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(共35张PPT)
1.25 生态系统的结构和功能以及稳定性
一.生态系统的概念
二.生态系统的结构
组成成分
营养结构
三.生态系统的功能
能量流动
物质循环
1.概念
2.特点
3.碳循环
碳元素的存在形式
碳元素的循环形式
碳进入生物群落的途径
碳回归非生物群落的途径
实现碳循环的关键因素
1.25 生态系统的结构和功能及其稳定性
社会责任：
温室效应、碳中和、低碳生活
科学思维：碳循环图解思路分析
4.应用
5.生物富集
概念、特点、危害
6.能量流动和物质循环的关系
科学实践：探究土壤微生物的分解作用
信息传递
四.生态系统的稳定性
胡杨能抗干旱、御风沙、耐盐碱，可顽强地在荒漠中生存繁衍。然而，受水资源短缺的影响，一些远离水源的胡杨也难逃死亡的厄运。这些死亡的胡杨虽历经烈日和荒漠的摧残，却依然傲立于大漠，其枝干往往呈现出千姿百态的奇特造型。
讨论：1.胡杨死亡后，为什么很长时间都没有腐烂？
荒漠中缺乏水分，分解者数量很少，因此死亡后的胡杨无法被快速分解。
2.有研究表明，长有胡杨的荒漠土壤一般比草原的贫瘠，这是为什么？
荒漠中生产者的种类与数量很少，能制造的有机物总量就少；消费者与分解者也少，物质循环缓慢；土壤中可供分解者分解的动植物遗体等很少，且分解速度较慢，因此土壤中积累的营养物质很少；而且，胡杨还会从土壤中吸收营养物质，因此，长有胡杨的荒漠土壤比草原的更为贫瘠。
胡杨林
1、呼一口气，许多二氧化碳分子就离开了我们的身体，进入大气，你能想象这些二氧化碳分子的去向吗？
2、CO2中的C元素和O元素是怎样来到我们体内的？
3、进入你体内之前存在于什么物质？
主要是有机物
元素在生物群落和非生物环境之间是不断循环的
思考？
食物
身边的小草，也可能地球的任何一个地方
物质循环
组成生物体的碳、氢、氧、氮、磷、硫等元素，都在不断进行着从非生物环境到生物群落，又从生物群落到非生物环境的循环过程，这就是生态系统的物质循环，又叫生物地球化学循环。
1.概念：
这里的物质是指？
这里的生态系统是指？
C、H、O、N、P、S等基本元素
生物圈
2.特点：
①具有全球性：物质循环的范围为生物圈。
②循环往复运动：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，促进物质循环，提高经济效益。
3.实例：
碳循环、氮循环
碳循环
二氧化碳能溶于水，因此可在大气和海洋、河流之间进行交换。此外，碳还可以长期固定或保存在非生命系统中，如固定于煤、石油或木材中。人类对煤和石油等能源的利用，向大气中排放了大量的二氧化碳。
1.碳的存在形式
碳在非生物环境和生物体内分别以什么形式存在？
CO2和碳酸盐
含碳有机物
碳循环
煤、石油
燃烧
大气中的CO2库
生产者
消费者
光合作用
呼吸作用
呼吸作用
摄食
分解者
分解作用
（有机物）
食物链和食物网
思考：动植物遗体一定都会被分解者分解吗？
海洋等水体对
大气中碳含量的调节
溶解
分解
碳是如何进出生物群落的？（以什么形式、通过哪种生命活动、形成哪些产物等）？请用关键词、线段、箭头、方框等表示讨论的结果。
CO2
碳循环
1.碳的存在形式
碳在非生物环境和生物体内分别以什么形式存在？
2.碳的循环形式
CO2和碳酸盐
含碳有机物
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。
含碳有机物
CO2
食物链、食物网
3.碳进入生物群落的途径
生产者的光合作用和化能合成作用
4.碳返回非生物环境的途径
①生产者、消费者的 。
②分解者的 (实质是呼吸作用)。
③化石燃料的 。
呼吸作用
分解作用
燃烧
（组成生物体的蛋白质、糖类、脂质和核酸等都是以碳链为基本骨架形成的）
5.实现碳循环的关键因素
生产者和分解者
你如何看待人类活动对碳循环的影响？
消极影响：人类活动对煤和石油等资源的利用，会向大气中排放大量的二氧化碳，打破了生物圈中碳循环的平衡，加剧温室效应，引起全球性的气候变化；
积极影响：但人类又大力开展植树造林、开发新能源、发展节能产业等，有利于降低大气中的二氧化碳浓度，维持生物圈的碳平衡。
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
缓解措施
减少二氧化碳排放
增加二氧化碳的吸收和固定量
提高土壤储碳量
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
温室效应
碳中和
北京冬奥会成为迄今为止第一个“碳中和”冬奥会
课后收集我国关于“节能减排”、“碳中和”、“碳达峰”的信息
垃圾分类回收
号召节约粮食
签署气候协议
天然林保护工程
退耕还林工程
沙漠治理行动
城市绿化
加大科研投入
推广高产作物
实施秸秆还田
无废弃物农业
发展清洁能源
国家环保行动:
低碳生活
戒奢侈、捐旧衣
点适量、不浪费
重隔热、简装修
乘公交、少开车
关水电、节约纸
碳循环图解思路分析
(1)先看双箭头：双箭头代表生产者、大气中的CO2库。
其他所有成分都指向C的为大气中的CO2库。
(2)除了C之外，有最多被指向箭头的为分解者，即B为分解者。
4.在农业方面的应用：
——种养结合模式
鱼稻共生
鱼菜共生
稻田养鸭
①动物的取食、消化能加快物质循环；
②动物粪便被分解者分解后可供植物吸收利用；
③动物呼出的CO2还可为水稻的光合作用补充原料。
物质循环
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。
1.概念：
2.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
3.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；
4.生物富集的主要途径：
食物链、食物网
5.实例：
铅的富集
香烟
食品
玩具
工业废气
化妆品
餐具
燃烧
容器
汽车
尾气
铅与人类的生活息息相关
生物富集
6.特点：
火山喷发
沙尘暴
大火
大气
降水
水体
植物
土壤
动物
鱼
水鸟
猛禽
煤燃烧
金属冶炼
浮游生物
①：全球性
比如：在农田中大量使用的DDT杀虫剂，会在南极的企鹅体内检测到。
铅在生物体内的浓度沿食物链不断升高
生物富集
6.特点：
①全球性
②有害物质会沿食物链逐渐在生物体内聚集，最终积累在食物链的顶端(即随营养级升高，浓度逐级递增，呈现生物放大现象)
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
生物富集
7.危害：
资料一：铅对人体血液、血管、肾脏、生殖腺和神经系统等均有毒害作用。在儿童中，铅中毒症状尤为明显。
自2013年起，联合国环境规划署和世界卫生组织联合号召：每年十月底在全球开展“预防铅中毒国际行动周”活动。
资料二：铅在植物组织中可致光合作用及脂肪代谢的强度减弱，吸水量减少，耗氧量增大，阻碍植物生长，甚至导致死亡。
资料三：铅对微生物也具有毒害作用。
能量流动 物质循环
范围
形式
特点
过程
联系 生物群落(各营养级之间)
生物圈
主要以有机物中的化学能的形式
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
①同时进行，相互依存，不可分割
②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；
③物质是能量沿食物链网流动的载体；
④能量是物质循环的动力。
光能→化学能→热能
化学元素
(无机物→有机物→无机物)
归纳总结：能量流动和物质循环的关系
探究土壤微生物的分解作用
一.实验原理
土壤中存在种类、数目繁多的细菌、丝状真菌和呈放射状的放线菌，它们在生态系统中的成分为分解者。分解速度主要与环境温度和湿度有关。
二.微生物的分解作用：
①微生物能分泌多种水解酶将大分子有机物分解成小分子有机物，如纤维素酶可将纤维素水解成葡萄糖；淀粉酶可将淀粉水解成葡萄糖。②然后再被分解者吸收到细胞中进行氧化分解，最终形成二氧化碳和水和各种无机盐，同时释放能量。
三.参考案例
1.探究落叶是否在土壤微生物的作用下腐烂
2.探究土壤微生物对淀粉的分解作用
探究落叶是否在土壤微生物的作用下腐烂
0.分析变量
一.提出问题
树林中常有落叶，没人打扫，为什么不会越积越多？
难道是被分解者分解掉了吗？
二.做出假设：
土壤中的微生物（自变量）能分解树林中的落叶（因变量）
三.设计实验：
是否需设对照？是随便取，还是需取微生物多的土壤？想一想这两组土壤应作何处理呢？
1.取材：在农田或林地（肥沃）的土壤中取土壤若干，平均分成两组，
A组灭菌（ 用塑料袋包好，放在60℃ 恒温箱1h灭菌 ）
B组不做处理，作为对照组。注意无关变量
避免土壤理化性质发生改变
探究落叶是否在土壤微生物的作用下腐烂
三.设计实验：
是否需设对照？是随便取，还是需取微生物多的土壤？想一想这两组土壤应作何处理呢？
1.取材：在农田或林地（肥沃）的土壤中取土壤若干，平均分成两组，
A组灭菌（ 用塑料袋包好，放在60℃ 恒温箱1h灭菌 ）
B组不做处理，作为对照组。注意无关变量
取同种树叶若干，平均分成两份，如图处理，并编号A份和B份。
2.自变量：A份埋入A组土壤，B份埋入B组土壤。如右图
3.在相同且适宜的环境中培养；
4.一段时间后将网袋取出，并观察因变量？
四.（预期）结果并得出结论：
若A组叶片比B组叶片腐烂程度小；则土壤中的微生物能分解叶片；
若A组叶片比B组叶片腐烂程度一样；土壤中的微生物不能分解叶片。
避免土壤理化性质发生改变
问题2：叶片光合作用能产生淀粉，土壤中的微生物分解叶片时是否能分解叶片中的淀粉呢？
一.假设：
土壤中的微生物能分解叶片中的淀粉。
二.设计实验方案：
1、土壤浸出液的制备
取自农田或林地等处的土壤，放入里面装有厚纱布的烧怀中。
加水搅拌
将纱布连同土壤一起取出，
留在烧怀中的土壤浸出液静置一段时间备用。
探究土壤微生物对淀粉的分解作用
是否需要设计对照？
如何控制自变量？
2、实验组加土壤浸出液，对照组加蒸馏水各30ml。
3、分别加入20ml淀粉溶液，混匀。
4、在室温（200C左右）放置7天，取出。
以什么指标判断因变量呢？
探究土壤微生物对淀粉的分解作用
探究土壤微生物对淀粉的分解作用
5、
从实验组中取2ml
从对照组中取2ml
预期结果
不变蓝
变蓝
或
产生砖红色沉淀
没有砖红色产生
从实验组A中取2ml
从对照组B中取2ml
结论：
土壤中的微生物对淀粉有分解作用。
滴一滴碘液
摇匀
滴加斐林试剂
水浴加热
探究土壤微生物分解作用受到哪些因素的影响
问题3：
假设：
夏初落入土壤中的叶片比秋末落入土壤中的叶片分解的快，是夏天的温度高，还是由于土壤湿度大？或是综合因素引起？
土壤微生物对落叶分解的速度快。
温度高比温度低时
潮湿土壤比干燥
高温潮湿土壤比低温干燥
设计实验：
高温、潮湿 低温、潮湿 高温、干燥
落叶分解的量
自变量是？
因变量是？
记录结果：
得出结论：
影响土壤微生物分解的因素还有土壤的透气性、PH、微生物的数量等
（1）该实验的对照组是 组合。
（2）本实验可得出的结论是：
；
。
（3）生态系统中微生物的分解作用不能等同于微生物的细胞呼吸，其理由是：
例：某兴趣小组以带有落叶的表层土壤为实验
材料：研究土壤微生物的分解作用，进行了如下实验
组合 土壤处理 土壤湿度 控制温度
甲 灭菌 湿润 20
乙 不灭菌 湿润 20
丙 不灭菌 湿润 5
丁 不灭菌 较干燥 20
乙组
高温湿润的土壤微生物对落叶的的分解速率快
落叶是在土壤微生物的作用下分解的
细胞呼吸是指在细胞内的氧化分解，而微生物的分解作用除了胞内的氧化分解，还包括胞外的分解
解析：从表中给出的数据看出，热带雨林生态系统中枯枝落叶的分解速率最快，而冻原生态系统中的分解速率最慢这取决于土壤中微生物的种类及数量，而微生物的种类和数量的多少又取决于非生物因素(温度、湿度等)是否适宜。在题目给出的选项中，光是对此影响最弱的因素
例：右图表示a、b、c三地区森林土壤有机物分解状况，则分解的作用强弱是（ ）
A.a>b>c B.c>b>a
C.c=b>a D.a>c=b
解析：由题意可知，土壤中有机物量指的是未被分解者分解的有机物的数量，由图可知，a的数量最少，则分解的落叶量最多；b次之；c数量最多，分解的落叶量最少。由此可推知，分解落叶的能力a>b>c。
2.竹子中纤维素含量很高。大熊猫每天要吃大量竹子，但一般只能利用其中一小部分纤维素。研究表明，大熊猫的基因组缺少编码纤维素酶的基因，但是肠道中有多种纤维素分解菌。
（1）大熊猫与它肠道内某种纤维素分解菌的种间关系为（ ）
A.捕食 B.寄生　　C.互利共生 D.原始合作
（2）下列叙述不合理的是（ ）
A.大熊猫是初级消费者，属于第二营养级
B.大熊猫未消化的纤维素会被分解者利用
C.纤维素分解菌促进了生态系统中的物质循环
D.能量流动方向是竹子→大熊猫→纤维素分解菌
3.在生态系统中，使二氧化碳进入生物群落 的生物主要是（ ）
A.细菌 B.真菌　　C.动物 D.绿色植物
一、概念检测
课本P67
1.能量流动和物质循环是生态系统的主要功能。判断下列相关表述是否正确。（1）物质循环发生在生物群落与非生物环境之间。（ ）
（2）能量流动和物质循环是两个相对独立的过程。（ ）
√
×
C
D
D
二、拓展应用
课本P67
1.生物圈是不是一个在物质上自给自足的系统？为什么？
是。 生物圈是指地球上所有生物与其非生物环境的总和，它们通过物质循环构成一个物质上自给自足的系统。
2.同碳元素一样，氮在生物群落和非生物环境之间也是不断循环的。为什么还要往农田中不断地施加氮肥呢？
农田是人工生态系统，是以提高农作物的产量，使能量更多地流向人类，满足人类需要为目的的。农田土壤中氮的含量往往不足以使作物高产，加之农产品源源不断地自农田生态系统输出，其中的氮元素并不能都归还土壤，所以需要施加氮肥。这与物质循环并不矛盾。
二、拓展应用
课本P67
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？
A　
B和C
D和E
这三种重金属(Hg、Pb、Cd)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。
非生物环境 生物群落
生态系统的物质循环
概念
特点
实例：碳循环
生物富集
探究土壤微生物的分解作用
概念
特点
过程
危害
探究原理
实验流程
技术要求
循环性
全球性
概念
碳的存在形式
碳出入生物群落的途径
碳循环失调--温室效应
元素
应用：
完成《三维设计》相关练习；

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