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

第3章 生态系统及其稳定性 第3节 生态系统的物质循环 课堂导入 呼一口气，许多CO2就离开你的身体，进入大气中。 这些CO2离开你后，会开始怎样的旅行？ 植物的光合作用 人体的呼吸作用 CO2 食物 碳、氧元素在 和 之间是不断循环的 生物群落 非生物环境 这些二氧化碳分子中的碳元素和氧元素又是怎样来到你体内的？ 进入你体内之前又存在于什么物质中？ 一、碳循环 1. 碳元素 碳是构成生物体的重要元素之一。 组成生物体的蛋白质、糖类、脂质和核酸等都是以 为基本骨架形成的。 碳链 氨基酸 葡萄糖 核糖核苷酸 大气中的碳主要是二氧化碳。生物体和大气中的碳含量，都长期处于稳定的状态，这是怎样维持的呢？ 一、碳循环 2. 碳循环的过程 煤、石油 分解者 大气中的CO2库 碳的存在形式： ①在非生物环境中 ②在生物群落中 主要是CO2的形式 主要是有机物的形式 一、碳循环 2. 碳循环的过程 煤、石油 分解者 大气中的CO2库 水圈中的CO2库 光合作用 溶解 光合作用 碳在生物群落与非生物环境之间的循环主要以 的形式进行的。 CO2 碳进入生物群落的途径： ①生产者的光合作用 ②生产者的化能合成作用 （主要） 指的是碳元素在生物群落和非生物环境之间循环往复的过程 碳在生物群落内传递的途径: 一、碳循环 2. 碳循环的过程 碳返回非生物环境的途径： ①生产者、消费者的呼吸作用 ②分解者的分解作用 ③化石燃料的燃烧 食物链和食物网 煤、石油 分解者 大气中的CO2库 水圈中的CO2库 微生物分解作用 光合作用 呼吸作用 摄食 燃烧 溶解 光合作用 呼吸作用 6 微生物的分解作用 一、碳循环 2. 碳循环的过程 碳循环的特点： 全球性 生产者 消费者 煤、石油、天然气等 分解者 燃烧 捕食 呼吸 作用 光合作用 动植物遗体和排泄物 呼吸作用 长期沉积转化 大气中的CO2库 水圈中的CO2库 一、碳循环 练一练 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 生产者 初消 次消 三级消 分解者 一、碳循环 3. 海洋对于调节大气中碳含量起着非常重要的作用 海洋的碳含量是大气圈碳含量的56倍。海洋对大气中二氧化碳的吸收是平衡大气中二氧化碳的重要因素。 海洋生物利用海洋中所溶解的二氧化碳进行光合作用，其中一部分生物的残体分解释放出二氧化碳，另一部分形成生物碳酸盐沉积，与无机碳酸盐一道固定在岩石圈中，直到受地质作用被抬升到地表经风化作用而重新释放出二氧化碳。 一、碳循环 4. 碳循环失调的后果 温室效应 大 气 层 太阳辐射 大部分被地球吸收，并加热地球 一些被大气层吸收、散射 一些被云层反射 由地球产生的红外线辐射 1 2 一些被地球反射 3 温室气体 4 5 大气中的温室气体(CO2、CH4、N2O等)相当于保温层。大气中CO2越多，地球上的温度升高就越快，这种现象就叫做“温室效应”。 一、碳循环 4. 碳循环失调的后果 温室效应 形成原因 化石燃料的大量燃烧，导致大气中的CO2含量迅速增加，打破了生物圈中碳循环的平衡。 影响 全球变暖。气温升高，加快极地和高山冰川的融化，导致海平面上升，进而对人类和其他许多生物的生存构成 威胁。 解决措施 减少化石燃料的使用，开发清洁能源；大力植树种草，提高森林覆盖率；低碳生活。 课堂小测 1、为应对全球气候变化问题，我国政府向全世界做出了“碳达峰、碳中和”的郑重承诺，国家“十四五”规划也将加快推动绿色低碳发展列入其中。下列关于碳循环的相关叙述，错误的是（ ） A．生物群落与非生物环境之间的碳循环主要是以CO2的形式进行 B．碳循环平衡受破坏的主要原因是人类化石燃料的大量燃烧 C．碳循环指CO2在非生物环境和生物群落之间的循环过程 D．植树造林和减少化石燃料的燃烧，有利于“碳中和”提前实现 C 二、物质循环 1. 概念 组成生物体的碳、氢、氧、氮、磷、硫等 ，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。 元素 思考：①“物质循环”中的“物质”指什么？ ②这里的生态系统指的是什么生态系统？ 元素 生物圈 生物群落 非生物 环境 C、H、O、N、P、S等元素 反复循环 二、物质循环 2. 特点 农田大量使用DDT杀虫剂 南极企鹅体内检测到DDT ? ! ①全球性 ②循环往复运动 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。 稻田养鸭 二、物质循环 3. 氮(N)循环 思考并回答下列问题： ①植物吸收的氮主要以什么形式存在？ ②大气中的氮气通过什么途径进入生物群落？ 离子（NO3-） 固氮生物的固氮作用 二、物质循环 3. 氮(N)循环 思考并回答下列问题： ③生物群落中的氮最终通过什么途径返回大气中？ 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？ 反硝化作用 农田土壤中氮元素的含量往往不足以使作物高产 太阳能 热能 生产者 大气中 的CO2 消费者 分解者 三、物质循环和能量流动的关系 活动：请在碳循环过程模型上绘制能量流动过程 ①物质循环与能量流动有什么关系？ ②假如没有物质循环，能量是否能在营养级间实现流动？ ③假如没有能量的供应，物质循环是否能正常进行？ 同时进行，相互依存，不可分割 物质是能量沿食物链网流动的载体 能量是物质循环的动力 能量流动 物质循环 形式 特点 渠道 联系 三、物质循环和能量流动的关系 单向流动、逐级递减 食物链和食物网 全球性、循环往复运动 在生物群落(食物链和食物网)和非生物环境之间循环往返 ①能量固定、储存、转移和释放，离不开物质合成和分解 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往复循环的动力 二者同时进行、相互依存、不可分割： 光能→化学能→热能 化学元素 课堂小测 2、(多选)下列关于生态系统物质循环和能量流动的叙述，正确的是(　 　) A．生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程为生态系统的能量流动 B．当生产者通过光合作用合成有机物时，能量就从非生物环境流入生物群落 C．物质是能量的载体，生态系统中的能量是伴随着物质循环而循环利用的 D．在物质循环过程中，非生物环境中的物质可以被生物群落反复利用 ABD 课堂小测 3、如图为生态系统能量流动和物质循环的关系图，下列相关叙述错误的是（ ） A．图中黑色箭头可表示能量流动过程，白色箭头可表示物质循环过程 B．能量流动和物质循环可借助生物之间的取食过程相依相伴进行 C．②表示热能散失的过程，生态系统需要通过①过程从外界获得能量 D．若图中物质循环表示碳循环，则碳在③④⑤过程的传递形式为CO2 D 四、生物富集 PCBs（多氯联苯）浓度 银鸥蛋 124 ppm 鳟鱼 4.83 ppm 胡瓜鱼 1.04 ppm 浮游动物 0.123 ppm 浮游植物 0.025 ppm 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. 参与生物富集的物质 ①重金属： 如铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)等 ②人工合成的有机物： 如DDT、六六六等 四、生物富集 3. 富集物质的共性（特点） ①存在形式比较 ； ②生物体能够 但 ； ③生物代谢过程中不易被 。 稳定 吸收 不易排出 分解 4. 生物富集的主要途径 5. 生物富集的特点 食物链和食物网 ①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 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） 课堂小测 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。如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（ ） 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 D 种群 甲 乙 丙 丁 能量/kJ 2.8×109 1.3×108 9.1×107 2.9×107 DDT浓度/ppm 0.04 0.35 0.39 3.4 五、探究土壤微生物的分解作用 实验一：落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？ (1)提出问题： (2)作出假设： (3)设计实验： ①自变量： ②因变量： 检测指标： ③无关变量： 落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？ 落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的 土壤中是否含微生物 落叶的腐烂程度 落叶的量、土壤的量 对照组土壤 不处理（自然状态） 实验组土壤 高温60℃处理(灭菌） 实验前后叶片干重的变化量 24 五、探究土壤微生物的分解作用 实验二：探究土壤微生物对淀粉的分解作用 (1)实验原理： (2)实验材料： 淀粉遇碘变蓝（还原糖与斐林试剂产生砖红色沉淀） 土壤浸出液、淀粉糊（分解成单糖）、斐林试剂（碘液） 纱布 烧杯 土壤 水 水 玻璃棒 取出 五、探究土壤微生物的分解作用 实验二：探究土壤微生物对淀粉的分解作用 (3)设计实验： ①自变量： ②因变量： 检测指标： ③无关变量： 是否含微生物 淀粉是否被分解 淀粉糊的量 是否产生砖红色沉淀（试剂与碘液反应是否呈蓝色） 对照组： 蒸馏水＋淀粉 实验组： 土壤浸出液＋淀粉 课堂小测 5、某同学设计了探究土壤微生物对淀粉的分解作用实验。下列关于该实验的分析和预测，不合理的是（ ） A．实验组加入土壤浸出液，对照组加等量蒸馏水 B．该实验中有多种微生物参与了对淀粉的分解和利用 C．应在室温下处理一段时间后，再进行相关物质的检测 D．加入碘液和加入斐林试剂都可检测淀粉的分解和还原糖的产生 D $