3.3 生态系统的物质循环- 2024-2025学年高二生物同步高效教学课件（人教版2019选择性必修2）

课前读P58 研究能量流动的实践意义 第3节 生态系统的物质循环 2 胡杨能抗干旱、御风沙、耐盐碱，可顽强地在荒漠中生存繁衍。然而，受水资源短缺的影响，一些远离水源的胡杨也难逃死亡的厄运。这些死亡的胡杨虽历经烈日和荒漠的摧残，却依然傲立于大漠，其枝干往往呈现出千姿百态的奇特造型。 问题探讨 讨论 1.胡杨死亡后，为什么很长时间都没有腐烂？ 2.有研究表明，长有胡杨的荒漠土壤一般比草原的贫瘠，这是为什么？ 缺少分解者 枯枝落叶少，物质循环慢 1、呼一口气，许多二氧化碳分子就离开了我们的身体，进入大气，你能想象这些二氧化碳分子的去向吗？ 2、CO2中的C元素和O元素是怎样来到我们体内的？ 3、进入你体内之前存在于什么物质？ 元素在生物群落和无机环境之间是不断循环的 一、碳循环 光合作用 光合作用 光合作用 大气中的CO2库 呼吸作用 呼吸作用 呼吸作用 呼吸作用 微生物的分解作用 煤 石油 分解者 溶解 摄食 讨论： 1. 碳在非生物环境中的主要以什么形式存在？ 2.碳在生物体内的以什么形式存在？ 3.碳进入生物界的途径？ 4.碳在生物之间传递途径？ 5.碳进入大气的活动有哪些？ 6.碳以什么形式进行循环？ 7.实现碳循环的关键成分？ 一、碳循环 大气中的CO2库 生产者 消费者 分解者 光合作用 化能合成作用 水圈中的CO2库 讨论： 1. 碳在非生物环境中的主要以什么形式存在？ 2.碳在生物体内的以什么形式存在？ 3.碳进入生物界的途径？ 4.碳在生物之间传递途径？ 5.碳返回非生物环境的活动有哪些？ 6.碳以什么形式进行循环？ 7.实现碳循环的关键成分？ 主要以CO2存在(还有碳酸盐) 含碳有机物 生产者的光合作用、化能合成作用 食物链（网） 一、碳循环 大气中的CO2库 生产者 消费者 分解者 光合作用 化能合成作用 分解作用 呼吸作用 呼吸作用 化石燃料 燃烧 水圈中的CO2库 讨论： 1. 碳在非生物环境中的主要以什么形式存在？ 2.碳在生物体内的以什么形式存在？ 3.碳进入生物界的途径？ 4.碳在生物之间传递途径？ 5.碳返回非生物环境的活动有哪些？ 6.碳以什么形式进行循环？ 7.实现碳循环的关键成分？ 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 CO2 生产者和分解者 一、碳循环 【总结】“三看法”快速确认碳循环的各环节 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 海洋对于调节大气中碳含量起着非常重要的作用 海洋的碳含量是大气圈碳含量的56倍。海洋对大气中二氧化碳的吸收是平衡大气中二氧化碳的重要因素。海洋生物利用海洋中所溶解的二氧化碳进行光合作用，其中一部分生物的残体分解释放出二氧化碳，另一部分形成生物碳酸盐沉积，与无机碳酸盐一道固定在岩石圈中， 直到受地质作用被抬升到地表经风化作用而重新释放出二氧化碳。 物质循环与能量流动的关系图 讨论：你如何看待人类活动对碳循环的影响？ 一、碳循环 1.碳循环的过程 粮食 饲料 肉食 木材 薪材 化工产品 能源 …… A.人类社会需求 2.碳循环失调的后果：温室效应 (1)造成温室效应的原因： 。 (2)CO2增多的原因：  。  。 CO2 等温室气体过多 化石燃料的开采和使用，增加了CO2的排放 温室气体：CO2、CH4、N2O、 O3等 非生物环境 生物 群落 呼吸作用、分解作用 光合作用、化能合成作用 化石燃料燃烧增加 植被的减少，森林的砍伐 减弱 (3)温室效应的后果： ①气温升高，加快极地冰川融化； ②海平面上升，洪灾、旱灾不断； ③土地荒漠化加剧，威胁人类和生物的生存。 (4)缓解的措施：P63小字 ①减少CO2排放：减少化石燃料燃烧，开发新能源； 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。 B.国家环保行动 签署气候协议 提高质量标准 垃圾分类回收 号召节约粮食 退耕还林工程 天然林保护工程 沙漠治理行动 城市绿化 讨论：你如何看待人类活动对碳循环的影响？ (2021广东）为积极应对全球气候变化，我国政府在2020年的联合国大会上宣布，中国于2030年前确保碳达峰(CO2排放量达到峰值)，力争在2060年前实现碳中和(CO2排放量与减少量相等)，这是中国向全世界的郑重承诺，彰显了大国责任。回答下列问题： (1)在自然生态系统中，植物等从大气中摄取碳的速率与生物的呼吸作用和分解作用释放碳的速率大致相等，可以自我维持___________。 碳中和 (2)自西方工业革命以来，大气中CO2的浓度持续增加，引起全球气候变暖，导致的生态后果主要是_____________________________________ ______________________________________________________。 冰川融化、海平面上升、对人类和其他生物的生存造成威胁 （3）全球变暖是当今国际社会共同面临的重大问题，从全球碳循环的主要途径来看，减少________________和增加_______________是实现碳达峰和碳中和的重要举措。 使用化石燃料 植被覆盖面积 3、生态系统的物质循环 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！不是CO2，不是C单质 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： 4.其它物质循环的过程 大气氮 大气混合脱氮 挥发 植物吸收量和收获量 挥发 挥发 植物残留物 有机污染物 硝酸盐 铵 透明光泽 商品肥料 生物固定 动物粪肥 豆类植物 工业固定 氮循环 湿沉降 植物残留物和废弃物 植物吸收 硫循环 硫在 大气层 植物残留物 过滤 沉积物 硫进入水 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 煤和矿石中的铅 空气中的铅颗粒 土壤、水体中的铅 生产者、浮游动物 各级消费者 最高营养级含铅量最高 燃烧冶炼 降雨 吸收 捕食 积累 铅在生物体内的浓度沿食物链不断升高 二、生物富集 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。 20 1、概念： 2、物质： 4、特点： 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 （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。 水 植物 小鱼 大鱼 鱼鹰 随营养级升高，浓度逐级递增，呈现生物放大现象。 二、生物富集 3、途径： 食物链、食物网 农田 南极的企鹅 DDT杀虫剂 物质循环具有全球性 施用农药DDT的地区，虽然只占陆地面积的一小部分，可是在远离施药地区的南极动物企鹅体内也发现了DDT，南极动物体内为何会出现DDT？此现象说明了什么？ 能量流动 物质循环(以碳循环为例) 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往返 （1）同时进行，相互依存，不可分割； （2）物质是能量沿食物链网流动的载体； （3）能量是物质循环的动力。 三、能量流动、物质循环的关系 1.生物圈在物质和能量上是一个自给自足的生态系统吗？为什么？ 因为生物圈是指地球上的全部生物及其非生物环境的总和，是可以通过物质循环实现物质上自给自足的系统。 生物圈在能量上不是一个自给自足的系统，因为能量是不可以循环利用的，必须依赖太阳能的不断输入。 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。 三、能量流动、物质循环的关系 【检测1】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( ) 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 生产者 初级消费者 分解者 次级消费者 D 【思考】： 生物圈 (填“是”或“不是”)一个在“物质”上自给自足的系统，______(填“是”或“不是”)一个在“能量”上自给自足的系统，因为_______________________________________________________________________________________________________________________________________。 是 不是 物质可以在生物圈内循环利用，而能量不能循环利用，它必须由生物圈外的太阳能源源不断地输入，方可维持正常运转 2.在夏季稻田中往往分布着杂草等植物以及二化螟、青蛙等动物。研究发现，稻田养鸭可有效提高水稻的产量和质量，请分别从种间关系及物质循环的角度分析其原因： ①_____________________________； ②________________________________________________________________ ___________。 鸭能防虫除草，使水稻生长良好 鸭粪还田为水稻生长提供了优良的有机肥，使水稻生长健壮，减少了化肥的使用 3.(2023·福建泉州调研)某生态系统中，镉在沿着食物链传递的过程中产生生物富集现象。该生态系统有甲、乙、丙、丁四个营养级，各营养级所积累的镉的相对浓度如图所示。下列相关叙述正确的是 (　　) C A.图示四个营养级中的所有生物构成生物群落 B.该生态系统的食物链可表示为丙→甲→乙→丁 C.镉沿食物链不断聚集并最终积累在最高营养级， 随生物的遗体残骸等能回归非生物环境 D.四个营养级所同化的能量值的关系可表示为丁<甲＋乙＋丙 (1)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主要为 。 ②分解者的分解速度与环境中的 等生态因子相关。③土壤微生物能分泌淀粉酶将淀粉分解成还原糖(麦芽糖)，淀粉遇碘变蓝色。还原糖遇斐林试剂， 在水浴加热条件下，产生 沉淀。 探究土壤微生物的分解作用： 分解者 温度、水分 砖红色 项目 案例1 案例2 实验假设 土壤微生物能分解落叶使之腐烂 土壤微生物能分解淀粉 实验设计 实验组 对土壤 处理 A烧杯中加入 和淀粉糊. 对照组 对土壤不做任何处理(自然状态) B烧杯中加入等量蒸馏水和淀粉糊 自变量 土壤中是否含 . 是否含有 . 实验现象 在相同时间内 . A A1 不变蓝 A2 B B1 B2 结论分析 灭菌 微生物 实验组落叶的腐烂程度小于对照组 土壤微生物对落叶有分解作用 土壤浸出液 土壤浸出液 变蓝 出现砖红色沉淀 无砖红色沉淀 土壤微浸出液中的微生物能分解淀粉 探究·实践 探究土壤微生物的分解作用 图示 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.2.5(gap_fixed:False) Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Content Adaptive Encoding 3.0 $$