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第3章
第2节
生态系统的物质循环（第二课时）
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
铅是一种毒性很强的化学元素
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。
任务1：分析铅循环的过程、特点及其成因
铅循环的主要过程
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
水
水底沉积物
中国血蛤
分析铅浓度在生物体中的特点
资料一：不同采样点中水、水底沉积物和中国血蛤体内铅浓度
结果：铅在中国血蛤体内的浓度超过环境浓度。
生物富集
中国血蛤
（Hiatula
chinensis）
铅浓度(ppm)
采样点1
采样点2
采样点3
采样点4
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
分析生物富集随暴露时间的变化
资料二：置于0.48
nmol/g铅溶液中美国钩虾体内铅浓度随时间的变化
结果：铅在美国钩虾体内浓度随浸泡时间延长而增加。
美洲钩虾
（Hyalella
azteca）
时间（天）
体内铅浓度(nmol/g)
生物富集随暴露时间延长而加剧
分析铅浓度在生物群落内的特点
资料三：水体和多种水生生物体内的铅浓度示意图
推论：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
生物放大
c浮游生物
>
c水
c鱼
>
c水
c水鸟>
c水
<
<
2
ppm
5
ppm
200
ppm
1600
ppm
生物富集
分析铅浓度在生物群落内会放大的原因
①营养级
1
2
3
4
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。
分析铅在生态系统中流动的特点及成因
扩散途径：1.大气
2.水
3.生物迁移
全球性
火山喷发
沙尘暴
大火
大气
降水
水
植物
土壤
动物
鱼
水鸟
猛禽
煤燃烧
金属
冶炼
浮游生物
生物迁移
类比分析具有上述特点的物质种类
1.重金属（如汞、镉等）
2.放射性物质（如含137Cs、226Ra等的物质）
3.一些人工合成的有机化合物（如DDT等）
DDT
学习有害物质流动的特点对我们的启示
1.
树立环境保护的意识，实施垃圾分类，合理利用资源；
2.
开发新技术和新材料，有效地减少铅等有害物质的使用和排放；
3.
利用某些生物能够富集有害物质的特征，进行被污染环境的生物修复。
归纳总结生态系统中物质循环的规律
碳循环
非生物环境
生物群落
吸收
摄食
呼吸作用
分解作用
铅循环
非生物环境
生物群落
吸收
摄食
分解作用
研究土壤生态系统的意义
大气圈
生物群落
岩石圈
水圈
土壤
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
枯枝落叶层
有机碎屑层
腐殖质层
淀积层
枯枝落叶层
有机碎屑层
任务2：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
设计实验方案
问题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
有土壤微生物
无土壤微生物
设置方式
落叶+土壤
落叶+灭菌土壤
因变量
落叶腐烂（快慢和程度）
无关变量
避免土壤理化性质的改变
增加重复次数（每组落叶等量若干，组内设置多组等）
进行实验观察和结果记录
问题1：落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？
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
分析可能的结果和得出对应的结论
问题1：落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？
相同时间内（实验组-对照组）平均干重
结论
正值
落叶是在该土壤中微生物的作用下腐烂
0或者负值
落叶在该土壤中微生物的作用下不腐烂
可能的实验现象（以一片落叶为例）
问题1：落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？
一个月后的落叶
新采集的落叶
图片资料选自人民教育音像出版社光盘
分析该实验设计的优缺点
问题2：土壤微生物能分解淀粉吗？
对照组
实验组
自变量
有土壤微生物
无土壤微生物
设置方式
淀粉+土壤
浸出液
淀粉+灭菌的
土壤浸出液
因变量
观测指标
1.淀粉显色反应的变化
2.还原糖含量的变化
无关变量
减少土壤中带颜色的颗粒物
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？
淀粉+蒸馏水
B组
A组
可能观察到的实验现象
问题2：土壤微生物能分解淀粉吗？
加碘液：
加斐林试剂：
图片资料选自人民教育音像出版社光盘
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
加强“种养结合循环农业”的建设
种养分离的现代农业
缺点：1.畜禽粪便污染；2.农药污染环境；
3.土地利用率低等。
如：牧草-作物-牛/羊；
稻-鸭/鱼
种养结合
养殖业
种植业
牧草
农作物
饲料
有机肥
家禽
家畜
鱼
苗木
任务3：对比归纳能量流动和物质循环的关系
项目
能量流动
物质循环
范围
生态系统各营养级
生物圈（全球性）
特点
单向传递，逐级递减
循环往复
联系
同时进行，彼此相互依存，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等过程；
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循环往返的动力。
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。
小
结
生态
系统
结构
功能
能量流动
物质循环
？
动
力
载体
决定
过程
特点
生态金字塔
生物富集
组成成分
营养结构
影响
渠道
参与
