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(共28张PPT)
5.3 生态系统的物质循环
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。
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，分解者的数量很少，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。
额济纳胡杨林
问题探讨
下面请同学们深呼吸，全班人一起呼气的时候，呼出了很多二氧化碳分子，想象一下，这些二氧化碳分子离开你后，会开始怎样的旅行？
这些CO2分子中的碳元素和氧元素是怎样来到你体内的？
请大家以小组为单位，绘制一幅“碳先生”的旅行的图片。
生物体和大气中的碳的含量是怎样维持相对稳定的
一、物质循环
呼一口气，CO2分子会离开你的身体，进入大气中。你能想象它们的去向吗？
这些CO2分子中的碳元素和氧元素是怎样来到你体内的？
---物质循环
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、碳循环
二氧化碳能溶于水，因此能在大气和海洋、河流之间进行交换。因此，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，向大气排放了大量的二氧化碳。
分析碳循环的过程
P62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？
CO2（主）和碳酸盐
含碳有机物
2、碳在无机环境和生物群落之间主要是以什么形式进行循环的？
循环的范围如何？
CO2
生物圈
3、碳是如何进出生产者、消费者、分解者的？
（什么形式、哪种生命活动、形成哪些产物？）
二氧化碳能溶于水，因此能在大气和海洋、河流之间进行交换。因此，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，向大气排放了大量的二氧化碳。
请用箭头和简短的文字表明碳元素在下述各成分之间的联系。
生产者
消费者
分解者
大气中CO2
1、学生活动，构建模型：
煤、石油
水圈中的CO2库
碳循环
动植物遗体和排泄物
泥炭
煤
石油
呼吸作用
大气中的CO2库
厂房、汽车等
呼吸作用
光合作用
微生物的分解作用
燃烧
摄食
水圈中的CO2库
【方法技巧】巧辨图形判断参与碳循环的四种成分
大气中的CO2库
生产者
分解者
消费者
生产者
初级消费者
大气中的CO2库
次级消费者
分解者
大气中的CO2库（非生物的物质和能量）
生产者
初消
次消
三级消
分解者
辨图要点：
1、碳循环中，只有生产者与非生物环境之间的箭头是双向的
2、箭头指向最多的是大气中的CO2库，其次是分解者
（1）碳在无机环境和群落间循环的形式：
（2）碳在无机环境中的主要存在形式：
（3）碳在生物体内的主要存在形式：
（4）碳进入生物体的主要途径：
（5）碳在生物体之间传递途径：
（6）碳进入大气的途径：
CO2
CO2和碳酸盐
生产者的光合作用、化能合成作用
摄食（食物链/网）
①生产者、消费者呼吸作用
含碳有机物
②微生物的分解作用
③化石燃料的燃烧
3、碳循环小结：
（7）与自然界碳循环关系最为密切的两种细胞器：
（8）碳循环特点：
（9）碳循环具全球性的原因：
（10）海洋对调节大气中的碳含量起着非常重要的作用
线粒体和叶绿体
全球性
CO2能够随着大气环流在全球范围内进行
3、碳循环小结：
当大气中二氧化碳含量增加，水圈中的二氧化碳含量也________；
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____________；
增加
及时进入大气
温室效应
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
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
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
4、人类活动对碳循环的影响
化石燃料的燃烧
冰川融化
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
二、物质循环
生物群落
非生物环境
组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素
反复循环
2.含义
“物质循环的范围”指： 。
②“物质”:是指组成生物体的 ，而不是单质，也不是由这些元素组成的化合物——蛋白质、糖类、脂肪等。
③“循环”: 。
生物圈
化学元素
指组成元素在非生物环境和生物群落之间的反复利用，而不是生物群落内部。
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
充分利用稻田资源，在水稻秧苗生根后，在稻田里套放一定数量的幼鸭，起到生态循环利用、增加效益的作用。一方面，稻田里的病虫、杂草可以作为鸭的饲料，减少虫害和农药施用；另一方面，鸭的排泄物直接还田，增加肥力，减轻稻田肥料施用量，降本增效。
种养结合：种植业中可以进行牧草农作物和苗木的耕种，其中，为加大土地的时间和空间利用率，还可以进行牧草养殖业，可以养殖家禽、家畜和鱼。提高空间利用率，种养结合的原理就是利用物质的循环往复，种植业为养殖业提供饲料，养殖业为种植业提供有机肥。比如还有：牧草-作物-牛/羊； 稻-鸭/鱼
种养结合
养殖业
种植业
牧草
农作物
饲料
有机肥
家禽
家畜
鱼
苗木
1.物质循环和能量流动的起点和终点是否相同？
不同。能量流动的起点是生产者固定的太阳能，终点是以热能的形式散失。物质循环没有起点和终点。
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？
因为农民要不断地从农田中收获农产品，会带走大量的氮元素，因此要通过往农田中不断地施加氮肥，以维持农田氮循环的稳定。
思考讨论：
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
人类活动向环境中排放了很多有害物质，它们进入环境后也会进行物质循环，那么，它们的循环过程和碳循环、氮循环的过程相同吗
二、生物富集
1、概念：
2、物质：
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。
重金属：如铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)
人工合成的有机物：如DDT、六六六
水
植物
小鱼
大鱼
鱼鹰
3、发生生物富集的物质的特点
1）从非生物环境进入生物体，
沿食物链（网）逐级富集。
2）毒性强，危害大。
3）稳定而不易分解，积累而不易排出
4.生物富集现象的特点
②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
①有害物质沿着食物链逐级递增，最终积累在食物链的顶端
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
5.学习有害物质流动的特点对我们的启示
①树立环境保护的意识，实施垃圾分类，合理利用资源；
②开发新技术和新材料，有效地减少铅等有害物质的使用和排放；
③利用某些生物能够富集有害物质的特征，进行被污染环境的生物修复。
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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。
四、能量流动与物质循环的关系
探究土壤微生物的分解作用
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
探究土壤微生物的分解作用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。分解速度主要与环境温度和湿度有关。2.参考案例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探究土壤微生物的分解作用
案例一
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
实验组与对照组
叶片数量与大小基本一致
探究土壤微生物的分解作用
3.参考案例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
纱布
烧杯
土壤
水
玻璃棒
水
取出
碘液
斐林试剂
加热
案例2 探究土壤微生物对淀粉的分解作用
1.配制土壤浸出液
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
二、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
探究土壤微生物的分解作用
3.参考案例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
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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