3.3生态系统的物质循环课件-2024-2025学年高二上学期生物人教版（2019）选择性必修2

3.3 生态系统的物质循环 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。 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？ 情境导入 分析碳循环的过程 讨论： 1. 碳在非生物环境和生物体内分别以什么形式存在？ 在非生物环境中：主要以CO2的形式存在(还有碳酸盐) 在生物群落中：含碳有机物的形式存在 学习任务一 2. 碳是如何分别进出生产者、消费者、分解者各个环节(以什么形式、通过哪些生命活动、形成哪些产物等)？ （请用关键词、线段、箭头、方框等构建碳循环的模型。） 碳是地球上储量最丰富的元素之一。 　　碳是构成生物体的基本元素，约占生物体干重的49％，碳链是有机化合物的“骨架”，没有碳就没有生命。 3 1.碳循环的形式：主要是CO2； 2.碳在自然界（非生物界）中的存在形式：CO2（主）和碳酸盐 3.碳在生物体（生物群落）内的存在形式：含碳有机物； 4.碳进入生物体的途径：光合作用（主）、化能合成作用 5.碳在生物体之间传递途径：食物链（网）6.碳进入大气（回到无机环境）的途径： ①生物的呼吸作用 ②微生物的分解作用 ③化石燃料的燃烧 （一）.碳循环的特点：全球性和循环性 大气中的CO2库 生产者 消费者 分解者 化石燃料的燃烧 光合作用 呼吸作用 呼吸作用 分解作用 摄食 化能合成作用 4 思考：如果滥伐森林、大量化石燃料燃烧，对生态系统的碳循环及生态环境有何影响？ 破坏碳循环的平衡 大气中CO2含量增加 温室效应 (1)造成温室效应的原因： 。 (2)CO2增多的原因： 。  。 (3)温室效应的危害：  。  。 (4)应对措施：  。  。  。  。 CO2 过多 植被的减少 农田减少，粮食减产 减少煤、石油等化石燃料的燃烧 开发新能源，如核能、太阳能、风能、水能等 保护植被，大面积植树种草，提高森林覆盖率 化石燃料的大量燃烧 极地和高山的冰川加速融化导致海平面上升 防止海洋污染 7.与社会的联系——温室效应 温室气体：CO2、CH4、N2O、 O3等 提高秸秆还田率，提高土壤储碳量 6 如图是生物圈中碳循环示意图，下列相关分析错误的是（　　） A、生物圈通过碳循环实现碳元素的自给自足 B、A是消费者，C是生产者，碳在各成分间以CO2的形式传递 C、对E过度开发利用会打破生物圈中碳循环的平衡 D、碳循环过程需要能量驱动，同时又是能量的载体 B 大气中的CO2库 生产者 分解者 消费者 化石燃料的燃烧 演练获得 考点：物质循环和能量流动的基本规律及其应用 专题： 分析：1、由图可知，CD之间存在双箭头，且其它成分都有箭头指向D，所以D为大气二氧化碳，C为生产者，A为消费者，B为分解者，E为化石燃料的燃烧．a为光合作用，b为呼吸作用，c为分解者的分解作用． 2、碳在生物群落中以有机物的形式循环，在生物群落和无机环境之间以二氧化碳的形式循环． 解答： 解：A、生物圈通过碳循环实现碳元素的自给自足，A正确； B、A是消费者，C是生产者，碳在生物群落中以有机物的形式循环，在生物群落和无机环境之间以二氧化碳的形式循环，B错误； C、E为化石燃料，若对此过度开发利用会导致温室效应的产生，C正确； D、能量是物质循环的动力，物质是能量的载体，D正确． 故选：B． 点评：本题结合生物圈中碳循环的部分示意图，考查生态系统的功能，重点考查生态系统中的碳循环，要求考生识记生态系统的组成成分，掌握各组成成分之间的关系，能准确判断图中各字母的名称，再结合所学的知识准确判断各选项． C D B A 双向箭头要找准，多进一出是环境，一出指向生产者； 除大气中的CO2库外，多个箭头指向的是分解者，剩下的是消费者。 1.概念 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，又叫_________________。 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 生物地球化学循环 二、物质循环 生物群落 非生物环境 组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素 反复循环 2.含义 “物质循环的范围”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 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，而不是生物群落中。 学习任务二 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。 9 3.特点: (1)_______: 物质循环的范围为生物圈； (2)_____________: 物质可被生物群落反复利用，对改进农业生产方式有多方面的启示，例如可以采用种养结合的模式。 全球性 循环往复运动 充分利用稻田资源，在水稻秧苗生根后，在稻田里套放一定数量的幼鸭，起到生态循环利用、增加效益的作用。一方面，稻田里的病虫、杂草可以作为鸭的饲料，减少虫害和农药施用；另一方面，鸭的排泄物直接还田，增加肥力，减轻稻田肥料施用量，降本增效。 提高秸秆还田率，提高土壤储碳量。通俗地讲，循环农业就是将种植业、畜牧业、渔业等与加工业有机联系起来的综合经营方式，利用物种多样化微生物科技的核心技术在农林牧副渔多模块间形成整体生态链的良性循环。力求解决环境污染问题，优化产业结构，节约农业资源，提高产出效果，打造新型的多层次循环农业生态系统，成就一种良性的生态循环环境 10 下列关于生态系统的叙述中，正确的是 （ ） A．所指的物质是指组成生物体的C、H、O、N、P、S等化学元素构成的化合物 B．所说的生态系统是指生物圈 C．物质在循环过程中不断减少的 D．生态系统的结构指的是生态系统的营养结构 B 演练获得 三、 生物富集 1.概念: 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。 2.物质 人工合成的有机物: 如DDT、六六六等。 重金属: 如铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)等。 3.发生生物富集的物质的特点 ①在环境和生物体中存在形式是比较______的； ②必须是生物体能够______的且 的； ③在生物代谢过程中是________________的； 稳定 吸收 不易被分解 不易排出 4.生物富集的主要途径——______________ 食物链、食物网 学习任务三 过渡：是不是所有物质都能较快地通过食物链回归非生物环境？ 12 5. 生物富集实例——铅的富集 铅在生物体内的浓度沿食物链不断升高 煤燃烧、有色金属冶炼 铅被排放进入大气 沉降在土壤和植被表面 进入土壤 进入水体 植物根吸收叶片摄入铅 水生植物、浮游动物直接吸收铅，动物饮用含铅的水，直接摄入铅 铅进入体内形成多种比较稳定的铅的化合物，分布于生物体的多种组织细胞中，导致铅不易被排出，积蓄在体内 含铅生物被更高营养级动物食用，沿食物链聚集 最终积累在食物链的顶端 6.生物富集的危害：在生物体内形成积累性中毒。 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。 1952年，日本5万多只猫集体跳海自尽 2017年9月24日《水俣公约》第一届缔约国会议开幕 日本患者呼吁加强管控 7.生物富集现象的特点 ①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 ②有害物质在生物体内的浓度会沿食物链不断升高 鱼鹰（2.5×10-5） 大鱼（2×10-6） 小鱼（5×10-7） 植物（4×10-8） 水（3×10-12） 有害物质在生物体内的浓度 如右图测定结果显示DDT浓度沿食物链放大了一千万倍 (1)参与循环的物质是组成生物体的各种化合物。( ) (2)碳的循环在生物群落内部是以CO2的形式进行的。( ) (3)光合作用推动碳循环过程，促进了生物群落中的能量循环。( ) (4)植物可通过呼吸作用和光合作用参与生态系统的碳循环。( ) (5)碳循环的进行伴随着能量流动，但由于生物体不能在代谢中利用热能，所以能量流动具有单向流动、逐级递减的特点。( ) × × × √ √ (6)由于人工碳排放过度，破坏了生态系统的碳平衡，导致大气中二氧化碳浓度增加并引起全球气候变化。( ) (7)铅可沿食物链进入人体，在人体内的浓度可能超过环境浓度。( ) √ √ 演练获得 一、能量流动和物质循环的关系 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往返 二者是生态系统的主要功能，它们同时进行，相互依存，不可分割：①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；②物质作为能量的载体，使能量沿着食物链（网）流动；③能量作为动力，使物质能够不断地在生物群落和非生物环境之间循环往返。 学习任务一 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，因此要往农田中不断地施加氮肥。 思考讨论： 探究土壤微生物的分解作用 秋天刚收获的花生 第二年春天从土中刨出的花生 【探究·实践】 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为______。 (2)分解者的作用是将环境中的______分解为______，其分解速度与环境中的_____、水分等生态因子相关。 分解者 有机物 无机物 温度 学习任务二 探究土壤微生物的分解作用 案例一 土壤进行处理，排除土壤微生物的作用 土壤不进行处理，自然状态 落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？ 注意：实验组的土壤要进行处理，以尽可能排除土壤微生物的作用，同时要尽可能避免土壤理化性质的改变（例如，将土壤用塑料袋包好，放在60℃恒温箱中处理一小时。） 实验结果： 落叶未腐烂 落叶腐烂 2.案例1：落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？ 提出问题 实验假设 实验设计 自变量 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 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和步骤的是(　　) A.可选择带有落叶的土壤为实验材料，筛出落叶和土壤 B.将落叶平均分成两份，把土壤也平均分成两份 C.将土壤分为两组，对照组土壤进行接种微生物处理，实验组土壤不做处理 D.将落叶分别埋入两组土壤中，观察腐烂情况 C 演练获得 纱布 烧杯 土壤 水 玻璃棒 水 取出 碘液 斐林试剂 加热 案例2 探究土壤微生物对淀粉的分解作用 1.配制土壤浸出液 一、实验原理 淀粉 碘液 变蓝 淀粉 葡萄糖 产生砖红色沉淀 分解 斐林试剂 加热 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 加入碘液 A B 加入蒸馏水 A1 A2 B1 B2 加入碘液 加入斐林试剂 加入斐林试剂 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 探究土壤微生物的分解作用 3.参考案例2 提出问题 实验假设 实验设计 自变量 实验组 对照组 实验现象 加入 碘液 A1 B1 加入斐林试剂 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 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 归纳小结 化石燃料 2.下列关于生态系统物质循环的叙述，不正确的是(　　) A.所说的物质是指组成生物体的C、H、O、N、P、S等化学元素 B.所说的生态系统是指地球上最大的生态系统——生物圈 C.所说的循环是指物质在生物群落与非生物环境之间反复出现、循环流动 D.物质在循环过程中递减 解析：物质在循环过程中是不会递减的，因为物质只能进行转移和变化，不会消失。 答案：D 拓展提升 4.下面是碳循环简图，据图分析正确的是(　　) A.人类减少对③的依赖是当前缓解温室效应的重要措施 B.②过程增强后①过程随之增强，故不能通过增强②减少大气中的CO2的量 C.生物群落内部碳循环的物质形式主要是CO2 D.参与②过程的生物包括生产者、消费者和分解者 答案：A $$