【生物】生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)-2023-2024學(xué)年高二生物同步教學(xué)課件（人教版2019選擇性必修2）

森林、草原、天地、山川，地平線之外一片蒼茫。“小小寰球”在宇宙中旋轉(zhuǎn)，承載著它的生命之網(wǎng)。第3章生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性選擇性必修二生物與環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)第3章第3節(jié)01020304新課導(dǎo)入新知探究課堂小結(jié)課堂練習(xí)CONTENTS目錄胡楊能抗干旱、御風(fēng)沙、耐鹽堿，可頑強(qiáng)地在荒漠中生存繁衍。然而，受水資源短缺的影響，一些遠(yuǎn)離水源的胡楊也難逃死亡的厄運(yùn)。這些死亡的胡楊雖歷經(jīng)烈日和荒漠的摧殘，卻依然傲立于大漠，其枝干往往呈現(xiàn)出千姿百態(tài)的奇特造型。討論：1.胡楊死亡后，為什么很長(zhǎng)時(shí)間都沒有腐爛？

荒漠中缺乏水分，分解者數(shù)量很少，因此死亡后的胡楊無法被快速分解。問題探討胡楊能抗干旱、御風(fēng)沙、耐鹽堿，可頑強(qiáng)地在荒漠中生存繁衍。然而，受水資源短缺的影響，一些遠(yuǎn)離水源的胡楊也難逃死亡的厄運(yùn)。這些死亡的胡楊雖歷經(jīng)烈日和荒漠的摧殘，卻依然傲立于大漠，其枝干往往呈現(xiàn)出千姿百態(tài)的奇特造型。問題探討2.有研究表明，長(zhǎng)有胡楊的荒漠土壤一般比草原的貧瘠，這是為什么？荒漠中生產(chǎn)者的種類與數(shù)量很少，能制造的有機(jī)物總量就少；消費(fèi)者與分解者也少，物質(zhì)循環(huán)緩慢；土壤中可供分解者分解的動(dòng)植物遺體等很少，且分解速度較慢，因此土壤中積累的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)很少；而且，胡楊還會(huì)從土壤中吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，因此，長(zhǎng)有胡楊的荒漠土壤比草原的更為貧瘠。不難看出，這兩種元素在生物群落和非生物環(huán)境之間是不斷循環(huán)的。呼一口氣，許多二氧化碳分子就離開你的身體，進(jìn)入大氣中。你能想象這些二氧化碳分子的去向嗎？這些二氧化碳分子中的碳元素和氧元素又是怎樣來到你體內(nèi)的？進(jìn)入身體之前又存在于什么物質(zhì)中？食物人體的細(xì)胞呼吸CO2植物的光合作用問題探討討論：1.碳在非生物環(huán)境和生物體內(nèi)分別以什么形式存在？在非生物環(huán)境中：主要以CO2的形式存在(還有碳酸鹽)在生物群落中：以含碳有機(jī)物的形式存在一、碳循環(huán)【任務(wù)一】1.閱讀課本61頁(yè)思考與討論“分析碳循環(huán)的過程”，結(jié)合62頁(yè)圖3-10完成兩個(gè)討論題。一、碳循環(huán)2.碳是如何分別進(jìn)出生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者各個(gè)環(huán)節(jié)(以什么形式、通過哪些生命活動(dòng)、形成哪些產(chǎn)物等)？（請(qǐng)用關(guān)鍵詞、線段、箭頭、方框等構(gòu)建碳循環(huán)的模型。）【任務(wù)一】1.閱讀課本61頁(yè)思考與討論“分析碳循環(huán)的過程”，結(jié)合62頁(yè)圖3-10完成兩個(gè)討論題。一、碳循環(huán)【任務(wù)一】2.結(jié)合討論題，閱讀課本62第一段，明確碳循環(huán)的過程，碳的流動(dòng)過程、進(jìn)入生物群落的途徑、在生物群落內(nèi)傳遞的途徑，碳返回非生物群落的途徑以及碳循環(huán)的形式。1.過程3.進(jìn)入生物群落的途徑：4.碳在生物群落內(nèi)傳遞的途徑：食物鏈（網(wǎng)）生產(chǎn)者的光合作用、化能合成作用2.流動(dòng)形式①生物群落與非生物環(huán)境之間：CO2②生物群落內(nèi)部：含碳有機(jī)物一、碳循環(huán)【任務(wù)一】2.結(jié)合討論題，閱讀課本62第一段，明確碳循環(huán)的過程，碳的流動(dòng)過程、進(jìn)入生物群落的途徑、在生物群落內(nèi)傳遞的途徑，碳返回非生物群落的途徑以及碳循環(huán)的形式。二氧化碳6.碳循環(huán)的形式：非生物環(huán)境（CO2）生物群落（有機(jī)物）光合作用、化能合成作用呼吸作用、分解作用5.碳返回非生物環(huán)境的途徑：②分解者的分解作用①生產(chǎn)者、消費(fèi)者的呼吸作用③化石燃料的燃燒一、碳循環(huán)【任務(wù)一】2.結(jié)合討論題，閱讀課本62第一段，明確碳循環(huán)的過程，碳的流動(dòng)過程、進(jìn)入生物群落的途徑、在生物群落內(nèi)傳遞的途徑，碳返回非生物群落的途徑以及碳循環(huán)的形式。思考：如果濫伐森林、大量化石燃料燃燒，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)及生態(tài)環(huán)境有何影響？破壞碳循環(huán)的平衡大氣中CO2含量增加溫室效應(yīng)能量主要以光的形式到達(dá)地球，其中大部分最后以紅外線的形式從地球再輻射出去。在大氣層中，CO2對(duì)光輻射沒有阻擋，但是能吸收紅外線并阻擋紅外線通過，就像溫室的玻璃頂罩一樣，能量進(jìn)入容易出去難。一、碳循環(huán)一、碳循環(huán)（1）原因化石燃料的大量燃燒（主要原因）森林、草原等植被的破壞（2）危害（3）緩解措施減少化石燃料的使用開發(fā)新能源保護(hù)植被，增大綠化面積極地和高山冰川加速融化海平面上升氣溫升高對(duì)人類和其他生物的生存構(gòu)成威脅冰川融化化石燃料的燃燒【任務(wù)一】3.閱讀63頁(yè)與社會(huì)的聯(lián)系，說出溫室效應(yīng)的原因、危害和緩解措施。

組成生物體的

等基本元素，在不斷進(jìn)行著從

到

，又從

的循環(huán)過程。非生物環(huán)境C、H、O、N、P、S2.范圍：物質(zhì)：

循環(huán)過程：特點(diǎn)：

生物圈，又叫生物地球化學(xué)循環(huán)C、H、O、N、P、S等非生物環(huán)境

生物群落循環(huán)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，全球性生物群落生物群落到非生物環(huán)境3、應(yīng)用實(shí)例：種養(yǎng)結(jié)合-如稻田中養(yǎng)魚養(yǎng)鴨1、概念：一、碳循環(huán)【任務(wù)一】4.閱讀課本63頁(yè)第1-2段，明確生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)的概念、范圍、物質(zhì)、過程、特點(diǎn)和應(yīng)用實(shí)例。二、生物富集【任務(wù)二】1.閱讀課本63和64頁(yè)生物富集部分，明確生物富集的概念，發(fā)生生物富集的物質(zhì)及其特點(diǎn)，發(fā)生生物富集的途徑。生物體從周圍環(huán)境吸收、積蓄某種元素或難以降解的化合物，使其在機(jī)體內(nèi)濃度超過環(huán)境濃度的現(xiàn)象。2.物質(zhì)人工合成的有機(jī)物：如DDT、六六六等。重金屬：如鉛(Pb)、鎘(Cd)、汞(Hg)等。3.發(fā)生生物富集的物質(zhì)的特點(diǎn)①在環(huán)境和生物體中存在形式是比較______的；②必須是生物體能夠______的且___________的；③在生物代謝過程中是________________的；穩(wěn)定吸收不易被分解不易排出4.生物富集的主要途徑——______________食物鏈、食物網(wǎng)二、生物富集【任務(wù)二】1.閱讀課本63和64頁(yè)生物富集部分，明確生物富集的概念，發(fā)生生物富集的物質(zhì)及其特點(diǎn)，發(fā)生生物富集的途徑。1.概念：鉛在生物體內(nèi)的濃度沿食物鏈不斷升高煤燃燒、有色金屬冶煉鉛被排放進(jìn)入大氣沉降在土壤和植被表面進(jìn)入土壤進(jìn)入水體植物根吸收葉片攝入鉛水生植物、浮游動(dòng)物直接吸收鉛，動(dòng)物飲用含鉛的水，直接攝入鉛鉛進(jìn)入體內(nèi)形成多種比較穩(wěn)定的鉛的化合物，分布于生物體的多種組織細(xì)胞中，導(dǎo)致鉛不易被排出，積蓄在體內(nèi)含鉛生物被更高營(yíng)養(yǎng)級(jí)動(dòng)物食用，沿食物鏈聚集最終積累在食物鏈的頂端二、生物富集【任務(wù)二】閱讀課本63和64頁(yè)生物富集部分，以鉛的富集為例，利用文字和剪頭表示出。1、生物富集的危害進(jìn)入人體的甲基汞在體內(nèi)代謝緩慢，且不易排出，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起中毒。通過血腦屏障進(jìn)入大腦的汞會(huì)侵害腦神經(jīng)，導(dǎo)致腦萎縮。1952年，日本5萬多只貓集體跳海自盡2017年9月24日《水俁公約》第一屆締約國(guó)會(huì)議開幕，日本患者呼吁加強(qiáng)管控二、生物富集【任務(wù)二】3.閱讀課本63和64頁(yè)生物富集部分，明確生物富集的危害和特點(diǎn)。在生物體內(nèi)形成積累性中毒。生物富集現(xiàn)象的特點(diǎn)①具有全球性導(dǎo)致生物富集的有害物質(zhì)可以通過大氣、水和生物遷移等途徑擴(kuò)散到世界各地②有害物質(zhì)在生物體內(nèi)的濃度會(huì)沿食物鏈不斷升高。(即隨營(yíng)養(yǎng)級(jí)升高，濃度逐級(jí)遞增，呈現(xiàn)生物放大現(xiàn)象)魚鷹（2.5×10-5）大魚（2×10-6）小魚（5×10-7）植物（4×10-8）水（3×10-12）有害物質(zhì)在生物體內(nèi)的濃度如右圖測(cè)定結(jié)果顯示DDT濃度沿食物鏈放大了一千萬倍二、生物富集【任務(wù)二】3.閱讀課本63和64頁(yè)生物富集部分，明確生物富集的危害和特點(diǎn)。2、生物富集的特點(diǎn)能量流動(dòng)物質(zhì)循環(huán)范圍形式特點(diǎn)過程聯(lián)系三、能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系【任務(wù)三】閱讀課本65頁(yè)第1-2段，比較能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)，完成下表和思考討論題。能量流動(dòng)物質(zhì)循環(huán)范圍形式特點(diǎn)過程聯(lián)系生物群落（生態(tài)系統(tǒng)各營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間）生物圈主要以有機(jī)物中的化學(xué)能的形式碳在生物群落和非生物環(huán)境間主要以二氧化碳的形式單向流動(dòng)、逐級(jí)遞減全球性、循環(huán)往復(fù)運(yùn)動(dòng)沿食物鏈、食物網(wǎng)單向流動(dòng)在生物群落和非生物環(huán)境之間循環(huán)往返二者是生態(tài)系統(tǒng)的主要功能，它們同時(shí)進(jìn)行，相互依存，不可分割：①能量的固定、儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)移和釋放，都離不開物質(zhì)的合成和分解等過程；②物質(zhì)作為能量的載體，使能量沿著食物鏈（網(wǎng)）流動(dòng)；③能量作為動(dòng)力，使物質(zhì)能夠不斷地在生物群落和非生物環(huán)境之間循環(huán)往返。三、能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系因?yàn)檗r(nóng)民要不斷地從農(nóng)田中收獲農(nóng)產(chǎn)品，會(huì)帶走大量的氮元素，因此要通過往農(nóng)田中不斷地施加氮肥。思考討論：三、能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系【任務(wù)三】閱讀課本65頁(yè)第1-2段，比較能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)，完成下表和思考討論題。1.物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的起點(diǎn)和終點(diǎn)是否相同？2.同碳元素一樣，氮在生物群落和非生物環(huán)境之間也是不斷循環(huán)的。為什么還要往農(nóng)田中不斷地施加氮肥？不同。能量流動(dòng)的起點(diǎn)是生產(chǎn)者固定的太陽能，終點(diǎn)是以熱能的形式散失。物質(zhì)循環(huán)沒有起點(diǎn)和終點(diǎn)。四、探究土壤微生物的分解作用【任務(wù)四】閱讀課本65頁(yè)和66頁(yè)的探究實(shí)踐“探究土壤微生物的分解作用，明確兩個(gè)案例的實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)步驟，完成相應(yīng)的填空。秋天剛收獲的花生第二年春天從土中刨出的花生(1)土壤中存在種類、數(shù)目繁多的細(xì)菌、真菌等微生物，它們?cè)谏鷳B(tài)系統(tǒng)中的成分為______。(2)分解者的作用是將環(huán)境中的______分解為______，其分解速度與環(huán)境中的_____、水分等生態(tài)因子相關(guān)。分解者有機(jī)物無機(jī)物溫度四、探究土壤微生物的分解作用實(shí)驗(yàn)原理提出問題實(shí)驗(yàn)假設(shè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)自變量實(shí)驗(yàn)組對(duì)照組實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論分析落葉是在土壤微生物的作用下腐爛的嗎？落葉在土壤微生物的作用下可以腐爛土壤中是否含微生物對(duì)土壤高溫處理（滅菌）對(duì)土壤不做任何處理（自然狀態(tài)）相同時(shí)間內(nèi)對(duì)照組落葉腐爛，實(shí)驗(yàn)組不腐爛土壤微生物對(duì)落葉有分解作用四、探究土壤微生物的分解作用案例一【任務(wù)四】閱讀課本65頁(yè)和66頁(yè)的探究實(shí)踐“探究土壤微生物的分解作用，明確兩個(gè)案例的實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)步驟，完成相應(yīng)的填空。案例一土壤進(jìn)行處理，排除土壤微生物的作用土壤不進(jìn)行處理，自然狀態(tài)落葉是在土壤微生物的作用下腐爛的嗎？注意：實(shí)驗(yàn)組的土壤要進(jìn)行處理，以盡可能排除土壤微生物的作用，同時(shí)要盡可能避免土壤理化性質(zhì)的改變（例如，將土壤用塑料袋包好，放在60℃恒溫箱中處理一小時(shí)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：落葉未腐爛落葉腐爛四、探究土壤微生物的分解作用提出問題實(shí)驗(yàn)假設(shè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)自變量實(shí)驗(yàn)組對(duì)照組實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象加入碘液A1B1加入斐林試劑A2B2結(jié)論分析土壤微生物能分解淀粉嗎？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杯中加入適量淀粉糊+30mL土壤浸出液B杯中加入等量淀粉糊+30mL蒸餾水不變藍(lán)變藍(lán)產(chǎn)生磚紅色沉淀不產(chǎn)生磚紅色沉淀土壤浸出液中的微生物能分解淀粉案例二四、探究土壤微生物的分解作用【任務(wù)四】閱讀課本65頁(yè)和66頁(yè)的探究實(shí)踐“探究土壤微生物的分解作用，明確兩個(gè)案例的實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)步驟，完成相應(yīng)的填空。紗布燒杯土壤水玻璃棒水取出碘液斐林試劑加熱1.配制土壤浸出液一、實(shí)驗(yàn)原理淀粉碘液變藍(lán)淀粉葡萄糖產(chǎn)生磚紅色沉淀分解斐林試劑加熱二、實(shí)驗(yàn)步驟案例二四、探究土壤微生物的分解作用2.另取兩只燒杯，編號(hào)A、B淀粉糊加入土壤浸出液加入碘液AB加入蒸餾水A1A2B1B2加入碘液加入斐林試劑加入斐林試劑實(shí)驗(yàn)結(jié)果不變藍(lán)出現(xiàn)磚紅色沉淀變藍(lán)不出現(xiàn)磚紅色沉淀室溫（20℃）環(huán)境放置7d后案例二四、探究土壤微生物的分解作用一、物質(zhì)循環(huán)的概念二、物質(zhì)循環(huán)的特點(diǎn)在生態(tài)系統(tǒng)中，組成生物體的化學(xué)元素進(jìn)行著從無機(jī)環(huán)境到生物群落，又從生物群落到無機(jī)環(huán)境的循環(huán)過程，這就是生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)。全球性，反復(fù)出現(xiàn)，循環(huán)運(yùn)動(dòng)三、碳循環(huán)碳在無機(jī)環(huán)境中的存在形式：二氧化碳和碳酸鹽碳循環(huán)的形式：二氧化碳無機(jī)環(huán)境光合作用，化能合成作用生物群落呼吸作用，微生物分解作用四、能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系能量是物質(zhì)循環(huán)的動(dòng)力，物質(zhì)是能量流動(dòng)的載體課堂小結(jié)課堂練習(xí)1.(2023·江蘇卷)下列關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的敘述，正確的是（）A.鎘等重金屬在低營(yíng)養(yǎng)級(jí)中的含量比在高營(yíng)養(yǎng)級(jí)中的要高B.生態(tài)系統(tǒng)的磷循環(huán)只能在水生生物群落內(nèi)完成C.碳在生物群落中的循環(huán)主要以含碳有機(jī)物的形式進(jìn)行的D.消費(fèi)者對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)過程具有抑制作用高營(yíng)養(yǎng)級(jí)比低營(yíng)養(yǎng)級(jí)高具有全球性，只在水生生物群落中無法完成具有促進(jìn)作用C2.(2023·天津卷)“碳中和”是指在一定時(shí)間內(nèi)直接或間接產(chǎn)生的二氧化碳或溫室氣體排放總量，通過植樹造林、節(jié)能減排等形