3.3生态系统的物质循环课件-2025-2026学年高二上学期生物人教版选择性必修2

课前背诵 1.能量流动的特点及其原因？ 2.研究能量流动的实践意义，并举例说明 3.输入到某一生态系统的总能量： ①自然生态系统： ②人工鱼塘： 4.生态系统的结构包括？ 5.生产者、消费者、分解者的作用？ 1、呼一口气，许多二氧化碳分子就离开了我们的身体，进入大气，你能想象这些二氧化碳分子的去向吗？ 2、CO2中的C元素和O元素是怎样来到我们体内的？ 3、进入你体内之前存在于什么物质？ 元素在生物群落和无机环境之间是不断循环的 思考？ 第三章 生态系统及稳定性 第3节 生态系统的物质循环 学习目标 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 分析碳循环的过程 二氧化碳能溶于水，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。 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 煤、石油 燃烧 大气中的CO2库 生产者 消费者 光合作用 呼吸作用 呼吸作用 摄食 分解者 分解作用 （有机物） 食物链和食物网 思考： 动植物遗体一定都会被分解者分解吗？ 海洋等水体中碳酸氢根 岩石中的碳酸钙 溶解 分解 分析碳循环的过程 2.碳是如何进出生产者、消费者、分解者的（以什么形式、通过哪种生命活动、形成哪些产物等）？请用关键词、线段、箭头、方框等表示讨论的结果。 一、碳循环 1、碳的存在形式： 主要以CO2的形式存在，还有碳酸盐 主要以含碳有机物的形式存在 非生物环境中： 在生物体内： 2、碳的循环形式 ①在生物群落和非生物环境之间：碳主要以 形式循环。 ②在生物群落内部：碳以 形式沿食物链、食物网传递。 含碳有机物 CO2 （组成生物体的蛋白质、糖类、脂质和核酸等都是以碳链为基本骨架形成的） 3、碳进入生物群落的途径 生产者的光合作用和化能合成作用 一、碳循环 4、碳返回非生物环境的途径 ①生产者、消费者的 。 ②分解者的 (实质是呼吸作用)。 ③化石燃料的 。 呼吸作用 分解作用 燃烧 5、实现碳循环的关键因素 生产者和分解者 7、海洋对于调节大气中的碳含量起着非 常重要的作用 6、与自然界碳循环关系最为密切的两种细胞器 线粒体和叶绿体 分析碳循环的过程 3.你如何看待人类活动对碳循环的影响？ 消极影响：人类活动对煤和石油等资源的利用，会向大气中排放大量的二氧化碳，打破了生物圈中碳循环的平衡，加剧温室效应，引起全球性的气候变化； 积极影响：但人类又大力开展植树造林、开发新能源、发展节能产业等，有利于降低大气中的二氧化碳浓度，维持生物圈的碳平衡。 与社会的联系 (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 减少二氧化碳排放：开发新能源，减少化石燃料燃烧 增加二氧化碳的吸收和固定量：大力植树种草，提高森林覆盖率 提高秸秆回田率，提高土壤储碳量 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 碳循环与温室效应 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 生产者 初级消费者 大气中的CO2库 次级消费者 分解者 大气中的CO2库（非生物的物质和能量） 生产者 初消 次消 三级消 分解者 辨图要点： 1、碳循环中，只有生产者与非生物环境之间的箭头是双向的 2、箭头指向最多的是大气中的CO2库，其次是分解者 融会贯通 1．图1——先根据双向箭头确定A和B应为生产者和非生物的物质和能量，不能写“无机环境”，也不能写“生物类别”，再根据A→D和C→D，确定A为生产者，D为分解者，则C为消费者。 2．图2——根据A与C之间是双向箭头判断：A和C中一个是生产者，另一个是非生物的物质和能量。根据A、B、D都有箭头指向E，可进一步判断：A是生产者，B是初级消费者，C是非生物的物质和能量，D是次级消费者，E是分解者。 3．图3——首先找出相互之间具有双向箭头的两个成分，即A和E，一个为生产者，则另一个是大气中的CO2库。又因为其他各个成分都有箭头指向A，所以A为大气中的CO2库，E为生产者。然后观察剩余的几个成分，其中其他生物部分的箭头都指向C，所以C是分解者，剩余的B、D、F则为消费者。整个图解中，食物链是E→F→D→B。 拓展课堂 氮 循 环 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，又叫生物地球化学循环。 1.概念： 这里的物质是指？ 这里的生态系统是指？ C、H、O、N、P、S等基本元素 生物圈 2.特点： ①具有全球性：物质循环的范围为生物圈。 ②循环往复运动：物质可被生物群落反复利用 二、生态系统的物质循环 CO2能够随着大气环流在全球范围内进行 循环发生在非生物环境与生物群落之间，在生物群落内部物质是沿食物链和食物网单向流动的。 3.在农业方面的应用： 二、生态系统的物质循环 ——种养结合模式 鱼稻共生 鱼菜共生 稻田养鸭 ①动物的取食、消化能促进物质循环； ③动物呼出的CO2还可为水稻的光合作用补充原料 ②动物粪便被分解者分解后可供植物吸收利用， 三、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。 1.概念： 2.常见存在生物富集现象的污染物 ①重金属：如铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)等 ②人工合成的有机化合物：如DDT、六六六等 3.发生生物富集的物质的特点 ①富集物质在环境和生物体中存在形式是比较稳定的； ②富集物质必须是生物体能够吸收的且不易排出的； ③富集物质在生物代谢过程中是不易被分解的； 4.生物富集的主要途径： 食物链、食物网 三、生物富集 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 三、生物富集 6、生物富集现象的特点 扩散途径： 1.大气 2.水 3.生物迁移 ①：全球性 在农田中大量使用的DDT杀虫剂，为什么会在南极的企鹅体内检测到? 思考？ ②有害物质会沿食物链逐渐在生物体内聚集，最终积累在食物链的顶端(即随营养级升高，浓度逐级递增，呈现生物放大现象) 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 三、生物富集 7、生物富集的危害，在生物体内形成积累性中毒 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 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。 8.研究生物富集的意义 减少有害物质在生物体内的富集，提高水产品的安全性。 四、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(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 在生物群落和非生物环境之间循环往返 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) 探究土壤微生物的分解作用 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。 ★采集土壤微生物的方法 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 水分、有机物、温度等方面都能满足微生物生长、繁殖需求 探究土壤微生物的分解作用 如何证明土壤微生物具有分解作用？ 现象 本质 衡量指标：落叶等的腐烂 分解过程中，物质发生怎样的变化？ 衡量指标：某种有机物的分解情况 思考：针对土壤微生物的分解作用，可提出哪些问题？ 研究方法： 参考案例1 落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？ 探究土壤微生物的分解作用 提出问题 实验假设 实验设计 自变量 实验组 对照组 因变量 无关变量 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60℃处理1h(灭菌：排除微生物作用) 对土壤不做任何处理(自然状态) 落叶是否腐烂（比较腐烂程度） 落叶的量、土壤的量等（保证适宜且相同）、避免土壤理化性质改变 结果：对照组(土壤不灭菌)的叶片比实验组(土壤灭菌)的叶片腐烂程度严重。 结论：落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的。 检测因变量（腐烂程度）的另一种方法 比较实验前后叶片干重的变化量 实验结果及结论 探究土壤微生物的分解作用 实验组—对照组：正值 实验组—对照组：0或负值 参考案例2探究土壤微生物对淀粉的分解作用 提出问题 实验假设 实验设计 自变量 实验组 对照组 因变量 无关变量 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 探究土壤微生物的分解作用 淀粉是否被水解 (用碘液或斐林试剂检测) 蒸馏水和土壤浸出液的量， 两组所处的温度等(适宜且相等) 取出 纱布 烧杯 土壤 水 水 玻璃棒 将取自农田、林地或花盆等处的土壤放入里面垫有厚纱布的烧杯中，加水搅拌，然后将纱布连同土壤一起取出。将留在烧杯中的土壤浸出液静置一段时间备用。 制备土壤浸出液 探究土壤微生物的分解作用 淀粉糊 加入30mL土壤浸出液 加入碘液 A B 加入30mL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 结论：土壤微生物对淀粉有分解作用 实验组和对照组的处理 探究土壤微生物的分解作用 生态系统的物质循环 概念 特点 实例：碳循环 生物富集 探究土壤微生物的分解作用 概念 条件 污染物 过程 探究原理 实验流程 技术要求 非生物环境 元素 生物群落 循环性 全球性 概念 碳的存在形式 碳出入生物群落的途径 碳循环失调--温室效应 课堂小结 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。（ ） √ × 练习与应用 一、概念检测 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 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 C D D 二、拓展应用 练习与应用 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。 二、拓展应用 练习与应用 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。 二、拓展应用 练习与应用 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？ A　 B和C D和E 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。 $