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

该高中生物学课件围绕生态系统物质循环，系统讲解碳循环过程、生物富集成因与危害及物质循环与能量流动的关系。通过胡杨死亡分解问题研讨、二氧化碳分子旅行情境设问及视频观看任务，构建分解者作用与碳循环的知识联系，搭建学习支架。 其亮点在于以碳循环为实例，运用科学思维分析碳在生物群落与非生物环境间的转化流程，结合铅的生物富集案例培养分析能力。通过探究土壤微生物分解作用的实验设计落实探究实践，联系温室效应与碳达峰渗透态度责任。采用任务驱动与案例分析结合的教学方法，课堂小结结构化梳理要点，助力学生深化物质与能量观，也为教师提供丰富教学资源。

本节聚焦: 生态系统的物质循环过程是怎样的? 怎样理解生物富集的成因和危害? 物质循环与能量流动的关系是怎样的? 3.3 生态系统的物质循环 荒漠中缺乏水分,分解者数量很少 ①生产者的种类与数量很少,制造的有机物总量就少; ②消费者与分解者少,物质循环缓慢; ③动植物遗体很少,分解速度较慢,土壤中积累的营养物质很少; ④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。 课本61页 碳、氧元素在 和 之间是不断循环的。 呼一口气,许多二氧化碳分子就离开你的身体,进入大气中。 这些二氧化碳分子离开你后,会开始怎样的旅行? 食物 人体的细胞呼吸 CO2 植物的光合作用 生物群落 非生物环境 课本61页 生物体和大气中的碳的含量是怎样维持相对稳定的? 3 任务一:认真观看视频,结合图3-10,完成以下问题。 3.生态系统物质循环的概念和特点? 一、实例:碳循环 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: 主要是CO2 在生物群落中: 主要是含碳有机物。 2、碳在非生物环境和生物群落之间循环形式? 主要是CO2 3、碳在生物群落内部传递的形式?主要传递途径? 含碳有机物 食物链、食物网 4、生物群落中的碳回归大气圈的途径? 生产者和消费者的呼吸作用,分解者的分解作用 1.1 碳循环 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)? 碳循环示意图 生产者 出:呼吸作用等将有机物分解为CO2 进:光合作用等将CO2转化为有机物; 消费者 进:摄食等将前一营养级的有机物转化为自身的有机物 出:呼吸作用等将有机物分解为CO2 分解者 进:腐生生物将现成有机物转化为自身有机物; 出:呼吸作用等将有机物分解为CO2 一、实例:碳循环 1.1 碳循环 碳的进出除生产者、消费者、分解者外,还有没有其他途径? (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。 大气中的二氧化碳库 煤、石油 水体中的HCO3-等 岩石中的CaCO3等 一、实例:碳循环 结合图3-10,碳循环包括哪些过程?用箭头和简短的文字表明碳元素在下述各成分之间的联系 碳循环示意图 碳循环: 在非生物环境与生物群落之间; 在生物群落内部; 从生物群落到地质碳库(化石燃料的形成); 从地质碳库重返大气碳库的过程(化石燃料的燃烧) 1.1 碳循环 一、实例:碳循环 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 1.1 碳循环 一、实例:碳循环 光合、 化能 合成 作用 大气中的CO2库 生产者 消费者 分解者 摄食 残枝败叶 呼吸 呼吸 呼吸 遗体、粪便 生态系统的碳循环模式图 1.双向箭头为“生产者”和 “大气中的CO2库“(众望所归) 2.多进一出为“分解者” 3.其余为“消费者” 规律总结 一、实例:碳循环 1.1 碳循环 “三看法”巧判碳循环模型中的成分: 一看双箭头,双箭头互指的一方为生产者、另一方为大气中的二氧化碳库; 二看多箭头,多箭头指入的为大气中的二氧化碳库,多箭头指出的为生产者; 三看单(多)箭头指向,箭头指出的为消费者、指入的为分解者。 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、实例:碳循环 课本63页 1.2 人类活动对碳循环的影响 自2020年9月22日,习近平主席在第75届联合国大会上提出“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和”的目标后,“碳达峰碳中和”已经成为全社会关注的焦点和热点。 碳达峰:指在某一个特定时间点,人类社会生产生活产生的二氧化碳排放量达到历史最高值,之后排放量逐步回落。 碳中和:指在一定时间内,人类社会直接或间接产生的二氧化碳排放总量,通过植树造林、节能减排、使用清洁能源等方式,使二氧化碳吸收和排放达到相对平衡状态,实现二氧化碳的 “净零排放”。(碳中和时生产者固定的CO2量=所有生物释放的CO2量+化石燃料燃烧释放的CO2量) 1.3生态系统的物质循环 1.概念: 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。 注意:不是所有元素都能在生物群落和非生物环境中快速循环,如铅、镉、汞等重金属元素难以循环或者循环极其缓慢。 光合作用、化能合成作用 呼吸作用; 微生物分解作用 非生物环境 生物群落 C、H、O、N、P、S等元素 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。(循环性) 二、生态系统的物质循环 任务二:阅读课本P63-64,完成以下问题。 1、生物富集的概念。 2、生物富集的主要途径。 3、生物富集的特点及原因。 (1)物质: (1)物质: (2)物质特点: 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; 一些放射性物质。 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 三、生物富集 煤燃烧、有色金属冶炼 铅被排放进入大气 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 沉降在土壤和植被表面 三、生物富集 (3)实例: (4)概念:生物体从周围环境_某种元素或难以降解的化合物,使其在机体内浓度_环境浓度的现象。 (5)特点:①有害物质在生物体内的浓度会沿食物链不断_; 吸收、积蓄 超过 在农田中大量使用的DDT杀虫剂,在南极的企鹅体内检测到 ②全球性。 升高 三、生物富集 6.生物富集的危害: 在生物体内形成积累性中毒 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。(水俣病,日本经典公害病) 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 7.减少生物富集的的措施: 合理利用资源,减少排放有害物质; 实施垃圾分类; 种植能富集有害重金属元素的植物。 在湖泊里种植大量芦苇,芦苇可以吸收水中的有毒物质,而且芦苇抗毒能力非常强,然后将芦苇进行封存,防止有毒物质重新进入环境。 19 20 任务三:阅读课本P65第一二段,思考以下问题。 1、物质循环与能量流动有什么关系。 2、物质循环与能量流动各有什么特点? (1)联系: ①能量流动和物质循环是生态系统的主要功能,同时进行,渠道均为_。 ②能量的_、_ 、转移和释放,离不开物质的_、_ 。 ③物质是能量沿_流动的_。能量是物质在_和_中往复循环的_。 (2)区别: 太阳能 热能 固定 储存 合成 分解 食物链(网) 食物链(网) 载体 生物群落 动力 非生物环境 能量流动:单向流动,逐级递减。 物质循环:反复利用,循环流动;全球性。 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 渠道 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(食物链、网)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) 四、能量流动和物质循环(生态系统主要功能) 1.物质循环和能量流动的起点和终点是否相同?不同。能量流动的起点是生产者固定的太阳能,终点是以热能的形式散失。物质循环没有起点和终点。 23 1.《探究土壤微生物在落叶分解中的作用》该实验的自变量、因变量、无关变量是什么?在实验中如何控制自变量?实验结果是怎样的? 2.《探究土壤微生物对淀粉的分解作用》该实验的自变量和因变量是什么?实验中选用什么试剂检测因变量的变化?该实验的设计思路是什么? 探究土壤微生物的分解作用 任务四:阅读课本P65-66,思考讨论以下问题。 课本65页 提出问题 实验假设 实验设计 自变量 对照组 实验组 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) 1 案例1:落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗? 27 1.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 2.实验设计 实验假设 实验设计 自变量 实验组 对照组 因变量 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 淀粉糊+30mL蒸馏水 观察颜色变化 淀粉糊+30mL土壤浸出液 2 案例2:探究土壤微生物对淀粉的分解作用 28 (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 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 室温(20 )环境放置7d后 淀粉糊 A1 A2 B1 B2 (1)配制土壤浸出液 案例2:探究土壤微生物对淀粉的分解作用 3.实验过程 29 生态系统的物质循环 物质循环 对象:组成生物体的元素 特点:全球性,循环性 碳循环 生物富集 范围:生物圈 实例 过程 概念 生物富集的特点 能量流动和物质循环的关系 联系 区别 课堂小结 √ 课本67页 C D 课本67页 D 是。生物圈是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。 农田是以提高农作物的产量,使能量更多地流向人类为目的的。 拓展——氮循环 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? ①农田土壤中氮元素的含量往往不足以使作物高产; ②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。 A B C D 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。 课本67页 Lavf59.16.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.30.100 $