3.3生态系统的物质循环课件-2026-2027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 学 习 目 标 1.通过建构模型,理解物质循环的过程、特点和生态系统的整体性,形成结构与功能观。 2.通过分析模型和图表,理解温室效应形成的原因、保护环境的意义,进而形成科学的发展观。 主题一 碳循环 1.碳循环 图中:①__________,②__________,③__________,④__________, ⑤__________。  提醒:碳在生态系统各成分之间的传递并不都是双向的,只有生产者与非生物环境之间的传递是双向的,其他各成分间的传递均是单向的。 光合作用 呼吸作用 消费者 呼吸作用 分解作用 2.生态系统的物质循环 (1)概念:组成生物体的____________________________等元素,都在不断进行着从__________到__________,又从__________到__________的循环过程,这就是生态系统的物质循环。  (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_____________________。  ②物质在生态系统中循环往复运动。 碳、氢、氧、氮、磷、硫 非生物环境 生物群落 生物群落 非生物环境 生物地球化学循环 3.温室效应 如图为碳元素在生态系统中循环的模式图,图中甲、乙、丙表示生态系统的生物成分,箭头表示生理过程。请据图分析并回答问题。 (1)甲、乙、丙、丁分别代表生态系统的什么成分?并简述判断的理由。 甲和丁之间有双向箭头,且其他几种成分都有箭头指向丁,所以丁为大气中的二氧化碳库,甲为生产者;甲和乙都有箭头指向丙,所以丙为分解者,则乙为消费者。 情境探究 (2)碳在甲、乙、丙之间的流动形式是__________,在甲(或乙或丙)与丁之间的流动形式是__________。  (3)图中b代表____________________________,d和c代表__________,f代表_____________________, a代表__________,e和g代表_______________。  (4)物质是循环的,为什么农田生态系统还需要经常施肥呢? 含碳有机物 二氧化碳 光合作用或化能合成作用 呼吸作用 微生物的分解作用 摄食 动植物的遗体、动物的排遗物等提供给分解者 物质循环具有全球性,是指在生物圈内进行的循环,而农田是一个较小的生态系统,有粮食作物的输出,即物质的输出大于物质的自然输入,因此要不断施加肥料。 1.碳循环相关知识点小结 (1)存在形式 ①非生物环境中:CO2和碳酸盐。 ②生物群落内部:有机物。 (2)流动形式 ①生物群落与非生物环境之间:CO2。 ②生物群落内部:有机物。 方法归纳 (3)进入生物群落的途径 ①光合作用。 ②化能合成作用。 (4)返回非生物环境的方式 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。 2.“三看法”确认碳循环各成分 主题二 生物富集、能量流动 和物质循环的关系 一、生物富集 1.概念:生物体从__________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__________环境浓度的现象。  2.实例 周围环境 超过 3.进入生物体的方式 (1)动、植物直接__________。  (2)沿__________逐渐在生物体内聚集,最终积累在食物链的__________。 4.在生物体的分布:形成比较稳定的化合物,分布于生物体的多种组织细胞中,__________被生物体排出,从而__________在体内。  5.特点:全球性 吸收 食物链 顶端 不易 积蓄 二、能量流动和物质循环的关系 项目 能量流动 物质循环 范围 生态系统__________ __________ 特点 ____________________ __________ 联系 同时进行、相互依存、不可分割: (1)能量的__________、__________、转移和释放,都离不开物质的合成和分解等过程; (2)物质是能量沿食物链(网)流动的__________; (3)能量是物质在生物群落和非生物环境之间循环往返的________ 各营养级 全球性 单向流动,逐级递减 反复利用 固定 储存 载体 动力 (1)能量流动和物质循环相伴而行,但能量在传递过程中由光能→化学能→热能,而物质在循环过程中,由无机物(CO2)→有机物→无机物(CO2)。 (2)能量流动的终点是以热能的形式散失到非生物环境中,不能循环利用。而物质循环产生的CO2又被重新利用,所以没有终点。 重点点拨 如图所示为DDT沿某条食物链的积累过程(单位:mg/kg)。 情境探究 (1)请写出图中所示食物链:______________________________。  (2)图中生物体内DDT含量__________(填“高于”或“低于”)水体中DDT的含量,这种现象称为__________。  (3)比较该食物链中各营养级的DDT含量:____________________________,由此可得出的结论是:___________________________________________。 (4)DDT在生物体内会富集的原因是______________________________。  浮游生物→小鱼→大鱼→鱼鹰 高于 生物富集 浮游生物(第一营养级)<小鱼(第二营养级)<大鱼(第三营养级)<鱼鹰(第四营养级) DDT在生物体内的含量随着营养级的升高而逐渐增高 DDT是生物体难以降解的化合物且不易排出 (5)还有哪些有害物质也有与DDT类似的现象? (6)生物富集现象也有全球性吗?说出你的理由。 (7)如何有效地减少生物富集现象? 铅、镉、汞等重金属,六六六等人工合成的有机化合物及一些放射性物质。 有害物质可通过大气、水和生物迁移等途径扩散到世界各地,因此生物富集现象也具有全球性。 合理利用资源,减少有害物质的排放,实施垃圾分类,种植能吸收有害重金属元素的植物等。 主题三 探究土壤微生物的分解作用 1.实验原理 (1)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等微生物,它们在生态系统中主要充当分解者。在不同的气候与环境条件下,落叶在土壤中被分解的时间也不同。 2.案例设计 提出问题:土壤微生物具有分解作用吗?分解过程中物质发生怎样的变化? 项目 案例1 案例2 实验假设 土壤微生物能分解落叶使之腐烂 土壤微生物能分解淀粉 实验设计 实验组 对土壤进行处理(如将土壤用塑料袋包好,放在60 ℃恒温箱中处理1 h) A烧杯中加入30 mL土壤浸出液+淀粉糊 对照组 对土壤__________处理 (自然状态)  B烧杯中加入___________ +与A烧杯等量的淀粉糊  自变量 土壤中_______________ 是否加土壤浸出液 不做 30 mL蒸馏水 是否含有微生物 实验现象 在相同时间内,实验组落叶腐烂程度_______对照组  A A1 不变蓝 A2 ______________ B B1 变蓝 B2 不产生______________ 结论分析 ______________________ ______________________________ 注:在A1、B1中加入碘液;在A2、B2中加入斐林试剂,加热。 小于 产生砖红色沉淀 砖红色沉淀 微生物对落叶有分解作用 土壤浸出液中的微生物能分解淀粉 在线练习 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 解析　温室效应是大气中CO2等气体含量增加,使全球气温升高的现象,产生温室效应的主要原因是化石燃料的开采和使用,治理温室效应除了植树种草、秸秆还田外,还应减少化石燃料的开采和使用等,A项正确,D项错误;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,B项正确;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,C项正确。 2.下图为生态系统碳循环的部分过程,其中甲~丁表示生态系统的组成成分,A~D表示不同生物,①~③表示生理过程。下列说法错误的是(　　) A.过程①②③中,碳以CO2的形式进行传递 B.乙所含的能量大于丙中四种生物所含能量的总和 C.D处于第三、四营养级,其与B的种间关系为捕食和竞争 D.丁中的物质和能量进入甲中后会被乙重新利用 D 解析　①为生产者的呼吸作用,②为生产者的光合作用,③为分解者的呼吸作用,三个过程中碳都以CO2的形式进行传递,A项正确;乙为生产者,输入该生态系统的总能量是生产者固定的太阳能,丙为消费者,能量逐级递减,因此乙所含的能量大于丙中四种生物所含能量的总和,B项正确;由图可知,在乙→A→B→D食物链中,D为第四营养级,在乙→A→D食物链中,D为第三营养级,D可捕食B,且D和B都以A为食,因此D与B的种间关系为捕食和竞争,C项正确;丁中的物质可被乙重新利用,但能量最终以热能的形式散失,不能再利用,D项错误。 3.多氯联苯(PCB)是人工合成、不易被降解的有机物,有强致畸性,某近海海域及生物体内PCB的含量如表所示。下列叙述错误的是(　　) 采样点 海域PCB平均含量/ (ng·g-1) 肌肉组织PCB平均含量/(ng·g-1) 鱼类 软体类 虾类 1 6.58 116.4 97.5 90.8 2 10.76 547.3 386.7 121.4 3 9.16 524.9 138.3 154.7 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 解析　由题意可知,PCB不易被降解,其在环境中的存在形式较稳定,在生物体内积累造成生物富集现象,A项正确,D项错误;有害物质会沿食物链流动并逐级积累,营养级越高,有害物质积累越多,由表可知,鱼类体内PCB平均含量最多,所以鱼类可能处于较高营养级,B项正确;若PCB扩散到远海水域,则可随洋流等扩散至全球,体现了物质循环具有全球性,C项正确。 4.下列有关生态系统物质循环和能量流动的叙述,错误的是(　　) A.参与能量流动的总能量大小与生产者数量有关,与食物链长短无关 B.处于最高营养级的生物所同化的能量不会再流向其他生物 C.农民拔草或杀灭害虫,虽然影响了食物链但可以调整能量流动关系 D.食物链既是物质传递链又是能量传递链,物质与能量相互依存、不可分割 B 解析　生产者固定的太阳能是流入自然生态系统的总能量,因此参与能量流动的总能量大小与生产者数量有关,与食物链长短无关,A项正确;处于最高营养级的生物不会再被捕食,其同化的能量不会再流向下一营养级,但是会流向分解者,B项错误;农民拔草或杀灭害虫,可以调整能量流动关系,使能量更多地流向对人类有益的部分,C项正确;食物链是能量流动和物质循环的渠道,D项正确。 5.为探究落叶是不是在土壤微生物的作用下腐烂的,下列实验设计错误的是(　　) A.可选择带有落叶的土壤为实验材料,筛选出落叶和土壤 B.将落叶平均分成两份,置于网兜中 C.把土壤分成两组,对照组土壤进行接种微生物处理,实验组土壤不做处理 D.将落叶连同网兜分别埋入对照组和实验组两组土壤中,观察腐烂情况 C 解析　实验组和对照组的单一变量是土壤中是否含有微生物。所以对照组应为不做处理的自然土壤,而实验组应将土壤进行灭菌处理,排除土壤微生物的作用。 6.某同学利用学校花园土壤研究“土壤中微生物对枯枝落叶的分解作用”。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,实验组为不做任何处理 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 D 解析　土壤中的微生物包括生产者、消费者和分解者,不是全部依靠分解土壤中的有机物而获取能量,A项错误;土壤需经过高温灭菌后的组别是实验组,不做任何处理的是对照组,B项错误;为防止土壤理化性质的改变,将土壤用塑料袋包好,放在60℃恒温箱中处理1小时,C项错误;用碘液检测土壤微生物对淀粉的分解作用,加入土壤浸出液的烧杯由于微生物的分解作用,淀粉被分解为葡萄糖,溶液蓝色变浅,D项正确。 经典图示 1.物质循环的特点是具有全球性、循环往复。 2.生物富集是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。 3.食物链中营养级越高,生物富集的某种物质浓度就越大。 4.物质是能量的载体,能量是物质循环的动力。 总结归纳 本 课 结 束 (2)淀粉还原糖砖红色沉淀。 $