3.3 生态系统的物质循环-【生物讲堂】2024-2025学年高二生物上册同步备课课件（人教版2019选择性必修2）

第3节 生态系统的物质循环 第3章生态系统及其稳定性 情境导入 你在操场上运动时，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？ 【活动1】请以小组为单位绘制一幅 “碳宝宝”的旅行路线图。 人 CO2 植物 摄食 呼吸 光合作用 非生物环境 生物群落 碳、氧分子在 和 之间是不断循环的。 生物群落 非生物环境 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？ 一、碳循环 学习任务一：阅读P61-62页，分析： 1. 碳在非生物环境和生物体内分别以什么形式存在？ 大气： 土壤： 水圈： 生物体内： CO2 碳酸盐 石油等化石燃料 HCO3- 含碳有机物 （蛋白质、糖类、核酸、脂质等） 小结：①碳在非生物环境中：主要以CO2的形式存在； ②在生物群落中：主要以有机物的形式存在。 2.碳是如何进出生产者、消费者、分解者的？（以什么形式，通过哪些生命活动、形成哪些产物等？） 进：光合作用等将CO2转化为有机物； 出：呼吸作用等将有机物分解为CO2。 进：摄食等将前一营养级的有机物转化 为自身的有机物； 出：呼吸作用等将有机物分解为CO2。 进：食腐、腐生等将现成有机物转化为 自身有机物； 出：呼吸作用等将有机物分解为CO2。 煤、石油 其他途径： （1）CO2与HCO3-的相互转化（水中）； （2）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。 生产者： 消费者： 分解者： H+ HCO3- CO2 燃烧 海洋对于调节大气中的碳含量起着非常重要的作用。当大气中二氧化碳含量增加，水圈中的二氧化碳含量也随之增加。如果大气中的二氧化碳发生局部短缺，水圈中的二氧化碳也能 及时进入大气。 细胞外分解：微生物分泌胞外酶到细胞外，这些酶能够催化大分子有机物的水解反应。 胞外酶将细胞外的大分子有机物（如多糖、蛋白质、核酸、脂类等）分解成小分子有机物（如单糖、氨基酸、核苷酸、脂肪酸等），也可能直接生成无机物。 这些小分子营养物质随后被微生物吸收进入细胞。 细胞内分解：微生物将吸收进入细胞的小分子有机物进行进一步的生物氧化作用。 这一过程主要以有氧呼吸或无氧呼吸的方式进行，将有机物分解成二氧化碳、水等无机物，并释放出能量供微生物利用。 5 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 碳元素以 的形式在 和 之间是不断循环的。 生物群落 非生物环境 学习任务二：构建碳循环的概念模型 CO2 6 【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 大气中的CO2库 生产者 初消 次消 三级消 分解者 在自然生态系统的中，生物通过 从大气中摄取碳的速率，与生物通过 释放碳的速率大致相同，称为 。 光合作用、化能合成作用 呼吸作用、分解作用 如果滥伐森林、大量化石燃料燃烧？ 被破坏，大气中 含量增加，形成 。 温室效应等 碳循环的平衡 CO2 缓解措施：大力植树种草，提高森林覆盖率（增加CO2固定/吸收） 碳循环达到平衡 秸秆还田，提高土壤储碳量；开发新能源，减少化石能源的使用（减少CO2排放） 危害P86 1. 先看双箭头：双箭头代表生产者、大气中的CO2库； 2. 其他所有成分都指向C，则C为大气中的CO2库； 3. 除了C之外，有最多被指向箭头的为分解者，即B为分解者。 7 1.“物质”指的是 ________________________________ 2.“循环”是指在 和__________往返出现 3. 循环的范围是？ 4. 物质循环具有什么特点？ 二、物质循环 组成生物体的碳、氢、氮、磷、硫等元素，都在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，这就是生态系统的物质循环。 C、H、O、N、P、S等化学元素 非生物环境 生物群落 生物圈 具有全球性、循环往复运动、反复利用、总量不变 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。 P67 拓展应用 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。 任务三：请在碳循环过程模型上绘制能量流动过程。 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？ 三、物质循环和能量流动的关系 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； 10 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复 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) 归纳：物质循环和能量流动的关系 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。 11 香烟 食品 玩具 工业废气 化妆品 餐具 燃烧 容器 汽车 尾气 1. 铅与人类的生活息息相关 四、其他的物质循环 1.铅是一种毒性很强的化学元素， 原本以 的形式存在于环境中 比较稳定 2.人类活动 了铅的循环， 改变了铝在环境中的 。 加速 分布 4.进入体内的铅，能够形成 的铅化合物，分布于生物体的多种组织细胞中，导致铅不易被生物体排出，从而________在体内。 3.铅可通过各种途径被动植物摄入。 比较稳定 积蓄 12 2. 分析铅浓度在生物体中的特点 资料一：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 时间/天 (nmol/g) 体内铅浓度 实验结果：铅在美国钩虾体内浓度随浸泡时间延长而增加 生物富集： 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。 13 资料二：水体和多种水生生物体内的铅浓度示意图 水 浮游生物 鱼 水鸟 < 2ppm 5ppm 200ppm 1600ppm < 铅在生物体内的浓度沿食物链不断升高 1.对比碳循环，分析铅在生物体内富集的原因 铅在生物体内形成难以降解的化合物，不易排出。 生物迁移 全球性 2.铅循环是否具有全球性？ 具有 14 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） 哪些物质会在生物体内富集？ 练习2：在光照、风吹和洋流作用下，很多塑料垃圾老化并被分解为微塑料。微塑料进入生物群落后，在生物群落内的传递渠道是 。微塑料对人类的影响比对其他生物更严重，其原因是？ 食物链（网） 与其他生物相比，人类处于更高位的营养级， 由于生物富集作用，微塑料对人类的影响比对其他生物更严重。 15 案例1 案例2 实验假设 微生物能分解落叶使之腐烂 微生物能分解淀粉 实 验 设 计 实验组 对土壤_______处理 A杯（淀粉）中加入30 mL________________ 对照组 对土壤____________处理 B杯（淀粉）中加入30 mL________________ 自变量 实验现象 A (碘) A1 不变蓝 (斐林) A2 B (碘) B1 (斐林) B2 结论分析 高温 不做任何 土壤中是否含微生物 是否加入土壤微生物 土壤浸出液 蒸馏水 在相同时间内实验组落叶腐烂程度小于对照组 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 产生砖红色沉淀 变蓝 不产生砖红色沉淀 三、探究土壤微生物的分解作用 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 P67 拓展应用 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 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 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。 Lavf58.20.100 Tencent CAPD MTS $$