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(共32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
本节聚焦:
阐述生态系统的物质循环过程
说明物质循环与能量流动的关系
理解生物富集的成因和危害
尝试探究土壤微生物的分解作用
学习目标
1.通过分析碳循环的过程，建构碳循环模型，概述生态系统的物质循环培养运用科学思维分析问题、解决问题的能力。(科学思维)
2.通过问题串，理解物质循环的过程，生成物质循环的概念。(生命观念)
3.通过比较物质循环与能量流动的关系，建立普遍联系的观点及生命系统的物质和能量观。(生命观念)
4.关注碳循环平衡失调与温室效应，关注生物富集。(社会责任)
【问题探讨】
荒漠中缺乏水分，分解者数量很少
讨论:
1.胡杨死亡后，为什么很长时间都没有腐烂？
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。
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？
枯枝落叶少，物质循环慢
两种元素在生物群落和非生物环境之间是不断循环 的。
呼一口气，许多二氧化碳分子就离开你的身体，进入大气中。
你能想象这些二氧化碳分子的去向吗？
二氧化碳分子中的碳元素和氧元素又是怎样来到你体内的？
食物
人体的细胞呼吸
CO2
植物的光合作用
大气中二氧化碳库
光合作用
呼吸作用
溶解
光合作用
呼吸作用等将有机物分解为CO2。
呼吸作用等将有机物分解为CO2。
分解、/呼吸作用
呼吸作用等将有机物分解为CO2。
煤、石油
水体中的HCO3-等
进
出
进
出
进
出
阅读课本p62，图3-10。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)
分解者：
消费者：
生产者：
光合作用等将CO2转化为有机物；
摄食等将前一营养级的有机物转化为自身的有机物；
食腐、腐生等将现成有机物转化为自身有机物；
一、碳循环
大气中的CO2库
燃
烧
光
合
作
用
呼
吸
作
用
生产者
消费者
摄食
微生物的
分
解
作
用
呼
吸
作
用
动植物的遗体和排遗物
泥炭、煤、石油
化石燃料
分解者
一、碳循环
非生物环境
生物
群落
（有机物）
CO2
CO2
任务：用关键词、线段、箭头、方框等构建碳循环的模型。
①
②
③
④
⑤
⑦
⑧
⑥
⑨
思考2：碳循环方向（单向、循环）
结论：p62
思考1：图中哪些箭头表示CO2形式？
1. 碳在非生物环境和生物体内分别以什么形式存在？
2.碳在无机环境和生物群落之间主要的循环形式？循环范围是？
3.碳从无机环境进入生物群落的方式？
4.碳从生物群落进入无机环境的方式？
5.与碳循环关系最密切的两种细胞器？
6.物质循环中，对物质转化必不可少的生物因素是？
7.总结碳循环的特点
二氧化碳和碳酸盐
生产者的光合作用或化能合成作用
①动植物的呼吸作用
②微生物的分解作用
③化石燃料的燃烧
线粒体、叶绿体
生产者、分解者
循环往复运动、全球性
CO2
生物圈
思考总结以下问题
（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。
全球性
循环往复运动
物质：
循环过程：
C、H、O、N、P、S等
非生物环境 生物群落
二.生态系统的物质循环
（1）动物的取食、消化能促进物质循环；
稻田养鸭养鱼
（3）动物呼出的CO2还可为水稻的光合作用补充原料。
（2）动物粪便中氮、磷可供水稻吸收利用；
（4）应用
三、能量流动和物质循环的关系
关系：
同时进行，相互依存，不可分割。
合成
分解
②物质是能量沿着食物链（网）流动的 ；
③能量是物质在生物群落和非生物环境之间循环往返的 。
载体
动力
①能量的固定、储存、转移和释放都离不开
物质的 和 ；
任务：在碳循环模型上用另种颜色画出能量流动情况
能量流动 物质循环
范围
特点
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
三. 能量流动和物质循环的关系
联系
过程
形式
（1）二者是生态系统的主要功能，同时进行、相互依存，不可分割。
（2）物质是能量流动的载体，使能量沿着食物链（网）流动；
（3）能量是物质反复循环的动力。
大气中的CO2库
生产者
消费者
分解者
碳循环图解中各成分的判定方法
规律：
(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。
(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C为大气中的CO2库。
考点精练
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
典题应用：识别图中各成分
四.碳循环失调——温室效应
化石燃料的燃烧
冰川融化
（1）原因：
①化石燃料的开采和使用大大增加了二氧化碳的排放
②森林、草原等植被遭到大面积破坏。
（2）危害：
引起全球性气候变化
（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 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。
冰川加速融化，海平面上升
增加碳储存
减少碳排放
课本p63与社会联系
一、碳循环
与社会的联系——温室效应
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。
化石燃料的大量燃烧
大气中CO2含量增加
温室效应
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。
2060年
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。
碳达峰
2030年
碳中和
(1)参与物质循环的对象是含有碳的糖类、脂肪、蛋白质等有机物(　　)
(2)物质循环的范围是生物圈，而不是具体的某一生态系统(　　)
(3)沼渣等作为肥料还田，使物质能够循环利用(　　)
(4)由于过度地开采和使用化石燃料，破坏了生态系统的碳平衡，导致大气中二氧化碳浓度增加并引起全球气候变化(　　)
(5)碳元素以无机物的形式在生物群落中流动(　　)
×
√
判断正误
√
√
×
阅读教材P63页、P64页相关内容，明确以下知识
1.生物富集的概念
2.引起生物富集的物质的种类、特点
3.生物富集的主要途径
4.生物富集的特点
5.生物富集的危害及措施
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. 物质
人工合成的有机物： 如DDT、六六六等。
重金属：如铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)等。
3. 物质的特点：
①在环境和生物体中存在形式是比较_____的；
②必须是生物体能够______的且__________的；
③在生物代谢过程中是__________________的；
稳定
吸收
不易被分解
不易排出
4. 生物富集的主要途径：___________________。
食物链、食物网
1. 概念：
水
植物
小鱼
大鱼
鱼鹰
生物富集
5. 实例：
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、动物直接吸收铅
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
铅在生物体内的浓度沿食物链不断升高
材料一：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具有全球性
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
材料二：如右图测定结果显示DDT浓度沿食物链放大了一千万倍。
6. 特点：
生物富集
(即随营养级升高，浓度逐级递增，呈现生物放大现象)
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。
1956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
对生物体有害，且富集的物质会沿着食物链积累，最终威胁食物链顶端的生物(如人类)。
7. 危害：
例. 芦苇：可以吸收水中的有毒物质，抗毒能力非常强；
在湖泊里种植大量芦苇，然后将芦苇进行封存，防止
有毒物质重新进入环境。
8. 有效地减少生物富集的措施：
生物富集
①合理利用资源
②减少排放
③实施垃圾分类
④种植能富集有害重金属元素的植物等
例：下面是甲、乙、丙、丁四个种群在一个达到生态平衡的环境中残留农药的DDT的平均浓度：
写出四个种群的能量流动渠道：_____________
乙
甲
丙
丁
构建食物网的方法：
（教材P67拓展应用）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
D和E
A
B和C
练习与应用
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
重金属会沿着食物链在鱼体内聚集，营养级越高，相对含量越高。
(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　　
(3)能量流动沿着食物链逐级递减，而生物富集沿着食物链逐级递增
(4)生物富集的有害物质同碳循环过程相似。
(5)植物叶片通过光合作用吸收了有害物质进入生物群落。
√
判断正误
√
√
×
×
秋天刚收获的花生
第二年春天从土中刨出的花生
1. 实验原理
（1）土壤中存在种类、数目繁多的细菌、真菌等微生物，它们在生态系统中的成分为 。
（2）分解者的作用是将环境中的 分解为 ，其分解速度与环境中的 、 等环境因素有关。
分解者
有机物
无机物
温度
探究土壤微生物的分解作用
湿度
探究·实践
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
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）
相同时间内实验组落叶腐烂程度 对照组
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，可将土壤用塑料袋包好，放在60℃恒温箱中1小时灭菌
探究土壤微生物的分解作用
探究.实践
案例1：
小于
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
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
探究土壤微生物的分解作用
探究.实践
案例2：
淀粉被水解
(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(　　)
×
×
判断正误
√
×
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
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。 （ ）
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
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？
【提示】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？
【提示】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。
二、拓展应用

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