高中生物選擇性必修二課件：3.3生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)

1、圖瓦盧-即將沉入海底的國家3.3 生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán) 1.胡楊死亡后，為什么很長時間都沒有腐爛？荒漠中缺乏水分，分解者數量很少，因此死亡后的胡楊無法被快速分解。問題探討2.有研究表明，長有胡楊的荒漠土壤一般比草原的貧瘠，這是為什么？荒漠中生產者的種類與數量很少，能制造的有機物總量就少；消費者與分解者也少，物質循環(huán)緩慢；土壤中可供分解者分解的動植物遺體等很少，且分解速度較慢，因此土壤中積累的營養(yǎng)物質很少；而且，胡楊還會從土壤中吸收營養(yǎng)物質，因此，長有胡楊的荒漠土壤比草原的更為貧瘠。一、碳循環(huán)呼一口氣，許多二氧化碳分子就離開你的身體，進入大氣中。食物人體的細胞呼吸CO2植物的光合作用這些二氧化碳分

2、子離開你后，會開始怎樣的旅行？ 碳元素和氧元素在生物群落和非生物環(huán)境之間是不斷循環(huán)的。生物體和大氣中的碳的含量是怎樣維持相對穩(wěn)定的分析碳循環(huán)的過程 二氧化碳能溶于水，因此可在大氣和海洋、河流之間進行交換。此外，碳還可以長期固定或保存在非生命系統(tǒng)中，如固定于煤、石油或木材中。人類對煤和石油等能源的利用，向大氣中排放了大量的二氧化碳。討論1.碳在非生物環(huán)境和生物體內分別 以什么形式存在？在非生物環(huán)境中：主要是CO2，少許碳酸鹽。在生物群落中：主要是含碳有機物。煤、石油生物群落中的有機物大氣中的二氧化碳庫2. 碳是如何分別進出生產者、消費者、分解者各個環(huán)節(jié)(以什么 形式、通過哪些生命活動、形成哪些產

3、物等)？ （請用關鍵詞、 線段、箭頭、方框等構建碳循環(huán)的模型。）生產者呼吸作用呼吸作用光合或化能合成作用攝食燃燒分解作用（1）過程:(2)流動形式：群落與非生物環(huán)境間：生物群落內部:非生物環(huán)境中：CO2和碳酸鹽CO2含碳有機物消費者分解者化石燃料大氣中CO2庫1.碳循環(huán)(3)碳進入生物群落的途徑:生產者的光合作用、化能合成作用(5)碳返回非生物環(huán)境的途徑:分解者的分解作用生產者、消費者的呼吸作用化石燃料的燃燒(4)碳在生物群落內傳遞的途徑:食物鏈（網）CO2(6)碳循環(huán)的形式：非生物環(huán)境 （ CO2 ）生物群落（有機物）光合作用、化能合成作用呼吸作用、分解作用大氣中的CO2庫生產者食物鏈和食物

4、網消費者捕食遺體殘骸遺體殘骸水圈中的CO2庫化石燃料呼吸作用光合作用化能合成作用呼吸作用遺體分解者遺體分解作用燃燒海洋對于調節(jié)大氣中的碳含量起著非常重要的作用當大氣中CO2含量增加，水圈中的CO2含量也隨之增加；如果大氣中的CO2發(fā)生局部短缺，水圈中的CO2也能及時進入大氣。(7)海洋對碳循環(huán)的調節(jié)：煤石油大氣中的CO2庫溶解光合作用攝食光合作用分解作用呼吸作用燃燒(8)碳循環(huán)的特點具有全球性 循環(huán)往返 CO2能夠隨著大氣環(huán)流在全球范圍內流動 碳在生態(tài)系統(tǒng)各成分之間傳遞并不都是雙向的，只有生產者和無機環(huán)境之間的傳遞是雙向的，在生物群落內部，沿食物鏈傳遞時，只能由低營養(yǎng)級向高營養(yǎng)級單向傳遞；與社

5、會的聯(lián)系思考：如果濫伐森林、大量化石燃料燃燒，對生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)及生態(tài)環(huán)境有何影響？破壞碳循環(huán)的平衡大氣中CO2含量增加溫室效應 能量主要以光的形式到達地球，其中大部分最后以紅外線的形式從地球再輻射出去。在大氣層中， CO2對光輻射沒有阻擋，但是能吸收紅外線并阻擋紅外線通過，就像溫室的玻璃頂罩一樣，能量進入容易出去難。2、溫室效應（1）原因森林、草原等植被遭到大面積破壞。主要原因化石燃料的開采和使用大大增加了二氧化碳的排放。（2）危害極地和高山冰川加速融化海平面上升氣溫升高對人類和其他生物的生存構成威脅（3）措施減少二氧化碳排放：開發(fā)新能源，減少化石燃料燃燒。增加二氧化碳的吸收和固定量：大力植

6、樹種草，提高森林覆蓋率。提高秸稈還田率，提高土壤儲碳量。 又叫做生物地球化學循環(huán),指組成生物體的碳、氫、氧、氮、磷、硫等元素，不斷進行著從非生物環(huán)境到生物群落，又從生物群落到非生物環(huán)境的循環(huán)過程。概念中的物質是什么?物質循環(huán)的兩個端點?為何又稱地球化學循環(huán)?組成生物體的碳、氫、氧、氮、磷、硫等化學元素 生物群落非生物環(huán)境 概念中所說的生態(tài)系統(tǒng)指的是生物圈 。1.物質循環(huán)：二、物質循環(huán)資 料 1 根據科學家掌握的資料，人類從未在南極使用過DDT，但研究人員早在20世紀60年代初就從阿德利企鵝的脂肪內檢測出DDT。這一現(xiàn)象說明了什么？可以得到哪些啟示。特點1：全球性(生物地球化學循環(huán))資 料 2

7、生態(tài)系統(tǒng)依靠太陽不斷地提供能量，而物質卻都是由地球提供的。為什么維持生態(tài)系統(tǒng)所需的大量物質，億萬年來卻沒有被生命活動所耗盡？特點2：循環(huán)性(循環(huán)往復運動)2.物質循環(huán)的特點3.在農業(yè)方面的應用物質在生態(tài)系統(tǒng)中循環(huán)往復運動的特點，對改進農業(yè)生產方式 有多方面的啟示。魚稻共生種養(yǎng)結合模式稻田的水給魚提供生長環(huán)境，魚可吃害蟲，排泄物可為水稻提供有機肥，魚和水稻形成了一個無公害的生物微循環(huán)魚菜共生大棚里，既養(yǎng)魚又種菜，不影響產量還能節(jié)水節(jié)肥，實現(xiàn)養(yǎng)魚不換水，種菜不施肥的神奇效果。魚幫菜、菜幫魚，和諧互助鴨子可吃掉水稻葉片上害蟲及蟲卵，糞便可作有機肥料，其在水里游動，加快水稻對養(yǎng)分吸收，也改良了土壤通透

8、性，達到了生態(tài)高效種植效果稻田養(yǎng)鴨4.分解者和消費者在物質循環(huán)中的作用土壤中的微生物能夠分解有機物，這是物質循環(huán)過程中的重要一環(huán)。生態(tài)系統(tǒng)中的消費者能夠加快物質的循環(huán)過程。水植物小魚大魚魚鷹1.概念: 2.物質:人工合成的有機物: 如DDT、六六六等。重金屬: 如鉛(Pb)、鎘(Cd)、汞(Hg)等。3.發(fā)生生物富集的物質的特點: 在環(huán)境和生物體中存在形式是比較_的；必須是生物體能夠_的且 的；在生物代謝過程中是_的；穩(wěn)定吸收不易被分解不易排出4.生物富集的主要途徑_食物鏈、食物網三、生物富集生物體從周圍環(huán)境吸收、積蓄某種元素或難以降解的化合物，使其在機體內濃度超過環(huán)境濃度的現(xiàn)象。5.生物富集

9、現(xiàn)象的特點：具有全球性導致生物富集的有害物質可以通過大氣、水和生物遷移等途徑擴散到世界各地有害物質在生物體內的濃度會沿食物鏈不斷升高魚鷹（2.510-5）大魚（210-6）小魚（510-7）植物（410-8）水（310-12）有害物質在生物體內的濃度如右圖測定結果顯示DDT濃度沿食物鏈放大了一千萬倍隨營養(yǎng)級升高，濃度逐級遞增，呈現(xiàn)生物放大現(xiàn)象。鉛的富集:煤燃燒、有色金屬冶煉鉛被排放進入大氣沉降在土壤和植被表面進入土壤進入水體植物根吸收，葉片攝入鉛水生植物、浮游動物直接吸收鉛，動物飲用含鉛的水，直接攝入鉛鉛進入體內形成多種比較穩(wěn)定的鉛化合物，分布于生物體的多種組織細胞中，導致鉛不易被排出，積蓄在

10、體內含鉛生物被更高營養(yǎng)級動物食用，沿食物鏈聚集最終積累在食物鏈的頂端鉛在生物體內的濃度沿食物鏈不斷升高生物富集的危害在生物體內形成積累性中毒 進入人體的甲基汞在體內代謝緩慢，且不易排出，嚴重時會引起中毒。通過血腦屏障進入大腦的汞會侵害腦神經，導致腦萎縮。1952年，日本5萬多只貓集體跳海自盡2017年9月24日水俁公約第一屆締約國會議開幕 日本患者呼吁加強管控能量流動物質循環(huán)主要以有機物中化學能形式主要以無機物形式(群落和非生物環(huán)境間主要以CO2的形式)沿食物鏈（網）單向流動(開放型)在無機環(huán)境與生物群落之間循環(huán)往返(封閉型)各營養(yǎng)級間(生物群落)生物圈單向流動，逐級遞減(能量來自于太陽)全球

11、性、循環(huán)性(物質由地球提供)形式：過程：范圍：特點：6.能量流動和物質循環(huán)的關系 二者都是生態(tài)系統(tǒng)的主要功能，是生態(tài)系統(tǒng)動態(tài)變化過程中的兩個方面，同時進行，相互依存，不可分割，生態(tài)系統(tǒng)中的各種組成成分，正是通過能量流動和物質循環(huán)，才能緊密地聯(lián)系在一起，形成一個統(tǒng)一的整體；能量的固定、轉移、儲存、釋放離不開物質的合成和分解物質是能量沿食物鏈（網）流動的載體能量是物質在生態(tài)系統(tǒng)中往復循環(huán)的動力能量流動和物質循環(huán)是聯(lián)結生態(tài)系統(tǒng)各組成成分的紐帶6.能量流動和物質循環(huán)的關系第二年春天從土中刨出的花生1.實驗原理(1)土壤中存在種類、數目繁多的細菌、絲狀真菌、呈放射狀的 放線菌等微生物，它們在生態(tài)系統(tǒng)中的

12、成分為_。(2)分解者的作用是將環(huán)境中的_分解為_，其分解 速度與環(huán)境中的_、水分等生態(tài)因子相關。分解者有機物無機物溫度秋天剛收獲的花生四、探究土壤微生物的分解作用土壤進行處理，排除土壤微生物的作用，同時要盡可能避免土壤理化性質的改變。提出問題實驗假設實驗設計自變量實驗組對照組實驗現(xiàn)象結論分析落葉是在土壤微生物的作用下腐爛的嗎？落葉在土壤微生物的作用下可以腐爛土壤中是否含微生物對土壤高溫處理（滅菌）對土壤不做任何處理（自然狀態(tài)）相同時間內對照組落葉腐爛，實驗組不腐爛土壤微生物對落葉有分解作用不能加熱烘干，會導致土壤理化性質發(fā)生改變，可將土壤用塑料袋包好，放在60恒溫箱中1小時滅菌2.實驗設計參考案例1提出問題實驗假設實驗設計自變量實驗組對照組實驗現(xiàn)象加入碘液A1B1加斐林試劑，水浴加熱A2B2結論分析土壤微生物能分解淀粉嗎？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杯中加入適量淀粉糊+3