3.3+生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)課件-2024-2025學(xué)年高二上學(xué)期生物人教版（2019）選擇性必修2

第三章

生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)大家和我做一個(gè)簡(jiǎn)單的動(dòng)作先吸氣再呼氣你能想象這些二氧化碳分子的去向嗎？有的可能隨著大氣環(huán)流飄向異國(guó)他鄉(xiāng)。CO2中的碳、氧元素在生物群落和非生物環(huán)境之間是不斷循環(huán)的。分析碳循環(huán)的過(guò)程

二氧化碳能溶于水，因此能在大氣和海洋、河流之間進(jìn)行交換。因此，碳還可以長(zhǎng)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(duì)煤和石油等能源的利用，向大氣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(nèi)分別以什么形式存在？碳的存在形式在非生物環(huán)境中：在生物群落中：主要是CO2，少許碳酸鹽。主要存在大氣的CO2庫(kù)中主要是含碳有機(jī)物。分析碳循環(huán)的過(guò)程2.碳是如何進(jìn)出生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者的（以什么形式、通過(guò)哪種生命活動(dòng)、形成哪些產(chǎn)物等）？大氣中的CO2庫(kù)光合作用或化能合成呼吸作用溶解光合作用進(jìn)：光合作用（主要方式）

生產(chǎn)者將CO2轉(zhuǎn)化為有機(jī)物。將有機(jī)物分解為CO2。出：呼吸作用化能合成作用2.碳是如何進(jìn)出生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者的（以什么形式、通過(guò)哪種生命活動(dòng)、形成哪些產(chǎn)物等）？分析碳循環(huán)的過(guò)程消費(fèi)者進(jìn)：攝食

出：呼吸作用將有機(jī)物分解為CO2。

將前一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為自身的有機(jī)物；

大氣中的CO2庫(kù)呼吸作用攝食2.碳是如何進(jìn)出生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者的（以什么形式、通過(guò)哪種生命活動(dòng)、形成哪些產(chǎn)物等）？分析碳循環(huán)的過(guò)程

大氣中的CO2庫(kù)微生物的分解作用分解者分解者進(jìn)：食腐、腐生

出：微生物的分解作用將現(xiàn)成有機(jī)物轉(zhuǎn)化為自身有機(jī)物；將有機(jī)物分解為CO2。思考：土壤腐殖質(zhì)中的碳總量與哪些因素有關(guān)？枯枝落葉層有機(jī)碎屑層腐殖質(zhì)層淀積層

取決于碳的進(jìn)出量，有機(jī)物輸入多，分解者呼吸強(qiáng)度小的土壤中，腐殖質(zhì)含量相對(duì)較高。腐殖質(zhì)厚度：溫帶森林

熱帶雨林＞遺體和排出物捕食生產(chǎn)者消費(fèi)者分解者呼吸作用呼吸作用光合作用大氣中的CO2庫(kù)分解作用非生物環(huán)境生物群落食物鏈和食物網(wǎng)請(qǐng)根據(jù)以上內(nèi)容構(gòu)建碳元素循環(huán)往復(fù)的示意圖：思考：碳元素在生物群落內(nèi)部是循環(huán)往復(fù)的嗎？不是，在生物群落中是沿著食物鏈和食物網(wǎng)轉(zhuǎn)移。分析碳循環(huán)的過(guò)程3.碳返回非生物環(huán)境的方式除了通過(guò)生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者外，還有別的方式嗎？大氣中的CO2庫(kù)煤、石油水體中的HCO3-等CO2與HCO3-的相互轉(zhuǎn)化；如果大氣中CO2發(fā)生局部短缺，水圈中的CO2也能及時(shí)進(jìn)入大氣。當(dāng)大氣中CO2含量增加，水圈的CO2含量也隨之增加；煤、石油等化石燃料的燃燒。海洋對(duì)調(diào)節(jié)大氣中的碳含量起著非常重要的作用。海洋對(duì)于調(diào)節(jié)大氣中碳含量起著非常重要的作用海洋的碳含量是大氣圈碳含量的56倍。海洋對(duì)大氣中二氧化碳的吸收是平衡大氣中二氧化碳的重要因素。海洋生物利用海洋中所溶解的二氧化碳進(jìn)行光合作用，其中一部分生物的殘?bào)w分解釋放出二氧化碳，另一部分形成生物碳酸鹽沉積，與無(wú)機(jī)碳酸鹽一道固定在巖石圈中，直到受地質(zhì)作用被抬升到地表經(jīng)風(fēng)化作用而重新釋放出二氧化碳。遺體和排出物捕食生產(chǎn)者消費(fèi)者分解者呼吸作用呼吸作用光合作用大氣中的CO2庫(kù)分解作用非生物環(huán)境生物群落食物鏈和食物網(wǎng)請(qǐng)根據(jù)以上內(nèi)容完善構(gòu)建好的碳元素循環(huán)往復(fù)的示意圖：水圈中的CO2庫(kù)燃燒化石燃料一

碳循環(huán)(1)碳的存在形式：①非生物環(huán)境中：

；②生物群落內(nèi)部：

。主要是CO2含碳有機(jī)物1過(guò)程CO2(2)碳的循環(huán)流動(dòng)形式：①生物群落與非生物環(huán)境之間循環(huán)的形式：

。②生物群落內(nèi)部流動(dòng)的形式：

。③在生物群落內(nèi)部沿著________________傳遞。含碳有機(jī)物食物鏈和食物網(wǎng)(3)碳進(jìn)入生物群落的途徑：

。(4)碳返回非生物環(huán)境的途徑：

、

、

和

。生產(chǎn)者的光合作用或化能合成作用生產(chǎn)者和消費(fèi)者的呼吸作用分解者的分解作用化石燃料的燃燒碳循環(huán)圖解中各成分的判定方法碳循環(huán)中各成分包括:生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者和大氣中的CO2庫(kù)。①：_______________②：_______________③：_______________④：_______________5：_______________6：_______________7：_______________突破口：先看雙箭頭，雙箭頭連接生產(chǎn)者、大氣中的CO2庫(kù)。生產(chǎn)者大氣中的CO2庫(kù)分解者消費(fèi)者光合作用、化能合成作用呼吸作用分解作用一

碳循環(huán)2人類活動(dòng)對(duì)碳循環(huán)的影響消極影響

人類活動(dòng)對(duì)煤和石油等資源的利用，會(huì)向大氣中排放大量的二氧化碳，打破了生物圈中碳循環(huán)的平衡，加劇溫室效應(yīng)，引起全球性的氣候變化。碳循環(huán)失調(diào)的后果：溫室效應(yīng)造成溫室效應(yīng)的原因：大氣中CO2等溫室氣體過(guò)多。CO2增多的原因：化石燃料的開采和使用（主要）；植被的減少，森林的砍伐。一

碳循環(huán)2人類活動(dòng)對(duì)碳循環(huán)的影響積極影響

但人類又大力開展植樹造林、開發(fā)新能源、發(fā)展節(jié)能產(chǎn)業(yè)等，有利于降低大氣中的二氧化碳濃度，維持生物圈的碳平衡。一

碳循環(huán)2人類活動(dòng)對(duì)碳循環(huán)的影響關(guān)水電、節(jié)約紙點(diǎn)適量、不浪費(fèi)乘公交、少開車戒奢侈、捐舊衣重隔熱、簡(jiǎn)裝修低碳生活二

物質(zhì)循環(huán)1概念

組成生物體的C、H、O、N、P、S等基本元素，在不斷進(jìn)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(guò)程。

2范圍

生物圈，又叫生物地球化學(xué)循環(huán)。3特點(diǎn)全球性，循環(huán)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。二

物質(zhì)循環(huán)4應(yīng)用種養(yǎng)結(jié)合-如稻田中養(yǎng)魚養(yǎng)鴨

稻田的水給魚提供生長(zhǎng)環(huán)境，魚可吃害蟲，排泄物可為水稻提供有機(jī)肥，魚和水稻形成了一個(gè)無(wú)公害的生物微循環(huán)。魚稻共生

大棚里，既養(yǎng)魚又種菜，不影響產(chǎn)量還能節(jié)水節(jié)肥，實(shí)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。魚菜共生

鴨子可吃掉水稻葉片上害蟲及蟲卵，糞便可作有機(jī)肥料，其在水里游動(dòng)，加快水稻對(duì)養(yǎng)分吸收，也改良了土壤通透性，達(dá)到了生態(tài)高效種植效果。稻田養(yǎng)鴨①動(dòng)物的取食、消化能促進(jìn)物質(zhì)循環(huán)③動(dòng)物呼出的CO2還可為水稻的光合作用補(bǔ)充原料②動(dòng)物糞便被分解者分解后可供植物吸收利用優(yōu)點(diǎn)：二

物質(zhì)循環(huán)5其他物質(zhì)循環(huán)的例子氮循環(huán)二

物質(zhì)循環(huán)5其他物質(zhì)循環(huán)的例子磷循環(huán)二

物質(zhì)循環(huán)5其他物質(zhì)循環(huán)的例子濕沉降植物殘留物和廢棄物植物吸收硫循環(huán)硫在大氣層植物殘留物過(guò)濾沉積物硫進(jìn)入水三

能量流動(dòng)與物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系能量流動(dòng)物質(zhì)循環(huán)范圍形式特點(diǎn)聯(lián)系生態(tài)系統(tǒng)各營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間

生物圈光能→化學(xué)能→熱能無(wú)機(jī)物?有機(jī)物單向流動(dòng)，逐級(jí)遞減。全球性、循環(huán)往復(fù)運(yùn)動(dòng)同時(shí)進(jìn)行，相互依存，不可分割。①能量的固定、儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)移和釋放，離不開物質(zhì)的合成和分解；②物質(zhì)是能量沿食物鏈(網(wǎng))流動(dòng)的載體；③能量是物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)中循環(huán)往返的動(dòng)力

土壤中的微生物能夠分解有機(jī)物，這是物質(zhì)循環(huán)過(guò)程中重要的一環(huán)。生態(tài)系統(tǒng)中的消費(fèi)者能夠加快物質(zhì)的循環(huán)過(guò)程。非生物環(huán)境生物群落回歸進(jìn)入是不是所有物質(zhì)都能較快地通過(guò)食物鏈回歸非生物環(huán)境呢？鉛與人類的生活息息相關(guān)鉛是一種毒性很強(qiáng)的化學(xué)物質(zhì)資料1：鉛對(duì)人體血液、血管、腎臟、生殖腺和神經(jīng)系統(tǒng)等均有毒害作用。在兒童中，鉛中毒癥狀尤為明顯。自2013年起，聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署和世界衛(wèi)生組織聯(lián)合號(hào)召：每年十月底在全球開展“預(yù)防鉛中毒國(guó)際行動(dòng)周”活動(dòng)。資料2：鉛在植物組織中可致光合作用及脂肪代謝的強(qiáng)度減弱，吸水量減少，耗氧量增大，阻礙植物生長(zhǎng)，甚至導(dǎo)致死亡。資料3：鉛對(duì)微生物也具有毒害作用。水浮游生物魚水鳥2ppm5ppm200ppm1600ppm鉛在生物群落中的分布特點(diǎn)：鉛在生物體內(nèi)的濃度沿食物鏈不斷升高。形成這種分布特點(diǎn)的原因：鉛在生物體內(nèi)形成難以降解的化合物，且不易排出。四

生物富集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(jī)體內(nèi)濃度超過(guò)環(huán)境濃度的現(xiàn)象。2具有生物富集現(xiàn)象的物質(zhì)重金屬:如鉛(Pb)、鎘(Cd)、汞(Hg)等；人工合成的有機(jī)物:如DDT、六六六等；一些放射性物質(zhì)。三

生物富集3發(fā)生富集現(xiàn)象物質(zhì)的特點(diǎn)在環(huán)境和生物體中存在形式是比較穩(wěn)定的；富集物質(zhì)必須是生物體能夠吸收的且不易排出的；富集物質(zhì)在生物代謝過(guò)程中是不易被分解的。4生物富集的途徑食物鏈、食物網(wǎng)。三

生物富集5生物富集現(xiàn)象的特點(diǎn)①具有全球性：生物富集的有害物質(zhì)可以通過(guò)大氣、水和生物遷移等途徑擴(kuò)散到世界各地。②具有生物放大現(xiàn)象：有害物質(zhì)會(huì)沿食物鏈逐漸在生物體內(nèi)聚集，最終積累在食物鏈的頂端(即隨營(yíng)養(yǎng)級(jí)升高，濃度逐級(jí)遞增，呈現(xiàn)生物放大現(xiàn)象)。雕（10mg/kg）大魚（1mg/kg）小魚（0.2mg/kg）浮游（0.001mg/kg）海水（0.0001mg/kg）Hg在生物體內(nèi)的濃度探究土壤微生物的分解作用【實(shí)驗(yàn)原理】土壤中存在種類、數(shù)目繁多的細(xì)菌、絲狀真菌和呈放射狀的放線菌，它們?cè)谏鷳B(tài)系統(tǒng)中的成分為分解者。分解速度主要與環(huán)境溫度和濕度有關(guān)。秋天剛收獲的花生第二年春天從土中刨出的花生探究土壤微生物的分解作用土壤的處理對(duì)照組不做處理實(shí)驗(yàn)組滅菌60℃1h落葉的處理洗凈、干燥后稱重，放入葉袋挖坑，10-20cm深處埋入葉袋12d后取出，沖洗，觀察葉片腐爛程度或干燥后稱重埋入落葉觀察結(jié)果注意：①不宜采用劇烈條件殺死土壤微生物，以免改變土壤的理化性質(zhì)；

②實(shí)驗(yàn)可以設(shè)置3組重復(fù)實(shí)驗(yàn)，以增加可信度（避免偶然因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響）減法原理案例1

探究土壤微生物對(duì)落葉的作用自變量:

土壤中是否含微生物因變量:

落葉的腐爛程度實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：在相同時(shí)間內(nèi)實(shí)驗(yàn)組落葉的腐爛程度小于對(duì)照組實(shí)驗(yàn)結(jié)論：微生物對(duì)落葉有分解作用實(shí)驗(yàn)過(guò)程：探究土壤微生物的分解作用案例2探究土壤微生物對(duì)淀粉的分解作用制備土壤浸出液對(duì)照組(B)蒸餾水實(shí)驗(yàn)組(A)土壤浸出液制備淀粉糊質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%的淀粉糊（需滅菌）將液體與淀粉糊混合，室溫培養(yǎng)7d取樣，分別滴加碘液和斐林試劑檢測(cè)，觀察記錄混合、培養(yǎng)顯色反應(yīng)靜置加法原理實(shí)驗(yàn)過(guò)程：探究土壤微生物的分解作用實(shí)驗(yàn)假設(shè)土壤微生物能分解淀粉實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)組A燒杯中加入30mL土壤浸出液＋淀粉糊對(duì)照組B燒杯中加入30mL蒸餾水＋與A等量的淀粉糊自變量實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象AA1A2BB1B2結(jié)論分析注：A1、B1中加入碘液，A2、B2中加入斐林試劑并水浴加熱。不變藍(lán)變藍(lán)產(chǎn)生磚紅色沉淀不產(chǎn)生磚紅色沉淀土壤浸出液中的微生物能分解淀粉是否加土壤浸出液探究土壤微生物的分解作用

胡楊能抗干旱、御風(fēng)沙、耐鹽堿，可頑強(qiáng)的在荒漠中生存繁衍，然而受水資源短缺的影響，一些遠(yuǎn)離水源的胡楊也難逃死亡的厄運(yùn)。這些死亡的胡楊雖歷經(jīng)烈日和荒漠的摧殘，卻依然傲立于大漠，其枝干往往呈現(xiàn)出千姿百態(tài)的奇特造型。討論:1.胡楊死亡后為什么很長(zhǎng)時(shí)間都沒(méi)有腐爛？2.有研究表明，長(zhǎng)有胡楊的荒漠土壤一般比草原的貧瘠，這是為什么？荒漠中缺乏水分，分解者數(shù)量很少，因此死亡后的胡楊無(wú)法被快速分解。

荒漠中生產(chǎn)者的種類與數(shù)量很少，能制造的有機(jī)物總量就少；消費(fèi)者與分解者也少，物質(zhì)循環(huán)緩慢；土壤中可供分解者分解的動(dòng)植物遺體等很少，且分解速度較慢，因此土壤中積累的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)很少。某同學(xué)畫出三幅表示生態(tài)系統(tǒng)部分碳循環(huán)的示意圖，下列分析錯(cuò)誤的是(

)A.甲、乙、丙三幅圖中生產(chǎn)者都是AB.圖甲中C能促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)C.圖乙中A、B、D、E構(gòu)成群落，碳在其中流動(dòng)的形式是有機(jī)物D.若使圖甲、圖乙、圖丙完整表示碳循環(huán)，需補(bǔ)充化石燃料燃燒產(chǎn)生CO2A如圖為生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)示意圖，下列說(shuō)法正確的是(

)A.d代表生產(chǎn)者，碳通過(guò)呼吸作用從c流向dB.碳可以有機(jī)物的形式從d流向a再流向bC.a1、a2、a3的存在減慢了生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)D.能把有機(jī)物轉(zhuǎn)變成無(wú)機(jī)物的成分是b、d

B下列關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的敘述，錯(cuò)誤的是(

)A.能量流動(dòng)包括生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失B.能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)同時(shí)進(jìn)行，相互依存，不可分割C.物質(zhì)作為能量的載體，使能量在生物群落和無(wú)機(jī)環(huán)境之間循環(huán)往返D.任何生態(tài)系統(tǒng)都需要不斷得到來(lái)自系統(tǒng)外的能量補(bǔ)充，以維持生態(tài)系統(tǒng)的正常功能C下圖表示a、b、c三地區(qū)森林土壤有機(jī)物分解狀況，則分解者的作用強(qiáng)弱是(

)A.a>c＝b

B.c>b>aC.c＝b>a

D.a>b>cD

某生態(tài)系統(tǒng)中，鎘在沿著食物鏈傳遞的過(guò)程中產(chǎn)生生物富集現(xiàn)象。該生態(tài)系統(tǒng)有甲、乙、丙、丁四個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)，各營(yíng)養(yǎng)級(jí)所積累的鎘的相對(duì)濃度如圖所示。下列敘述正確的是(

)A.生物富集不具有全球性B.該生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈可表示為丁→乙→甲→丙C.鎘沿食物鏈不斷聚集并最終積累在最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)，不能回歸非生物環(huán)境D.四個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)所同化的能量值的關(guān)系可表示為?。技祝遥鸅

某些人工合成的化合物如DDT、六六六等，進(jìn)入環(huán)境后可參與生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)，但是，這些化合物難以被降解并在生物體內(nèi)蓄積。如表是某水域生態(tài)系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)和功能處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，甲、乙、丙、丁四個(gè)種群所含有的總能量和DDT的平均濃度。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(

)

甲乙丙丁能量[kJ/(m2·a)]2.8×1091.3×1089.1×1072.9×107DDT濃度(ppm)0.040.350.393.4A．該生態(tài)系統(tǒng)的水體中DDT的濃度小于0.04ppmB．四個(gè)種群最簡(jiǎn)單的能量流動(dòng)渠道是形成一條食物鏈C．甲種群可能是該生態(tài)系統(tǒng)組成成分中的生產(chǎn)者D．丁種群個(gè)體死亡后釋放的DDT還可能再進(jìn)入丁種群B下列有關(guān)“探究土壤微生物的分解作用”實(shí)驗(yàn)的敘述，錯(cuò)誤的是(

)A．氣候、濕度等因素均會(huì)影響落葉分解的速率B．探究微生物對(duì)落葉的分解作用時(shí)，對(duì)照組土壤要滅菌處理C．具有分解作用的土壤微生物包括細(xì)菌、真菌、放線菌等多種類型D．探究土壤微生物對(duì)淀粉的分解作用時(shí)，需提前制備土壤浸出液靜置備用B1.能量流動(dòng)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(dòng)和物質(zhì)循環(huán)是兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的過(guò)程。（）2.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.原始合作一、概念檢測(cè)C√×2.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。（2）下列敘述不合理的是（）