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生态系统的物质循环
生态系统及稳定性
问题探讨
讨论
胡杨能抗干早、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，却依然做立于大漠，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？
提示：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。
胡杨林
问题探讨
讨论
胡杨能抗干早、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，却依然做立于大漠，其枝千往往呈现出干姿百态的奇特造型。
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？
提示：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。
胡杨林
生态系统的物质循环
CO2
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？
这些二氧化碳分子中的碳元素和氧元素，是怎样来到你体内的？
进入你体内之前存在于什么物质中？
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。
思考
生态系统的物质循环
碳是构成生物体的重要元素之一
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。
大气中的碳主要是二氧化碳。
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？
思考
【思考·讨论】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？
提示：碳在非生物环境中主要以CO2的形式存在，在生物体内主要以有机物的形式存在。
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。
2. 碳是如何进出生产者、消费者、分解者的（以什么形式、通过哪些生命活动、形成哪些产物等）？
请用关键词、线段、箭头、方框等表示讨论的结果。
如右图所示
【思考·讨论】分析碳循环的过程
讨论
3. 你如何看待人类活动对碳循环的影响？
提示：人类活动对煤和石油等能源的利用，会向大气中排放大量的CO2；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CO2浓度，维持生物圈的碳氧平衡。
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。
碳循环
循环形式：碳在生物群落与非生物环境之间的循环主要是以二氧化碳的形式进行的。
特点：由于二氧化碳能够随着大气环流在全球范围内流动，因此，碳循环具有全球性。
大气中的CO2库
呼吸作用
呼吸作用
呼吸作用
光合作用
光合作用
微生物分解作用
光合作用
呼吸作用
煤、石油
分解者
摄食
溶解
碳循环
海洋对于调节大气中碳含量的作用：
大气中CO2含量增加，水圈中的CO2含量也随之增加；
大气中的CO2局部短缺，水圈中的CO2也能及时进入大气。
大气中的CO2库
呼吸作用
呼吸作用
呼吸作用
光合作用
光合作用
微生物分解作用
光合作用
呼吸作用
煤、石油
分解者
摄食
溶解
【与社会的联系】温室效应
产生原因
世界范围内，化石燃料的开采和使用大大增加了二氧化碳的排放。
影 响
引起全球性的气候变化。
措 施
采取积极措施减少二氧化碳排放；
大力提倡植树种草，提高森林覆盖率。
生态系统的物质循环
定 义
物质：
组成生物体的碳、氢、氧、氮、磷、硫等元素。
循环途径：
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。
生态系统：
这里所说的生态系统指的是地球上最大的生态系统——生物圈。
特点：
具有全球性
别名：
又叫生物地球化学循环。
物质循环
启 示
依据：物质在生态系统中循环往复运动的特点。
应用：对于改进农业生产方式有多方面的启示。
举例：可采用种养结合的模式，在稻田中养鸭养鱼，动物的取食、消化能促进物质循环，它们排出的粪便中氮、磷等可供水稻吸收利用，它们呼出的二氧化碳还可为水稻的光合作用补充原料。
生态系统的物质循环
土壤中的微生物（分解者）能够分解有机物，这是物质循环过程中的重要一环。
生态系统中的消费者能够加快物质的循环过程。
是不是所有物质都能较快地通过食物链回归非生物环境呢？
思考
人类活动向环境排放的很多有害物质
生态系统的物质循环
人工合成的有机化合物，如DDT、六六六等。
生态系统的物质循环
一些重金属，如铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)等。
参与
有害物质的循环过程
碳、氮等元素的循环过程
不同
碳循环图解中各成分的判定方法
(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。
生产者
大气中的CO2库
生产者
大气中的CO2库
1.碳中和是指CO2吸收量和CO2排放量达到平衡，实现CO2的“零排放”。研究碳循环是实现“碳中和”的重要基础。下列说法错误的是（ ）
A.碳在生物群落和非生物环境之间主要以CO2的形式循环
B.大气中的CO2主要通过绿色植物的光合作用进入生物群落
C.控制生物体呼吸产生的CO2量是实现碳中和的重要措施
D.植树造林、增加绿地面积有助于降低大气中的CO2浓度
课堂检测
C
2.如图为碳循环示意图，下列有关叙述错误的是（ ）
A.图中①代表光合作用、③代表有氧呼吸
B.①～④过程伴随能量的输入、传递、
转化和散失
C.CO2能够随着大气环流在全球范围内流动
D.CO2在大气圈和水圈之间的交换有利于
调节大气中的碳含量
课堂检测
A
3 . 某同学画出三幅表示生态系统部分碳循环的示意图,下列分析错误的是（ ）
A.在图1和图2中的A
都是生产者，图3中的
A是大气中的CO2库
B.生态系统的碳循环是指含碳化合物在非生物环境和生物群落中的往复循环
C.图1中C能促进生态系统的物质循环和能量流动
D.图3中的碳在B、D、E、F中流动的形式是含碳有机物
课堂检测
B
生物富集
进入体内的铅，形成多种比较稳定的铅化合物，分布于多种组织细胞，导致铅不易被排出，从而积蓄在体内。
铅是毒性很强的化学元素，原本以比较稳定的形式存在于环境中，但人类活动加速了铅循环，改变了铅在环境中的分布。
煤燃烧、有色金属冶炼
土壤表面
植被表面
土壤
水体
叶
吸收
摄入
饮水
摄入
吸收
吸收
排放
直径不足0.5微米
沉降
沉降
随降雨
进入
随降雨
进入
植物
根
植物
浮游动物
动物
铅循环
大气
生物富集
一旦含有铅的生物被更高营养级的动物食用，铅就会沿着食物链逐渐在生物体内聚集，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
生物富集
定 义
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，称作生物富集。
物质举例
镉、汞等重金属
DDT、六六六等有机化合物
一些放射性物质。
特 点
由于这些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，因此，这种现象是全球性的。
火山喷发
沙尘暴
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
生物富集的特点
在农田中使用的DDT杀虫剂，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。
大火
大气、水和生物关系图解
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
生物放大
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)
生物富集的特点
4 . 施用农药DDT的地区，虽然占陆地面积的一小部分，可是在远离施药地区的南极地区，动物体内也发现了明显高于环境含量的DDT，这种现象说明了（ ）
A．DDT是挥发性物质
B．DDT已加入全球性的生物地球化学循环
C．人类活动将DDT带到了南极地区
D．南极地区的动物也偶尔到施用农药的地区寻食
课堂检测
B
5 . 下列关于生物富集的说法，不正确的是（ ）
A．物质循环具有全球性，而生物富集现象不具有全球性
B．生物富集会使有害物质在生物体内的浓度高于环境中的浓度
C．在生物体内积蓄的有害物质可能是难降解的化合物
D．生物富集可使有害物质浓度沿食物链递增
课堂检测
A
6 . 重金属易在食物链中富集，最终影响到人类的健康。下列关于生态系统中铅的叙述，错误的是（ ）
A.植物可以通过根系和叶片吸收非生物环境中的铅
B.非生物环境中的铅只能通过生产者进入生物群落，通过分解者回归非生物环境
C.由于植物不断吸收、积蓄，最终铅在植物体内的浓度可能会超过环境中的浓度
D.铅能沿食物链富集的原因是铅可在生物体内形成稳定的化合物，不易被排出
课堂检测
B
能量流动和物质循环的关系
联 系
能量流动和物质循环是生态系统的主要功能，它们同时进行，彼此相互依存，不可分割。
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。
物质作为能量的载体，使能量沿着食物链（网）流动；
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。
生态系统中的各种组成成分，正是通过能量流动和物质循环，才能够紧密地联系在一起，形成一个统一的整体。
能量流动和物质循环的关系
区 别
在物质循环过程中，非生物环境中的物质可以被生物群落反复利用；
能量在流经生态系统各营养级时，是逐级递减的，而且流动是单方向不循环的。
分析能量流动和物质循环的关系
遗体和排出物
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
大气中的CO2库
呼吸作用
非生物环境
生物
群落
水圈中的CO2库
热 能
光 能
项目 能量流动 物质循环
形式
特点
范围
联系 同时进行，相互依存，不可分割。 ①能量的_______________________，离不开物质的合成和分解等过程； ②物质是能量沿食物链(网)流动的 ； ③能量是物质在生态系统中循环往返的 。 单向流动，逐级递减
循环往复
生物圈(全球性)
固定、储存、转移和释放
生态系统物质循环与能量流动的关系
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
载体
动力
落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？
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
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(如，将土壤用塑料袋包好,放在60℃恒温箱中处理一小时。
落叶未腐烂
落叶腐烂
落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？
做出假设
设计方案
进行实验
结果分析
提出问题
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
表达交流
纱布
烧杯
土壤
水
玻璃棒
水
取出
碘液
斐林试剂
加热
1.实验原理：
2.实验步骤：
探究土壤微生物对淀粉的分解作用
(1)配制土壤浸出液
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
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
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
探究土壤微生物对淀粉的分解作用
(2)另取两只烧杯，编号A、B
7.如图为生态系统能量流动和物质循环的关系图,下列相关叙述错误的是( )
A.图中黑色箭头可表示能量流动过程，
白色箭头可表示物质循环过程
B.能量流动和物质循环可借助生物之
间的取食过程相依相伴进行
C.②表示热能散失的过程，生态系统
需要通过①过程从外界获得能量
D.若图中物质循环表示碳循环，则碳在③④⑤过程的传递形式为CO2
课堂检测
D
8 . 兴趣小组设计实验来探究自然状态下土壤微生物对落叶的分解作用，下列操作及分析正确的是（ ）
A．可以采用加热烘干的方法除去实验组土壤中的微生物
B．实验组和对照组中所用的落叶需要事先进行灭菌处理
C．实验组和对照组土壤需放在隔绝空气的条件下进行实验
D．实验组中落叶的分解速度明显高于对照组的分解速度
B
课堂检测
C
课堂检测
9. 下列有关土壤微生物和土壤小动物的叙述，正确的是（ ）
A．探究落叶的腐烂与土壤微生物有关时，对照组需对土壤进行灭菌处理
B．土壤微生物均能合成并分泌淀粉酶，在生态系统中均属于分解者
C．调查土壤小动物丰富度时，拨去表层土上落叶，按压取样器使其底部与地表齐平
D．根据土壤小动物具有趋光性和趋湿性，利用诱虫器对其进行采集

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