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

分析氮循环过程 根据氮循环示意图，思考并回答下列问题。 (1)植物吸收的氮以什么形式存在？ 离子。 固氮生物的固氮作用。 (3)生物群落中的氮最终通过什么途径返回大气中？ 反硝化作用。 (2)大气中的氮气通过什么途径进入生物群落？ 生态系统的物质循环 考点一 一 1 根据氮循环示意图，思考并回答下列问题。 (4)据图可知氮元素是不断循环的，但农田生态系统为什么仍需不断施加氮肥？ 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。 分析氮循环过程 生态系统的物质循环 考点一 一 2 能量流动 物质循环 范围 形式 特点 过程 联系 生态系统各营养级之间 生物圈 太阳能→ 化学能→ 热能 化学元素 （无机物 有机物） 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 （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等过程； （3）物质作为能量的载体，使能量沿着食物链（网）流动； （4）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。 能量流动和物质循环的区别与联系 能量流动和物质循环关系分析 (1)能量流动和物质循环相伴而行，但能量在传递过程中由光能→化学能→热能，而物质在循环过程中，由无机物(CO2)→有机物→无机物(CO2)。 (2)能量流动的终点是热能散失到非生物环境中，不能循环利用。而物质循环产生的CO2又被重新利用，所以没有终点。 核心归纳 (3)能量流动和物质循环的渠道都是食物链和食物网；某些物质在沿食物链和食物网流动时会发生生物富集。 实验•探究：探究土壤微生物的分解作用 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，这些生物的数量是极其繁多的，例如一茶匙表层土就可能含有亿万个细菌。 由于各地气候与环境等因素不同，落叶在土壤中被分解的时间也是不同的，一般在温暖、湿润的环境中需要一直数月时间。 秋天刚收获的花生 第二年春天从土中刨出的花生 背景资料 提出问题 做出假设 设计实验方案 进行实验 分析结果、得出结论 表达交流 采集土壤微生物的方法 背景资料 提出问题 做出假设 设计实验方案 进行实验 分析结果、得出结论 表达交流 采集带有落叶的土壤 土壤垂直剖面模式图 枯枝落叶层 有机碎屑层 腐殖质层 淀积层 枯枝落叶层 有机碎屑层 带有落叶的土壤中含有土壤微生物较多， 好氧微生物主要生活于土壤表层。 土壤微生物通过分泌胞外酶，将底物分解为简单的分子，然后通过细胞膜吸收营养物质。 如何证明土壤微生物具有分解作用？ 有机物的分解 现象 本质 分解过程中，物质发生怎样的变化？ 落叶等的腐烂 影响 因素 背景资料 提出问题 做出假设 设计实验方案 进行实验 分析结果、得出结论 表达交流 7 问题1：落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的 背景资料 提出问题 做出假设 设计实验方案 进行实验 分析结果、得出结论 表达交流 可能的实验现象（以一片落叶为例） 一个月后的落叶 新采集的落叶 8 问题2：土壤微生物能分解淀粉 背景资料 提出问题 做出假设 设计实验方案 进行实验 分析结果、得出结论 表达交流 可能观察到的实验现象 加碘液： 加斐林试剂： 9 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 增加重复次数（每组落叶等量若干，组内设置多组等） 背景资料 提出问题 做出假设 设计实验方案 进行实验 分析结果、得出结论 表达交流 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 注意：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。 落叶未腐烂 落叶腐烂 背景资料 提出问题 做出假设 设计实验方案 进行实验 分析结果、得出结论 表达交流 参考案例1： 背景资料 提出问题 做出假设 设计实验方案 进行实验 分析结果、得出结论 表达交流 进行实验观察和结果记录 培养时间 第1周 第2周 第3周 第4周 对照组落叶 平均干重 实验组落叶 平均干重 （实验组-对照组）平均干重 参考案例1： 背景资料 提出问题 做出假设 设计实验方案 进行实验 分析结果、得出结论 表达交流 参考案例1： 分析可能的结果和得出对应的结论 相同时间内（实验组-对照组）平均干重 结论 正值 落叶是在该土壤中微生物的作用下腐烂 0或者负值 落叶在该土壤中微生物的作用下不腐烂 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 背景资料 提出问题 做出假设 设计实验方案 进行实验 分析结果、得出结论 表达交流 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 纱布 烧杯 土壤 水 玻璃棒 水 取出 碘液 斐林试剂 加热 1.配制土壤浸出液 二、实验步骤 背景资料 提出问题 做出假设 设计实验方案 进行实验 分析结果、得出结论 表达交流 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 背景资料 提出问题 做出假设 设计实验方案 进行实验 分析结果、得出结论 表达交流 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 背景资料 提出问题 做出假设 设计实验方案 进行实验 分析结果、得出结论 表达交流 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 背景资料 提出问题 做出假设 设计实验方案 进行实验 分析结果、得出结论 表达交流 实验•探究：探究土壤微生物的分解作用 实验过程中要控制变量，让实验组和对照组除自变量以外的条件保持一致。本实验可能等几天甚至几周以上的时间才能出结果，因此要有计划地观察和记录 背景资料 提出问题 做出假设 设计实验方案 进行实验 分析结果、得出结论 表达交流 实验•探究：探究土壤微生物的分解作用 1.落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的 2.土壤微生物能分解淀粉 胡杨林 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？ 荒漠中缺乏水分，分解者数量很少，因此死亡后的胡杨无法被快速分解。 讨论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？ 荒漠中生产者的种类与数量很少，能制造的有机物总量就少；消费者与分解者也少，物质循环缓慢；土壤中可供分解者分解的动植物遗体等很少，且分解速度较慢，因此土壤中积累的营养物质很少；而且，胡杨还会从土壤中吸收营养物质，因此，长有胡杨的荒漠土壤比草原的更为贫瘠。 本课小结 化石燃料 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。 （ ） √ × 练习与应用(P25) 一、概念检测 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 S z L w h 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 练习与应用(P25) S z L w h 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。 练习与应用(P25) 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。 二、拓展应用 S z L w h 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。 练习与应用(P25) S z L w h $$