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(共42张PPT)
第3章 第3节 生态系统的物质循环
呼一口气，许多二氧化碳分子就离开你的身体，进入大气中。这些二氧化碳分子离开你后，会开始怎样的旅行？
食物
人体的细胞呼吸
CO2
植物的光合作用
碳元素和氧元素在生物群落和非生物环境之间是不断循环的。
生物体和大气中的碳的含量是怎样维持相对稳定的呢
一、碳循环
请同学们自主阅读教材P61-63，小组合作思考讨论完成问题。
1.碳在非生物环境和生物体内分别以什么形式存在？
2.碳以什么形式通过什么途径进入生物群落；碳以什么形式通过什么途径在群落内部传递？
3.生物群落中的碳以什么形式返回无机环境？通过哪些途径？
4.请用关键词、线段、箭头、方框等构建碳循环的模型。
5.碳循环与温室效应有什么关系？如何缓解温室效应？
6.你如何看待人类活动对碳循环的影响？
7.物质循环的概念、特点？物质循环中的“物质”指？人类可以怎样改进农业生产方式？
一、碳循环
分析碳循环的过程
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？
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)？ （请用关键词、线段、箭头、方框等构建碳循环的模型。）
②在生物体中：
主要是有机物的形式
①在非生物环境中：
主要是CO2的形式
一、碳循环
光合作用
呼吸作用
溶解
光合作用
生产者
(2)呼吸作用:将有机物分解为二氧化碳。
(1)光合作用等:将二氧化碳转化为有机物。
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)？
大气中的二氧化碳库
一、碳循环
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)？
大气中的二氧化碳库
呼吸作用
摄食
消费者
(2)呼吸作用等:将有机物分解为二氧化碳。
(1)摄食等：将前一营养级的有机物转化为自身的有机物。
一、碳循环
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)？
大气中的二氧化碳库
分解者
(2)微生物的分解作用等：将有机物分解为二氧化碳。
(1)食腐、腐生等:将现成有机物转化为自身有机物。
分解者
微生物的分解作用
一、碳循环
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)？
大气中的二氧化碳库
其他途径：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。
煤、石油
一、碳循环
遗体和排出物
摄食
燃烧
生产者
消费者
分解者
化石燃料
呼吸作用
呼吸作用
光合
作用
大气中的CO2库
分解作用
非生物环境
生物
群落
1.碳循环的过程
一、碳循环
3.进入生物群落的途径：
4.碳在生物群落内传递的途径：
食物链（网）
生产者的光合作用、化能合成作用
2.流动形式
①生物群落与非生物环境间：CO2
②生物群落内部：含碳有机物
二氧化碳
6.碳循环的形式：
5.碳返回非生物环境的途径：
②分解者的分解作用
①生产者、消费者的呼吸作用
③化石燃料的燃烧
非生物环境 （ CO2 ）
生物群落
（有机物）
光合作用、化能合成作用
呼吸作用、分解作用
一、碳循环
6.实现碳循环的关键因素：
生产者和分解者
7.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
5.碳在生物群落中传递的主要途径：
食物链、食物网
8.碳循环的特点：
具有全球性
9.碳循环具有全球性的原因：
CO2能够随着大气环流在全球范围内进行
一、碳循环
碳循环图解中各成分的判定方法
突破口：
(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。
生产者
大气中的CO2库
消费者
分解者
(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。
一、碳循环
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。
3.你如何看待人类活动对碳循环的影响？
碳循环失调有什么影响呢？与温室效应有关吗？
分析碳循环的过程
思考·讨论
一、碳循环
大气中的温室气体(CO2、CH4、N2O等)相当于保温层。大气中CO2越多，地球上的温度升高就越快，这种现象就叫做“温室效应”。
①原因
非生物环境
生物
群落
呼吸作用、分解作用
光合作用、化能合成作用
化石燃料燃烧增加
《与社会的联系》
(2)森林、草原等植被遭到大面积破坏。
(1)化石燃料的开采和使用大大增加了二氧化碳的排放。
温室效应
一、碳循环
②危害
《与社会的联系》
温室效应
一、碳循环
将何去何从？我们还能
活多久？
气温升高
加快极地冰川融化
海平面上升
洪灾、旱灾不断
土地荒漠化加剧
威胁人类和生物的生存。
③防治措施
减少煤、石油等化石燃料的燃烧
开发新的洁净能源，如核能、太阳能、风能、水能等
植树造林(森林碳汇)
直接从空气中捕集并封存
增加碳汇
减少碳排放
中国国家主席习近平在2020年9月22日召开的联合国大会上表示：“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，CO2排放力争于2030年前达到峰值，争取在2060年前实现碳中和。
《与社会的联系》
温室效应
一、碳循环
碳汇一般是指从空气中清除二氧化碳的过程、活动、机制。
碳达峰
碳中和
2030年
2060年
碳排放在由升转降的过程中，碳排放的最高点即碳峰值
大多数发达国家已经实现碳达峰
我国目前碳排放增速放缓，但仍呈增长态势，尚未达峰。
人为排放源与通过植树造林、碳捕集与封存技术等人为吸收汇达到平衡
碳中和的吸收汇只包括通过植树造林、森林管理和碳捕获与封存等人为活动增加的碳汇，而不是自然碳汇。
一、碳循环
组成生物体的　　　　　　　　　　等基本元素，在不断进行着
从　 　　　 到　　　 　，又从　 　　　 的循环过程。
非生物环境
C、H、O、N、P、S
范围：
物质：
循环过程：
特点：
生物圈，又叫生物地球化学循环
C、H、O、N、P、S等
非生物环境 生物群落
循环往复运动，全球性
生物群落
生物群落到非生物环境
2.
3.应用实例：
种养结合-如稻田中养鱼养鸭
1.概念：
二、生态系统的物质循环
组成生物体的C、H、O、N、P、S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。又叫生物地球化学循环（biogeochemical cycle）
2.范围
生物圈 又叫生物地球化学循环
3.特点
①全球性
②循环往复运动
注意:
1.“物质循环”中的物质指的是碳、氢、氧、氮、磷、硫等元素，而不是化合物或者单质；
2.“物质循环”中的循环发生在非生物环境与生物群落之间，在生物群落内部物质是沿食物链和食物网单向流动的。
二、生态系统的物质循环
1.概念
——种养结合模式
（1）动物的取食、消化能促进物质循环；
（3）动物呼出的CO2还可为水稻的光合作用补充原料
（2）动物粪便被分解者分解后可供植物吸收利用，
3.在农业方面的应用：
二、生态系统的物质循环
A：生产者
B：分解者
A
B
C
D
E
F
C：大气中的二氧化碳库
D：初级消费者
E：次级消费者
F：三级消费者
碳循环示意图
氮元素是不断循环的，但农田生态系统为什么仍需不断施加氮肥？（课后拓展题）
农田土壤中氮元素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。
第二课时
土壤中的微生物能够分解有机物，这是物质循环过程中的重要一环。生态系统中的消费者能够加快物质的循环过程。是不是所有物质都能较快地通过食物链回归非生物环境呢
像铅这样，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为什么现象
请同学们自主阅读教材P63-65，小组合作思考讨论完成问题。
1.什么是生物富集？常见参与生物富集的物质有哪些？
2.发生生物富集的物质的特点？
3.生物富集的主要途径？
4.生物富集与生物放大的区别与联系。
5.若某地发生铅污染，谁会是群落中铅含量最高的群体？这种现象只会发生在污染地区吗？从中归纳总结出生物富集的特点？
6.生物富集有何危害？如何有效地减少生物富集现象？
7.能量流动和物质循环的有什么区别与联系？
三、生物富集
1.概念：
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 环境浓度的现象。
超过
2.常见的生物富集物质：
三、生物富集
如DDT、六六六等
重金属：
人工合成的有机化合物：
如铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)等
3.发生生物富集的物质的特点：
在环境和生物体中存在形式是比较稳定的；
富集物质必须是生物体能够吸收的且不易排出的；
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
三、生物富集
5.生物富集与生物放大的区别与联系：
比较 项目 生物富集 生物放大
区别
联系 有害物质在生物体内形成稳定的不易排出的物质
通过食物链逐步浓缩
生物富集是生物放大的前提
6.实例——铅的富集过程：
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
(1)铅在生物体内的浓度沿食物链不断升高
三、生物富集
①具有全球性
原因：
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
三、生物富集
7.生物富集现象的特点：
思考：在农田中大量使用的DDT杀虫剂，为什么会在南极的企鹅体内检测到
1.大气 2.水 3.生物迁移等途径扩散到世界各地
8.生物富集的危害：
在生物体内形成积累性中毒
进入人体的甲基汞在体内代谢缓慢，且不易排出，严重时会引起中毒。通过血脑屏障进入大脑的汞会侵害脑神经，导致脑萎缩。
9.减少生物富集的的措施：
合理利用资源，减少排放；实施垃圾分类；种植能富集有害重金属元素的植物。
1952年，日本5万多只猫集体跳海自尽
2017年9月24日《水俣公约》第一届缔约国会议开幕 日本患者呼吁加强管控
三、生物富集
A、B、C、D为食物网中的四个生物种群，各种群DDT富集如图所示，则该生物之间可能构成的食物链（网）是：
DDT相对含量
B
D A
C
↗ ↘
↘ ↗
三、生物富集
能量流动
物质循环
群落环境间主要以CO2形式
在无机环境与生物群落之间循环往返(封闭型)
各营养级间(生物群落)
生物圈
单向流动，逐级递减
全球性、循环性
形式
过程
范围
特点
主要以有机物中化学能
沿食物链（网）单向流动(开放型)
四、能量流动与物质循环之间的关系
能量流动 物质循环
范围
形式
特点
过程
联系 生物群落(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，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)
四、能量流动与物质循环之间的关系
1.《探究土壤微生物在落叶分解中的作用》该实验的自变量、因变量、无关变量是什么？在实验中是如何控制自变量的？实验结果是怎样的？
2.《探究土壤微生物对淀粉的分解作用》该实验的自变量和因变量是什么？实验中选用什么试剂检测因变量的变化？该实验的设计思路是什么？
请同学们自主阅读教材P65-66，小组合作思考讨论完成问题。
探究土壤微生物的分解作用
探究·实践
一、
探究土壤微生物的分解作用
探究·实践
秋天刚收获的花生
第二年春天从土中刨出的花生
1.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至数月时间。
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
二
探究土壤微生物的分解作用
探究·实践
案例1：落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？
探究土壤微生物的分解作用
探究·实践
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
不能加热烘干，会导致土壤理化性质发生改变，可将土壤用塑料袋包好，放在60℃恒温箱中1小时灭菌
土壤进行处理，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。
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
落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？
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。
实验结果：
落叶未腐烂
落叶腐烂
案例1：落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？
探究土壤微生物的分解作用
探究·实践
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
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
1.实验原理：
2.实验步骤：
探究土壤微生物的分解作用
探究·实践
探究土壤微生物的分解作用
探究·实践
案例2：探究土壤微生物对淀粉的分解作用
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，水浴加热 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
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
生态
系统
结构
功能
能量流动
物质循环
信息传递
动
力
载体
决定
过程
特点
生物富集
组成成分
营养结构
渠道
参与
课堂小结
练习与应用
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。
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。
二、拓展应用
练习与应用
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
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
D和E
A
B和C
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。

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