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(共31张PPT)
第3节 生态系统的物质循环
第3章 生态系统及其稳定性
问题探讨
土壤中的微生物能够分解有机物，这是物质循环过程中重要的一环。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？
非生物
环境
生物群落
回归
进入
物质循环具有全球性
南极的企鹅
DDT杀虫剂
农田
情景视频
血铅魅影（视频）
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
三、生物富集
日常生活中铅的应用
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。
①铅与人类的生活息息相关
②铅是一种毒性很强的化学元素
三、生物富集
水
水底沉积物
中国血蛤
资料1：不同采样点中水、水底沉积物和中国血蛤体内铅浓度
生物富集
中国血蛤
（Hiatula chinensis）
据图分析，写出分析结果：
铅在中国血蛤体内的浓度 环境浓度
③分析铅浓度在生物体中的特点
超过
三、生物富集
④分析铅浓度在生物群落内的特点
推论：铅在生物体内的浓度沿食物链 。
资料2：水体和多种水生生物体内的铅
不断升高
生物放大
水
浮游生物
鱼
水鸟
<
<
2 ppm
5 ppm
200 ppm
1600 ppm
三、生物富集
问题2：对比碳循环，分析铅在生物体内富集的原因？
消费者
生产者
分解者
吸收
摄食
呼吸作用
非生物环境中的碳
分解作用
原因： 。
铅在生物体内形成难以降解的化合物，且不易排出
1. 铅循环的过程、特点及其成因
三、生物富集
1. 铅循环的过程、特点及其成因
①营养级 一 二 三 四
②合成1 kg干重所需能量 假设均为100
③捕食上一营养级一个生物能获得的能量 假设为100 10 1 0.1
④需要捕食上一营养级生物个体数 — 10 100 1 000
⑤个体内铅含量为第1营养级个体内铅含量的倍数 1 10 1 000 1 000 000
⑥个体内铅浓度（1 kg干重中铅的含量） 1 10 1 000 1 000 000
成因：1.能量流经各营养级时，逐级递减；
2.铅在生物体内形成难以降解的化合物，不易排出。
生物体从 吸收、积蓄某种元素或 的化合物，使其在机体内浓度 环境浓度的现象。
三、生物富集
1.概念：
超过
周围环境
难以降解
2.常见的生物富集物质：
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 的；
富集物质必须是生物体能够 的且 的；
富集物质在生物代谢过程中是 的；
比较稳定
吸收
不易排出
不易被分解
三、生物富集
4.生物富集的主要途径：
食物链、食物网
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
三、生物富集
6.生物富集现象的特点：
①具有 .
原因：
1.大气 2.水 3.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 .
如右图测定结果显示DDT浓度沿食物链放大了一千万倍
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）
水
浮游生物
鱼
水鸟
<
<
2 ppm
5 ppm
200 ppm
1600 ppm
全球性
不断升高
物质循环具有全球性
南极的企鹅
DDT杀虫剂
农田
三、生物富集
7.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。
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
8.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。
(1)生物富集的物质会沿着食物链、食物网在生物体内聚集(　　)
(2)营养级越高的生物，其体内富集的有害物质的浓度越高(　　)
1.判断正误
当堂训练
√
√
2.环境中的汞、铅等重金属随食物、饮水进入生物体内，能够形成多种比较稳定的化合物，分布于生物体的多种组织细胞中，不易被排出体外。某生态系统有甲、乙、丙、丁四个营养级，在某一时间测得所含某种重金属的浓度，结果如图。下列关于该生态系统的叙述，正确的是
A.甲在该生态系统中处于第二营养级
B.该重金属在极地生态系统的生物体内可检测到
C.该重金属可以通过食物链回归非生物环境
D.丁可能是该生态系统的分解者
当堂训练
B
3.曾震惊世界的日本水俣病是人吃了被甲基汞污染的鱼所引起的，经检测，水俣湾海水中甲基汞的含量为0.017 mg/L(符合0.5 mg/L以下的安全标准)，对海水中具营养关系的甲、乙、丙、丁、戊五种生物体内残存甲基汞的含量分析，结果如表：
A.生物体内甲基汞含量的积累是通过食物链的途径实现的
B.种群丁体内甲基汞含量约是海水的3 000倍，对这个现象的正确解释是甲基汞
沿食物链逐级积累，此现象称为生物富集
C.这五种生物能量流动过程是甲→戊→丙→乙→丁
D.该生态系统内碳循环开始于生产者
C
生物 甲 乙 丙 丁 戊
甲基汞浓度(mg·L－1) 0.05 5.00 0.51 50.00 0.48
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
秋天刚收获的花生
第二年春天从土中刨出的花生
四. 探究土壤微生物的分解作用
探究 实践
1.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。
分解者的作用是将有机物分解为无机物，分解速度主要与环境温度和湿度有关。
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
四. 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？
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
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。
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
四. 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？
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
实验结果：
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。
落叶未腐烂
落叶腐烂
四. 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 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
分解
四. 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
1.实验原理：
淀粉
碘液
变蓝
淀粉
葡萄糖
产生砖红色沉淀
斐林试剂
加热
2.实验步骤：
（1）配制土壤浸出液
四. 探究土壤微生物的分解作用
2.实验步骤：
（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
动
力
课堂小结
生态
系统
结构
功能
能量流动
物质循环
信息传递
载体
决定
过程
特点
生物富集
组成成分
营养结构
渠道
参与
(1)可采用加热烘干的方法除去实验组中的土壤微生物(　　)
(2)应将实验组和对照组的土壤放在隔绝空气的条件下(　　)
(3)对照组中落叶的分解速度明显高于实验组(　　)
(4)实验组和对照组可以分别选择不同种类的落叶进行实验(　　)
1.判断正误
当堂训练
×
×
√
×
2.某生物兴趣小组以带有落叶的表层土壤(深5 cm左右)为实验材料，研究土壤微生物在适宜温度下的分解作用，对土壤处理情况如表所示。下列有关叙述不正确的是
A.该实验能探究不同土壤湿度条件下，土壤微生物对落叶的分解作用
B.为了控制实验中的无关变量，作为实验材料的落叶也应进行灭菌处理
C.若该实验的自变量为土壤是否进行灭菌处理，实验中对照组是1组和3组
D.预期结论是1、3组的落叶不被分解，2、4组中的落叶被不同程度地分解
当堂训练
C
组别 1组 2组 3组 4组
土壤处理 灭菌 不灭菌 灭菌 不灭菌
湿润 湿润 较干燥 较干燥
3.一位同学要探究土壤微生物能否分解农药，并尽快得出实验结论，用“敌草隆”(一种除草剂)进行实验：取等量沙土分装于相同的两个容器中，a组高压灭菌，b组不灭菌。下列有关叙述正确的是
A.向a、b中喷入等量的“敌草隆”，再置于同一恒温箱中培养相同时间
B.检测“敌草隆”的消失情况，预计a的“敌草隆”全部消失，b的基本
不变
C.只用沙土实验效果比用几种典型土壤混合后的好
D.再增加c组作为对照，不喷入“敌草隆”，其他处理与a、b组相同
当堂训练
A
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。 （ ）
2.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
D
3.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
一、概念检测
C
D
1.生物圈是不是一个在物质上自给自足的系统 为什么
二、拓展应用
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。
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
二、拓展应用
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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