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(共30张PPT)
3.3 生态系统的物质循环
保罗·赫尔曼·穆勒是一位瑞士化学家。1939年秋，他发现了DDT的杀虫功效，因此在1948年得到诺贝尔生理学或医学奖。这是首次由非生理学家夺此殊荣。
DDT使用多年后，科学家从生活在南极的企鹅脂肪组织内检测到。而南极大陆从未使用过DDT，地球上的物质是怎样循环的呢？
（Paul Hermann Müller，1899年1月12日出生于瑞士索洛图恩州奥尔坦，1965年12月12日逝世于巴塞尔）
地球上的水是怎样循环的？
积极思维
降水
蒸发
植物的蒸腾作用
降水
蒸发
水在全球迁移和变化示意图
地下径流
事实：
1.水从地球表面通过蒸发进入大气圈，同时又不断从大气圈通过降水而回到地球表面。每年地球表面的蒸发量和全球降水量基本相等，因此这两个相反的过程就达到了一种平衡状态。
2.地球表面是由陆地和海洋组成的，陆地的降水量大于蒸发量，而海洋的蒸发量大于降水量，陆地上多余的水通过江河源源不断地输送给大海，以弥补海洋因蒸发而丧失的水。
地球上的水是怎样循环的？
积极思维
降水
蒸发
植物的蒸腾作用
降水
蒸发
水在全球迁移和变化示意图
地下径流
事实：
3.虽然植物在光合作用中要消耗一定量的水，但是植物通过呼吸作用和蒸腾作用又把大部分的水送回了大气圈。
思考：
1.蒸发和降水推动了水在全球范围内进行循环。蒸发和降水过程是怎样进行的？
2.“海纳百川”和“云蒸霞蔚”等自然现象的形成与水循环有什么关系？
水循环的途径：
降水和蒸发是水循环的两种方式。
海洋
陆地
大气中的水
降水
降水
蒸发
蒸发
地表径流
动力：
由太阳能推动
地球上的水是怎样循环的？
积极思维
各种生命活动都离不开水，水和水循环对于生态系统具有特别重要的意义。除了水，由于碳、氧、氮、磷等对生命活动也很重要，科学家对它们的循环过程也进行了深入研究。
物质循环的概念：
组成生物体的碳、氢、氧、氮、磷、硫、钙等元素，在生态系统中不断地进行着无机环境到生物群落，再回到无机环境的循环过程，这一过程称为生态系统的物质循环。物质循环是在地球上最大的生态系统——生物圈中进行的，具有全球性，因此又称为生物地球化学循环。
一、生态系统的物质是不断循环的
阅读教材85页，整理下列问题：
碳的存在形式有哪些？
碳的流动形式是什么，碳循环的主要形式是什么？
碳进入群落的途径和返回大气的途径分别有哪些？
完善碳循环示意图？
举例说明在农业生产上人们是如何利用碳循环原理增加作物产量的？
1.碳循环
假如你在操场上运动，呼出一口气，许多CO2分子就离开你的身体。想象一下，这些CO2分子离开你之后，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
思考:生物体和大气中的碳含量，都长期处于稳定的状态，这是怎样维持的呢？
这两种元素在生物群落和非生物环境之间是不断循环的。
1.碳循环
分析碳循环的过程
讨论1：碳在非生物环境和生物体内分别以什么形式存在？
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。
在非生物环境中：
主要是CO2，少许碳酸盐。
在生物群落中：
主要是含碳有机物。
碳的存在形式：
思考 讨论
大气中的二氧化碳库
讨论2：碳是如何进出生产者、消费者、分解者的（以什么形式、通过哪种生命活动、 形成哪些产物等）？
光合作用或化能合成
呼吸作用
溶解
光合作用
进：光合作用（主要方式）
生产者
将二氧化碳转化为有机物。
将有机物分解为二氧化碳。
出：呼吸作用
化能合成作用
思考 讨论
消费者
进：摄食
出：呼吸作用
将有机物分解为二氧化碳。
将前一营养级的有机物转化为自身的有机物；
讨论2：碳是如何进出生产者、消费者、分解者的（以什么形式、通过哪种生命活动、 形成哪些产物等）？
思考 讨论
大气中的二氧化碳库
呼吸作用
摄
食
大气中的二氧化碳库
微生物的分解作用
分解者
分解者
进：食腐、腐生
出：微生物的分解作用
将现成有机物转化为自身有机物；
将有机物分解为二氧化碳。
思考：土壤腐殖质中的碳总量与哪些因素有关？
枯枝落叶层
有机碎屑层
腐殖质层
淀积层
取决于碳的进出量，有机物输入多，分解者呼吸强度小的土壤中，腐殖质含量相对较高。
如：温带森林 热带雨林（腐殖质厚度）
＞
讨论2：碳是如何进出生产者、消费者、分解者的（以什么形式、通过哪种生命活动、 形成哪些产物等）？
思考 讨论
呼吸作用
环境
分解者
环境
CO2
消费者
生产者
呼吸作用
光合作用
化能合成作用
捕食
呼吸作用
遗体残骸
遗体
排遗物
讨论3：碳的进出除生产者、消费者、分解者外，还有没有其他途径？
(1)CO2与HCO3-的相互转化；
(2)CaCO3与HCO3-的相互转化；
(3)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。
大气中的二氧化碳库
煤、石油
水体中的HCO3-等
岩石中的CaCO3等
②如果大气中二氧化碳发生局部短缺，水圈中的二氧化碳也能及时进入大气。
①当大气中二氧化碳含量增加，水圈的二氧化碳含量也随之增加。
海洋对调节大气中的碳含量起着非常重要的作用
思考 讨论
(1)碳循环示意图
遗体和排遗物
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
或化能合成作用
大气中的CO2库
分解作用
非生物
环境
生物
群落
水圈中的CO2库
1.碳循环
大气环流
海洋洋流
循环往复、全球性
(2)碳循环的特点
注意: 碳循环中各成分包括:生产者、消费者、分解者和大气中的CO2库。
生产者
大气中的CO2库
消费者
分解者
拓展：碳循环图解中各成分的判定方法
思路：
1. 先看双箭头：双箭头代表生产者、大气中的CO2库；
2. 其他所有成分都指向C，则C为大气中的CO2库；
3. 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CO2库
生产者
消费者
分解者
大气中的CO2库
生产者
初级消费者
次级消费者
三级消费者
分解者
拓展：碳循环图解中各成分的判定方法
①__________
②__________
③_________________
④_________________
⑤_________________
光合作用
捕食（摄食）
动植物的呼吸作用
分解者的分解作用
化石燃料的燃烧
如图是生态系统的碳循环示意图。其中①~⑤表示碳元素在生态系统中循环的途径。
想一想？
(3)碳循环的利用：
农家肥的使用
稻田甲烷减排
农田间作
1.碳循环
2.其他物质循环：
氮循环
磷循环
硫循环
一、生态系统的物质是不断循环的
项目 能量流动 物质循环
形式
特点
范围
联系
主要以有机物为载体
无机物、有机物
生态系统的各营养级之间
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，离不开物质的合成和分解；
②物质是能量沿食物链(网)流动的载体；
③能量是物质在生态系统中循环往返的动力
单向流动，逐级递减
循环往复
生物圈(全球性)
一、生态系统的物质是不断循环的
制作腐叶土
1.采用堆肥的方法，以小组为单位，在校园的树林下就地取材，收集不同种落叶乔木的落叶，并尝试用落叶来制作腐叶土。
2.在室外避风向阳的地方挖一个深度约为0.5m的土坑（或花盆代替）。在土坑中先放一层土壤，再放一层落叶，土壤与落叶交替堆放数层。注意在堆积时不能挤压太紧。
制作腐叶土
3.堆积完成后，用淘米水或含有少量尿素的水溶液浇灌。控制浇灌量，用手抓起一把堆积物握紧，略微有水流出即可。最后在堆积层顶部堆土封严或用塑料布盖严。
4.经过一段时间的高温发酵，堆积物充分腐熟。取出堆积物，晾晒杀菌，捣碎后过筛，即成为腐叶土。未腐熟的残渣可重新堆积。腐叶土可用来种植花卉、蔬菜等。
1.概念： 有害物质循环是指那些对有机体有害的物质进入生态系统，通过食物链富集或被分解的过程。
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.发生生物富集的物质的特点
①大多数是_____________；
③在生物代谢过程中是____________的__________ 和____________；
难以分解
4.生物富集的主要途径——______________
食物链、食物网
有机大分子
重金属元素
有害物质
二、有害物质通过食物链呈现富集现象
DDT是如何富集的？
积极思维
雕（833万倍）
大鱼（66万倍）
小鱼（17万倍）
浮游（1.3万倍）
水（1倍）
有害物质在生物体内的浓度
5. 生物富集现象的特点
①具有全球性：
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。
②有害物质在生物体内的浓度会沿食物链 。
浮游生物
鱼
白头海雕
水
不断升高
雕（833万倍）
大鱼（66万倍）
小鱼（17万倍）
浮游（1.3万倍）
水（1倍）
有害物质在生物体内的浓度
二、有害物质通过食物链呈现富集现象
煤燃烧、有色金属冶炼
汞进入大气、水、土壤
进入土壤
进入水体
植物根吸收叶片摄入汞
被生物吸收，转变为毒性更大的有机汞。
海水汞浓度为0.0001mg/kg时，浮游生物可达0.001~0.002mg/kg，小鱼可达0.2~0.5mg/kg，大鱼体内的汞比海水高1万~5万倍。
含汞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
6. 实例——汞的富集过程
二、有害物质通过食物链呈现富集现象
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。水俣病主要由甲基汞中毒造成。
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
7.生物富集的危害：
——在生物体内形成积累性中毒
二、有害物质通过食物链呈现富集现象

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