第3章 第3节 生态系统的物质循环 课件2-2024-2025学年高中生物选择性必修2 生物与环境同步课件PPT（人教版2019）

第3节　生态系统的物质循环 第3章 生态系统及其稳定性 生物 ①概述生态系统的物质循环过程。 ②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。 ③说明能量流动和物质循环的关系。 ④尝试探究土壤微生物的分解作用。 学习目标 学习重难点 重点： 分析碳循环的特点,概述生态系统的物质循环过程。 难点： 1.说明能量流动和物质循环的关系。 2.尝试探究土壤微生物的分解作用。 导入新课 胡杨是荒漠地区特有的珍贵森林资源。常生长在沙漠中，它耐寒、耐旱、耐盐碱、抗风沙，有很强的生命力。千百年来，胡杨守护在边关大漠旁，守望着风沙。被人们誉为“沙漠守护神”。，有“生而一千年不死，死而一千年不倒，倒而一千年不朽”的说法。胡杨死亡后，为何长时间没有腐烂?在不同的生态系统中物质组成为什么会存在差别呢？ 提示：在干旱的沙漠环境中，分解者的活动受限，温度和湿度的极端条件使得分解过程变得缓慢，导致胡杨死后长时间不会腐烂。 与生态系统的生物因素是有关的。 新课讲授 一、构建碳循环模型 知识梳理 1.碳的存在形式 新课讲授 提示：生物体内:含碳有机物(蛋白质、核酸、脂质、糖类等)(存在于活体中,或煤、石油等化石燃料中)。 非生物环境:二氧化碳(主要形成)、碳酸盐(存在于大气、水圈)。 2.碳进入生物群落的形式和途径 提示：CO2,生产者的光合作用或化能合成作用。 知识梳理 新课讲授 3.碳返回非生物环境的形式和途径 提示：CO2,生产者、消费者、分解者的呼吸作用以及化石燃料的燃烧。 4.碳在生物群落中传递的形式 提示：含碳有机物。 知识梳理 5.碳循环过程 新课讲授 问题探究 （1）从图中看来,什么条件下,生物圈中的碳循环可保持基本平衡(大气中CO2含量基本稳定)? 新课讲授 提示：吸收量=释放量。 新课讲授 （2）哪些活动会打破这种平衡?平衡被打破后会导致什么后果? 提示：①化石燃料的大量燃烧,增加了二氧化碳的排放量; ②森林、草原等植被被破坏,减少了二氧化碳的吸收量。 问题探究 (3)什么是温室效应? 新课讲授 提示：温室气体(如二氧化碳、甲烷、臭氧、一氧化二氮、氟氯烃类气体)可以吸收地球发射的长波辐射,阻挡地球热量向外散出,从而引起地球气温升高的现象。 (4)温室效应有什么严重后果? 提示：极地、高山冰川融化,海平面上升,旱涝不均,病虫害加剧。 问题探究 (5)怎样缓解温室效应? 新课讲授 提示：①减少化石燃料的燃烧; ②大力植树种草; ③开发新能源; ④秸秆还田,增加土壤储碳量。 问题探究 (6)从图中可看出碳循环具有什么特点? 新课讲授 提示：全球性、循环性。 问题探究 新课讲授 二、物质循环的概念、特点 知识梳理 物质循环的概念 新课讲授 提示：组成生物体的碳、氢、氧、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。这里所说的生态系统指的是地球上最大的生态系统——生物圈,物质循环具有全球性,因此又叫生物地球化学循环。 知识梳理 物质循环特点 新课讲授 提示：全球性(大气环流在全球进行)、循环性(应用:稻田养鸭养鱼)。 知识梳理 物质循环的主要类型 新课讲授 (1) 碳循环： 碳是生命活动的基础元素之一，碳循环指的是二氧化碳从大气通过光合作用进入植物，经过食物链传递到动物体内，最终通过呼吸作用、腐化作用和燃烧过程释放回大气或水体的过程。 (2) 氮循环： 氮是生物体内重要的组成成分之一，氮循环涉及氮气的固定、矿化、硝化、反硝化等过程。大气中约78%的氮气不易被直接利用，必须通过氮气固定作用由微生物或植物固定成可利用的氮化合物。 知识梳理 新课讲授 (4) 硫循环： 硫元素在生态系统中主要通过水体、空气和土壤的硫化物形式参与循环。硫的循环与大气中的硫酸气体、火山活动及降水等因素密切相关。 (3) 磷循环： 磷是构成DNA、RNA、ATP等生命重要分子的元素。磷循环通常涉及地壳中磷矿的风化、植物对磷的吸收以及磷的生物可利用性。磷不像碳和氮那样有气体形态，因此它的循环较为局限，主要通过水流和生物体的循环转化。 知识梳理 人类活动对物质循环的影响 碳循环的影响： 由于大规模的化石燃料燃烧和森林砍伐，二氧化碳浓度显著上升，影响了大气中的碳平衡，导致全球变暖和气候变化。 氮循环的影响： 人类大量使用化肥增加了土壤中的氮含量，可能导致水体富营养化、酸雨等问题。 磷循环的影响： 大量的化肥使用和农业废水排放增加了水体中的磷负荷，引发了水体富营养化现象。 新课讲授 新课讲授 三、生物富集 知识梳理 生物富集的概念 新课讲授 提示：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，称作生物富集。 知识梳理 参与富集的物质 新课讲授 提示：重金属,如铅、镉、汞,以及一些复杂的有机化合物,如DDT、六六六等。 生物富集的特征 提示：化学性质稳定,不易分解,不易排出,易在动物体内积累。 生物富集的特点 提示：随食物链营养级升高而逐渐积累;具有全球性。 知识梳理 富集途径: (1)通过大气沉降到土壤和植被表面,被植物吸收; (2)通过降雨进入土壤、水体,被动植物吸收而富集; (3)通过生物的迁移运动而富集。 新课讲授 新课讲授 四、能量流动和物质循环的关系 知识梳理 新课讲授 根据所学知识，完成下表： 比较 项目 能量流动 物质循环 范围 形式 特点 过程 联系 知识梳理 新课讲授 比较 项目 能量流动 物质循环 范围 生态系统各营养级 生物圈 形式 光能→化学能→热能 以无机物和有机物的形式流动 特点 单向流动、逐级递减 全球性、循环往复运动 过程 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 联系 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。 新课讲授 知识梳理 能量流动与物质循环相互依存 物质支持能量流动：物质提供了能量流动的载体。例如，植物通过光合作用固定能量并储存在有机物中，消费者通过摄取植物获得能量。 能量驱动物质循环：能量为物质的转化和循环提供动力。生物体内的化学反应（如呼吸、光合作用、分解作用等）都需要能量作为支持。 新课讲授 五、探究土壤微生物的分解作用 新课讲授 知识梳理 (1)土壤微生物:细菌、丝状真菌、放线菌(土腥味的来源),数量极其繁多。 (2)作用:分解动植物的遗体残骸,将其中的有机物分解为无机物,或者分泌胞外酶,将淀粉分解为还原糖。 (3)一般气温越高、湿度越大,微生物的种类和数量越多。 新课讲授 知识拓展 1.有机物的分解： 土壤微生物是有机物分解的主力军，通过分解植物残体、动物尸体和其他有机物，释放出碳、氮、磷等养分，供植物吸收利用。这一过程是植物生长和农业生产的基础。例如，细菌和真菌共同参与有机质的分解，产生二氧化碳和可被植物利用的矿质养分。 土壤微生物在生态系统中承担着许多至关重要的生态功能： 新课讲授 2.促进植物生长： 土壤微生物通过与植物根系的相互作用（如共生、共生菌根等）促进植物生长。比如，某些真菌（如丛枝菌根真菌）能帮助植物更好地吸收水分和养分，尤其是在贫瘠土壤中。微生物还能够通过产生抗生素或竞争作用抑制土壤中的病原微生物，保护植物免受病害。 知识拓展 新课讲授 3.污染物降解： 土壤微生物在污染物降解中也起着关键作用。它们能通过生物降解作用去除土壤中的有害化学物质，如重金属、有机污染物等，减少环境污染的风险。例如，某些微生物能够分解石油、农药等有害物质，是生物修复技术的重要组成部分。 4.促进生物多样性： 土壤微生物的多样性对维持土壤生态系统的稳定性和可持续性非常重要。微生物的多样性越高，土壤生态系统的功能就越强。例如，高多样性的微生物群落能够更好地应对环境变化和外部压力。 知识拓展 新课讲授 实验探究 实验1　落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗? 实验组:土壤灭菌处理(60 ℃恒温箱放置1小时);对照组:土壤不做任何处理。 自变量:土壤中是否有微生物; 因变量:落叶是否腐烂; 无关变量:落叶的种类、土壤的理化性质、落叶被埋入土壤的时间、深度等。 新课讲授 准备土壤 准备落叶 分别埋入落叶 一段时间后,检测树叶分解情况 实验探究 新课讲授 对照组： 土壤不做处理 实验组： 土壤做处理，排除微生物的作用 实验结果： 实验探究 结果:对照组落叶腐烂程度大,实验组落叶腐烂程度小。 新课讲授 实验2　土壤微生物对淀粉是否有分解作用? 实验原理:土壤微生物可以分泌酶,进而将淀粉分解为还原糖,还原糖遇斐林试剂出现砖红色沉淀。 淀粉 碘液 变蓝 淀粉 还原糖 产生砖红色沉淀 分解 斐林试剂 加热 实验探究 新课讲授 配置土壤浸出液： 实验探究 新课讲授 组别 A烧杯 B烧杯 淀粉糊 适量、等量淀粉糊 适量、等量淀粉糊 土壤浸出液 30 mL 不添加 蒸馏水 不添加 30 mL 条件控制 20 ℃条件下放置7 d 分组 A1 A2 B1 B2 碘液 + - + - 斐林试剂 - + - + 颜色变化 结论 实验探究 新课讲授 组别 A烧杯 B烧杯 淀粉糊 适量、等量淀粉糊 适量、等量淀粉糊 土壤浸出液 30 mL 不添加 蒸馏水 不添加 30 mL 条件控制 20 ℃条件下放置7 d 分组 A1 A2 B1 B2 碘液 + - + - 斐林试剂 - + - + 颜色变化 不变蓝 砖红色沉淀 变蓝 无砖红色沉淀 结论 土壤微生物对淀粉有分解作用 实验探究 课堂小结 一、物质循环 二、生物富集 生态系统的物质循环 概念 特点 碳循环 三、能量流动与物质循环的关系 课后作业 1.巩固本节课所学知识。 2.完成学案中的素养专练。 谢谢大家 $$