《3.3 生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)》參考課件1

生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)《荀子》寫道：“水深而回，樹落則糞本?！睆纳飳W的角度闡釋，“樹高千丈，葉落歸根”蘊含了生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)原理。物質(zhì)是怎樣在生物群落與非生物環(huán)境之間循環(huán)的？物質(zhì)循環(huán)對于維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)具有怎樣的作用？問題：視頻導入：雙碳目標遺體和排出物攝食燃燒生產(chǎn)者消費者分解者化石燃料呼吸作用呼吸作用光合作用大氣中的CO2庫水圈中的CO2庫分解作用非生物環(huán)境生物群落★碳在生物群落和非生物環(huán)境之間的循環(huán)主要是以二氧化碳的形式進行的。太快、太多導致溫室效應碳循環(huán)碳從無機環(huán)境進入群落的途徑：大氣中CO2

生產(chǎn)者（CH2O）光合作用（主要）、化能合成作用碳在群落內(nèi)部進行傳遞的渠道與形式？捕食食物鏈（網(wǎng)）含碳有機物碳從哪些途徑從生物群落返回無機環(huán)境？（1）生產(chǎn)者和消費者的呼吸作用化石燃料（2）化石燃料的燃燒（3）分解者有分解作用無機環(huán)境碳在無機環(huán)境與生物群落間是以CO2的形式循環(huán)光合作用光合作用光合作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用煤

石油分解者溶解攝食大氣中的CO2庫微生物的分解作用

分解者（CH2O）消費者（CH2O）生物群落大氣中的溫室氣體（CO2、CH4、N2O等）相當于保溫層。大氣中CO2越多，地球上的溫度升高就越快，這種現(xiàn)象就叫做“溫室效應”。在自然生態(tài)系統(tǒng)中，碳排放與碳匯保持平衡。工業(yè)生產(chǎn)活動使碳排放大于碳匯，從而使大氣中的CO2增加。1.原因：非生物環(huán)境生物群落呼吸作用、分解作用光合作用、化能合成作用化石燃料燃燒增加2.后果：氣溫升高，加快極地冰川融化，海平面上升，洪災、旱災不斷，土地荒漠化加劇，威脅人類和生物的生存。溫室效應3.防治措施：減少煤、石油等化石燃料的燃燒開發(fā)新的潔凈能源，如核能、太陽能、風能、水能等植樹造林（森林碳匯）直接從空氣中捕集并封存增加碳匯減少碳排放中國國家主席習近平在2020年9月22日召開的聯(lián)合國大會上表示：“中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，CO2排放力爭于2030年前達到峰值，爭取在2060年前實現(xiàn)碳中和。溫室效應大氣中的CO2庫生產(chǎn)者分解者消費者生產(chǎn)者初級消費者大氣中的CO2庫次級消費者分解者大氣中的CO2庫（非生物的物質(zhì)和能量）生產(chǎn)者初消次消三級消分解者巧辨圖形判斷參與碳循環(huán)的四種成分（3）全球變暖是當今國際社會共同面臨的重大問題，從全球碳循環(huán)的主要途徑來看，減少___________________和增加_______________是實現(xiàn)碳達峰和碳中和的重要舉措。（2021廣東）為積極應對全球氣候變化，我國政府在2020年的聯(lián)合國大會上宣布，中國于2030年前確保碳達峰（CO2排放量達到峰值），力爭在2060年前實現(xiàn)碳中和（CO2排放量與減少量相等），這是中國向全世界的鄭重承諾，彰顯了大國責任。回答下列問題：（1）在自然生態(tài)系統(tǒng)中，植物等從大氣中攝取碳的速率與生物的呼吸作用和分解作用釋放碳的速率大致相等，可以自我維持___________。碳中和（2）自西方工業(yè)革命以來，大氣中CO2的濃度持續(xù)增加，引起全球氣候變暖，導致的生態(tài)后果主要是__________________________________________________________。冰川融化、海平面上升、對人類和其他生物的生存造成威脅使用化石燃料植被覆蓋面積1.物質(zhì)循環(huán)的中的“物質(zhì)”是指___________________。組成生物體的元素2.特點：（1）具有全球性（生物地球化學循環(huán)）（2）循環(huán)往復物質(zhì)循環(huán)過程中起重要作用的生物

生產(chǎn)者完成了物質(zhì)和能量的輸入；

分解者實現(xiàn)了物質(zhì)和能量的輸出；消費者加快了物質(zhì)循環(huán)；注意：不是化合物或者單質(zhì)物質(zhì)循環(huán)的概念與特點組成生物體的碳、氫、氧、氮、磷、硫等元素，都在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，這就是生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)（mattercycle）。這里所說的生態(tài)系統(tǒng)指的是地球上最大的生態(tài)系統(tǒng)一生物圈，物質(zhì)循環(huán)具有全球性，因此又叫生物地球化學循環(huán)（biogeochemicalcycle）。（3）農(nóng)藥污染環(huán)境。1.“種養(yǎng)分離”的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式具有三大缺點：（1）畜禽糞便污染；（2）土地利用率低等；2.“種養(yǎng)結(jié)合”的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式：如：牧草-作物-牛/羊；稻-鴨/魚種養(yǎng)結(jié)合養(yǎng)殖業(yè)種植業(yè)牧草農(nóng)作物飼料有機肥家禽家畜魚苗木“循環(huán)往復”的特點對改進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的啟示1.概念：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(nèi)濃度超過環(huán)境濃度的現(xiàn)象。2.物質(zhì)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.生物富集現(xiàn)象的特點：（1）具有全球性；4.生物富集的主要途徑——________________。食物鏈、食物網(wǎng)原因？導致生物富集的有害物質(zhì)可以通過大氣、水和生物遷移等途徑擴散到世界各地。（2）有害物質(zhì)在生物體內(nèi)的濃度會沿食物鏈不斷升高。生物富集鉛在生物體內(nèi)的濃度沿食物鏈不斷升高煤燃燒、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(nèi)形成多種比較穩(wěn)定的鉛的化合物，分布于生物體的多種組織細胞中，導致鉛不易被排出，積蓄在體內(nèi)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生物富集實例：鉛的富集能量流動物質(zhì)循環(huán)范圍形式特點過程聯(lián)系生物群落（生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級之間）生物圈主要以有機物中的化學能的形式碳在生物群落和非生物環(huán)境間主要以二氧化碳的形式單向流動、逐級遞減全球性、循環(huán)往復運動沿食物鏈、食物網(wǎng)單向流動在生物群落和非生物環(huán)境之間循環(huán)往返1、能量流動的過程離不開物質(zhì)的_____________；2、物質(zhì)是能量的________；3、能量是物質(zhì)循環(huán)的_____；生態(tài)系統(tǒng)兩大主要功能，同時進行，相互依存，不可分割載體合成與分解動力4、能量流動和物質(zhì)循環(huán)都是通過食物鏈和食物網(wǎng)的渠道實現(xiàn)的。一個過程的兩個方面土壤有很多微生物，這些微生物能分泌多種水解酶將大分子有機物分解成小分子有機物，如纖維素酶、淀粉酶可將纖維素、淀粉水解成葡萄糖。然后被分解者吸收到細胞中進行氧化分解，最終形成CO2、水和各種無機鹽，同時釋放能量。這個過程其實就是微生物的“分解作用”。土壤中的微生物主要是一些放線菌、細菌、真菌等。查閱資料：實驗原理：（1）土壤中生活著種類繁多的細菌、絲狀真菌、放線菌等，他們對土壤中的物質(zhì)起著重要的作用。（2）淀粉在土壤微生物的分解作用下分解為還原糖，還原糖與斐林試劑在水浴加熱的條件下會生成磚紅色的沉淀。探究土壤微生物的分解作用案例1案例2實驗假設(shè)微生物能分解落葉使之腐爛微生物能分解淀粉實驗設(shè)計實驗組對土壤高溫處理A杯中加入30ml土壤浸出液對照組對土壤不做任何處理B杯中加入30ml蒸餾水自變量土壤中是否含有微生物土壤中是否含分解淀粉的微生物實驗現(xiàn)象在相同時間內(nèi)實驗組落葉腐爛程度小于對照組AA1不變藍A2產(chǎn)生磚紅色沉淀BB1變藍B2不變色結(jié)論分析微生物對落葉有分解作用土壤浸出液中的微生物能分解淀粉探究活動準備土壤A實驗組：土壤滅菌B對照組：不做處理準備落葉實驗組與對照組葉片數(shù)量與大小基本一致落葉是否需要滅菌？怎樣滅菌？埋入落葉一個月后取出落葉B盆落葉腐爛度大于A盆AB

結(jié)論：土壤中微生物對落葉有分解作用。應注意控制哪些無關(guān)變量？土壤溫度、濕度、pH、處理時間、埋藏深度等怎樣控制？實驗組與對照組的無關(guān)變量相同案例1探究土壤微生物對落葉的作用（實驗過程）案例2探究土壤微生物對淀粉的分解作用制備土壤浸出液，靜置一天實驗組加土壤浸出液，對照組加蒸餾水各30ml分別加入20ml淀粉溶液，混勻在室溫（200C左右）放置7天，取出并檢測淀粉的分解情況實驗分析：自變量？因變量？有無微生物淀粉是否被分解如何判斷淀粉是否被分解呢？從實驗組（土壤浸出液+淀粉溶液）中取1ml從對照組（蒸餾水+淀粉溶液）中取1ml結(jié)果不變藍變藍產(chǎn)生磚紅色沉淀沒有磚紅色產(chǎn)生從實驗組（土壤浸出液+淀粉溶液）中取1ml從對照組（蒸餾水+淀粉溶液）中取1ml說明：土壤中的微生物對淀粉有分解作用。滴一滴碘液搖勻或滴0.5ml斐林試劑，搖勻，加熱碘液碘液斐林試劑斐林試劑在室溫（200C左右）放置7天，取出并檢測淀粉的分解情況。2.在生態(tài)系統(tǒng)中，使二氧化碳進入生物群落的生物主要是（

）A.細菌B.真菌C.動物D.綠色植物1.能量流動和物質(zhì)循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)的主要功能。判斷下列相關(guān)表述是否正確。（1）物質(zhì)循環(huán)發(fā)生在生物群落與非生物環(huán)境之間。（

）（2）能量流動和物質(zhì)循環(huán)是兩個相對獨立的過程。（

）D一、概念檢測3.竹子中纖維素含量很高。大熊貓每天要吃大量竹子，但一般只能利用其中一小部分纖維素。研究表明，大熊貓的基因組缺少編碼纖維素酶的基因，但是腸道中有多種纖維素分解菌。（1）大熊貓與它腸道內(nèi)某種纖維素分解菌的種間關(guān)系為（）A.捕食B.寄生C.互利共生D.原始合作（2）下列敘述不合理的是（）

A.大熊貓是初級消費者，屬于第二營養(yǎng)級B.大熊貓未消化的纖維素會被分解者利用C.纖維素分解菌促進了生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)D.能量流動方向是竹子→大熊貓→纖維素分解菌CD1.

生物圈是不是一個在物質(zhì)上自給自足的系統(tǒng)？為什么？是。生物圈是指地球上所有生物與其非生物環(huán)境的總和，它們通過物質(zhì)循環(huán)構(gòu)成一個物質(zhì)上自給自足的系統(tǒng)。2.同碳元素一樣，氮在生物群落和非生物環(huán)境之間也是不斷循環(huán)的。為什么還要往農(nóng)田中不斷地施加氮肥呢？農(nóng)田是人工生態(tài)系統(tǒng)，是以提高農(nóng)作物的產(chǎn)量，使能量更多地流向人類，滿足人類需要為目的的。農(nóng)田土壤中氮的含量往往不足以使作物高產(chǎn)，加之農(nóng)產(chǎn)品源源不斷地自農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)輸出，其中的氮元素并不能都歸還土壤，所以需要施加氮肥。這與物質(zhì)循環(huán)并不矛盾。二、拓展應用3.下表為生活在某庫區(qū)水域中層的幾種魚體內(nèi)重金屬的含量（單位：ng?g-1）。請據(jù)表推測，這幾種魚中，草食性的魚是

，雜食性的魚是

，肉食性的魚是

，為什么？魚的種類AB