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、生物富集及能量流动与物质循环关系。通过胡杨死亡分解慢、荒漠土壤贫瘠问题导入，联系分解者作用，温故碳元素重要性，以“三看法”示意图判断、模型构建为支架展开教学。 其亮点在于融合生命观念（物质与能量观）、科学思维（建模归纳）与态度责任（温室效应及塞罕坝案例）。碳循环模型用关键词箭头构建，生物富集结合痛痛病案例，实验探究土壤微生物分解（对照组设计）。助学生培养科学思维，教师可直接使用结构化资料与实践活动提升教学效率。

第3章 生态系统及其稳定性 第3节 生态系统的物质循环 【问题探讨】 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。 温故 碳是构成生物体的基本元素,约占生物体干重的49%;更是有机化合物的基本成分，没有碳就没有生命。生物体和大气中的碳含量都长期处于稳定状态。 这是如何维持的？ 【思考.讨论】 分析碳循环的过程 阅读P62文字及图3—10思考： CO2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CO2 。 讨论1： 碳在非生物环境和生物体内分别以什么形式存在？ 在非生物环境中主要以CO2的形式存在(还有碳酸盐)； 在生物体内主要以含碳有机物的形式存在； 注意: 碳在生物群落与非生物环境之间的循环主要以CO2的形式进行的。 讨论2: 碳主要以何途径从无机环境进入生物群落？ 碳通过哪些途径从生物群落返回到无机环境？ 碳在生物群落内部通过什么渠道进行传递？ 光合作用、化能合成作用 呼吸作用 食物链、食物网 微生物分解作用 化石燃料燃烧 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 微生物的分解作用 （有机物） 食物链和食物网 请用关键词、线段、箭头、方框等构建碳循环的模型。 一看 双箭头一方为生产者，另一方为大气中的CO2库 二看 在此基础上，其他成分都有箭头指向的为大气中的CO2库 三看 由生产者指向消费者；生产者、消费者均指向分解者 双箭头 多箭头 生产者、消费者及箭头指向 “三看法”判断碳循环示意图 总结归纳 现学现用 A 生产者 B 大气中的CO2库 C 消费者 D 分解者 A 生产者 B 初级消费者 C 大气中的CO2库 D 次级消费者 E 分解者 A 大气中的CO2库 B 三级消费者 C 分解者 D 次级消费者 E 生产者 F 初级消费者 A 大气中的CO2库 B 生产者 C 初级消费者 D 分解者 讨论3: 你如何看待人类活动对碳循环的影响？ 人类活动对煤和石油等能源的利用，会向大气中排放大量的CO2； 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CO2浓度，维持生物圈的碳氧平衡。 化石燃料的燃烧 冰川融化 化石燃料的开采和使用大大增加了二氧化碳的排放，加剧了温室效应，引起全球性的气候变化； P63页《与社会的联系》 温室效应 吸 收 CO2 的 速 率 释 放CO2的 速 率 非生物环境 生物群落 = (1)主要原因 ①化石燃料的开采和使用大大增加了二氧化碳的排放； ②森林、草原等植被遭到大面积破坏。 (2)缓解措施 ①减少二氧化碳排放: 开发新能源，减少化石燃料燃烧； ②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； ③提高秸秆还田率，提高土壤储碳量。 温室效应 毛乌素沙地 塞罕坝林场 我国一方面采取积极措施减少二氧化碳的排放，另一方面大力植树种草，提高森林覆盖率。 P63页《与社会的联系》 16 碳循环小结知识归纳 （1）碳循环的形式： （2）碳在自然界中的存在形式： （3）碳在生物体内的存在形式： （4）碳进入生物体的途径： （5）碳在生物体之间传递途径： （6）碳进入大气的途径： CO2； CO2和碳酸盐； 含碳有机物； 绿色植物的光合作用和某些细菌的化能合成作用 食物链（网）； ①生物的呼吸作用 ②分解者有分解作用 ③化石燃料的燃烧 17 一.物质循环 1.概念: 组成生物体的________________________等______，都在不断进行着从_____________到__________，又从__________到____________的_____过程，这就是生态系统的物质循环，又叫_________________； 碳、氢、氧、氮、磷、硫 元素 非生物环境 生物群落 生物群落 非生物环境 循环 生物地球化学循环 2.范围—________ 生物圈 3.特点: (1)_______: 物质循环的范围为生物圈； (2)_____________: 物质可被生物群落反复利用，对改进农业生产方式有多方面的启示，例如可以采用种养结合的模式； 全球性 循环往复运动 18 注意: 1.“物质循环”中的物质指的是碳、氢、氧、氮、磷、硫等元素，而 不是化合物或者单质； 2.“物质循环”中的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.物质循环的过程中起重要作用的生物: 生产者完成了物质和能量的输入； 分解者实现了物质和能量的输出； 消费者加快了物质循环； 土壤中的微生物能够分解有机物，这是物质循环过程中的重要一环。生态系统中的消费者能够加快物质的循环过程。那么，是不是所有物质都能较快地通过食物链回归到非生物环境呢？ 炼锌厂排放的废水中含有大量的镉，整条河都被炼锌厂的含镉污水污染了，河水、稻米、鱼虾中富集大量的镉，然后又通过食物链，使这些镉进入人体富集下来，使当地的人们得了一种奇怪的骨痛病（又称痛痛病）。 日本痛痛病 水 浮游生物 鱼 水鸟 2 ppm 5 ppm 200 ppm 1600 ppm 生物富集 铅浓度示意图 1、概念： 2、物质： 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。 重金属：如铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg) 人工合成的有机物：如DDT、六六六 水 植物 小鱼 大鱼 鱼鹰 生物富集 日 常 生 活 中 铅 的 应 用 香烟 食品 玩具 工业废气 化妆品 餐具 燃烧 容器 汽车 尾气 生物富集 铅的富集 煤和矿石中的铅 空气中的铅颗粒 土壤、水体中的铅 生产者、浮游动物 各级消费者 最高营养级含铅量最高 燃烧冶炼 降雨 吸收 捕食 积累 生物富集 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。 25 二. 生物富集 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.发生生物富集的物质的特点: ①在环境和生物体中存在形式是比较______的； ②必须是生物体能够______的且________的； ③在生物代谢过程中是________________的； 稳定 吸收 不易被分解 不易排出 4.生物富集的主要途径——______________ 食物链、食物网 26 能量流动 物质循环 范围 特点 生物群落(生态系统各营养级之间) 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 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。 三. 能量流动和物质循环的关系 联系 过程 形式 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 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 练习与应用 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？ 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。 练习与应用 二、拓展应用 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。 农田中的氮含量不足以使作物高产，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。 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 二、拓展应用 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 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 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 一段时间后,检测树叶分解情况 实验组 对照组 实验现象 结论分析 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 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 探究土壤微生物对淀粉的分解作用 37 水 斐林试剂 (2)淀粉 还原糖 砖红色沉淀 斐林试剂 水浴加热 微生物 纱布 烧杯 土壤 碘液 （1）配置土壤浸出液 实验原理 （1）淀粉 碘液 变蓝 实验步骤 探究土壤微生物对淀粉的分解作用 （2）实验原理：土壤微生物通过分泌淀粉酶能将淀粉分解为还原性糖（麦芽糖、果糖、葡萄糖），通过碘液检测，可以证明淀粉被分解；通过斐林试剂（水浴加热）的检测，可以证明淀粉被分解为还原性糖。 （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 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 土壤是微生物的天然培养基，大多数的土壤微生物是生态系统中的分解者，能够将土壤中的有机物分解为无机物。土壤微生物的分解能力受温度和土壤湿度影响较大，一般情况下温度与湿度越高，土壤微生物的分解能力越强；反之，则越弱。 感谢观看! 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