3.3 生态系统的物质循环课件-2023-2024学年高二上学期生物人教版（2019）选择性必修2

5.3 生态系统的物质循环 回顾 1）生物大分子包括： 。 2）生物大分子以 为基本骨架。 3）生物的最基本元素是： 。 多糖、蛋白质和核酸 碳链 C 下面请同学们深呼吸，全班人一起呼气的时候，呼出了很多二氧化碳分子，想象一下，这些二氧化碳分子离开你后，会开始怎样的旅行？ 这些CO2分子中的碳元素是怎样来到你体内的？ 食物 人体的细胞呼吸 CO2 植物的光合作用 阅读课本P61-62“碳循环”相关内容，思考： 碳元素在下述各成分之间的联系 一、物质循环 碳元素在生物群落和非生物环境之间是不断循环的。 生产者 消费者 分解者 大气中CO2 煤、石油 水圈中的CO2库 大气中的CO2库 生产者 非生物环境 生物群落 光合作用、化能合成作用 1.大气中的碳如何进入生物群落？ 大气中的CO2库 生产者 非生物环境 生物群落 消费者 捕食 2.碳如何从生产者进入消费者？ 所沿渠道为？ 食物链和食物网 光合作用、化能合成作用 大气中的CO2库 生产者 非生物环境 生物群落 消费者 捕食 3.碳如何进出分解者？ 分解者 遗体残骸和排遗物 实质：呼吸作用 分解作用 光合作用、化能合成作用 大气中的CO2库 生产者 非生物环境 生物群落 消费者 捕食 4.生产者和消费者又是如何将碳归还大气的呢？ 分解者 遗体残骸和排遗物 呼吸作用 呼吸作用 光合作用、化能合成作用 实质：呼吸作用 分解作用 大气中的CO2库 生产者 非生物环境 生物群落 消费者 捕食 5.水圈中的CO2库与大气中的CO2库有怎样的联系？ 分解者 遗体残骸和排遗物 水圈中的CO2库 光合作用、化能合成作用 实质：呼吸作用 分解作用 呼吸作用 呼吸作用 大气中的CO2库 生产者 非生物环境 生物群落 消费者 捕食 分解者 遗体残骸和排遗物 水圈中的CO2库 煤、石油等化石燃料 燃烧 光合作用、化能合成作用 实质：呼吸作用 分解作用 呼吸作用 呼吸作用 碳在生物群落和非生物环境之间循环往复 碳循环 大气中的CO2库 微生物的分解作用 水圈中的CO2库 分析碳循环的过程 P62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？ CO2（主）和碳酸盐 含碳有机物 2、碳在无机环境和生物群落之间主要是以什么形式 进行循环的？ CO2 生物圈 4、循环的范围如何？ 3、碳在生物群落内（生物之间）主要是以什么形式 进行传递的？ 含碳有机物 （1）碳在无机环境和群落间循环的形式： （2）碳在无机环境中的主要存在形式： （3）碳在生物体内的主要存在形式： （4）碳进入生物体的主要途径： （5）碳在生物体之间传递途径： （6）碳进入大气的途径： CO2 CO2和碳酸盐 生产者的光合作用、化能合成作用 摄食（食物链/网） ①生产者、消费者呼吸作用 含碳有机物 ②微生物的分解作用 ③化石燃料的燃烧 碳循环小结： （7）碳循环特点： 原因： 全球性 CO2能够随着大气环流在全球范围内进行 当大气中CO2含量增加，水圈中的CO2含量也________； 如果大气中的CO2发生局部短缺，水圈中的CO2也能____________； 增加 及时进入大气 （8）海洋对调节大气中的碳含量起着非常重要的作用： 温室效应 1）原因 化石燃料的大量燃烧（主要原因） 森林、草原等植被的破坏 2）危害 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：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 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 人类活动对碳循环的影响 讨论3.你如何看待人类活动对碳循环的影响？ 【方法技巧】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 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 【方法技巧】判断参与碳循环的四种成分 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 生产者 初消 次消 三级消 分解者 1．图1——先根据双向箭头确定A和B应为生产者和非生物的物质和能量，不能写“无机环境”，也不能写“生物类别”，再根据A→D和C→D，确定A为生产者，D为分解者，则C为消费者。 2．图2——根据A与C之间是双向箭头判断：A和C中一个是生产者，另一个是非生物的物质和能量。根据A、B、D都有箭头指向E，可进一步判断：A是生产者，B是初级消费者，C是非生物的物质和能量，D是次级消费者，E是分解者。 3．图3——首先找出相互之间具有双向箭头的两个成分，即A和E，一个为生产者，则另一个是大气中的CO2库。又因为其他各个成分都有箭头指向A，所以A为大气中的CO2库，E为生产者。然后观察剩余的几个成分，其中其他生物部分的箭头都指向C，所以C是分解者，剩余的B、D、F则为消费者。整个图解中，食物链是E→F→D→B。 组成生物体的碳元素，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。 一、碳循环 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。 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 二、物质循环 秸秆还田循环模式，秸秆还田模式的推广，有效实现了减少焚烧排放、增加农田肥力的生态循环目标。 18 二、物质循环 ①“生态系统”指： 。 ②“物质”：是指组成生物体的 ，而不是单质，也不是由这些元素组成的化合物——蛋白质、糖类、脂肪等。 ③“循环”： 生物圈（地球） 化学元素 指组成元素在非生物环境和生物群落之间的反复利用，而不是生物群落内部。 物质循环又叫 ； 生物地球化学循环 具有 和 的特点。 全球性 循环往复 秸秆还田循环模式，秸秆还田模式的推广，有效实现了减少焚烧排放、增加农田肥力的生态循环目标。 19 二、物质循环 种养结合：种植业中可以进行牧草农作物和苗木的耕种，其中，为加大土地的时间和空间利用率，还可以进行牧草养殖业，可以养殖家禽、家畜和鱼。提高空间利用率，种养结合的原理就是利用物质的循环往复，种植业为养殖业提供饲料，养殖业为种植业提供有机肥。 比如：牧草-作物-牛/羊； 稻-鸭/鱼 秸秆还田循环模式，秸秆还田模式的推广，有效实现了减少焚烧排放、增加农田肥力的生态循环目标。 20 三、能量流动与物质循环的关系 能量流动 物质循环 范围 形式 特点 过程 联系 生物群落（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 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 1.物质循环和能量流动的起点和终点是否相同？ 不同。能量流动的起点是生产者固定的太阳能，终点是以热能的形式散失。物质循环没有起点和终点。 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？ 因为农民要不断地从农田中收获农产品，会带走大量的氮元素，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。 思考讨论： 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？ 铅在生物体内的浓度沿食物链不断升高 三、生物富集 1、概念： 2、物质： 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。 重金属：如铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg) 人工合成的有机物：如DDT、六六六 3、发生生物富集的物质的特点： 1）从非生物环境进入生物体， 沿食物链（网）逐级富集。 2）毒性强，危害大。 3）稳定而不易分解，积累而不易排出。 4.生物富集现象的特点： ②具有全球性 原因： 导致生物富集的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。 ①有害物质沿着食物链逐级递增，最终积累在食物链的顶端 如右图测定结果显示DDT浓度沿食物链放大了一千万倍 5.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。 上海世茂深坑酒店 28 生态系统的物质循环 物质循环 对象：组成生物体的元素 特点：全球性，循环往复运动 碳循环 过程 范围：生物圈 实例 本节总结 探究土壤微生物的分解作用 背景资料 土壤中生活着肉眼看不见的细菌、丝状真菌和呈放射状的放线菌，这些生物的数量是极其繁多的，例如一茶匙表层土就可能含有亿万个细菌。 由于各地气候与环境等因素不同，落叶在土壤中被分解的时间也是不同的，一般在温暖、湿润的环境中需要一直数月时间。 秋天刚收获的花生 第二年春天从土中刨出的花生 探究性实验的一般步骤 【提出问题】 【作出假设】 【设计实验】 【进行实验】 【得出结论】 阅读课本P65-66“探究土壤微生物的分解作用”相关内容，分析：参考案例1和2的实验步骤。 探究土壤微生物的分解作用 参考案例1： 提出问题 实验假设 实验设计 自变量 因变量 无关变量 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） 落叶是否腐烂 相同且适宜，如落叶的数量、大小等 探究土壤微生物的分解作用 案例一 落叶未腐烂 落叶腐烂 乙组土壤放入恒温箱60℃灭菌1h，作为实验组。 甲组土壤不做处理，作为对照组。 探究土壤微生物的分解作用 参考案例1： 提出问题 实验假设 实验设计 自变量 因变量 无关变量 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 落叶是否腐烂 相同且适宜，如落叶的数量、大小等 探究土壤微生物的分解作用 参考案例2： 提出问题 实验假设 实验设计 自变量 因变量 实验组 对照组 实验现象 A1 B1 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 土壤中是否含有能分解淀粉的微生物 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 土壤中淀粉是否被分解 加入 碘液 加入斐林试剂 案例2 一、实验原理 二、实验步骤 2.另取两只烧杯，编号A、B 淀粉糊 加入土壤浸出液 A B 加入蒸馏水 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 对照组： 实验组： 探究土壤微生物的分解作用 参考案例2： 提出问题 实验假设 实验设计 自变量 因变量 实验组 对照组 实验现象 A1 B1 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 土壤中是否含有能分解淀粉的微生物 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 土壤中淀粉是否被分解 加入 碘液 加入斐林试剂 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 下图是生态系统中碳循环示意图，图中D为大气，请据图回答： 碳元素在大气中与A、B、C之间的流动是以________形式进行的，在生态系统各成分中A为________，B为________。 CO2 消费者 分解者 分解者 消费者 生产者 大气中的CO2库 下图是生态系统中碳循环示意图，图中D为大气，请据图回答： 图中D→C过程主要是通过_______ _作用实现的，C→D过程是通过________作用实现的，B→D过程是通过________作用实现的。 生物群落中的一部分碳返回大气中，而另一部分则以________的形式储藏在地层中。碳在非生物环境中以______和________的形式存在。 光合作用或化能合成 呼吸 呼吸 化石燃料 CO2 碳酸盐 分解者 消费者 生产者 大气中的CO2库 生态系统的碳循环是指(　　) A．二氧化碳在生物圈的循环 B．碳元素在生物群落间的循环 C．碳的化合物在生物群落间的循环 D．碳元素在生物圈的循环 D 1.为探究落叶是否在土壤微生物的作用下腐烂，下列各项构成了一个实验设计，其中不符合实验目的的步骤是( ) A.可选择带有落叶的土壤为实验材料，筛选出落叶和土壤 B.将落叶平均分成两份，把土壤也平均分成两份 C.将灭菌的落叶设为实验组，不做处理的落叶设为对照组 D.将落叶分别埋入两组土壤中，观察腐烂情况 C 分别取四种生物草、鼠、蛇和鹰的组织样本并标号A、B、C、D，但在测量体内的农药含量时，不小心将样品的标号混淆： 请你根据测量结果将生物与其标号对应： A是 ，B是 ，C是 ，D是 。 鼠 鹰 蛇 草 Lavf56.15.100 Lavf57.58.101 $$