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(共33张PPT)
3.3 生态系统的物质循环
新教材 人教版 选择性必修2
一.生态系统的物质循环
1.碳循环
1.碳循环
教材梳理
预习新知　夯实基础
图中：① ，② ，③ ，④ ，⑤_____
。
光合作用
呼吸作用
消费者
呼吸作用
分解
作用
1.实例：①碳循环
光合作用
光合作用
光合作用
大气中的CO2库
呼吸作用
呼吸作用
呼吸作用
呼吸作用
微生物的分解作用
煤 石油
分解者
溶解
摄食
一.生态系统的物质循环
大气中的二氧化碳库
煤、石油
在非生物环境中
在生物群落中
碳的存在形式：
生物群落中的有机物
思考 讨论
1.碳在非生物环境和生物体内分别以 什么形式存在？
主要是二氧化碳，少许碳酸盐。
主要是含碳有机物。
大气中的二氧化碳库
思考 讨论
2.碳是如何进出生产者、消费者、分解者的
（以什么形式、通过哪种生命活动、 形成哪些产物等）？
光合作用
呼吸作用
溶解
光合作用
进：光合作用、化能合成作用
生产者
将二氧化碳转化为有机物；
将有机物分解为二氧化碳。
出：呼吸作用
大气中的二氧化碳库
碳循环
呼吸作用
摄食
思考 讨论
2.碳是如何进出生产者、消费者、分解者的
（以什么形式、通过哪种生命活动、 形成哪些产物等）？
消费者
进：摄食
出：呼吸作用
将有机物分解为二氧化碳。
将前一营养级的有机物转化为自身的有机物；
大气中的二氧化碳库
碳循环
微生物的分解作用
分解者
分解者
思考 讨论
2.碳是如何进出生产者、消费者、分解者的
（以什么形式、通过哪种生命活动、 形成哪些产物等）？
进：食腐、腐生
出：呼吸作用
将现成有机物转化为自身有机物；
将有机物分解为二氧化碳。
煤、石油等化石燃料的开采与使用。
将有机物分解为二氧化碳等。
大气中的二氧化碳库
煤、石油
其他途径
海洋对碳循环的调节
海洋对于调节大气中的碳含量起着非常重要的作用。
当大气中二氧化碳含量增加，水圈中的二氧化碳含量也随之增加。
如果大气中的二氧化碳发生局部短缺，水圈中的二氧化碳也能即使进入大气。
结合课本P62图3－10，用关键词、线段、箭头等完善碳循环的过程。
提示　如图所示
（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）
A.碳的存在形式
非生物环境：
CO2（主要）和碳酸盐
生物群落：
含碳有机物
B.碳在生物群落和非生物群落之间循环的形式：
CO2
C.碳在生物群落内的传递形式：
含碳有机物
D.碳进入生物群落的途径：
光合作用（主要）和化能合成作用
E.碳在生物群落中传递的主要途径：
食物链、食物网
F.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；
1.实例：①碳循环
一.生态系统的物质循环
总结：
G.与自然界碳循环关系最为密切的两种细胞器：
线粒体和叶绿体
H.碳循环特点：
全球性
J.碳循环具全球性的原因：
CO2能够随着大气环流在全球范围内进行
K.海洋对调节大气中的碳含量起着非常重要的作用
L.碳循环失调的后果：
温室效应
（1）温室气体：
二氧化碳等
（2）主要原因：
①化石燃料的开采和使用大大增加了CO2的排放
②森林、草原等植被遭到大面积破坏
（3）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.实例：①碳循环
一.生态系统的物质循环
1.概念:
组成生物体的________________________等______，都在不断进行着从_____________到__________，又从__________到____________的_____过程，这就是生态系统的物质循环，又叫_________________；
碳、氢、氧、氮、磷、硫
元素
非生物环境
生物群落
生物群落
非生物环境
循环
生物地球化学循环
2.范围—________
生物圈
3.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；
全球性
循环往复运动
2.生态系统的物质循环
一.生态系统的物质循环
碳循环中各成分的确定方法
[规律总结]
注意: 碳循环中各成分包括:生产者、消费者、分解者和大气中的CO2库。
生产者
大气中的CO2库
消费者
分解者
【检测】识图
A______________
B______________
C______________
D______________
A______________
B______________
C______________
D______________
E______________
F______________
生产者
大气中的二氧化碳库
消费者
分解者
大气中的二氧化碳库
三级消费者
分解者
次级消费者
生产者
初级消费者
【思考】若使上图表示完整的碳循环，需补充__________________
化石燃料的燃烧
3.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。
一.生态系统的物质循环
能量流动和物质循环关系分析
(1)能量流动和物质循环相伴而行，但能量在传递过程中由光能→化学能→热能，而物质在循环过程中，由无机物(CO2)→有机物→无机物(CO2)。
(2)能量流动的终点是热能散失到非生物环境中，不能循环利用。而物质循环产生的CO2又被重新利用，所以没有终点。
核心归纳
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
一.生态系统的物质循环
4.生物富集
（1）实例——铅的富集:分析铅浓度在生物体中的特点
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。
(2)概念：
(3)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
(4)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；
(5)生物富集的主要途径：
食物链、食物网
一.生态系统的物质循环
4.生物富集
③某些放射性物质
(6)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
一.生态系统的物质循环
3.生物富集
实验 探究：探究土壤微生物的分解作用
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
一.生态系统的物质循环
背景资料
提出问题
做出假设
设计实验方案
进行实验
分析结果、得出结论
表达交流
实验 探究：探究土壤微生物的分解作用
采集土壤微生物的方法
一.生态系统的物质循环
背景资料
提出问题
做出假设
设计实验方案
进行实验
分析结果、得出结论
表达交流
采集带有落叶的土壤
土壤垂直剖面模式图
枯枝落叶层
有机碎屑层
腐殖质层
淀积层
枯枝落叶层
有机碎屑层
带有落叶的土壤中含有土壤微生物较多，
好氧微生物主要生活于土壤表层。
如何证明土壤微生物具有分解作用？
有机物的分解
现象
本质
分解过程中，物质发生怎样的变化？
落叶等的腐烂
影响
因素
实验 探究：探究土壤微生物的分解作用
一.生态系统的物质循环
背景资料
提出问题
做出假设
设计实验方案
进行实验
分析结果、得出结论
表达交流
问题1：落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的
实验 探究：探究土壤微生物的分解作用
一.生态系统的物质循环
背景资料
提出问题
做出假设
设计实验方案
进行实验
分析结果、得出结论
表达交流
可能的实验现象（以一片落叶为例）
一个月后的落叶
新采集的落叶
问题2：土壤微生物能分解淀粉
实验 探究：探究土壤微生物的分解作用
一.生态系统的物质循环
背景资料
提出问题
做出假设
设计实验方案
进行实验
分析结果、得出结论
表达交流
可能观察到的实验现象
加碘液：
加斐林试剂：
参考案例1：
提出问题
实验假设
实验 设计 自变量
实验组
对照组
实验现象
结论分析
落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？
落叶在土壤微生物的作用下可以腐烂
土壤中是否含微生物
对土壤高温处理（灭菌）
对土壤不做任何处理（自然状态）
相同时间内对照组落叶腐烂，实验组不腐烂
土壤微生物对落叶有分解作用
增加重复次数（每组落叶等量若干，组内设置多组等）
背景资料
提出问题
做出假设
设计实验方案
进行实验
分析结果、得出结论
表达交流
实验 探究：探究土壤微生物的分解作用
一.生态系统的物质循环
土壤进行处理，排除土壤微生物的作用
土壤不进行处理，自然状态
注意：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。
落叶未腐烂
落叶腐烂
背景资料
提出问题
做出假设
设计实验方案
进行实验
分析结果、得出结论
表达交流
实验 探究：探究土壤微生物的分解作用
一.生态系统的物质循环
参考案例1：
参考案例2：
提出问题 实验假设 实验设计 自变量 实验组 对照组 实验现象 加入 碘液 A1
B1
加入斐林试剂 A2
B2
结论分析 土壤微生物能分解淀粉吗？
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杯中加入适量淀粉糊+30mL土壤浸出液
B杯中加入等量淀粉糊+30mL蒸馏水
背景资料
提出问题
做出假设
设计实验方案
进行实验
分析结果、得出结论
表达交流
一.生态系统的物质循环
一、实验原理
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
纱布
烧杯
土壤
水
玻璃棒
水
取出
碘液
斐林试剂
加热
1.配制土壤浸出液
二、实验步骤
一.生态系统的物质循环
背景资料
提出问题
做出假设
设计实验方案
进行实验
分析结果、得出结论
表达交流
2.另取两只烧杯，编号A、B
淀粉糊
加入土壤
浸出液
加入
碘液
A
B
加入蒸馏水
A1
A2
B1
B2
加入碘液
加入斐林试剂
加入斐林试剂
实验
结果
不变蓝
出现砖红色沉淀
变蓝
不出现砖红色沉淀
室温（20℃）环境放置7d后
一.生态系统的物质循环
背景资料
提出问题
做出假设
设计实验方案
进行实验
分析结果、得出结论
表达交流
参考案例2：
提出问题 实验假设 实验设计 自变量 实验组 对照组 实验现象 加入 碘液 A1
B1
加入斐林试剂 A2
B2
结论分析 土壤微生物能分解淀粉吗？
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杯中加入适量淀粉糊+30mL土壤浸出液
B杯中加入等量淀粉糊+30mL蒸馏水
背景资料
提出问题
做出假设
设计实验方案
进行实验
分析结果、得出结论
表达交流
一.生态系统的物质循环
不变蓝
变蓝
产生砖红色沉淀
不产生砖红色沉淀
土壤浸出液中的微生物能分解淀粉

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