3.3.2 生物富集及探究土壤微生物的分解作用 （课件）-【步步高】2023-2024学年高二生物学选择性必修2 生物与环境（人教版2019，苏冀）

第2课时 生物富集及探究土壤微生物的分解作用 第3章　第3节　生态系统的物质循环 学习目标 1.通过分析生物富集的过程，说明生物富集的危害，认同应采取措 施减少危害。 2.尝试探究土壤微生物的分解作用。 一、生物富集 内容索引 课时对点练 二、探究土壤微生物的分解作用 一 生物富集 4 教材梳理 1.概念：生物体从　　　　　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。 2.实例 周围环境 超过 3.进入生物体的方式 (1)动、植物直接　　　。 (2)沿　　　　逐渐在生物体内聚集，最终积累在食物链的　　　。 4.在生物体的分布：形成比较稳定的化合物分布于多种组织细胞中， 　　　被排出，　　　在体内。 5.特点：全球性。 吸收 食物链 顶端 不易 积蓄 (1)生物富集的物质会沿着食物链、食物网在生物体内聚集(　　) (2)营养级越高的生物，其体内富集的有害物质的浓度越高(　　) √ √ 判断正误 7 任务：分析生物富集现象及其成因 1.如图为不同采样点中水、水底沉积物和中国血蛤体内的铅浓度。 核心探讨 据图分析，写出分析结果：　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 铅在中国血蛤体内的浓度超过环境浓度 2.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 3.如图为水体和多种水生生物体内的铅浓度示意图。 据图分析，写出分析结果：　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 铅在生物体内的浓度沿食物链不断升高 4.还有哪些有害物质也有与铅类似的现象？ 提示　镉、汞等重金属，DDT、六六六等人工合成的有机化合物及一些放射性物质。 5.生物富集对生物体有危害吗？ 提示　有，而且富集的物质会沿着食物链积累，最终威胁食物链顶端的生物(包括人类)。 6.生物富集现象也具有全球性吗？说出理由。 提示　有，富集的物质可通过大气、水和生物迁移等途径扩散，因此具有全球性。 7.如何有效地减少生物富集现象？ 提示　合理利用资源，减少污染物排放，实施垃圾分类，种植能吸收有害重金属元素的植物等。 1.(2023·河北遵化高二统考期末)在煤燃烧、有色金属冶炼过程中铅会以微小颗粒被排放进入大气，然后沉降在土壤和植物表面，而铅进入植物和动物体内后将不易被排出。下列叙述错误的是 A.铅能沿食物链在生物体内聚集，营养级越高的生物体内铅含量越高 B.铅随大气、水和生物迁移等途径扩散，生态系统中铅循环具有全球性 C.铅通过动植物呼吸作用、分解者分解作用和化石燃料燃烧等返回非生 　物环境 D.减少化石燃料的燃烧、开发清洁能源是减少铅的生物富集现象的有效 　措施 典题应用 √ 铅化学性质稳定，不易分解，不能最终通过动植物呼吸作用返回非生物环境，C错误。 2.某些人工合成的化合物如农药DDT、六六六等，进入环境后便参与生态系统的物质循环，但是，这些化合物难以被降解而在生物体内蓄积。下表是某水域生态系统在结构和功能处于相对稳定状态时，甲、乙、丙、丁四个种群所含有的总能量和残留DDT的平均浓度。下列说法错误的是 A.该生态系统的水 　体中DDT的浓度 　小于0.04 ppm B.DDT在代谢中不 　易分解，具有生物富集作用 C.丁种群个体死亡后释放的DDT还可能再进入丁种群 D.四个种群最简单的能量流动渠道是形成一条食物链 √ 种群 甲 乙 丙 丁 能量(kJ) 2.8×109 1.3×108 9.1×107 2.9×107 DDT浓度(ppm) 0.04 0.35 0.39 3.4 二 探究土壤微生物的分解作用 16 教材梳理 1.实验原理 (1)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等微生物，它们在生态系统中主要充当分解者。在不同的气候与环境条件下，落叶在土壤中被分解的时间也不同。 2.案例设计 提出问题：土壤微生物具有分解作用吗？分解过程中物质发生怎样的变化？ 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 对土壤进行处理(如将土壤用塑料袋包好，放在60 ℃恒温箱中处理1 h) A烧杯中加入30 mL土壤浸出液＋淀粉糊 对照组 对土壤　　　处理(自然状态) B烧杯中加入__________ ＋与A等量的淀粉糊 自变量 土壤中_______________ 是否加土壤浸出液 不做 30 mL蒸馏 水 是否含有微生物 实验现象 在相同时间内实验组落叶腐烂程度　　　对照组 A A1 不变蓝 A2 _______________ B B1 变蓝 B2 _________________ 结论分析 ______________________ ______________________________ 小于 产生砖红色沉淀 不产生砖红色沉淀 微生物对落叶有分解作用 土壤浸出液中的微生物能分解淀粉 注：在A1、B1中加入碘液，在A2、B2中加入斐林试剂并加热。 (1)可采用直接加热烘干的方法除去实验组中的土壤微生物(　　) (2)应将实验组和对照组的土壤放在隔绝空气的条件下(　　) (3)对照组中落叶的分解速度明显高于实验组(　　) (4)实验组和对照组可以分别选择不同种类的落叶进行实验(　　) × × √ × 判断正误 20 典题应用 3.某生物兴趣小组以带有落叶的表层土壤(深5 cm左右)为实验材料，研究土壤微生物在适宜温度下的分解作用，对土壤处理情况如表所示。下列有关叙述不正确的是 组别 1组 2组 3组 4组 土壤 处理 灭菌 不灭菌 灭菌 不灭菌 湿润 湿润 较干燥 较干燥 A.该实验能探究不同土 　壤湿度条件下，土壤 　微生物对落叶的分解 　作用 B.为了控制实验中的无关变量，作为实验材料的落叶也应进行灭菌处理 C.若该实验的自变量为土壤是否进行灭菌处理，实验中的对照组是1组和3组 D.预期结论是1、3组的落叶不被分解，2、4组中的落叶被不同程度地分解 √ 若该实验的自变量为土壤是否进行灭菌处理，则1、2组对照可探究湿润土壤中微生物对落叶的分解作用，3、4组对照可探究较干燥土壤中微生物对落叶的分解作用，其中2组和4组均为未经处理的空白对照，属于对照组，1组和3组为实验组，C错误； 组别 1组 2组 3组 4组 土壤 处理 灭菌 不灭菌 灭菌 不灭菌 湿润 湿润 较干燥 较干燥 1、3组的土壤经灭菌后，其中的微生物会被杀死，而土壤中的微生物主要充当分解者，因此预测这两组的落叶不被分解，而2、4组的土壤中含有微生物，但是土壤湿度不同，所以落叶被分解的程度不同，D正确。 组别 1组 2组 3组 4组 土壤 处理 灭菌 不灭菌 灭菌 不灭菌 湿润 湿润 较干燥 较干燥 4.一位同学要探究土壤微生物能否分解农药，并尽快得出实验结论，用“敌草隆”(一种除草剂)进行实验：取等量沙土分装于相同的两个容器中，a组高压灭菌，b组不灭菌。下列有关叙述正确的是 A.向a、b中喷入等量的“敌草隆”，再置于同一恒温箱中培养相同时间 B.检测“敌草隆”的消失情况，预计a的“敌草隆”全部消失，b的基本 　不变 C.只用沙土实验效果比用几种典型土壤混合后的好 D.再增加c组作为对照，不喷入“敌草隆”，其他处理与a、b组相同 √ 实验组为a组，对照组为b组，控制单一变量，保证无关变量相同且适宜，A正确； a组灭菌后无微生物存活，“敌草隆”的量应该是不变的，b组“敌草隆”可能会部分减少，B错误； 因为典型土壤中含微生物多，所以用几种典型土壤混合后的实验效果比只用沙土的好，C错误； a、b组已形成对照，没有必要再加和本实验无关的c组，D错误。 网络构建 课时对点练 三 27 题组一　生物富集 1.(2023·江苏连云港高二月考)下列有关生物富集作用的说法，不正确的是 A.生物富集作用与人类的活动有关 B.环境中的有害物质可以被植物、动物直接吸收 C.生物体内有害金属的浓度超过环境浓度 D.生物富集现象是局部的，不具有全球性 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 生态系统中的有害物质会参与生态系统的物质循环，具有全球性的特点，D错误。 √ 2.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，动物体内也发现了明显高于环境含量的DDT。这种现象说明了 A.DDT是挥发性物质 B.DDT已加入全球性的生物地球化学循环 C.人类活动将DDT带到了南极 D.南极动物也偶尔到施用农药的地区觅食 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 3.如图中食物网所代表的生态系统中，施用了某杀虫剂，这种杀虫剂自然降解的速度极慢。这种杀虫剂在下列生物体内的浓度最高的是 A.a B.h C.g D.f √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 该杀虫剂自然降解的速度极慢，因此这种杀虫剂在生物体内有生物富集现象，生物所处的营养级越高，杀虫剂在该生物体内的浓度越高。由题图可知，h所处的营养级最高，杀虫剂在其体内的浓度最高，故选B。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 4.某地土壤和水体中镉超标，镉进入生态系统后蓄积在动物肝、肾中引发“痛痛病”。某生态系统有甲、乙、丙、丁四个营养级，在某一时间测得所含镉的相对浓度如图所示。下列相关叙述正确的是 A.当地人要预防“痛痛病”应少吃动物肝、肾等内脏 B.丙营养级所含能量最多 C.该生态系统一定没有分解者 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 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 由题意可知，镉进入生态系统后蓄积在动物肝、 肾中引发“痛痛病”，所以人类预防该病应少吃 动物肝、肾等内脏，A正确； 丙营养级所含镉浓度最高，说明丙营养级最高，而能量是单向流动、逐级递减的，所以丙营养级所含能量最少，B错误； 任何一个生态系统中都必须有分解者，C错误； 四个营养级同化的能量值的关系可以表示为丁>甲＋乙＋丙，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 题组二　探究土壤微生物的分解作用 5.某同学设计了“探究土壤微生物的分解作用”的实验，对照组的土壤应 A.不做处理，自然状态 B.做高温灭菌处理 C.排除微生物的作用 D.尽可能避免理化性质的改变 √ 在“探究土壤微生物的分解作用”实验中，自变量是土壤微生物的有无，因变量是有机物的分解情况，实验组是灭菌后的土壤，对照组就是接近于自然状态的一组，即不施加变量处理的一组，故选A。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 6.为探究落叶是否是在土壤微生物的作用下腐烂的，下列实验设计中，错误的是 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，置于网兜中 C.把土壤分成两组，对照组土壤进行接种微生物处理，实验组土壤不做 　处理 D.将落叶连同网兜分别埋入对照组和实验组两组土壤中，观察腐烂情况 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 本实验的自变量是土壤中是否有微生物，且自然土壤中本身就有微生物，因此实验组土壤要进行灭菌处理，对照组土壤保持自然状态。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 7.(2023·河北承德高二期中)某生物兴趣小组的同学为证明某细菌对树叶的分解作用，分别提出三种实验方案。其共同之处是：将同一种树的落叶分成甲、乙两等份，实验过程保持树叶湿润，其他实验条件和步骤如表所示。 序号 实验处理 甲 乙 方案一 无菌条件 自然条件 方案二 先灭菌，再放于适宜条件下 自然条件 方案三 先灭菌，再放于适宜条件下 先灭菌，然后接种某种细菌，最后置于适宜条件下 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 A.方案一 B.方案二 C.方案三 D.三个方案都不能达到 序号 实验处理 甲 乙 方案一 无菌条件 自然条件 方案二 先灭菌，再放于适宜条件下 自然条件 方案三 先灭菌，再放于适宜条件下 先灭菌，然后接种某种细菌，最后置于适宜条件下 √ 下列哪种实验方案能达到目的 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 欲证明树叶的分解是由“某种细菌”所引起的，应先将树叶灭菌，排除其他微生物对实验结果的干扰，同时应将灭菌后的树叶分成两组，一组接种该细菌，另一组不接种，两组均置于适宜条件下培养，以便对比分析得出结论。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 8.下列关于“探究土壤微生物对淀粉的分解作用”的实验，设计不合理的是 A.用等量土壤浸出液和蒸馏水处理等量淀粉糊 B.实验应分别对土壤浸出液和蒸馏水进行高温灭菌后再处理淀粉糊 C.应在20 ℃左右下处理7天后，再进行相关检测 D.用碘液检测淀粉，用斐林试剂检测还原糖 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 该实验的自变量是土壤微生物的有无，因此对照组用蒸馏水处理淀粉糊，而实验组用土壤浸出液处理淀粉糊，A正确； 对土壤浸出液和蒸馏水进行高温灭菌后，土壤浸出液中的微生物被杀死，无法达到实验目的，B错误； 土壤微生物分解淀粉需要时间，实验中应将实验组和对照组在20 ℃左右下处理7天后，再进行相关检测，C正确； 土壤微生物可将淀粉分解成还原糖，实验可用碘液检测淀粉，用斐林试剂检测还原糖，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 9.如图表示a、b、c三个地区森林土壤有机物的分解状况。则分解者的作用由弱到强依次是 A.a、b、c B.c、b、a C.b、a、c D.a、c、b 由图示可知，a点落叶供给量最多，土壤中有机物的含量却最少，说明分解者的分解作用最强，c点正好相反，故选B。 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 10.(多选)(2023·江苏淮安高二月考)对一个受到轻度农药污染的湖泊进行调查，测量该湖泊内具有捕食关系的食物链中甲、乙、丙、丁4个种群所同化的总能量(如表)。下列说法不正确的是 生物种群 甲 乙 丙 丁 能量/kJ 1.3×108 2.8×109 2.9×107 1.1×108 A.在这四个种群中，种群乙为生产者 B.种群甲与种群丁之间存在种间竞争关系 C.按照能量传递规律，丙最可能属于第四营养级 D.丙种群体内的农药残留浓度可能最低 √ √ 据题表可知，4种生物之间能形成2条食物链，即乙→甲→丙、乙→丁→丙，乙最可能属于第一营养级，为生产者，丙最可能属于第三营养级，A正确，C错误； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 生物种群 甲 乙 丙 丁 能量/kJ 1.3×108 2.8×109 2.9×107 1.1×108 据表可知，乙的同化量最多，丙的同化量最少，甲和丁处于中间，因此乙营养级最低，其次是甲和丁，丙的营养级最高，由于甲和丁处于同一个营养级，所以它们之间存在种间竞争关系，B正确； 农药会沿食物链逐渐在生物体内聚集，且营养级越高农药残留量就越多，有毒物质的积累量越多，因此丙种群体内的农药残留量最多，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 生物种群 甲 乙 丙 丁 能量/kJ 1.3×108 2.8×109 2.9×107 1.1×108 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 11.(多选)土壤是陆地生态系统的基础，与绿色植物的生长密切相关。如图表示甲、乙两个不同生态系统中，积累在植物和土壤中的有机物比例。下列有关叙述正确的是 A.绿色植物进行光合作用的细胞器是叶绿体 B.甲、乙中，甲可能表示热带雨林，因为热带雨林 　温度高，分解者活动比较弱，积累在土壤中的有机物比例高 C.农药施用不当会引起土壤污染，不易分解的农药可通过食物链发生聚 　集，并且营养级越高的生物体内往往积累越多 D.土壤缺水可导致植物叶片部分气孔关闭，使光合作用受到影响 √ √ √ 甲、乙中，乙可能表示热带雨林，因为热带雨林温度高、湿度大，分解者活动比较强，积累在土壤中的有机物比例低，B错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 12.(多选)以下是某水域DDT的污染状况： 下列叙述错误的是 A.表中数据表明DDT具有生物富集现象 B.表中所列消费者中鲫鱼的营养级最高 C.DDT在生物群落各营养级间循环往复 D.鲫鱼摄入的DDT有部分随代谢产物排出体外 √ √ 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 由表可知，乌鳢的营养级最高，B错误； DDT随食物链单向移动，并逐渐在生物体内聚集，不能在营养级间循环往复，C错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 13.(2023·江苏南通高二期中)环境中的汞、铅等重金属随食物、饮水进入生物体内后储存在脂肪、神经组织中而不容易排到体外。某生态系统有甲、乙、丙、丁四个营养级，在某一时间测得所含某种重金属的浓度结果如图。请回答相关问题： (1)该生态系统中的生产者是____，甲处于________ 营养级。 丁 第三 生态系统中的物质和能量是沿着食物链和食物网流动的，在食物链中，营养级越高的生物，体内积累的有毒物质就越多，根据该点可推测，该生态系统的食物链是丁→乙→甲→丙，则丁为第一营养级，即生产者，甲属于第三营养级。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 (2)经测定，该生态系统生物体内重金属浓度超过环境浓度，该现象称为__________，且营养级越高，生物体内重金属浓度的相对值越_____，原因是______________________________________。 生物富集 高 重金属等有害物质可通过食物链逐渐聚集 生物富集是指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。重金属会沿食物链和食物网在生物体内逐渐聚集，营养级越高的生物体内重金属浓度的相对值越高。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 (3)该重金属在其他生态系统的种群，如北极熊、企鹅等中是否能检测到，并说明原因___________ ______________________________________________________________________________。 测到，因为有害物质可通过水、大气和生物迁移等途径扩散到世界各地，具有全球性 可能会检 生物富集具有全球性，因为有害物质可通过水、大气和生物迁移等多种途径扩散到世界各地，所以该重金属在其他生态系统的种群中也可能检测到。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 14.蚯蚓是森林中的土壤动物之一，主要以植物的枯枝败叶为食。请回答相关问题： (1)为探究蚯蚓对森林凋落物的作用，研究者选择4种树种的叶片做不同处理，于6～9月进行了室外实验。每种叶片置于两个盆中，与土壤混合均匀，将数目相等的蚯蚓置于其中饲养，统计蚯蚓的食物消耗量，结果如图所示。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 ①实验时所选蚯蚓生长状况应基本一致， 目的是_____________________________ ______。 ②由实验结果可知，蚯蚓对半分解叶的消 耗量明显_____(填“高于”或“低于”)未 分解叶的消耗量，在不同叶片中，对______________最为喜好。由此说明，__________________________是影响蚯蚓摄食偏好的主要因素。 排除蚯蚓个体差异对实验结果的 影响 高于 杨的半分解叶 叶片种类和分解(腐解)程度 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 (2)森林生态系统中的各种生物统称为______。从生态系统的成分角度看，蚯蚓属于________，从生态系统的功能角度看，蚯蚓的行为促进了_____ ________________。 群落 分解者 物质 循环和能量流动 (3)依据上述研究实验，若在红松林和蒙古栎林中种植一些杨树，有利于________(填“增加”或“减少”)蚯蚓的数量。 增加 (2)淀粉还原糖砖红色沉淀。 $$