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3.3 生态系统的物质循环学案
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学习目标：
概述生态系统的物质循环过程。
通过分析生物富集的过程，说明生物富集的危害，认同应采取措施减少危害。
说明能量流动和物质循环的关系。
尝试探究土壤微生物的分解作用。
基础学习
一、碳循环
讨论： 1. 碳在非生物环境和生物体内分别以什么形式存在？
碳在非生物环境中主要以 的形式存在，少量以 的形式存在；
碳在生物体内主要以含 的形式存在。
讨论： 2. 碳是如何分别进出生产者、消费者、分解者各个环节(以什么形式、通过哪些生命活动、形成哪些产物等)？
碳进入生物群落的途径：光合作用（主要）和化能合成作用
碳返回非生物环境的途径：①生产者和消费者的呼吸作用；
②分解者的分解作用；③化石燃料的燃烧。
温室效应
原因：化石燃料的大量燃烧（主要原因）;森林、草原等植被的破坏。
危害：气温升高；极地和高山冰川加速融化；海平面上升；
对人类和其他生物的生存构成威胁。
缓解措施:
①减少二氧化碳排放：开发新能源，减少化石燃料燃烧；
②增加CO2的吸收和固定量：大力植树种草，提高森林覆盖率；
③提高秸秆还田率，提高土壤储碳量。
1.碳的存在形式：
非生物环境中：主要以 的形式存在，还有 。
在生物体内：主要以 的形式存在。
2.碳的循环形式
①在生物群落和非生物环境之间：碳主要以 形式循环。
②在生物群落内部：碳以 形式沿 、 传递。
与自然界碳循环关系最为密切的两种细胞器： 和 。
3.生态系统的物质循环：
组成生物体的碳、氢、氧、氮、磷、硫等 ，都在不断进行着从 到 ，又从生物群落到非生物环境的循环过程，又叫 。
(1)范围：
(2)特点:
① : 物质循环的范围为生物圈；
② : 物质可被生物群落反复利用，对改进农业生产方式有多方面的启示，例如可以采用种养结合的模式。
碳在生态系统各成分之间传递并不都是双向的，只有生产者和无机环境之间的传递是 的，在生物群落内部，沿食物链传递时，只能由 营养级向 营养级 传递。
(3)“生态系统的物质循环”中生态系统指 ，物质指 ，循环发生在非生物环境与生物群落之间。
生产者完成了物质和能量的 ；分解者实现了物质和能量的 ；
消费者 了物质循环。
二、生物富集
1.概念: 生物体从周围环境吸收、积蓄某种 或难以降解的 ，使其在机体内浓度超过环境浓度的现象。
2.物质：重金属: 如铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)等。
人工合成的有机物: 如DDT、六六六等。
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 ；②必须是生物体能够吸收的且 ；
③在生物代谢过程中是 。
4.生物富集的主要途径—食物链、食物网。
5.实例—铅的富集：
6.生物富集现象的特点:
①具有 。 ②有害物质在生物体内的浓度会沿食物链不断 。
三、能量流动和物质循环的关系
能量流动 物质循环
范围 生物群落（生态系统各营养级之间） 生物圈
形式 主要以有机物中的化学能的形式 碳在生物群落和非生物环境间主要以二氧化碳的形式
特点 单向流动、逐级递减 全球性、循环往复运动
过程 沿食物链、食物网单向流动 在生物群落和非生物环境之间循环往返
联系 二者是生态系统的主要功能，它们同时进行，相互依存，不可分割： ①能量的固定、储存、转移和释放，都离不开物质的合成和分解等过程。 ②物质作为能量的载体，使能量沿着食物链（网）流动。 ③能量作为动力，使物质能够不断地在生物群落和非生物环境之间循环往返。
探究土壤微生物的分解作用
设计实验方案：参考案例1
提出问题 落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？
实验假设 落叶在土壤微生物的作用下可以腐烂
实验 设计 自变量 土壤中是否含微生物
实验组 对土壤灭菌处理
对照组 对土壤不做任何处理
实验现象 相同时间内对照组落叶腐烂，实验组不腐烂
结论分析 土壤微生物对落叶有分解作用
注意：实验组的土壤要进行处理，以尽可能排除土壤微生物的作用，同时要尽可能避免土壤理化性质的改变（例如，将土壤用塑料袋包好，放在60℃恒温箱中处理一小时。
设计实验方案：参考案例2
提出问题 土壤微生物能分解淀粉吗？
实验假设 土壤微生物能分解淀粉
实验 设计 自变量 土壤中是否含有分解淀粉的微生物
实验组 A杯中加入适量淀粉糊+30mL土壤浸出液
对照组 B杯中加入等量淀粉糊+30mL蒸馏水
实验 现象 加入 碘液 A1
B1
加入斐林试剂 A2
B2
结论分析 土壤浸出液中的微生物能分解淀粉

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