生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)課件-高二上學(xué)期生物人教版選擇性必修24

熱帶雨林生態(tài)系統(tǒng)第3節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)第3章：生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性學(xué)習(xí)目標(biāo)：1．概述生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)過程。2．通過分析生物富集的過程，說明生物富集的危害，認(rèn)同應(yīng)采取措施減少危害。3．說明能量流動和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系。4．嘗試探究土壤微生物的分解作用。問題探討胡楊林胡楊能抗干旱、御風(fēng)沙、耐鹽堿，可頑強(qiáng)地在荒漠中生存繁衍。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。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，為什么很長時間都沒有腐爛？荒漠中缺乏水分，分解者數(shù)量很少，因此死亡后的胡楊無法被快速分解。討論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(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(zhì)很少；而且，胡楊還會從土壤中吸收營養(yǎng)物質(zhì)，因此，長有胡楊的荒漠土壤比草原的更為貧瘠。探究一：假如你在操場上運動，呼出一口氣，許多CO2分子就離開你的身體。想象一下，這些CO2分子離開你之后，會開始怎樣的旅行？CO2呼吸作用光合作用攝食糞便呼吸作用呼吸作用C元素和O元素在生物群落和非生物環(huán)境之間是不斷循環(huán)的分解者探究二：分析碳循環(huán)的過程討論1：碳在非生物環(huán)境和生物體內(nèi)分別以什么形式存在？在非生物環(huán)境中主要以CO2的形式存在（少部分以碳酸鹽）；在生物體內(nèi)/生物群落內(nèi)主要以含碳有機(jī)物的形式存在；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，向大氣排放了大量的二氧化碳。一、碳循環(huán)討論2：碳元素是如何進(jìn)出生產(chǎn)者、消費者和分解者的(以什么形式、通過哪種生命活動、形成哪些產(chǎn)物等)?遺體和排遺物攝食生產(chǎn)者消費者分解者呼吸作用呼吸作用光合作用大氣中的CO2庫分解作用非生物環(huán)境生物群落一、碳循環(huán)討論3：碳的進(jìn)出除生產(chǎn)者、消費者、分解者外，還有沒有其他途徑？（2）煤、石油等化石燃料的開采與使用，將有機(jī)物分解為二氧化碳等。（1）海洋對調(diào)節(jié)大氣中的碳含量起著非常重要的作用①當(dāng)大氣中二氧化碳含量增加，水圈的二氧化碳含量也隨之增加。②如果大氣中二氧化碳發(fā)生局部短缺，水圈中的二氧化碳也能及時進(jìn)入大氣。一、碳循環(huán)(1).C在非生物環(huán)境中的存在形式：(2).C在生物群落中的存在形式：(3).C在生物群落與非生物環(huán)境之間的循環(huán)形式：(4).C在生物群落內(nèi)部的活動形式：主要是CO2的形式存在主要以含碳有機(jī)物的形式存在主要以CO2的形式含碳有機(jī)物一、碳循環(huán)總結(jié)：1、碳在生物群落與非生物環(huán)境之間的循環(huán)主要是以二氧化碳的形式進(jìn)行的；碳在生物群落中以有機(jī)物的形式沿食物鏈單向傳遞。探究三：據(jù)圖3-10構(gòu)建碳循環(huán)示意圖遺體和排遺物攝食燃燒生產(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庫分解作用非生物環(huán)境生物群落水圈中的CO2庫一、碳循環(huán)2、構(gòu)建碳循環(huán)示意圖

生產(chǎn)者大氣中的CO2庫消費者分解者一、碳循環(huán)2、構(gòu)建碳循環(huán)示意圖注意：碳循環(huán)中各成分包括生產(chǎn)者、消費者、分解者和大氣中的CO2庫。思路：1.先看雙箭頭：雙箭頭代表生產(chǎn)者、大氣中的CO2庫；2.其他所有成分都指向C，則C為大氣中的CO2庫；3.除了C之外，有最多被指向箭頭的為分解者，即B為分解者。大氣中的CO2庫生產(chǎn)者消費者分解者大氣中的CO2庫生產(chǎn)者初消次消三消分解者一、碳循環(huán)一、碳循環(huán)3、碳循環(huán)的特點（1）碳循環(huán)的全球性大氣環(huán)流注釋：由于二氧化碳能夠隨著大氣環(huán)流在全球范圍內(nèi)進(jìn)行，因此碳循環(huán)具有全球性。（2）碳循環(huán)的循環(huán)性討論4：你如何看待人類活動對碳循環(huán)的影響？關(guān)水電、節(jié)約紙點適量、不浪費乘公交、少開車戒奢侈、捐舊衣重隔熱、簡裝修低碳生活4.人類活動對碳循環(huán)的影響一、碳循環(huán)（1）原因化石燃料的大量燃燒（主要原因）森林、草原等植被的破壞（2）危害（3）緩解措施減少化石燃料的使用(主要)開發(fā)新能源保護(hù)植被，增大綠化面積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(gòu)成威脅冰川融化化石燃料的燃燒與社會的聯(lián)系——溫室效應(yīng)

組成生物體的C、H、O、N、P、S等元素，都在不斷進(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)過程。又叫生物地球化學(xué)循環(huán)（biogeochemicalcycle）。1、概念2、范圍生物圈3、特點①全球性②循環(huán)往復(fù)運動注意:①“物質(zhì)循環(huán)”中的物質(zhì)指的是碳、氫、氧、氮、磷、硫等元素，而不是化合物或者單質(zhì)；②“物質(zhì)循環(huán)”中的循環(huán)發(fā)生在非生物環(huán)境與生物群落之間，在生物群落內(nèi)部物質(zhì)是沿食物鏈和食物網(wǎng)單向流動的。二、生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)總結(jié)（1）循環(huán)形式：（4）與循環(huán)有關(guān)的活動光合作用動植物的呼吸作用分解者的分解作用生產(chǎn)、生活的燃燒（5）特點：1.碳進(jìn)生物群落3.碳出生物群落（2）碳在自然界中的存在形式：CO2和碳酸鹽。（3）碳在生物體內(nèi)的存在形式：含碳有機(jī)物?；芎铣勺饔?.碳在生物體之間傳遞：CO2以含碳有機(jī)物的形式通過食物鏈（網(wǎng)）進(jìn)行。具有全球性，循環(huán)往復(fù)研究物質(zhì)循環(huán)的意義（2021·北京東城區(qū)·高三二模）稻鴨共作是我國傳統(tǒng)的生態(tài)種養(yǎng)模式，在水稻栽種后至抽穗前將鴨子放養(yǎng)在水稻田中。鴨子可為稻田除草、滅蟲；稻田可為鴨子的生長提供食物等生活條件。下列對稻鴨共作模式的生態(tài)學(xué)優(yōu)點的分析不正確的是（）A．稻鴨共作模式能夠減少飼料的投入，降低飼養(yǎng)成本B．稻鴨共作模式能夠減少化學(xué)農(nóng)藥的使用，減輕環(huán)境污染C．稻鴨共作模式很好地實現(xiàn)了物質(zhì)和能量的循環(huán)利用D．稻鴨共作模式的設(shè)計兼顧了生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益C

更好地實現(xiàn)物質(zhì)的循環(huán)利用；

減少飼料、化肥投入，從而降低成本；

減少化肥的使用，從而減輕環(huán)境污染；

減少廢物（無廢棄物農(nóng)業(yè)）；

……三、生物富集

探究4：物質(zhì)都能較快地通過分解者和食物鏈回歸非生物環(huán)境嗎？Pb鉛是一種青灰色重金屬。在加熱到400-500℃時會有鉛蒸汽逸出形成鉛煙，在用鉛錠制造鉛粉和極板的過程中都會有鉛塵散發(fā)，污染空氣，當(dāng)空氣中鉛煙塵達(dá)到一定濃度對人體是有害的。Cd鎘被人體吸收后，在體內(nèi)形成鎘硫蛋白，選擇性地蓄積肝、腎中。其中，腎臟可吸收進(jìn)入體內(nèi)近1/3的鎘，是鎘中毒的"靶器官"。其它臟器如脾、胰、甲狀腺和毛發(fā)等也有一定量的蓄積。為白色晶體，不溶于水，溶于煤油，可制成乳劑，是有效的殺蟲劑，為20世紀(jì)上半葉防止農(nóng)業(yè)病蟲害，減輕瘧疾傷寒等蚊蠅傳播的疾病危害起到了不小的作用；但是不易分解，極易造成環(huán)境污染，已被停用。DDT六六六進(jìn)入機(jī)體后主要蓄積于中樞神經(jīng)和脂肪組織中，刺激大腦運動及小腦，還能通過皮層影響植物神經(jīng)系統(tǒng)及周圍神經(jīng)，使臟器營養(yǎng)失調(diào)，發(fā)生變性壞死，能危害肝細(xì)胞，影響內(nèi)分泌活動，抑制ATP酶。六六六鉛、鎘、汞、DDT、六六六等有害物質(zhì)的循環(huán)過程與碳循環(huán)不同！??！1、

生物富集實例——鉛的富集鉛在生物體內(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(jìn)入大氣沉降在土壤和植被表面進(jìn)入土壤進(jìn)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(jìn)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(xì)胞中，導(dǎo)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三、生物富集分析鉛循環(huán)的特點及成因任務(wù)11.如圖為水體和多種水生生物體內(nèi)的鉛濃度示意圖。水浮游生物魚水鳥<<2ppm5ppm200ppm1600ppm據(jù)圖分析，寫出分析結(jié)果：

。鉛在生物體內(nèi)的濃度沿食物鏈不斷升高分析鉛循環(huán)的特點及成因任務(wù)12、不同采樣點中水、水底沉積物和中國血蛤體內(nèi)鉛濃度生物富集中國血蛤（Hiatulachinensis）據(jù)圖分析，寫出分析結(jié)果：

。鉛在中國血蛤體內(nèi)的濃度超過環(huán)境濃度分析鉛循環(huán)的特點及成因任務(wù)13、對比碳循環(huán)，分析鉛在生物體內(nèi)富集的原因消費者生產(chǎn)者分解者吸收攝食呼吸作用非生物環(huán)境中的碳分解作用原因：______________________________________________________。鉛在生物體內(nèi)形成難以降解的化合物，且不易排出

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)濃度超過環(huán)境濃度的現(xiàn)象。3、物質(zhì)人工合成的有機(jī)物：如DDT、六六六等。重金屬：

如鉛(Pb)、鎘(Cd)、汞(Hg)等。4、發(fā)生生物富集的物質(zhì)的特點

①在環(huán)境和生物體中存在形式是比較______的。②必須是生物體能夠______的且_____________的。③在生物代謝過程中是________________的。穩(wěn)定吸收不易被分解不易排出5、生物富集的主要途徑——______________________食物鏈、食物網(wǎng)三、生物富集2、概念:6、生物富集現(xiàn)象的特點①具有全球性原因：導(dǎo)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(kuò)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魚鷹（2.5×10-5）大魚（2×10-6）小魚（5×10-7）植物（4×10-8）水（3×10-12）有害物質(zhì)在生物體內(nèi)的濃度如右圖測定結(jié)果顯示DDT濃度沿食物鏈放大了一千萬倍生物放大三、生物富集7.生物富集的危害：進(jìn)入人體的甲基汞在體內(nèi)代謝緩慢，且不易排出，嚴(yán)重時會引起中毒。通過血腦屏障進(jìn)入大腦的汞會侵害腦神經(jīng)，導(dǎo)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(yu)公約》第一屆締約國會議開幕日本患者呼吁加強(qiáng)管控8.減少生物富集的的措施：合理利用資源，減少排放；實施垃圾分類；種植能富集有害重金屬元素的植物。三、生物富集

對比歸納能量流動和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系項目能量流動物質(zhì)循環(huán)形式主要以有機(jī)物為載體無機(jī)物、有機(jī)物特點____________________________范圍生態(tài)系統(tǒng)的各營養(yǎng)級之間_______________聯(lián)系同時進(jìn)行，相互依存，不可分割。①能量的_______________________，離不開物質(zhì)的合成和分解等過程；②物質(zhì)是能量沿食物鏈(網(wǎng))流動的載體；③能量是物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)中循環(huán)往返的動力④生態(tài)系統(tǒng)的各種成分，由于物質(zhì)循環(huán)和能量流動而緊密的聯(lián)系在一起，形成統(tǒng)一的整體。單向流動，逐級遞減全球性、循環(huán)往復(fù)生物圈固定、儲存、轉(zhuǎn)移和釋放四、能量流動和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系五、探究土壤微生物的分解作用

土壤中生活著肉眼看不見的細(xì)菌、絲狀真菌和呈放射狀的放線菌，這些生物的數(shù)量是極其繁多的，例如一茶匙表層土就可能含有億萬個細(xì)菌。

由于各地氣候與環(huán)境等因素不同，落葉在土壤中被分解的時間也是不同的，一般在溫暖、濕潤的環(huán)境中需要一至數(shù)月時間。秋天剛收獲的花生第二年春天從土中刨出的花生

探究.實踐提出問題實驗假設(shè)實驗設(shè)計自變量實驗組對照組實驗現(xiàn)象結(jié)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(nèi)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參考案例1：設(shè)計實驗方案提出問題進(jìn)行實驗分析結(jié)果、得出結(jié)論表達(dá)交流做出假設(shè)五、探究土壤微生物的分解作用參考案例1落葉是在土壤微生物的作用下腐爛的嗎？土壤進(jìn)行處理，排除土壤微生物的作用土壤不進(jìn)行處理，自然狀態(tài)注意:實驗組的土壤要進(jìn)行處理,以盡可能排除土壤微生物的作用,同時要盡可能避免土壤理化性質(zhì)的改變(如，將土壤用塑料袋包好,放在60℃恒溫箱中處理一小時。落葉未腐爛落葉腐爛塑料袋包好，形成一個密閉空間

探究.實踐參考案例2：提出問題實驗假設(shè)實驗設(shè)計自變量實驗組對照組實驗現(xiàn)象加入碘液A1B1加入斐林試劑，水浴加熱A2B2結(jié)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+30mL土壤浸出液B杯中加入等量淀粉糊+30mL蒸餾水不變藍(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設(shè)計實驗方案提出問題進(jìn)行實驗分析結(jié)果、得出結(jié)論表達(dá)交流做出假設(shè)五、探究土壤微生物的分解作用

探究.實踐參考案例2：紗布燒杯土壤水玻璃棒水取出碘液斐林試劑加熱（1）配制土壤浸出液淀粉碘液變藍(lán)淀粉葡萄糖產(chǎn)生磚紅色沉淀分解斐林試劑加熱1.實驗原理：2.實驗步驟：五、探究土壤微生物的分解作用參考案例2、探究土壤微生物對淀粉的分解作用1.制備土壤浸出液2.制備淀粉糊3.混合、培養(yǎng)4.顯色反應(yīng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%的淀粉糊（需滅菌）將土壤浸出液與淀粉糊混合，室溫培養(yǎng)7d取樣，分別滴加碘液和斐林試劑檢測，觀察記錄分出一半滅菌對照組實驗組（土壤浸出液）靜置質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%的淀粉糊（需滅菌）將土壤浸出液與淀粉糊混合，室溫培養(yǎng)7d取樣，分別滴加碘液和斐林試劑檢測，觀察記錄分出一半滅菌對照組實驗組（土壤浸出液）自變量因變量無關(guān)變量對照組：滅菌處理的浸出液、蒸餾水(空白對照)實驗組：土壤浸出液(含土壤微生物)淀粉是否被水解(用碘液或斐林試劑檢測)蒸餾水和土壤浸出液的量，兩組所處的溫度等(適宜且相等)參考案例2、探究土壤微生物對淀粉的分解作用淀粉糊加入土壤浸出液加入碘液AB加入蒸餾水A1A2B1B2加入碘液加入斐林試劑加入斐林試劑實驗結(jié)果不變藍(lán)出現(xiàn)磚紅色沉淀變藍(lán)不出現(xiàn)磚紅色沉淀室溫（20℃）環(huán)境放置7d后實驗結(jié)果參考案例2、探究土壤微生物對淀粉的分解作用跟蹤訓(xùn)練√4.某興趣小組以帶有落葉的表層土壤(距離地面約6cm)為實驗材料，研究土壤微生物對落葉的分解作用，他們對土壤的處理情況如表所示。下列敘述錯誤的是A.該實驗的自變量是土壤是否進(jìn)行60℃放置處理，實驗中的對照組是2組和4組B.60℃放置處理的目的是既排除土壤中微生物的作用，又避免改變土壤的理化性質(zhì)C.該實驗控制自變量的原則是減法原則，無關(guān)變量有落葉種類等D.作為實驗材料的落葉也應(yīng)經(jīng)滅菌處理分析表格:該實驗的自變量是土壤濕潤條件和是否進(jìn)行60℃放置處理。因為2、4組壤進(jìn)行60℃放置處理，土壤中微生物被殺滅，無法分解落葉;1、3組沒有進(jìn)行60℃放置處理，存在微生物，因其土壤的濕潤條件不同，分解的落葉量也不相同組別1234土壤處理不處理60℃放置1小時不處理60℃放置1小時土壤濕度濕潤濕潤較干燥較干燥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。（）練習(xí)與應(yīng)用一、概念檢測×

√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C(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循環(huán)C.纖維素分解菌促進(jìn)了生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)D.能量流動方向是竹子→大熊貓