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

该高中生物学课件聚焦生态系统物质循环，涵盖碳循环、生物富集、能量流动与物质循环关系及探究土壤微生物分解作用。通过“思考·讨论”导入，分析碳循环过程，提问碳的存在形式和传递途径，衔接生态系统结构知识，为后续稳定性学习搭建支架。 其亮点在于以问题链驱动科学思维，结合铅中毒、DDT案例及对比表格深化理解，探究实验设计完整（如土壤微生物分解落叶的对照实验）落实探究实践。帮助学生形成物质与能量观，提升实验能力，为教师提供结构化资源，提高教学效率。

第3章　生态系统及其稳定性 授课教师： 第3节 生态系统的物质循环 选择性必修2 目 录 CONTENT 01 02 03 04 碳循环 生物富集 能量流动和物质循环的关系 探究土壤微生物的分解作用 01 碳循环 Miracles sometimes occur , but one has to work terribly for them. 01碳循环 01碳循环 煤、石油 碳的存在形式： 生物群落中的有机物 煤、石油 ②在生物群落中 主要是有机物的形式 ①在非生物环境中 主要是CO2的形式 大气中的二氧化碳库 1.碳在非生物环境和生物体内分别以什么形式存在？ 01碳循环 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)？ 光合作用 呼吸作用 生产者 (2)呼吸作用:将有机物分解为二氧化碳。 (1)光合作用、化能合成作用:将二氧化碳转化为有机物。 大气中的二氧化碳库 01碳循环 大气中的二氧化碳库 呼吸作用 摄食 消费者 (2)呼吸作用等:将有机物分解为二氧化碳。 (1)摄食等：将前一营养级的有机物转化为自身的有机物。 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)？ 01碳循环 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)？ 大气中的二氧化碳库 分解者 (2)微生物的分解作用等：将有机物分解为二氧化碳。 (1)食腐、腐生等:将现成有机物转化为自身有机物。 分解者 微生物的分解作用 01碳循环 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)？ 煤、石油 水体中的HCO3-等 岩石中的CaCO3等 （1）CO2与HCO3-的相互转化； （2）CaCO3与HCO3-的相互转化； （3）煤、石油等化石燃料的开采与使用。 将有机物分解为二氧化碳等。 其他途径 大气中的二氧化碳库 01碳循环 3.结合教材图3－10，用关键词、线段、箭头等完善碳循环的过程。 遗体和排出物 摄食 燃烧 生产者 消费者 分解者 化石燃料 呼吸作用 呼吸作用 光合作用 大气中的CO2库 分解作用 非生物环境 生物 群落 水圈中的CO2库 01碳循环 规律： (2)除了C之外，有最多被指向箭头的为分解者，即B为分解者。 生产者 大气中的CO2库 消费者 分解者 (1)先看双箭头：双箭头代表生产者、大气中的CO2库。其他所有成分都指向C的为大气中的CO2库。 生产者 大气中的CO2库 生产者 大气中的CO2库 非生物环境 （ CO2 ） 生物群落 （有机物） 光合作用、化能合成作用 呼吸作用、分解作用 4.根据碳循环过程思考并回答下列问题。 (2)进入生物群落的途径： (3)碳在生物群落内传递的途径： 食物链（网） 生产者的光合作用、化能合成作用 (1)流动形式 ①生物群落与非生物环境间：CO2 ②生物群落内部：含碳有机物 碳在生物群落与非生物环境之间主要以 CO2 的形式进行。 (5)碳循环的形式： (4)碳返回非生物环境的途径： ②分解者的分解作用 ①生产者、消费者的呼吸作用 ③化石燃料的燃烧 01碳循环 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。 温室效应 1）原因 2）危害 3）缓解措施 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 化石燃料的大量燃烧（主要原因） 森林、草原等植被的破坏 减少化石燃料的使用，开发新能源 大力植树种草，提高森林覆盖率 01碳循环-物质循环 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。 1）概念： 2）特点 （1）全球性：物质循环中所说的“生态系统”指的是地球上最大的生态系统——生物圈，因此又叫生物地球化学循环。 （2）物质在生态系统中循环往复运动。 非生物环境 生物群落 C、H、O、N、P、S等元素 练一练 1．参与物质循环的对象是含有碳的糖类、脂肪、蛋白质等有机物。( ) 2．碳循环在生物群落中以CO2形式进行。( ) 3．海洋对于调节大气中的碳含量起着非常重要的作用。( ) × × √ 例1：下列有关碳循环的叙述，错误的是( ) A．化石燃料的开采和使用是导致温室效应的主要原因 B．碳元素在生物群落和非生物环境之间主要以CO2的形式循环 C．CO2能够随着大气环流在全球范围内流动，故碳循环具有全球性 D．只要植树种草、秸秆还田就可以治理温室效应 D 练一练 例2：如图为生物圈中碳元素的循环过程，下列有关叙述正确的是( ) A．④过程代表绿色植物的光合作用，③过程代表化能合成作用 B．图中甲、乙、丙分别代表消费者、生产者和分解者 C．碳循环是指碳元素在甲、乙、丙之间以CO2的形式传递 D．图中甲、乙、丙包含的所有种群共同构成生物群落 D 练一练 例3：如图是自然界碳循环的简图。据图分析，下列叙述错误的是 ( ) A．甲为分解者，乙为消费者，丙为生产者 B．②③表示CO2通过丙、乙的呼吸作用进入大气中 C．④主要表示大气中CO2通过光合作用进入生物群落 D．碳元素以无机物的形式在丙→乙→甲所示的渠道流动 D 02 生物富集 Miracles sometimes occur , but one has to work terribly for them. 02生物富集 资料1 铅对人体血液、血管、肾脏、生殖腺和神经系统等均有毒害作用。在儿童中，铅中毒症状尤为明显。 自2013年起，联合国环境规划署和世界卫生组织联合号召：每年十月底在全球开展“预防铅中毒国际行动周”活动。 资料2 铅在植物组织中可致光合作用及脂肪代谢的强度减弱，吸水量减少，耗氧量增大，阻碍植物生长，甚至导致死亡。 资料3 铅对微生物也具有毒害作用。 铅是一种毒性很强的化学元素 02 生物富集 A.重金属（如汞、镉等） B.放射性物质（如含137Cs等的物质） C.一些人工合成的有机化合物 （如DDT等） 02、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)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； (3)生物富集的主要途径： 食物链、食物网 02、生物富集 ①具有全球性 ②有害物质在生物体内的浓度会沿食物链不断升高 (4)生物富集现象的特点 03 能量流动和物质循环的关系 Miracles sometimes occur , but one has to work terribly for them. 能量流动和物质循环 项目 形式 特点 范围 联系 能量流动 物质循环 主要以有机物为载体 无机物、有机物 生态系统的各营养级之间 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，离不开物质的合成和分解； ②物质是能量沿食物链(网)流动的载体； ③能量是物质在生态系统中循环往返的动力 单向流动，逐级递减 循环往复 生物圈(全球性) 对比归纳能量流动和物质循环的关系 练一练 1．生物富集的物质会沿着食物链、食物网在生物体内聚集。( ) 2．能量流动伴随着物质循环在生态系统中反复利用。( ) × √ 例1．在煤燃烧、有色金属冶炼过程中铅会以微小颗粒被排放进入大气，然后沉降在土壤和植物表面，而铅进入植物和动物体内后将不易被排出。下列相关叙述错误的是( ) A．铅能沿食物链在生物体内聚集，最终积累在食物链的顶端 B．铅随大气、水和生物迁移等途径扩散，生态系统中铅循环具有全球性 C．铅最终通过动植物呼吸作用、分解者分解作用和燃烧等返回非生物环境 D．减少化石燃料的燃烧、加大清洁能源利用，可减少大气中铅的来源 C 练一练 例2：多氯联苯(PCB)是人工合成、不易被降解的有机物，有强致畸性，某地区近海海域及生物体内PCB的平均含量如表。下列叙述错误的是( ) A．PCB在生物体内积累造成生物富集现象 B．根据结果推测鱼类可能处于较高营养级 C．若PCB扩散到远海水域，则体现了物质循环具有全球性 D．PCB污染说明PCB在环境中的存在形式不稳定 D 练一练 例3：分析以下生态系统的能量流动和物质循环的关系简图，能得到的结论是( ) A．分解者分解动植物遗体产生的物质和能量可以被植物再利用 B．能量可驱动物质不断地在生物群落循环往复 C．能量①②③④的总和便是生产者所固定的太阳能总量 D．能量流动和物质循环是两个相互依存、不可分割的过程 D 练一练 例4.某些人工合成的化合物如农药DDT、六六六等，进入环境后便参与生态系统的物质循环，但是，这些化合物难以被降解而在生物体内蓄积。下表是某水域生态系统在结构和功能处于相对稳定状态时，甲、乙、丙、丁四个种群所含有的总能量和残留DDT的平均浓度。下列说法错误的是 种群 能量(kJ) DDT浓度(ppm) 甲 2.8×109 0.04 乙 1.3×108 0.35 丙 9.1×107 0.39 丁 2.9×107 3.4 A.该生态系统的水体中DDT的浓度小于0.04 ppm B.DDT在代谢中不易分解，具有生物富集作用 C.丁种群个体死亡后释放的DDT还可能再进入丁种群 D.四个种群最简单的能量流动渠道是形成一条食物链 √ 04 探究土壤微生物的分解作用 Miracles sometimes occur , but one has to work terribly for them. 探究土壤微生物的分解作用 背景资料 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 探究土壤微生物的分解作用 背景资料 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 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。 采集土壤微生物的方法 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。 土壤微生物具有分解作用吗？ 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 活动2 探究土壤微生物的分解作用 设计实验方案 提出问题 进行实验 分析结果、得出结论 表达交流 做出假设 活动2 探究土壤微生物的分解作用 设计实验方案 提出问题 进行实验 分析结果、得出结论 表达交流 做出假设 假设1：土壤微生物能分解落叶使之腐烂 假设2：土壤微生物能分解淀粉 活动2 探究土壤微生物的分解作用 设计实验方案 提出问题 进行实验 分析结果、得出结论 表达交流 做出假设 案例1：土壤微生物能分解落叶使之腐烂 实 验 设 计 实 验 设 计 实 验 设 计 实 验 设 计 实 验 设 计 自变量 对照组 实验组 因变量 无关变量 土壤中是否含有微生物 对土壤高温处理（灭菌） 对土壤不做任何处理（自然状态） 落叶分解的快慢和程度 避免土壤理化性质的改变 活动2 探究土壤微生物的分解作用 设计实验方案 提出问题 进行实验 分析结果、得出结论 表达交流 做出假设 案例1：土壤微生物能分解落叶使之腐烂 培养时间 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 第1周 第2周 第3周 第4周 活动2 探究土壤微生物的分解作用 设计实验方案 提出问题 进行实验 分析结果、得出结论 表达交流 做出假设 案例1：土壤微生物能分解落叶使之腐烂 相同时间内（实验组-对照组）平均干重 正值 0或者负值 结论 落叶是在该土壤中微生物的作用下腐烂 落叶在该土壤中微生物的作用下不腐烂 活动2 探究土壤微生物的分解作用 设计实验方案 提出问题 进行实验 分析结果、得出结论 表达交流 做出假设 案例1：土壤微生物能分解落叶使之腐烂 一个月后的落叶 新采集的落叶 结论：微生物对落叶有分解作用 活动2 探究土壤微生物的分解作用 设计实验方案 提出问题 进行实验 分析结果、得出结论 表达交流 做出假设 案例2：土壤微生物能分解淀粉 实 验 设 计 实 验 设 计 实 验 设 计 实 验 设 计 自变量 对照组 实验组 因变量 是否加土壤浸出液 淀粉+蒸馏水 淀粉+土壤浸出液 淀粉或还原糖显色反应的变化 活动2 探究土壤微生物的分解作用 设计实验方案 提出问题 进行实验 分析结果、得出结论 表达交流 做出假设 案例2：土壤微生物能分解淀粉 取出 纱布 烧杯 土壤 水 水 玻璃棒 1、制备土壤浸出液 活动2 探究土壤微生物的分解作用 设计实验方案 提出问题 进行实验 分析结果、得出结论 表达交流 做出假设 2、分组编号，设置自变量 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 室温（20℃）环境放置7d后 活动2 探究土壤微生物的分解作用 设计实验方案 提出问题 进行实验 分析结果、得出结论 表达交流 做出假设 案例2：土壤微生物能分解淀粉 结论：土壤浸出液中的微生物能分解淀粉 加碘液： 加斐林试剂： 练一练 例1:下列关于“探究土壤微生物对淀粉的分解作用”的实验，设计不合理的是 ( ) A．用等量土壤浸出液和蒸馏水处理等量淀粉糊 B．实验应分别对土壤浸出液和蒸馏水进行高温灭菌后再处理淀粉糊 C．应在20 ℃左右下处理7天后，再进行相关检测 D．用碘液检测淀粉，用斐林试剂检测还原糖 例2．某同学利用学校花园土壤来“探究土壤微生物的分解作用”。下列相关叙述正确的是 ( ) A．土壤中的微生物均依靠分解土壤中的有机物而获取能量 B．该实验中对照组为高温灭菌后的土壤，实验组为不做处理 C．为防止土壤理化性质的改变，实验所用土样应敞开置于室温下保存 D．用碘液检测土壤微生物对淀粉的分解作用，加入土壤浸出液的淀粉溶液蓝色变浅 B D 练一练 例3：某生物兴趣小组以带有落叶的表层土壤(深5 cm左右)为实验材料，研究土壤微生物在适宜温度下对落叶的分解作用，对土壤的处理情况如表所示。下列有关叙述不正确的是( ) A．该实验能探究不同土壤湿度条件下，土壤微生物对落叶的分解作用 B．1、2组进行对照实验时，无关变量为土壤湿度等 C．若该实验的自变量为土壤是否进行灭菌处理，实验中的对照组是1组和3组 D．预期结论是1、3组中的落叶不被分解，2、4组中的落叶被不同程度地分解 C 组别 土壤处理 土壤处理 1组 灭菌 湿润 2组 不灭菌 湿润 3组 灭菌 较干燥 4组 不灭菌 较干燥 Miracles sometimes occur , but one has to work terribly for them.