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(共24张PPT)
第三章 生态系统及其稳定性
第3节 生态系统的物质循环
学习目标
简述生态系统物质循环的概念，概述碳循环的过程，阐明碳循环失衡与温室效应的关系。（生命观念）
01
02
能够运用物质循环的规律来解释生活中的生命现象（科学思维）
04
03
运用结构图构建碳循环模式图。（科学探究）
关注碳循环平衡失调与温室效应。 (社会责任)
问题探讨
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。
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
课本P61
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？
一、碳循环
课本P61-62
分析碳循环的过程，构建概念模型
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
资料1 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。
一、碳循环
课本P61-62
碳循环示意图
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。）
一、碳循环
课本P61-62
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。）
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
一、碳循环
2.碳进入生物群落的途径是什么？
3.碳在生物群落内传递的渠道：
食物链、食物网
①生产者的光合作用（主要）
②化能合成作用
1.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
全球性、循环往复
5.碳循环的特点：
4.碳返回非生物环境（大气圈）的途径：
②分解者的分解作用(实质是呼吸作用)
①生产者、消费者的呼吸作用
③化石燃料的燃烧
碳循环图解中各成分的判定方法
(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
分都指向的那一端(C)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。
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
课本P63
一、碳循环
1)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
2)危害
3)缓解措施
极地和高山冰川加速融化
海平面上升
气温升高
对人类和其他生物的生存构成威胁
减少化石燃料的使用，开发新能源
大力植树种草，提高森林覆盖率
与社会的联系—温室效应
一、碳循环
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。
1.概念
注意（易错点）:
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
2.范围
生物圈
3.特点
①全球性：物质循环的范围为生物圈。
②循环往复：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。
稻田养鸭，你能从物质循环角度说说它的好处吗？
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；
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(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物质作为能量的载体，使能量沿着食物链(网)流动；
④能量作为物质循环的动力，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。生态系统中的各种组成成分，正是通过能量流动和物质循环，才能够紧密地联系在一起，形成一个统一的整体。
光能→化学能→热能
化学元素(无机物→有机物→无机物)
四、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
四、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
③一些放射性物质
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.生物富集的主要渠道：
食物链、食物网
6.生物富集现象的特点:
扩散途径：
1.大气
2.水
3.生物迁移
特点：全球性
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
DDT是一种不易分解并能长期残存的农药；当人们施用DDT时，真正落到植物上的只有一少部分，其余不是落到地面，就是在大气层中漂浮，以后随雨水流入地下或顺小溪流入江河，流归大海。随着大气环流作用和海水运动，DDT被运到全球各个角落，然后再沿着食物链和食物网流动，并在生物体内积累和浓缩。可见，DDT已加入生物地球化学循环，故南极企鹅体内也会含有DDT。
四、生物富集
探究土壤微生物的分解作用
实验原理：
探究·实践
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。
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
对土壤进行高温60℃处理1h(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
探究土壤微生物对落叶的分解作用
1.假设：土壤中的微生物对淀粉具有分解作用。
2.实验材料：土壤浸出液
案例2：探究土壤微生物对淀粉的分解作用
3.实验设计
对照组：
实验组：
20℃放置7天后，取实验组和对照组的溶液分装到不同试管，分别加入斐林试剂和碘液，进行观察。
蒸馏水＋淀粉糊
土壤浸出液＋淀粉糊
案例2：探究土壤微生物对淀粉的分解作用
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
案例2：探究土壤微生物对淀粉的分解作用
实验结论：
土壤中的微生物对淀粉具有分解作用。
探究·实践 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
是否有分解淀粉的土壤微生物
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
条件
污染物
过程
探究原理
实验流程
技术要求
非生物环境 元素 生物群落
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
课堂小结

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