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第3章生态系统及其稳定性
第3节 第2课时 生物富集
及探究土壤微生物的分解作用
学习目标
1.认识生物的富集作用
2.尝试探究土壤微生物的分解作用。
核心素养
1.通过对生物富集的分析，认同应采取措施减少危害。
2.通过探究微生物的分解作用进一步理解生态系统的物质循环。
重难点复习
1.请简述碳循环的过程。
2.为什么说水圈对碳循环具有重要的作用？
3.说出生态系统物质循环的概念。
4.请简述生态系统物质循环和能量流动的关系。
是不是所有物质都能较快地通过分解者和食物链回归非生物环境呢？
问题探讨
Pb
铅是一种青灰色重金属。在加热到400-500℃时会有铅蒸汽逸出形成铅烟，在用铅锭制造铅粉和极板的过程中都会有铅尘散发，污染空气，当空气中铅烟尘达到一定浓度对人体是有害的。
Cd
镉被人体吸收后，在体内形成镉硫蛋白，选择性地蓄积肝、肾中。其中，肾脏可吸收进入体内近1/3的镉，是镉中毒的"靶器官"。 其它脏器如脾、胰、甲状腺和毛发等也有一定量的蓄积。
是不是所有物质都能较快地通过分解者和食物链回归非生物环境呢？
问题探讨
为白色晶体，不溶于水，溶于煤油，可制成乳剂，是有效的杀虫剂，为20世纪上半叶防止农业病虫害，减轻疟疾伤寒等蚊蝇传播的疾病危害起到了不小的作用； 但是不易分解，极易造成环境污染，已被停用。
DDT
六六六进入机体后主要蓄积于中枢神经和脂肪组织中，刺激大脑运动及小脑，还能通过皮层影响植物神经系统及周围神经，使脏器营养失调，发生变性坏死，能危害肝细胞，影响内分泌活动，抑制ATP酶。
六六六
铅、镉、汞、DDT、六六六等有害物质的循环过程与碳循环不同！！！
一
生物富集
生物体从周围环境吸收、积蓄某种元素或难以降解的化合物，使其在机体内浓度超过环境浓度的现象，称作生物富集。
概念：
常见存在生物富集现象的污染物：
①重金属：如铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)等
②人工合成的有机化合物：如DDT、六六六等
一
生物富集
发生生物富集的物质的特点：
①富集物质在环境和生物体中存在形式是比较稳定的；
②富集物质必须是生物体能够吸收的且不易排出的；
③富集物质在生物代谢过程中是不易被分解的；
生物富集的主要途径：
食物链、食物网
一
生物富集
生物富集实例——铅的富集
铅在生物体内的浓度沿食物链不断升高
煤燃烧、有色金属冶炼
铅被排放进入大气
沉降在土壤和植被表面
进入土壤
进入水体
植物根吸收叶片摄入铅
水生植物、浮游动物直接吸收铅，动物饮用含铅的水，直接摄入铅
铅进入体内形成多种比较稳定的铅的化合物，分布于生物体的多种组织细胞中，导致铅不易被排出，积蓄在体内
含铅生物被更高营养级动物食用，沿食物链聚集
最终积累在食物链的顶端
三
生物富集
生物富集：
环境重金属有害化合物
生物
生物放大：
环境重金属有害化合物
食物链
通过生物放大作用，有害物质在高营养级生物体内含量很高
环境重金属有害化合物进入生物体
环境重金属有害化合物
比较
一
生物富集
生物富集现象的特点：
①具有全球性
原因：
导致生物富集的有害物质可以通过大气、水和生物迁移等途径扩散到世界各地
②有害物质在生物体内的浓度
会沿食物链不断升高
鱼鹰（2.5×10-5）
大鱼（2×10-6）
小鱼（5×10-7）
植物（4×10-8）
水（3×10-12）
有害物质在生物体内的浓度
如右图测定结果显示DDT浓度沿食物链放大了一千万倍
二
——探究土壤微生物的分解作用
探究·实践
背景资料
土壤中生活着肉眼看不见的细菌、丝状真菌和呈放射状的放线菌，这些生物的数量是极其繁多的，例如一茶匙表层土就可能含有亿万个细菌。
由于各地气候与环境等因素不同，落叶在土壤中被分解的时间也是不同的，一般在温暖、湿润的环境中需要一直数月时间。
秋天刚收获的花生
第二年春天从土中刨出的花生
二
——探究土壤微生物的分解作用
提出问题
作出假设
1
2
3
设计实验方案
进行实验
4
5
分析结果、得出结论
表达和交流
6
探究·实践
二
土壤中微生物对落叶（淀粉）是否有分解作用？
土壤中的微生物对落叶（淀粉）有分解作用。
1
提出问题
2
作出假设
——探究土壤微生物的分解作用
探究·实践
二
3
设计实验方案
案例1 探究土壤微生物对落叶的作用
自变量：土壤微生物的有无
准备土壤
准备落叶
实验组：
土壤灭菌处理
对照组：
土壤不做处理
控制无关变量：实验组与对照组叶片数量
与大小基本一致
——探究土壤微生物的分解作用
探究·实践
二
分别埋入落叶
一段时间后检测落叶的分解情况
3
设计实验方案
案例1 探究土壤微生物对落叶的作用
——探究土壤微生物的分解作用
探究·实践
二
土壤微生物通过分泌淀粉酶能将淀粉分解为还原性糖（麦芽糖、果糖、葡萄糖），通过碘液检测，可以证明淀粉被分解；通过斐林试剂（水浴加热）的检测，可以证明淀粉被分解为还原性糖。
3
设计实验方案
案例2：探究土壤微生物对淀粉的分解作用
淀粉
碘液
变蓝
淀粉
葡萄糖
产生砖红色沉淀
分解
斐林试剂
加热
实验原理：
——探究土壤微生物的分解作用
探究·实践
二
（1）制备土壤浸出液
3
设计实验方案
案例2：探究土壤微生物对淀粉的分解作用
实验过程：
纱布
烧杯
土壤
水
水
玻璃棒
取出
取农田、林地或花盆处的土壤放入垫有厚纱布的烧杯中
加水搅拌
然后将纱布连同土壤一起取出，将烧杯中的土壤浸出液静置一段时间备用
——探究土壤微生物的分解作用
探究·实践
二
（2）另取两个烧杯，编号为A、B，放入等量淀粉糊。在A烧杯中加入30mL土壤浸出液、B烧杯中加入30mL蒸馏水。
3
设计实验方案
案例2：探究土壤微生物对淀粉的分解作用
实验过程：
淀粉糊
加入土壤
浸出液
A
B
加入蒸馏水
——探究土壤微生物的分解作用
探究·实践
二
（3）在室温(20℃左右）环境放置7d后，分别取A、B烧杯中的溶液20mL，各放入两支试管中、分别编号为A1、A2，B1、B2。
3
设计实验方案
案例2：探究土壤微生物对淀粉的分解作用
实验过程：
淀粉糊
加入土壤
浸出液
A
B
加入蒸馏水
A1
A2
B1
B2
室温（20℃）环境放置7d后
——探究土壤微生物的分解作用
探究·实践
二
4
进行实验
案例2：探究土壤微生物对淀粉的分解作用
案例1 探究土壤微生物对落叶的作用
实验过程中要控制变量，让实验组和对照组除自变量以外的条件保持一致。本实验可能等几天甚至几周以上的时间才能出结果，因此要有计划地观察和记录
——探究土壤微生物的分解作用
探究·实践
二
5
分析结果、得出结论
案例2：探究土壤微生物对淀粉的分解作用
案例1 探究土壤微生物对落叶的作用
结论：落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的
结论：土壤微生物能分解淀粉
——探究土壤微生物的分解作用
探究·实践
三
能量流动和物质循环的关系
能量流动 物质循环
范围
形式
特点
过程
联系 生物群落（生态系统各营养级之间）
生物圈
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
单向流动、逐级递减
全球性、循环往复运动
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
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。
本课小结
生物富集
探究土壤微生物的分解作用
生物富集及
探究土壤微生物的分解作用
生物体从周围环境吸收、积蓄某种元素或难以降解的化合物，使其在机体内浓度超过环境浓度的现象
能量流动和物质循环的关系
1.某同学设计了探究土壤微生物分解作用的实验，对照组的土壤应设计( )
A.不做处理，自然状态
B.作高温灭菌处理
C.排除微生物的作用
D.尽可能避免理化性质的改变
当堂检测
A
当堂检测
2.探究土壤微生物对淀粉的分解作用的实验中，自变量是( )
A.有无淀粉
B.有无土壤微生物
C.溶液颜色的变化
D.有无还原糖
A
3. 下表为生活在某库区水域中层的几种鱼体内重金属的含量(单位:ng g-1)。请据表推测，这几种鱼中，草食性的鱼是____，杂食性的鱼是________，肉食性的鱼是________，为什么
当堂检测
A
鱼的种类 A B C D E
Hg 17.8 61.9 70.4 117.0 112.0
Pb 27.3 34.9 52.5 84.3 75.8
Cd 8.8 14.1 10.3 21.9 41.6
B和C
D和E
这三种重金属会富集在鱼体内，并沿食物链逐渐在鱼体内聚集，营养级越高，它们的相对含量越高。A鱼体内三种重金属的含量都是最低的，因此A为草食性鱼;B和C鱼体内，三种重金属的含量都高于A，但低于D和E，因此B和C可能是杂食性鱼;D和E鱼体内，三种重金属的含量都远高于A、B和C，因此D和E可能是肉食性鱼。
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