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(共36张PPT)
3.3 生态系统的物质循环
第三章 生态系统及其稳定
人教版（2019）
选择性必修二 生物与环境
合作探究一：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。
合作探究二：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。
合作探究三：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？
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。
合作探究五：请同学们自主阅读教材P61-63，小组合作思考讨论完成问题。
1.碳在非生物环境和生物体内分别以什么形式存在？
2.碳以什么形式通过什么途径进入生物群落；碳以什么形式通过什么途径在群落内部传递？
3.生物群落中的碳以什么形式返回无机环境？通过哪些途径？
4.请用关键词、线段、箭头、方框等构建碳循环的模型。
5.碳循环与温室效应有什么关系？如何缓解温室效应？
6.你如何看待人类活动对碳循环的影响？
7.物质循环的概念、特点？物质循环中的“物质”指？人类可以怎样改进农业生产方式？
分析碳循环的过程
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。
问题1：碳在非生物环境和生物体内分别以什么形式存在？
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。
1.碳的存在形式：
生产者
(2)呼吸作用:将有机物分解为二氧化碳。
(1)光合作用等:将二氧化碳转化为有机物。
问题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)？
消费者
(2)呼吸作用等:将有机物分解为二氧化碳。
(1)摄食等：将前一营养级的有机物转化为自身的有机物。
分解者
(2)微生物的分解作用等：将有机物分解为二氧化碳。
(1)食腐、腐生等:将现成有机物转化为自身有机物。
问题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)？
大气中的二氧化碳库
其他途径：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。
煤、石油
大气中CO2库
生产者
分解者
消费者
化石燃料
呼吸作用
呼吸作用
光合作用
摄食
燃烧
分解作用
2.碳的循环形式：
在生物群落和非生物环境之间：
在生物群落内部：
碳主要以CO2形式循环。
碳以含碳有机物形式沿食物链、食物网传递。
（请用关键词、线段、箭头、方框等构建碳循环的模型）
大气中CO2库
生产者
分解者
消费者
化石燃料
呼吸作用
呼吸作用
光合作用
摄食
燃烧
分解作用
3.碳进入生物群落的途径：
生产者的光合作用和化能合成作用
4.碳返回非生物环境的途径：
（1）生产者、消费者的 。
（2）分解者的
（3）化石燃料的 。
呼吸作用
分解作用
燃烧
大气中CO2库
生产者
分解者
消费者
化石燃料
呼吸作用
呼吸作用
光合作用
摄食
燃烧
分解作用
5.碳在生物群落中传递的主要途径：
6.实现碳循环的关键因素：
食物链、食物网
生产者和分解者
7.与自然界碳循环关系最为密切的两种细胞器：
线粒体和叶绿体
（请用关键词、线段、箭头、方框等构建碳循环的模型）
大气中CO2库
生产者
分解者
消费者
化石燃料
呼吸作用
呼吸作用
光合作用
摄食
燃烧
分解作用
8.碳循环的特点：
具有全球性
9.碳循环具有全球性的原因：
CO2能够随着大气环流在全球范围内进行
问题3：你如何看待人类活动对碳循环的影响？
碳循环图解中各成分的判定方法
突破口：
(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。
生产者
大气中的CO2库
消费者
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C的为大气中的CO2库。
消极影响：人类活动对煤和石油等资源的利用，会向大气中排放大量的二氧化碳，打破了生物圈中碳循环的平衡，加剧温室效应，引起全球性的气候变化；
积极影响：但人类又大力开展植树造林、开发新能源、发展节能产业等，有利于降低大气中的二氧化碳浓度，维持生物圈的碳平衡。
问题3：你如何看待人类活动对碳循环的影响？
问题4：碳循环失调有什么影响呢？与温室效应有关吗？
(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。
1.温室效应的原因：
（2）极地和高山冰川加速融化
（3）海平面上升
（1）气温升高
（4）对人类和其他生物的生存构成威胁
（1）减少二氧化碳排放：开发新能源，减少化石燃料燃烧。
（2）增加二氧化碳的吸收和固定量：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。
2.温室效应的危害：
3.应对温室效应的措施：
将何去何从？我们还能
活多久？
1.物质循环的概念：
2.物质循环的特点：
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。
具有全球性、循环性。
这里的物质是指？
C、H、O、N、P、S等基本元素
问题6：通过以上学习，请大家总结出物质循环的概念、特点？物质循环中的“物质”指？人类可以怎样改进农业生产方式？
——种养结合模式
（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，
（一）碳循环
3.在农业方面的应用：
（组成生物体的蛋白质、糖类、脂质和
核酸等都是以碳链为基本骨架形成的）
A.碳的存在形式
非生物环境：
CO2（主要）和碳酸盐
生物群落：
含碳有机物
B.碳在生物群落和非生物群落之间循环的形式：
CO2
C.碳在生物群落内的传递形式：
含碳有机物
D.碳进入生物群落的途径：
光合作用（主要）和化能合成作用
E.碳在生物群落中传递的主要途径：
食物链、食物网
F.碳返回非生物环境的途径：
①生产者和消费者的呼吸作用；
②分解者的分解作用；
③化石燃料的燃烧；
课堂小结
G.与自然界碳循环关系最为密切的两种细胞器：
线粒体和叶绿体
H.碳循环特点：
全球性
J.碳循环具全球性的原因：
CO2能够随着大气环流在全球范围内进行
K.海洋对调节大气中的碳含量起着非常重要的作用
L.碳循环失调的后果：
温室效应
（1）温室气体：
二氧化碳等
（2）主要原因：
①化石燃料的开采和使用大大增加了CO2的排放
②森林、草原等植被遭到大面积破坏
（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
　实战训练
1.“碳中和”是指在一定时间内直接或间接产生的CO2排放量和通过一定途径吸收的CO2总量相等，实现CO2的“零排放”。下列说法正确的是（　　）
A．碳在生物群落和非生物环境之间主要以有机物的形式循环
B．处于平衡的生态系统可以通过生产者、消费者和分解者的作用维持碳的收支平衡
C．实现碳中和的有效措施是增加消费者的数量
D．化石燃料燃烧产生的碳不参与全球碳循环
B
　实战训练
2.碳达峰是指在某一个时点，CO2的排放达到峰值不再增长，之后逐步回落。碳中和的意思是工厂、企业等团体和个人，通过节能减排等形式来抵消自身产生的CO2，实现CO2零排放。下列叙述错误的是（ ）
A．减少CO2排放与大力植树造林有利于缓解温室效应
B．城市中CO2的排放主要来自化石燃料的燃烧，这一过程不属于生态系统碳循环
C．生产者、消费者和分解者都可参与生态系统进行基本的碳循环
D．城市生态系统产生的CO2可以被其他生态系统的生产者所利用体现了碳循环具有全球性
B
合作探究：请同学们自主阅读教材P63-65，小组合作思考讨论完成问题。
一、生物富集
1.什么是生物富集？常见参与生物富集的物质有哪些？
2.发生生物富集的物质的特点？
3.生物富集的主要途径？
4.生物富集与生物放大的区别与联系。
5.若某地发生铅污染，谁会是群落中铅含量最高的群体？这种现象只会发生在污染地区吗？从中归纳总结出生物富集的特点？
6.生物富集有何危害？如何有效地减少生物富集现象？
7.能量流动和物质循环的有什么区别与联系？
一、生物富集
1.概念：
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 环境浓度的现象。
超过
2.常见的生物富集物质：
重金属：
如铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)等
人工合成的有机化合物：
如DDT、六六六等
问题2：发生生物富集的物质的特点？
一、生物富集
3.发生生物富集的物质的特点：
在环境和生物体中存在形式是比较稳定的；
富集物质必须是生物体能够吸收的且不易排出的；
富集物质在生物代谢过程中是不易被分解的；
4.生物富集的主要途径：
食物链、食物网
问题3：生物富集的主要途径？
问题4：生物富集与生物放大的区别与联系。
一、生物富集
5.生物富集与生物放大的区别与联系：
比较 项目 生物富集 生物放大
区别
联系 有害物质在生物体内形成稳定的不易排出的物质
通过食物链逐步浓缩
生物富集是生物放大的前提
问题5：若某地发生铅污染，谁会是群落中铅含量最高的群体？这种现象只会发生在污染地区吗？从中归纳总结出生物富集的特点？
一、生物富集
6.实例——铅的富集过程：
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
(1)铅在生物体内的浓度沿食物链不断升高
问题6：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
（1）具有全球性
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。
海水
沉积物
浮游植物
浮游动物
无脊椎动物
鱼
海鸟
海洋哺乳动物
0.000002mg/L
0.005~0.16mg/L
8mg/kg
10mg/kg
5~11mg/kg
1~37mg/kg
110mg/kg
160mg/kg
7.生物富集的特点：
生物富集的实例——PCB(多氯联苯)
（2）有害物质会沿食物链逐渐在生物体内聚集，最终积累在食物链的顶端(即随营养级升高，浓度逐级递增，呈现生物放大现象)
问题7：生物富集有何危害？如何有效地减少生物富集现象？
7.生物富集的危害：
在生物体内形成积累性中毒
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。
8.减少生物富集的的措施：
合理利用资源，减少排放；实施垃圾分类；种植能富集有害重金属元素的植物。
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
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物质是能量沿食物链网流动的载体；
④能量是物质循环的动力。
光能→化学能→热能
化学元素(无机物→有机物→无机物)
二、能量流动与物质循环之间的关系
1.《探究土壤微生物在落叶分解中的作用》该实验的自变量、因变量、无关变量是什么？在实验中是如何控制自变量的？实验结果是怎样的？
2.《探究土壤微生物对淀粉的分解作用》该实验的自变量和因变量是什么？实验中选用什么试剂检测因变量的变化？该实验的设计思路是什么？
探究土壤微生物的分解作用
合作探究：请同学们自主阅读教材P65-66，小组合作思考讨论完成问题。
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至数月时间。
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
探究土壤微生物的分解作用
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
探究土壤微生物的分解作用
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
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
参考案例1：
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，会导致土壤理化性质发生改变，可将土壤用塑料袋包好，放在60℃恒温箱中1小时灭菌
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
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，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
生态
系统
结构
功能
能量流动
物质循环
信息传递
动
力
载体
决定
过程
特点
生物富集
组成成分
营养结构
渠道
参与
课堂小结
谢谢观看

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