3.3 生态系统的物质循环（情境任务式课件）（3大任务）生物人教版选择性必修2

3.3 生态系统的物质循环 第三章 生态系统及其稳定性 本课以“碳中和亚运会”这一真实社会热点为主线情境，通过“碳原子旅行→毒物累积→物质与能量的对话”三级递进任务，引导学生在构建碳循环模型、分析生物富集现象、对比两大功能关系的过程中，自主建构物质循环的核心概念 1 情境导入 2023年杭州亚运会有一个特别的标签——“碳中和亚运会”。举办一场如此大型的赛事，从场馆建设到交通出行，会产生大量的二氧化碳排放。但这些排放最终被“抵消”了：通过植树造林增加碳吸收、使用绿电减少化石燃料燃烧等。 思考： ①我们呼出的二氧化碳、工厂排放的二氧化碳，最终去了哪里？ ②为什么种树能“抵消”碳排放？ ③碳元素在地球上是不是像能量一样“用完就没了”？ 我们在上一节课学习了群落的结构，认识到红树林湿地是一个物种丰富度较高的群落。但地球上并非所有群落都像红树林一样‘热闹’。今天我们就沿着这条路线，去看看不同环境下的群落有什么不一样，以及那里的生物是如何适应各自环境的。 学习目标 重难点 生物富集的成因和危害？ 生态系统的物质循环过程？ 重点 物质循环和能量流动的关系？ 任务一：一颗碳原子的“旅行日记”——碳循环的过程 1 4 任务一：一颗碳原子的“旅行日记”——碳循环的过程 任务探究 即时演练 探究新知 假设你呼出的一颗CO₂分子被场馆旁的一棵树吸收了，它接下来会经历怎样的“旅行”？它可能通过哪些途径回到大气中？ 每组领取一套“碳循环卡片”（含“光合作用”“呼吸作用”“分解者的分解作用”“化石燃料燃烧”“摄食”“遗体排遗物”等卡片，以及“大气CO₂库”“生产者”“消费者”“分解者”“化石燃料”等方框卡片）； 任务一：一颗碳原子的“旅行日记”——碳循环的过程 任务探究 即时演练 探究新知 任务一：用卡片拼出碳从大气进入生物群落、在生物群落内部传递、再回到大气的完整路径； 任务二：在模型图上用不同颜色的箭头标注碳的存在形式（CO₂ / 含碳有机物）； 思考：①碳从无机环境进入生物群落的途径有哪些？ ②碳在生物群落内部以什么形式传递？ ③碳通过哪些途径从生物群落返回无机环境？ 任务一：一颗碳原子的“旅行日记”——碳循环的过程 任务探究 即时演练 探究新知 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) 在生物群落中：含碳有机物的形式存在 任务一：一颗碳原子的“旅行日记”——碳循环的过程 任务探究 即时演练 探究新知 2.流动形式： ②群落与非生物环境间： ①无机环境中的存在形式： CO2和碳酸盐 CO2 ③生物群落内部: 含碳有机物 任务一：一颗碳原子的“旅行日记”——碳循环的过程 任务探究 即时演练 探究新知 3.进入生物群落的途径: 生产者的光合作用、化能合成作用 4.碳在生物群落内传递的途径: 食物链（网） 任务一：一颗碳原子的“旅行日记”——碳循环的过程 任务探究 即时演练 探究新知 二氧化碳 6.碳循环的形式： 5.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 任务一：一颗碳原子的“旅行日记”——碳循环的过程 任务探究 即时演练 探究新知 物质循环又叫做生物地球化学循环,是指在生态系统中，组成生物体的C、H、O、N、P、S等化学元素，不断进行着从非生物环境到生物群落，又从生物群落到无机环境的循环过程。 物质循环 特点1：全球性(生物地球化学循环) 特点2：循环往复运动 即时演练 任务探究 A：生产者 B：分解者 A B C D E F C：大气中的CO2库 D：初级消费者 E：次级消费者 F：三级消费者 碳循环示意图 12 即时演练 任务探究 1.下列关于生态系统的物质循环的叙述中，正确的是 （ ） A．所指的物质是指组成生物体的C、H、O、N、P、S等化 学元素构成的化合物 B．所说的生态系统是指生物圈 C．物质在循环过程中不断减少的 D．在“桑基鱼塘”生态系统内实现了物质循环功能 B 13 任务二：看不见的“毒物累积”——生物富集的成因和危害 2 14 任务二：看不见的“毒物累积”——生物富集的成因和危害 任务探究 即时演练 探究新知 资料1：某地工业废水排放导致河流中的鱼体内汞含量超标，当地居民长期食用后出现健康问题。配上一条“食物链浓度变化”数据示意图：水体中汞浓度极低（约0.0001 mg/L），浮游植物体内富集到约0.01 mg/kg，小鱼体内约0.1 mg/kg，大鱼体内约1 mg/kg，最终人类食用大鱼后体内浓度可达数mg/kg。 资料2：上世纪50年代日本水俣病事件——汞在水中转化为甲基汞后，沿食物链富集于鱼虾体内，人长期食用后损害中枢神经系统，出现运动失调、痉挛、语言和听力障碍等症状。 思考：这些有害物质为什么不像碳元素那样“循环”起来，而是沿着食物链“越积越多”？ 任务二：看不见的“毒物累积”——生物富集的成因和危害 任务探究 即时演练 探究新知 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，称作生物富集。 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。 富集的元素或化合物随食物链的传递，最终积累在食物链的顶端。因此，营养级越高，富集的元素或化合物的含量也越高（生物放大）。 任务二：看不见的“毒物累积”——生物富集的成因和危害 任务探究 即时演练 探究新知 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 5.生物富集现象的特点： ①具有全球性（通过大气、水和生物迁移等途径扩散到世界各地） ②在生物体内的浓度会沿食物链不断升高 任务二：看不见的“毒物累积”——生物富集的成因和危害 任务探究 即时演练 探究新知 应用 （1)利用植物富集重金属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 即时演练 任务探究 1.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)。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？ ________________________________________________________________________ _______________________。 鱼的种类 A B C D E Hg 17.8 61.9 70.4 117.0 112.0 Pb 27.3 34.9 52.5 84.3 75.8 Cd 8.8 14.1 10.3 21.9 41.6 A B、C D、E 因为重金属会沿着食物链逐渐在生物体内聚集，营养级越高，所含重金属的量越多 19 任务三：物质的“车”与能量的“油”——物质循环与能量流动的关系 3 20 任务三：——物质循环与能量流动的关系 任务探究 即时演练 探究新知 亚运会种植的树木吸收CO₂，CO₂中的碳元素进入了树木的有机物中；而这些有机物中也储存着能量。碳元素和能量在这棵树上“同乘一辆车”，但它们未来的“命运”一样吗？ 思考：物质循环和能量流动是两条独立的路线，还是密切相关的？它们各自的特点有什么不同？ 任务三：——物质循环与能量流动的关系 任务探究 即时演练 探究新知 对比项 能量流动 物质循环 形式 光能→化学能→热能 无机物⇌有机物 特点 单向流动、逐级递减 循环往复、可反复利用 范围 生态系统各营养级 全球性（生物圈） 联系 物质是能量的载体；能量是物质循环的动力 任务三：——物质循环与能量流动的关系 任务探究 即时演练 探究新知 二者都是生态系统的主要功能，是生态系统动态变化过程中的两个方面，同时进行，相互依存，不可分割，生态系统中的各种组成成分，正是通过能量流动和物质循环，才能紧密地联系在一起，形成一个统一的整体； ●能量的固定、转移、储存、释放离不开物质的合成和分解 ●物质是能量沿食物链（网）流动的载体 ●能量是物质在生态系统中往复循环的动力 ●能量流动和物质循环是联结生态系统各组成成分的纽带 任务三：——物质循环与能量流动的关系 任务探究 即时演练 探究新知 1.物质循环和能量流动的起点和终点是否相同？ 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？ 因为农民要不断地从农田中收获农产品，带走大量有机物，其中氮元素不能归还土壤，因此要通过往农田中不断地施加氮肥。 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。 即时演练 任务探究 22．(8分)如图所示为桑基鱼塘农业生态系统局部的能量流动，图中字母代表相应能量。请据图回答以下问题。 (1)流经图中生态系统的总能量为________(填字母)，桑树呼吸作用所散失的热能可用图中的______(填字母)来表示，图中的C和B1＋C1＋D1可分别表示桑树和蚕用于____________________________的能量。 A B 自身生长、发育、繁殖等生命活动 25 即时演练 任务探究 22．(8分)如图所示为桑基鱼塘农业生态系统局部的能量流动，图中字母代表相应能量。请据图回答以下问题。 (2)蚕同化的能量D＝__________________(填字母)，正常情况下D/C的比值________(填“大于”“小于”或“等于”)10%。将蚕沙(粪便)投入鱼塘供给鱼食用，蚕沙中的碳元素只能以________________形式流向鱼。 A1＋B1＋C1＋D1 大于 (含碳)有机物 26 课后作业 家庭碳排放调查（课后1周内完成）： 记录你家一周内的碳排放主要来源，包括：用电量（度）、天然气用量（立方米）、出行方式与里程（私家车/公交/步行）、饮食中肉类的比例等。可参考以下简易估算：每度电约排放0.5 kg CO₂，每立方米天然气约排放2 kg CO₂，每升汽油约排放2.3 kg CO₂。 这就解释了为什么“常规杀菌方法难以根除”——蓝细菌是原核细胞生物，不是一般意义上的“菌”，且它与环境中的营养物质富集有关，是生态问题，不仅是杀菌问题。 随堂小练 下图为碳循环示意图，甲、乙、丙表示生态系统中的三种成分，下列叙述正确的是（　 ） 碳循环是指二氧化碳 在甲与丙之间不断循 环的过程 B. 乙在该生态系统中均 处于第二营养级 C. 甲、乙、丙共同组成生物群落 D. 生物X不可能不具有细胞核，生物Y不可能含有线粒体 C 28 下节再见 29 $