳。
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
3.尝试构建碳循环的模型。
P61-62 思考·讨论
碳是构成生物体的重要元素之一。
组成生物体的蛋白质、糖类、脂质和核酸等都是以 为基本骨架形成的。
氨基酸结构通式
葡萄糖结构
核糖核苷酸结构
大气中的碳主要是二氧化碳。生物体和大气中的碳含量，都长期处于稳定的状态，这是怎样维持的呢？
碳链
1、碳元素
讨论1.碳在非生物环境和生物体内分别以什么形式存在？
碳的存在形式：
②在生物群落中
主要是有机物的形式
①在非生物环境中
主要是CO2的形式
2、碳循环的过程
碳在生物群落与非生物环境之间的循环主要以 的形式进行的。
CO2
讨论2.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)？
光合作用
呼吸作用
溶解
光合作用
生产者
(2)出：呼吸作用:将有机物分解为二氧化碳。
(1)进：光合作用等:将二氧化碳转化为有机物。
大气中的二氧化碳库
P61-62 思考·讨论
大气中的二氧化碳库
呼吸作用
摄食
消费者
(2)出：呼吸作用等:将有机物分解为二氧化碳。
(1)进：摄食等：将前一营养级的有机物转化为自身的有机物。
讨论2.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)？
讨论2.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
(2)出：微生物的分解作用等：将有机物分解为二氧化碳。
(1)进：腐食、腐生等:将现成有机物转化为自身有机物。
分解者
微生物的分解作用
煤、石油
水体中的HCO3-等
岩石中的CaCO3等
（1）CO2与HCO3-的相互转化（水中）；
（2）CaCO3与HCO3-的相互转化；
（3）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。
其他途径
大气中的二氧化碳库
构建碳循环模型
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
捕食
化
石
燃
料
遗体、排遗物
遗体残骸
遗体
遗体
1、动植物遗体一定会被分解者分解吗？
不一定，还可能形成煤、石油等化石燃料
消费者
分解者
请用箭头和简短的文字表明碳元素在下述各成分之间的联系。
2、碳元素在生物群落中是循环的吗？
不是，在生物群落中主要是沿着食物链(网)单向流动的。
水圈中的CO2库
碳元素在 和 之间是不断循环的。
生物群落
非生物环境
非生物环境 （ CO2 ）
生物群落
（有机物）
光合作用、化能合成作用
呼吸作用、分解作用
根据碳循环过程思考并回答下列问题。
(2)进入生物群落的途径：
(3)碳在生物群落内传递的途径：
食物链（网）
生产者的光合作用、化能合成作用
(1)流动形式
①生物群落与非生物环境间：CO2
②生物群落内部：含碳有机物
二氧化碳
(5)碳循环的形式：
(4)碳返回非生物环境的途径：
②分解者的分解作用
①生产者、消费者的呼吸作用
③化石燃料的燃烧
【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。指出做多的是生产者
讨论：你如何看待人类活动对碳循环的影响？
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
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）动物粪便被分解者分解后可供植物吸收利用
学以致用：稻田养鸭养鱼（种养结合模式），请从物质循环角度说说它的好处：
3、碳循环在农业生产方面的应用
根据氮循环示意图，思考并回答下列问题。
(1)植物吸收的氮主要以什么形式存在？
离子（NO3-）。
固氮生物的固氮作用。
(3)生物群落中的氮最终通过什么途径返回大气中？
反硝化作用。
(2)大气中的氮气通过什么途径进入生物群落？
(4)据图可知氮元素是不断循环的，但农田生态系统为什么仍需不断施加氮肥？
农田土壤中氮元素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。
氮循环
组成生物体的 等基本元素，在不断进行着从 到 ，又从 的循环过程。
非生物环境
C、H、O、N、P、S
范围：
物质：
循环过程：
特点：
生物圈，又叫生物地球化学循环
C、H、O、N、P、S等元素
非生物环境 生物群落
循环往复运动，全球性
生物群落
生物群落到非生物环境
2.
3.应用实例：
种养结合-如稻田中养鱼养鸭
1.概念：
物质循环
与社会的联系——温室效应
(2）原因：
①化石燃料的大量燃烧（主要原因）
②森林、草原等植被的破坏
(1）概念：
大气中的温室气体（CO2、CH4、N2O等）相当于保温层。大气中的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”。
(3）缓解措施
CO2浓度
温度
①减少化石燃料的使用，开发新能源
②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。
(4）危害
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
土地荒漠化加剧，洪灾、旱灾不断
与社会的联系——温室效应
人类活动向环境排放的很多有害物质
人工合成的有机化合物，如DDT、六六六等。
生态系统的物质循环
一些重金属，如铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)等。
参与
有害物质的循环过程
碳、氮等元素的循环过程
不同
情境导入
铅与人类的生活息息相关
日
常
生
活
中
铅
的
应
用
香烟
食品
玩具
工业废气
化妆品
餐具
燃烧
容器
汽车
尾气
情境导入
生物富集
02
分解者能够分解有机物，消费者能够加快物质循环的过程。那么，是不是所有物质都能较快地回归到非生物环境呢？
如图为水体和多种水生生物体内的铅浓度示意图
为什么生物体内的铅含量比水体中的铅含量高？
为什么营养等级越高，体内含有的铅浓度越大？
水
浮游生物
鱼
水鸟
2 ppm
5 ppm
200 ppm
1600 ppm
进入体内的铅，可以形成多种稳定的化合物，不易分解、不易排出，生物不断的摄入无机环境中的化学物质，导致体内铅含量不断积累以致高于水体中的铅含量。
高营养级的生物捕食多种低营养级的生物，导致体内积累更多的铅，因此，铅就会沿着食物链逐渐在生物体内聚集，最终积累在食物链顶端
1.概念：
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 环境浓度的现象。
超过
2.常见的生物
富集物质
如DDT、六六六等
重金属：
人工合成的有机化合物：
如铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)等
3.发生生物富集
的物质的特点
在环境和生物体中存在形式是比较稳定的
富集物质必须是生物体能够吸收的且不易排出的
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
①具有全球性
②有害物质在生物体内的浓度会沿食物链不断升高
5.生物富集现象的特点
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
6.生物富集的危害：
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
7.减少生物富集的的措施:
合理利用资源，减少排放；实施垃圾分类；种植能富集有害重金属元素的植物。
在生物体内形成积累性中毒
8.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
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
下面是甲、乙、丙、丁四个种群在一个达到生态平衡的环境中残留农药的DDT的平均浓度：
写出四个种群的能量流动渠道：__________________________
乙
甲
丙
丁
典例分析
能量流动与物质循环的关系
03
任务一：请在碳循环过程模型上绘制能量流动过程。
光能
热能
生产者
大气中的
二氧化碳
消费者
分解者
①物质循环与能量流动有什么关系？
②假如没有物质循环，能量是否能在营养级间实现流动？
③假如没有能量的供应，物质循环是否能正常进行？
同时进行，相互依存，不可分割
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
能量是物质循环的动力
物质是能量沿食物链网流动的载体；
能量流动 物质循环
范围
形式
特点
渠道
联系 生物群落(各营养级之间)
生物圈
主要以有机物中的化学能的形式
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（食物链、网）和非生物环境之间循环往返
①同时进行，相互依存，不可分割
②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；
③物质是能量沿食物链网流动的载体；
④能量是物质循环的动力。
光能→化学能→热能
化学元素
(无机物→有机物→无机物)
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
典例分析
C
探究土壤微生物的分解作用
04
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
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 加入 碘液 A1
B1
加入斐林试剂，水浴加热 A2
B2
结论分析 案例2
探究土壤微生物对淀粉的分解作用
P65-66探究·实践
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：
落叶未腐烂
落叶腐烂
案例1
落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？
P65-66探究·实践
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
土壤进行处理，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。
不能加热烘干，会导致土壤理化性质发生改变，可将土壤用塑料袋包好，放在60℃恒温箱中1小时灭菌
案例1
落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？
P65-66探究·实践
纱布
烧杯
土壤
水
玻璃棒
水
取出
（1）配制土壤浸出液
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
1.实验原理
2.实验步骤：
案例2
探究土壤微生物对淀粉的分解作用
P65-66探究·实践
（1）配制土壤浸出液
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
1.实验原理
2.实验步骤：
案例2
探究土壤微生物对淀粉的分解作用
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
3.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
（2）检测淀粉是否被分解
淀粉糊
A
B
P65-66探究·实践
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
P65-66探究·实践
生态系统的物质循环
物质循环
对象：
特点：
碳循环
过程
物质循环与能量流动的关系
范围：
实例
组成生物体的元素
生物圈
全球性，循环性
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
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
教材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
教材P67
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。
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。
二、拓展应用
教材P67
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。
教材P67