第413節(jié)：生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)

第4.1.3節(jié)生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)三生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)中的能量與物質(zhì)

能量來源于太陽，是生態(tài)系統(tǒng)一切活動和過程的最終推動力，能量總是由高效能向低效能沿單方向流動，而且只能用一次。物質(zhì)來自地球本身，是構(gòu)成生態(tài)系統(tǒng)生命和非生命組分的原材料，物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)中可以反復(fù)循環(huán)利用，既是維持生命活動的物質(zhì)基礎(chǔ)，又是能量的載體。物質(zhì)可循環(huán)，能量不能循環(huán)！

指生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的各種化學(xué)元素及其化合物在生物群落和無機(jī)環(huán)境之間，沿著特定的途徑從環(huán)境到生物體，再從生物體到環(huán)境，不斷地進(jìn)行反復(fù)循環(huán)變化的過程。(一)物質(zhì)循環(huán)的概念：三生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)(1)物質(zhì)：(2)過程：(3)特點(diǎn)：各種化學(xué)元素及其化合物具有全球性，反復(fù)利用，循環(huán)流動。生物群落無機(jī)環(huán)境(4)主要內(nèi)容：水循環(huán)、碳循環(huán)、氮循環(huán)三生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)1.水循環(huán)水在細(xì)胞中的存在形式：水在自然界中的存在形式：水循環(huán)的動力：水循環(huán)的環(huán)節(jié)：自由水、結(jié)合水冰、雪、蒸汽、咸水、淡水太陽輻射、重力等蒸發(fā)、凝結(jié)、水汽輸送、降水、三生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)1.水循環(huán)過程：三生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)1.水循環(huán)水循環(huán)的主要方式：

蒸發(fā)：地表和海洋中的水在太陽能作用下變成水蒸氣進(jìn)入大氣中。

降水：大氣中的水汽以雨雪冰雹的形式降落到地面和海洋。三生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)1.水循環(huán)水循環(huán)的意義：①維持全球水量平衡；②更新陸地淡水資源；③調(diào)節(jié)全球熱量平衡；④塑造地表形態(tài)。三生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)2.碳循環(huán)碳是構(gòu)成生命體的

元素；碳是有機(jī)化合物的“

”，沒有碳就沒有生命。最基本骨架三生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)2.碳循環(huán)過程圖解(1)碳循環(huán)的形式：(2)碳在自然界中的存在形式：(3)碳在生物體內(nèi)的存在形式：(4)碳進(jìn)入生物體的途徑：(5)碳在生物體之間傳遞途徑：(6)碳進(jìn)入大氣的途徑：三生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)2.碳循環(huán)(1)碳循環(huán)的形式：(2)碳在自然界中的存在形式：(3)碳在生物體內(nèi)的存在形式：(4)碳進(jìn)入生物體的途徑：(5)碳在生物體之間傳遞途徑：(6)碳進(jìn)入大氣的途徑：CO2CO2和碳酸鹽含碳有機(jī)物食物鏈（網(wǎng)）①生物的呼吸作用②微生物的分解作用③化石燃料的燃燒①綠色植物的光合作用②化能合成作用三生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)2.碳循環(huán)光合作用呼吸作用分解作用呼吸作用呼吸作用燃燒作用分解作用攝食作用碳的雙向傳遞在？三生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)2.碳循環(huán)社會熱點(diǎn)：溫室效應(yīng)(1)溫室氣體：CO2過多(2)CO2增多的原因①化學(xué)燃料的大量燃燒，產(chǎn)生大量CO2。②植被破壞,降低對大氣中CO2的調(diào)節(jié)能力。(3)溫室效應(yīng)的危害

加快極地和高山冰川的融化，導(dǎo)致海平面上升，進(jìn)而對人類和其他許多生物的生存構(gòu)成威脅。如何解決“溫室效應(yīng)”？減少煤、石油等化石燃料的燃燒，提高能效。開發(fā)新的潔凈能源，如核能、太陽能、風(fēng)能、水能等。大面積植樹造林，降低空氣中CO2含量。三生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)2.碳循環(huán)1、關(guān)于碳循環(huán)的敘述，錯誤的是（）A．產(chǎn)生溫室氣體B．需要能量驅(qū)動C．不依賴于水 D．具有全球性2、右圖是自然界碳循環(huán)的簡圖，圖中的甲、乙、丙各代表（）A．甲為生產(chǎn)者，乙為分解者，丙為消費(fèi)者

B．甲為消費(fèi)者，乙為分解者，丙為生產(chǎn)者

C．甲為分解者，乙為生產(chǎn)者，丙為消費(fèi)者

D．甲為生產(chǎn)者，乙為消費(fèi)者，丙為分解者3、保護(hù)環(huán)境，減少溫室氣體CO2的排放，需要世界各國的共同努力，是因為()A．物質(zhì)循環(huán)具有全球性B．物質(zhì)循環(huán)具有單向性C．能量流動具有循環(huán)性D．能量流動是逐級遞減的課堂練習(xí)4、右圖是生態(tài)系統(tǒng)中碳循環(huán)示意圖，圖中“→”表示碳的流動方向。以下敘述正確的是()A．碳元素以二氧化碳形式從D傳到A和F

B．D→A→B→E構(gòu)成了一條食物鏈

C．圖中包含了7條食物鏈

D．B和F之間的關(guān)系為競爭和捕食課堂練習(xí)解析：由圖示可知，D為生產(chǎn)者，A、B、E為消費(fèi)者，F(xiàn)為分解者，C為大氣中的CO2，所以碳元素由D傳到A和F是以有機(jī)物的形式進(jìn)行的；食物鏈中不包括分解者，所以圖中只有D→A→B→E一條食物鏈；因為F為分解者，分解者不屬于食物鏈的環(huán)節(jié)，所以與B之間不存在競爭或捕食關(guān)系。三生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)3.氮循環(huán)

氮?dú)馐菬o害氣體，占大氣組成的79%。

氮是葉綠素、蛋白質(zhì)的組成成分，也是能量系統(tǒng)（ATP）的組成部分。氮在環(huán)境中的主要形態(tài)有三種：分子氮：（N2）有機(jī)氮化合物：(縮脲,蛋白質(zhì),亞硝酸酯)無機(jī)氮化合物：（NH3）植物所能利用的氮的形式：NO2-，NO3-，NH4+三生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)3.氮循環(huán)(1)固氮作用固氮作用是分子態(tài)氮被還原成氨和其他含氮化合物的過程。方式①非生物固氮即通過閃電、高溫放電等固氮，這樣形成的氮化物很少。②生物固氮即分子態(tài)氮在生物體內(nèi)還原為氨的過程。大氣中90%以上的分子態(tài)氮都是通過固氮微生物的作用被還原為氨的。三生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)①非生物固氮

通過閃電、隕石、宇宙射線、火山爆發(fā)等活動的高能固氮，其結(jié)果形成氨或硝酸鹽，然后隨著降雨到達(dá)地球表面。速率大概為：8.9kg/(hm2·a)。三生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)②生物固氮生物固氮是指固氮微生物將大氣中的氮?dú)膺€原成氨的過程。豆科植物和根瘤菌生物固氮速率大概為：100-200kg/(hm2·a)，··············大約占地球固氮的90%。根瘤菌豆類植物通過固氮作用提供含氮養(yǎng)料通過光合作用提供有機(jī)養(yǎng)料三生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)“種豆肥田”的生產(chǎn)經(jīng)驗的科學(xué)道理?②生物固氮

農(nóng)田種植豆科作物以后，不僅豆科作物的根系和枯枝落葉遺留在土壤中，而且衰老的根瘤破潰后，里面的根瘤菌和含氮化合物也遺留在土壤中。上述物質(zhì)中都含有氮素，所以，農(nóng)田里種植豆科作物能夠起到提高土壤含氮量的作用。三生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)3.氮循環(huán)土壤大氣生物水必須經(jīng)過哪些過程才能反復(fù)循環(huán)？生物固氮作用、硝化作用、反硝化作用(2)氮循環(huán)的過程三生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)(二)物質(zhì)循環(huán)和能量流動的關(guān)系：

生態(tài)系統(tǒng)的能量流動和物質(zhì)循環(huán)都是通過食物鏈和食物網(wǎng)的渠道實(shí)現(xiàn)的。

生態(tài)系統(tǒng)的存在是靠物質(zhì)循環(huán)和能量流動來維持的。三生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)(二)物質(zhì)循環(huán)和能量流動的關(guān)系：以有機(jī)物為載體無機(jī)物：CO2沿食物鏈網(wǎng)單向流動在生物群落與無機(jī)環(huán)境間反復(fù)循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級生物圈單向流動、逐級遞減具全球性，反復(fù)利用、循環(huán)往復(fù)同時進(jìn)行，相互依存，不可分割：①能量的固定、儲存、轉(zhuǎn)移和釋放，離不開物質(zhì)的合成和分解；②物質(zhì)是能量沿食物鏈(網(wǎng))流動的載體；③能量是物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)中循環(huán)往復(fù)的動力。三生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)(三)生物的富集作用

指環(huán)境中的一些污染物（如重金屬、化學(xué)農(nóng)藥）通過食物鏈在生物體內(nèi)大量聚集的過程。

事例：在物質(zhì)循環(huán)過程中，有的物質(zhì)（如DDT）不易分解，因此通過食物鏈傳遞，在生物體內(nèi)集聚，不易排出。

由于生物的富集作用是沿著食物鏈進(jìn)行富集，所以，生物營養(yǎng)級越高，物質(zhì)富集量越大。1、下面是甲乙丙丁四個種群在一個達(dá)到生態(tài)平衡的環(huán)境中含有的總能量和殘留農(nóng)藥的DDT的平均濃度：1)這四個種群中屬于生產(chǎn)者的是_________2)寫出四個種群的能量流動渠道：___________3)在能量流動的渠道中，_______越高，生物體內(nèi)的DDT濃度越高，這種現(xiàn)象稱為_________甲營養(yǎng)級生物富集課堂練習(xí)2、有關(guān)物質(zhì)循環(huán)的敘述中，正確的是()

A．只能通過生產(chǎn)者進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)B．只能最終通過微生物的分解作用才能返回?zé)o機(jī)環(huán)境

C．都能通過燃燒返回大氣

D．無機(jī)環(huán)境中的物質(zhì)可以被生物群落反復(fù)利用3、下列說法不正確的是()

A．碳在生物群落與無機(jī)環(huán)境之間的循環(huán)主要是以二氧化碳的形式進(jìn)行的

B．生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)是物質(zhì)在整個生物圈的循環(huán)

C．組成生物體的C、H、O、N、P、S等元素都能在生態(tài)系統(tǒng)中循環(huán)

D．物質(zhì)循環(huán)和能量流動沒有任何聯(lián)系課堂練習(xí)解析在氮循環(huán)中，N2可通過根瘤菌等進(jìn)入生物群落，消費(fèi)者、生產(chǎn)者都可以產(chǎn)生CO2進(jìn)入無機(jī)環(huán)境，礦質(zhì)元素通過燃燒不一定產(chǎn)生氣體而返回?zé)o機(jī)界，物質(zhì)可反復(fù)利用，因此物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)中是循環(huán)流動的。4、關(guān)于碳循環(huán)的敘述，錯誤的是(

)A.碳在生物群落與無機(jī)環(huán)境之間以CO2的形式進(jìn)行循環(huán)B.生態(tài)系統(tǒng)的各種成分都參與碳循環(huán)過程C.大氣中的CO2要變成含碳有機(jī)物只能通過綠色物的光合作用D.如果碳循環(huán)過程不能進(jìn)行，生態(tài)系統(tǒng)將會被破壞而消失5、在一般情況下，有關(guān)生態(tài)系統(tǒng)中碳循環(huán)的主要渠道正確的圖解是(

)課堂練習(xí)(1)通過過程①，碳由無機(jī)環(huán)境中的

轉(zhuǎn)變成綠色植物(如玉米)中的

。(2)圖1過程②越復(fù)雜，則該生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性越

。設(shè)過程②代表的生物之間有如圖2所示的關(guān)系，若E種群的能量為5.8×109kJ，B種群的能量為1.3×108kJ，D種群的能量為1.5×108kJ，能量傳遞效率為10%，則A種群的能