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(共39张PPT)
本节聚焦:
生态系统的物质循环过程是怎样的？
怎样理解生物富集的成因和危害？
物质循环与能量流动的关系是怎样的？
3.3生态系统的功能之二物质循环
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。
沙漠守护神
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。
问题1:胡杨死亡后，为什么很长时间都没有腐烂？
问题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？
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。
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？
CO2
CO2
CO2
光合作用
食物
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
碳元素在生物群落和非生物环境之间是不断循环的。
【思考·讨论】分析碳循环的过程
1.碳在非生物环境和生物体内分别以什么形式存在
2.碳是如何进出生产者、消费者、分解者的
3.结合教材图3－10，尝试构建碳循环的模型。
4.碳循环与温室效应有什么关系？如何缓解温室效应？你如何看待人类活动对碳循环的影响？
阅读教材P61-62思考讨论，结合图3-10，小组合作完成以下问题。
一、碳循环
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。
讨论：
1.碳在非生物环境和生物体内分别以什么形式存在
【思考·讨论】分析碳循环的过程
煤、石油
碳的存在形式：
②在生物群落中
主要是有机物的形式
①在非生物环境中
主要是CO2的形式
大气中的二氧化碳库
生物群落中的有机物
少许碳酸盐
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)？
光合作用
呼吸作用
溶解
光合作用
生产者
(2)出：呼吸作用
将有机物分解为CO2 。
(1)进：光合作用等
将CO2转化为有机物。
大气中的二氧化碳库
大气中的二氧化碳库
呼吸作用
摄食
消费者
(2)出：呼吸作用等:
将有机物分解为二氧化碳。
(1)进：摄食等：
将前一营养级的有机物转化为自身的有机物。
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)？
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
分解者
(2)出：微生物的分解作用等：
将有机物分解为二氧化碳。
(1)进：食腐、腐生等：
将现成有机物转化为自身有机物。
分解者
微生物的分解作用
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)？
煤、石油
水体中的HCO3-等
岩石中的CaCO3等
（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。
其他途径
大气中的二氧化碳库
3.结合教材图3－10，尝试构建碳循环的模型。
生产者
消费者
分解者
化石燃料
大气中的CO2库
3.结合教材图3－10，尝试构建碳循环的模型。
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
分解作用
非生物环境
生物
群落
水圈中的CO2库
(2)碳的流动形式：
①生物群落与非生物环境之间： 。
②生物群落内部：　 　　　　。
(3)碳进入生物群落的途径：　　　　　　　　　　　 。
(4)碳返回非生物环境的途径： 、 、
和 。
(1)碳的存在形式：
①非生物环境中： 。
②生物群落内部： 　　　 。
CO2和碳酸盐
含碳有机物
CO2
含碳有机物
生产者的光合作用或化能合成作用
生产者和消费者的呼吸作用
分解者的分解作用
化石燃料的燃烧
(5)实现碳循环的关键成分： 。
生产者和分解者
最为密切的两种细胞器是 。
叶绿体和线粒体
4.根据碳循环过程思考并回答下列问题。
A 生产者
B 大气中的CO2库
C 消费者
D 分解者
A 生产者
B 初级消费者
C 大气中的CO2库
D 次级消费者
E 分解者
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。
辨图要点：
1. 碳循环中，只有生产者与非生物环境之间的箭头是双向的；
2. 箭头指向最多的是大气中的CO2库，其次是分解者。
碳循环模式图中生态系统成分的判断
A 大气中的CO2库
B 三级消费者
C 分解者
D 次级消费者
E 生产者
F 初级消费者
A 大气中的CO2库
B 生产者
C 初级消费者
D 分解者
碳循环模式图中生态系统成分的判断
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。
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；
5.如何看待人类活动对碳循环的影响。
思考：碳循环失调有什么影响呢？与温室效应有关吗？
6.碳循环失调的后果：
温室效应
原因
危害
缓解措施
开发新能源；减少化石燃料的使用
保护植被，提高森林覆盖率
提高秸秆还田率，提高土壤储碳量
极地和高山冰川加速融化
海平面上升
气温升高
对人类和其他生物的生存构成威胁
化石燃料的大量燃烧
森林、草原等植被的破坏
减少碳排放
增加碳储存
组成生物体的　　　　　　　　　　等元素，在不断进行着
从　 　　　 到　　　 　，又从　 　　　 的循环过程。
非生物环境
C、H、O、N、P、S
生物群落
生物群落到非生物环境
1.概念：
组成生物体的其他一些元素也是可以循环利用的。
阅读课本P63，找出物质循环的概念、特点。
这里的物质是：
在哪两者之间循环：
组成生物体的元素。不是指单质，也不是化合物。
这里的生态系统是指：
生物圈
2. 特点：
循环往复运动
生物群落与非生物环境之间
3. 物质循环的过程中起重要作用的生物：
完成了物质和能量的输入；
实现了物质和能量的输出；
加快了物质循环；
生产者
分解者
消费者
全球性
二、生态系统的物质循环
3. 生物群落中的氮最终通过什么途径返回大气中？
2. 大气中的氮气通过什么途径进入生物群落？
拓展：氮循环过程
1. 植物吸收的氮以 形式存在。
4. 据图可知氮元素是不断循环的，但农田生态系统为什么仍需不断施加氮肥？
农田土壤中氮元素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。
离子
固氮生物的固氮作用
反硝化作用
4. 在农业方面的应用：
——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，
请在碳循环过程模型上绘制能量流动过程
三、能量流动和物质循环的关系
铅与人类的生活息息相关
香烟
食品
玩具
工业废气
化妆品
餐具
燃烧
容器
汽车
尾气
日
常
生
活
中
铅
的
应
用
生物富集
像铅这样，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生物富集。
请同学们自主阅读教材P63-65，思考讨论完成问题。
1.什么是生物富集？生物富集的物质有什么特点？常见的参与生物富集的物质有哪些？
2.生物富集的主要途径是什么？
3.若某地发生铅污染，生物富集只会发生在污染地区吗？归纳总结出生物富集的特点。
4.生物富集有何危害？如何有效地减少生物富集现象？
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：
如DDT、六六六等
重金属：
人工合成的有机化合物：
如铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)等
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；
实例：
——铅的富集过程
煤燃烧、有色金属冶炼
大气
沉降
土壤表面
植被表面
水体
根从土壤中吸收铅
叶片摄入吸附的铅
水中植物、浮游动物会直接吸收水中的铅
颗粒
排放
动物饮用含有铅的水，也会直接摄入铅
生物富集的途径：
食物链、食物网
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(即随营养级升高，浓度逐级递增，呈现生物放大现象)
生物富集现象的特点
【资料1】在农田中大量使用的DDT杀虫剂，会在南极的企鹅体内检测到。
【资料2】如图为水体和多种水生生物体内的铅浓度示意图
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。
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。
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
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。
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 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 等过程；
③物质是能量沿食物链网流动的 ；
④能量是物质循环的 。
光能→化学能→热能
化学元素(无机物→有机物→无机物)
同时
合成和分解
载体
动力
请同学们自主阅读教材P65-66，思考讨论完成问题。
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？在实验中如何控制自变量？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？
二、探究土壤微生物的分解作用
秋天刚收获的花生
第二年春天从土中刨出的花生
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______，将环境中的______分解为______，其分解速度与环境中的_____、水分等生态因子相关。
分解者
有机物
无机物
温度
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
对土壤灭菌处理
对土壤不做任何处理（自然状态）
因变量：
无关变量：
腐烂情况
温度、湿度等、落叶类型、土壤理化性质、处理时间、掩埋深度
探究实验1：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，同时要尽可能避免土壤理化性质的改变。
准备土壤
实验组：土壤灭菌处理
对照组：土壤不做处理
准备落叶
1. 叶片数量、大小基本一致；
2. 两组均做灭菌处理
探究实验1：落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？
实验过程：
一袋叶片掩埋在未做处理的土壤中，另一袋叶片掩埋在处理过的土壤相同深度，其他条件相同。
实验组
对照组
一段时间后,检测树叶分解情况
实验现象：
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。
实验结论：
取等量的淀粉置于两只试管中，
一支试管添加土壤浸出液，
另一只试管添加等量的蒸馏水，
一段时间后用 检测
淀粉的分解情况
探究实验2：土壤微生物能分解淀粉吗？
实验分析：
自变量：
因变量：
无关变量：
是否添加土壤微生物
淀粉分解情况
淀粉用量、时间、温度等
实验设计：
碘液、斐林试剂
配置土壤浸出液
淀粉糊
加入土壤浸出液
加入碘液
A
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
实验结果：
不变蓝
出现砖红色沉淀
变蓝
不出现砖红色沉淀
土壤浸出液中的微生物能分解淀粉。
实验设计：
实验结论：
探究实验2：土壤微生物能分解淀粉吗？
1.在煤燃烧、有色金属冶炼过程中铅会以微小颗粒被排放进入大气，然后沉降在土壤和植物表面，而铅进入植物和动物体内后将不易被排出。下列叙述错误的是（ ）
A.铅能沿食物链在生物体内聚集，营养级越高的生物体内铅含量越高
B.铅随大气、水和生物迁移等途径扩散，生态系统中铅循环具有全球性
C.铅通过动植物呼吸作用、分解者分解作用和化石燃料燃烧等返回非生物环境
D.减少化石燃料的燃烧、开发清洁能源是减少铅的生物富集现象的有效措施
C
2.某些人工合成的化合物如农药DDT、六六六等，进入环境后便参与生态系统的物质循环，但是，这些化合物难以被降解而在生物体内蓄积。下表是某水域生态系统在结构和功能处于相对稳定状态时，甲、乙、丙、丁四个种群所含有的总能量和残留DDT的平均浓度。下列说法错误的是（ ）
A.该生态系统的水
体中DDT的浓度
　小于0.04 ppm
B.DDT在代谢中不
　易分解，具有生物富集作用
C.丁种群个体死亡后释放的DDT还可能再进入丁种群
D.四个种群最简单的能量流动渠道是形成一条食物链
种群 甲 乙 丙 丁
能量(kJ) 2.8×109 1.3×108 9.1×107 2.9×107
DDT浓度(ppm) 0.04 0.35 0.39 3.4
D
3.某生物兴趣小组以带有落叶的表层土壤(深5 cm左右)为实验材料，研究土壤微生物在适宜温度下的分解作用，对土壤处理情况如表所示。下列有关叙述不正确的是( )
组别 1组 2组 3组 4组
土壤 处理 灭菌 不灭菌 灭菌 不灭菌
湿润 湿润 较干燥 较干燥
A.该实验能探究不同土
　壤湿度条件下，土壤
　微生物对落叶的分解作用
B.为了控制实验中的无关变量，作为实验材料的落叶也应进行灭菌处理
C.若该实验的自变量为土壤是否进行灭菌处理，实验中的对照组是1组和3组
D.预期结论是1、3组的落叶不被分解，2、4组中的落叶被不同程度地分解
C

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