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选择性必修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？ 第3节 生态系统的物质循环 第三章 生态系统及其稳定性 一、碳循环 二氧化碳溶入水，因此可在大气和海洋、河 流之间进行交换。此外，碳还可以长期固定或保 存在非生命系统中，如固定于煤、石油或木材中。 人类对煤和石油等能源的利用，向大气中排放了 大量的二氧化碳。 分析讨论： 1. 碳在非生物环境和生物体内分别以什么形式存在？ 2. 碳是如何进出生产者、消费者、分解者的 （什么形式、那种生命活动、形成那些产物）? 请用关键词、线段、箭头、方框等表示讨论的结果。 3.你如何看待人类活动对碳循环的影响？ 分析碳循环的过程 黑面琵鹭栖地 3 1、碳在非生物环境和生物体内分别以什么形式存在？ CO2和碳酸盐 含碳有机物 2、碳在无机环境和生物群落之间主要是以什么形式进行循环的？循环的范围如何？ CO2 生物圈 3、碳是如何进出生产者、消费者、分解者的？ （什么形式、那种生命活动、形成那些产物？） 一、碳循环 进生物体 生产者光合作用 化能合成作用 分解者腐生 出生物体 生产者、消费者呼吸作用 消费者摄食 分解者分解作用 化石燃料燃烧 动植物遗体和排泄物 泥炭 煤 石油 呼吸作用 大气中的CO2库 厂房、汽车等 呼吸作用 光合作用 微生物的分解作用 燃烧 摄食 一、碳循环 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 消费者 捕食 碳循环的文字图解 化 石 燃 料 遗体残骸 遗体残骸 分解者 遗体 遗体 水圈中的CO2库 海洋对于调节大气中的碳含量起着非常重要的作用 碳循环中各成分的确定方法 [规律总结] 碳循环中各成分包括:生产者、消费者、分解者和大气中的CO2库。 生产者 大气中的CO2库 消费者 分解者 【检测】识图 A______________ B______________ C______________ D______________ A______________ B______________ C______________ D______________ E______________ F______________ 生产者 大气中的二氧化碳库 消费者 分解者 大气中的二氧化碳库 三级消费者 分解者 次级消费者 生产者 初级消费者 思考： 若使上图表示完整的碳循环，需补充____________ 化石燃料的燃烧 温室效应 1）原因 化石燃料的大量燃烧（主要原因） 森林、草原等植被的破坏 2）危害 3）缓解措施 减少化石燃料的使用 开发新能源 保护植被，增大绿化面积 极地和高山冰川加速融化 海平面上升 气温升高 对人类和其他生物的生存构成威胁 4、人类活动对碳循环的影响 冰川融化 化石燃料的燃烧 （1）碳在无机环境和群落间循环的形式： （2）碳在无机环境中的主要存在形式： （3）碳在生物体内的主要存在形式： （4）碳进入生物体的主要途径： （5）碳在生物体之间传递途径： （6）碳进入大气的途径： CO2 CO2（主要）和碳酸盐 生产者的光合作用、化能合成作用 食物链和食物网 ① 生产者、消费者呼吸作用 含碳有机物 ② 分解者的分解作用 ③ 化石燃料的燃烧 小结： 一、碳循环 生态系统的物质循环 组成生物体的　　　　　　　　　　等元素，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（生物地球化学循环） C、H、O、N、P、S等 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： 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？ 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 有害物质富集的实例——铅的富集 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。 消费者 生产者 分解者 吸收 摄食 呼吸作用 非生物环境中的碳 分解作用 有害物质富集的实例——铅的富集 14 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.生物富集的成因: ①在环境和生物体中存在形式是比较______的； ③生物体能够______的且________的。 稳定 吸收 不易被分解 不易排出 二、生物富集 ②在生物代谢过程中是________________的； 4.生物富集的主要途径——______________ 食物链、食物网 15 鱼鹰 大鱼 小鱼 植物 水 5.生物富集现象的特点 ①________ ②有害物质会沿________逐渐在生物__________， 最终积累在食物链的_______ (即随营养级升高，有害物质浓度逐级递增， 呈现生物放大现象) 全球性 这些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 食物链 体内聚集 顶端 二、生物富集 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 二、生物富集 请写出其中包含的食物链 树 虫 鸟 能量流动特点： 单向流动，逐级递减 物质循环特点： 全球性，循环往复运动 虫子靠什么获得能量？能不能只吃能量？ 物质是能量的载体 如果没有太阳，碳能不能从无机环境进入生物群落？ 能量是物质循环的动力 三、能量流动与物质循环的关系 能量流动 物质循环 范围 特点 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 联系 过程 形式 三、能量流动与物质循环的关系 （1）二者是生态系统的主要功能，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 （3）物质是能量的载体，使能量沿着食物链（网）流动 （4）能量是物质循环的动力，使物质能在非生物环境与生物 群落之间循环往返。 主要是食物链（网）各营养级中 1.实验原理: 土壤中存在种类、数目繁多的细菌、丝状真菌和呈放射状的放线菌，它们在生态系统中的成分为分解者。分解速度主要与环境温度和湿度有关。 2.参考案例1 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) 探究·实践 探究土壤微生物的分解作用 案例1 探究土壤微生物对落叶的作用 准备土壤 实验组: 土壤灭菌处理 （60℃恒温箱处理1小时） 对照组: 土壤不做处理 准备落叶 实验组与对照组叶片数量与大小基本一致 探究·实践 探究土壤微生物的分解作用 分别埋入落叶 实验组 对照组 一段时间后，检测树叶的分解情况 1.实验原理: 土壤中存在种类、数目繁多的细菌、丝状真菌和呈放射状的放线菌，它们在生态系统中的成分为分解者。分解速度主要与环境温度和湿度有关。 2.参考案例1 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 探究·实践 探究土壤微生物的分解作用 探究·实践 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 是否含有微生物 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 24 1. 配置土壤浸出液 2.实验组和对照组的处理 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 结论: 土壤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 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 27 【课堂小结】 生态系统的 物质循环 碳循环 过程、概念 生物富集 概念 成因 特点 危害 能量流动和物质循环的关系 探究土壤微生物的分解作用 (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。( ) √ √ 1.判断下列叙述正确与否： 2.下列关于生态系统中物质循环和能量流动的叙述，错误的是(　　) A.使用粪便作为肥料，其能量可以流向植物，实现了对能量的循环利用 B.碳在生物群落与非生物环境之间的循环主要是以CO2的形式进行的 C.非生物环境中的物质可以被生物群落反复利用 D.能量流动和物质循环是同时进行的，彼此相互依存，不可分割 A 3.（2020·新课标Ⅲ）生态系统的物质循环包括碳循环和氮循环等过程。下列有关碳循环的叙述，错误的是（ ） A. 消费者没有参与碳循环的过程 B. 生产者的光合作用是碳循环的重要环节 C. 土壤中微生物的呼吸作用是碳循环的重要环节 D. 碳在无机环境与生物群落之间主要以CO2形式循环 A 解析　使用粪便作为肥料，其被微生物分解产生的物质可以被植物利用，实现了物质循环，但能量在流经各营养级时是逐级递减的，能量流动是单方向不循环的，A错误。 30 练习与应用 一、概念检测 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。 （ ） 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 √ × C （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 C. 纤维素分解菌促进了生态系统中的物质循环 D. 能量流动方向是竹子→大熊猫→纤维素分解菌 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 D 二、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？ 【提示】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。 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？ 【提示】农田是人工生态系统，是以提高农作物的产量，使能量更多地流向人类，满足人类需要为目的的。农田土壤中氮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。这与物质循环并不矛盾。 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？ 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。 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 A B和C D和E （3）图中D C过程是通过 作用实现的，C D过程是通过 作用实现的，B D过程是通过______ 作用实现的。 （4）生物群落中有一部分碳以 _________________ 形式储藏在地层中。碳在无机环境中以 形式存在。 C D B A （1）此生态系统的能量流动是从[ ]_____ 固定太阳能开始的。 （2）碳元素在大气中与A、B、C之间的传递是以 ________形式进行的，在生态系统各成分中A为 ，B为 。 【 检测】右图示生态系统碳循环示意图，A、B、C、D是生态系统的成分，请据图回答： C 生产者 消费者 分解者 光合/化能合成 呼吸 分解者分解 煤、石油等化石燃料 CO2、碳酸盐 CO2 【 检测】右图表示a、b、c三地区森林土壤有机物分解状况，则分解者的作用强弱是( ) A. a>c＝b 　　　 B. c>b>a C. c＝b>a 　　　 D. a>b>c D 【检测】下图为碳循环示意图，甲、乙、丙表示生态系统中的 三种成分，下列叙述正确的是（　 ） A. 碳循环是指二氧化碳在甲与丙之间不断循环的过程 B. 乙在该生态系统 中均处于第二营养级 C. 甲、乙、丙共同 组成生物群落 D. 生物X不可能不具有细胞核，生物Y不可能含有线粒体 C 【检测】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 $$