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(共26张PPT)
第3章 生态系统及其稳定性
3.3 生态系统中的物质循环
本课内容
1. 碳循环的特点
2. 生物富集现象
3. 能量流动和物质循环的关系
4. 探究土壤微生物分解作用实验
生态系统的
三大功能
能量流动
物质循环
信息传递
碳循环
观察课本P62图像，回答：
1. 碳元素在非生物环境以什么形式存在？
2. 碳元素在生物体内以什么形式存在？
3. 碳元素如何进入生物体内？
4. 碳元素如何在生物间移动？
5. 碳元素如何回到非生物环境？
碳循环
环境
CO2
呼吸作用
环境
呼吸作用
分解作用
（包含呼吸作用）
光合作用
生产者
消费者
分解者
捕食
碳循环和人类社会
物质循环的概念
组成生物体的碳、氢、氮、磷、硫等元素，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，这就是生态系统的物质循环。
这里所说的生态系统指地球上最大的生态系统——生物圈。物质循环具有全球性，因此又叫生物地球化学循环。
思考：
较小的生态系统，如农田生态系统，是否进行封闭的物质循环？
物质循环的特点
大气环流
海洋洋流
全球性、循环往复
总结
（1）循环形式：
（4）与循环有
关的活动
光合作用
动植物的呼吸作用
分解者的分解作用
生产、生活的燃烧
（5）特点：
1.碳进生物群落
3.碳出生 物群落
（2）碳在自然界中的存在形式：
CO2和碳酸盐。
（3）碳在生物体内的存在形式：
含碳有机物。
化能合成作用
2.碳在生物体之间传递：
CO2
以含碳有机物的形式
通过食物链（网）进行。
具有全球性，循环往复
研究物质循环的意义
（2021·北京东城区·高三二模）稻鸭共作是我国传统的生态种养模式，在水稻栽种后至抽穗前将鸭子放养在水稻田中。鸭子可为稻田除草、灭虫；稻田可为鸭子的生长提供食物等生活条件。下列对稻鸭共作模式的生态学优点的分析不正确的是（　　）
A．稻鸭共作模式能够减少饲料的投入，降低饲养成本
B．稻鸭共作模式能够减少化学农药的使用，减轻环境污染
C．稻鸭共作模式很好地实现了物质和能量的循环利用
D．稻鸭共作模式的设计兼顾了生态效益和经济效益
研究物质循环的意义
（2021·北京东城区·高三二模）稻鸭共作是我国传统的生态种养模式，在水稻栽种后至抽穗前将鸭子放养在水稻田中。鸭子可为稻田除草、灭虫；稻田可为鸭子的生长提供食物等生活条件。下列对稻鸭共作模式的生态学优点的分析不正确的是（　　）
A．稻鸭共作模式能够减少饲料的投入，降低饲养成本
B．稻鸭共作模式能够减少化学农药的使用，减轻环境污染
C．稻鸭共作模式很好地实现了物质和能量的循环利用
D．稻鸭共作模式的设计兼顾了生态效益和经济效益
C
更好地实现物质的循环利用；
减少饲料、化肥投入，从而降低成本；
减少化肥的使用，从而减轻环境污染；
减少废物（无废弃物农业）；
……
铅元素的循环
火山喷发
沙尘暴
大火
大气
降水
水体
植物
土壤
动物
鱼
水鸟
猛禽
煤燃烧
金属冶炼
浮游生物
左图是铅循环过程的示意图。可以看出哪些特点？
与之前的碳循环相比，有什么区别？
生物富集
水
浮游生物
鱼
水鸟
2 ppm
5 ppm
200 ppm
1600 ppm
分析水体和多种生物体内铅浓度，说明铅循环和碳循环有何区别？
生物富集
进入生物体内的铅不易被排出，从而积蓄在生物体内，并可沿着食物链富集。
像这样，生物体内从周围环境吸收、积蓄某种元素或难以降解的化合物，使其在体内浓度超过环境浓度的现象，称作生物富集。
镉、汞等重金属，DDT、六六六等有机化合物，及一些放射性物质，存在生物富集现象。（教材P64）
生物富集的正面利用
伴矿景天是一种具有超强镉富集能力的多年生草本植物，其地上部的镉含量可达到土壤中的百倍以上，是镉污染土壤修复的理想材料。
伴矿景天遇到夏季高温、强光天气便会死亡，因此只能在秋冬季节栽培，春季收获。一个修复工程需要栽培三至五批次伴矿景天种苗。这严重限制了伴矿景天的使用。
1. 收获的伴矿景天秸秆如何处理？
2. 如何改进方案？
生物富集的正面利用
伴矿景天是一种具有超强镉富集能力的多年生草本植物，其地上部的镉含量可达到土壤中的百倍以上，是镉污染土壤修复的理想材料。
伴矿景天遇到夏季高温、强光天气便会死亡，因此只能在秋冬季节栽培，春季收获。一个修复工程需要栽培三至五批次伴矿景天种苗。这严重限制了伴矿景天的使用。
1. 收获的伴矿景天秸秆如何处理？
深埋（无害化处理）、化工厂提纯；
绝不能焚烧、做饲料！
2. 如何改进方案？
增加灌木、小乔木，让伴矿景天处于下层
能量流动 & 物质循环（课本P65正文）
项目 能量流动 物质循环(以碳循环为例)
形式
特点
范围
联系 光能→化学能→热能
化学元素(无机物→有机物→无机物)
单向流动、逐级递减
全球性、循环往复
生态系统各营养级
生物圈(全球性)
二者同时进行、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物质作为能量流动的载体；
③能量作为动力。
实验：探究土壤微生物的分解作用
科学问题：落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？
实验目的：
自变量：
因变量：
无关变量：
实验分组：
实验：探究土壤微生物的分解作用
科学问题：落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？
实验目的：探究落叶是否是在土壤微生物的作用下腐烂的。
自变量：有无土壤微生物（如何在不影响无关变量的情况下，改变自变量？）
因变量：落叶腐烂的程度（直接观察定性、称量干重）
无关变量：土壤的各种理化性质、作用的时间
实验分组：
对照组
不做特殊处理（自然状态/有土壤微生物）
实验组
无土壤微生物作用
实验细节
枯枝落叶层
有机碎屑层
腐殖质层
淀积层
土壤的消毒：
用塑料袋包好，放在60℃恒温箱中处理1 h。
这样可以尽可能地避免土壤理化性质的改变。
其他方式：
土壤、土壤提取液都进行彻底的灭菌。
土壤分为两组，一组加入未灭菌的土壤提取液，一组加入灭菌的土壤提取液。
实验：探究土壤微生物对淀粉的分解作用
实验目的1：探究土壤微生物能否加快淀粉的分解。
实验目的2：分离出能分解淀粉的土壤微生物。
课本P67概念检测第1题
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。（ × ）
课本P67概念检测第2题
2.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（ C ）
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（ D ）
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
课本P67概念检测第3题
3.在生态系统中，使二氧化碳进入生物群落的生物主要是（ D ）
A.细菌 B.真菌　　C.动物 D.绿色植物
课本P67拓展应用第2题
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。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。
课本P67拓展应用第2题
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？
①农田不是一个在物质上自给自足的系统（生物圈才是）；
②农田不断地产出农产品，这些农产品中的氮元素并不能都归还土壤；
③土壤氮元素的输出小于输入，因此要人工补充氮肥；
④这是为了提高农产品的产量，让氮元素更多地以在农产品中的形式存在，从而满足人类的需要。与物质循环并不矛盾。
课本P67拓展应用第3题
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 A ， 杂食性的鱼是 B,C ，肉食性的鱼是 D,E ，为什么？

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