3.3生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)課件-2024-2025學(xué)年高二上學(xué)期生物人教版選擇性必修2VIP

第三章生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性第三節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)

碳、氧分子在

和

之間是不斷循環(huán)的。呼一口氣，許多二氧化碳分子就離開(kāi)你的身體，進(jìn)入大氣中。這些二氧化碳分子離開(kāi)你后，會(huì)開(kāi)始怎樣的旅行？這些二氧化碳分子中的碳元素和氧元素又是怎樣來(lái)到你體內(nèi)的？進(jìn)入你體內(nèi)之前又存在于什么物質(zhì)中？食物人體的細(xì)胞呼吸CO2植物的光合作用生物群落非生物環(huán)境一、碳循環(huán)一、碳循環(huán)碳是構(gòu)成生物體的重要元素之一。組成生物體的蛋白質(zhì)、糖類(lèi)、脂質(zhì)和核酸等都是以

為基本骨架形成的。氨基酸結(jié)構(gòu)通式葡萄糖結(jié)構(gòu)核糖核苷酸結(jié)構(gòu)大氣中的碳主要是二氧化碳。生物體和大氣中的碳含量，都長(zhǎng)期處于穩(wěn)定的狀態(tài)，這是怎樣維持的呢？碳鏈1碳元素一、碳循環(huán)一、碳循環(huán)2碳循環(huán)的過(guò)程討論1.碳在非生物環(huán)境和生物體內(nèi)分別以什么形式存在？非生物環(huán)境:主要以CO2和碳酸鹽的形式存在大氣中的CO2庫(kù)主要存在于巖石圈中主要是含碳有機(jī)物。大氣中的CO2庫(kù)生產(chǎn)者生產(chǎn)者生產(chǎn)者光合作用光合作用溶解光合作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用生產(chǎn)者(2)呼吸作用:將有機(jī)物分解為二氧化碳。(1)光合作用等:將二氧化碳轉(zhuǎn)化為有機(jī)物。2.碳是如何進(jìn)出生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者的？（以什么形式，通過(guò)哪些生命活動(dòng)、形成哪些產(chǎn)物等？）大氣中的CO2庫(kù)生產(chǎn)者生產(chǎn)者生產(chǎn)者光合作用光合作用溶解光合作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用消費(fèi)者攝食呼吸作用呼吸作用消費(fèi)者消費(fèi)者(2)呼吸作用等:將有機(jī)物分解為二氧化碳。(1)攝食等：將前一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為自身的有機(jī)物。大氣中的CO2庫(kù)生產(chǎn)者生產(chǎn)者生產(chǎn)者光合作用光合作用溶解光合作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用消費(fèi)者攝食呼吸作用呼吸作用消費(fèi)者分解者用作解分的物生微分解者(2)微生物的分解作用等：將有機(jī)物分解為二氧化碳。(1)食腐、腐生等:將現(xiàn)成有機(jī)物轉(zhuǎn)化為自身有機(jī)物。大氣中的CO2庫(kù)生產(chǎn)者生產(chǎn)者生產(chǎn)者光合作用光合作用溶解光合作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用消費(fèi)者攝食呼吸作用呼吸作用消費(fèi)者分解者用作解分的物生微煤、石油問(wèn)：碳的進(jìn)出除生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者外，還有沒(méi)有其他途徑？其他途徑：煤、石油等化石燃料的開(kāi)采與使用，將有機(jī)物分解為二氧化碳等。大氣中的CO2庫(kù)生產(chǎn)者生產(chǎn)者生產(chǎn)者光合作用光合作用溶解光合作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用消費(fèi)者攝食呼吸作用呼吸作用消費(fèi)者分解者用作解分的物生微煤、石油請(qǐng)用關(guān)鍵詞、線(xiàn)段、箭頭、方框等構(gòu)建碳循環(huán)的模型一、碳循環(huán)大氣中的CO2庫(kù)生產(chǎn)者光合作用呼吸作用分解作用呼吸作用燃燒食物鏈和食物網(wǎng)捕食化石燃料遺體、排遺物遺體殘骸遺體遺體1、動(dòng)植物遺體一定會(huì)被分解者分解嗎？不一定，還可能形成煤、石油等化石燃料消費(fèi)者分解者2、碳元素在生物群落中是循環(huán)的嗎？不是，在生物群落中主要是沿著食物鏈(網(wǎng))單向流動(dòng)的。水圈中的CO2庫(kù)碳元素在

和

之間是不斷循環(huán)的。生物群落非生物環(huán)境3構(gòu)建碳循環(huán)模型一、碳循環(huán)【方法技巧】巧辨圖形判斷參與碳循環(huán)的四種成分大氣中的CO2庫(kù)生產(chǎn)者分解者消費(fèi)者生產(chǎn)者初級(jí)消費(fèi)者大氣中的CO2庫(kù)次級(jí)消費(fèi)者分解者大氣中的CO2庫(kù)（非生物的物質(zhì)和能量）生產(chǎn)者初消次消三級(jí)消分解者辨圖要點(diǎn)：①

碳循環(huán)中，只有生產(chǎn)者與非生物環(huán)境之間的箭頭是雙向的。②

箭頭指入最多的是大氣中的CO2庫(kù)，其次是分解者。指出最多的是生產(chǎn)者遺體和排出物攝食燃燒生產(chǎn)者消費(fèi)者分解者化石燃料呼吸作用呼吸作用光合作用大氣中的CO2庫(kù)分解作用非生物環(huán)境生物群落水圈中的CO2庫(kù)根據(jù)碳循環(huán)過(guò)程思考并回答下列問(wèn)題。1.碳主要以什么形式在非生物環(huán)境和生物群落之間循環(huán)？CO22.碳循環(huán)是指CO2循環(huán)還是碳元素循環(huán)？碳元素循環(huán)3.碳循環(huán)屬于物質(zhì)循環(huán)中的一種，什么是物質(zhì)循環(huán)？一、碳循環(huán)組成生物體的碳、氫、氧、氮、磷、硫等

，都在不斷進(jìn)行著從非生物環(huán)境到生物群落，又從生物群落到非生物環(huán)境的循環(huán)過(guò)程，這就是生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)。這里的生態(tài)系統(tǒng)是指？生物圈①循環(huán)往復(fù)運(yùn)動(dòng)：----反復(fù)利用、循環(huán)流動(dòng)物質(zhì)循環(huán)又叫生物地球化學(xué)循環(huán)②具有全球性：----物質(zhì)循環(huán)的范圍為生物圈1概念2特點(diǎn)元素生物群落非生物環(huán)境組成生物體的C、H、O、N、P、S等元素反復(fù)循環(huán)物質(zhì)循環(huán)遺體和排出物攝食燃燒生產(chǎn)者消費(fèi)者分解者化石燃料呼吸作用呼吸作用光合作用大氣中的CO2庫(kù)分解作用非生物環(huán)境生物群落水圈中的CO2庫(kù)根據(jù)碳循環(huán)過(guò)程思考并回答下列問(wèn)題。4.碳在生物群落內(nèi)部傳遞的主要途徑和形式分別是什么？傳遞主要途徑：食物鏈、食物網(wǎng)傳遞形式：含碳有機(jī)物5.碳進(jìn)入生物群落的途徑：生產(chǎn)者的光合作用和化能合成作用6.碳返回非生物環(huán)境的途徑：一、碳循環(huán)遺體和排出物攝食燃燒生產(chǎn)者消費(fèi)者分解者化石燃料呼吸作用呼吸作用光合作用大氣中的CO2庫(kù)分解作用非生物環(huán)境生物群落水圈中的CO2庫(kù)根據(jù)碳循環(huán)過(guò)程思考并回答下列問(wèn)題。6.碳返回非生物環(huán)境的途徑：①生物的呼吸作用②分解者的分解作用③化石燃料的燃燒7.實(shí)現(xiàn)碳循環(huán)的關(guān)鍵因素：生產(chǎn)者和分解者8.你如何看待人類(lèi)活動(dòng)對(duì)碳循環(huán)的影響?一、碳循環(huán)人類(lèi)活動(dòng)對(duì)碳循環(huán)的影響消極影響：人類(lèi)活動(dòng)對(duì)煤和石油等資源的利用，會(huì)向大氣中排放大量的二氧化碳，打破了生物圈中碳循環(huán)的平衡，加劇溫室效應(yīng)，引起全球性的氣候變化；積極影響：但人類(lèi)又大力開(kāi)展植樹(shù)造林、開(kāi)發(fā)新能源、發(fā)展節(jié)能產(chǎn)業(yè)等，有利于降低大氣中的二氧化碳濃度，維持生物圈的碳平衡。一、碳循環(huán)(2）原因：①化石燃料的大量燃燒（主要原因）②森林、草原等植被的破壞(1）概念：大氣中的溫室氣體（CO2、CH4、N2O等）相當(dāng)于保溫層。大氣中的CO2越多，地球上的溫度升高就越快，這種現(xiàn)象就叫做“溫室效應(yīng)”。(3）緩解措施CO2濃度溫度①減少化石燃料的使用，開(kāi)發(fā)新能源②大力植樹(shù)種草，提高森林覆蓋率③提高秸稈還田率，提高土壤儲(chǔ)碳量。溫室效應(yīng)溫室效應(yīng)(4）危害極地和高山冰川加速融化海平面上升氣溫升高對(duì)人類(lèi)和其他生物的生存構(gòu)成威脅

土地荒漠化加劇，洪災(zāi)、旱災(zāi)不斷稻田養(yǎng)鴨稻田養(yǎng)魚(yú)（1）動(dòng)物的取食、消化能促進(jìn)物質(zhì)循環(huán)；（3）動(dòng)物呼出的CO2還可為水稻的光合作用補(bǔ)充原料（2）動(dòng)物糞便被分解者分解后可供植物吸收利用學(xué)以致用：稻田養(yǎng)鴨養(yǎng)魚(yú)（種養(yǎng)結(jié)合模式），請(qǐng)從物質(zhì)循環(huán)角度說(shuō)說(shuō)它的好處：4碳循環(huán)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面的應(yīng)用一、碳循環(huán)二、氮循環(huán)根據(jù)氮循環(huán)示意圖，思考并回答下列問(wèn)題。(1)植物吸收的氮主要以什么形式存在？離子（NO3-）。固氮生物的固氮作用。(3)生物群落中的氮最終通過(guò)什么途徑返回大氣中？反硝化作用。(2)大氣中的氮?dú)馔ㄟ^(guò)什么途徑進(jìn)入生物群落？(4)據(jù)圖可知氮元素是不斷循環(huán)的，但農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)為什么仍需不斷施加氮肥？

農(nóng)田土壤中氮元素的含量往往不足以使作物高產(chǎn)，加之農(nóng)產(chǎn)品源源不斷地自農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)輸出，其中的氮元素并不能都?xì)w還土壤，所以需要施加氮肥。水循環(huán)（了解）三、物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的關(guān)系任務(wù)一：請(qǐng)?jiān)谔佳h(huán)過(guò)程模型上繪制能量流動(dòng)過(guò)程。光能熱能生產(chǎn)者大氣中的二氧化碳消費(fèi)者分解者①物質(zhì)循環(huán)與能量流動(dòng)有什么關(guān)系？②假如沒(méi)有物質(zhì)循環(huán)，能量是否能在營(yíng)養(yǎng)級(jí)間實(shí)現(xiàn)流動(dòng)？③假如沒(méi)有能量的供應(yīng)，物質(zhì)循環(huán)是否能正常進(jìn)行？同時(shí)進(jìn)行，相互依存，不可分割能量的固定、儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)移和釋放，都離不開(kāi)物質(zhì)的合成和分解等過(guò)程能量是物質(zhì)循環(huán)的動(dòng)力物質(zhì)是能量沿食物鏈網(wǎng)流動(dòng)的載體；三、物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的關(guān)系能量流動(dòng)物質(zhì)循環(huán)范圍形式特點(diǎn)渠道聯(lián)系生物群落(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（食物鏈、網(wǎng)）和非生物環(huán)境之間循環(huán)往返①同時(shí)進(jìn)行，相互依存，不可分割②能量的固定、儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)移和釋放，都離不開(kāi)物質(zhì)的合成和分解等過(guò)程；③物質(zhì)是能量沿食物鏈網(wǎng)流動(dòng)的載體；④能量是物質(zhì)循環(huán)的動(dòng)力。光能→化學(xué)能→熱能化學(xué)元素(無(wú)機(jī)物→有機(jī)物→無(wú)機(jī)物)小試牛刀1.下面是碳循環(huán)簡(jiǎn)圖，據(jù)圖分析正確的是()A.人類(lèi)減少對(duì)③的依賴(lài)是當(dāng)前緩解溫室效應(yīng)的重要措施B.②過(guò)程增強(qiáng)后①過(guò)程隨之增強(qiáng)，故不能通過(guò)增強(qiáng)②減少大氣中的CO2的量C.生物群落內(nèi)部碳循環(huán)的物質(zhì)形式主要是CO2D.參與②過(guò)程的生物包括生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者A小試牛刀A2.生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)包括碳循環(huán)和氮循環(huán)等過(guò)程。下列有關(guān)碳循環(huán)的敘述，錯(cuò)誤的是（）A.消費(fèi)者沒(méi)有參與碳循環(huán)的過(guò)程B.生產(chǎn)者的光合作用是碳循環(huán)的重要環(huán)節(jié)C.土壤中微生物的呼吸作用是碳循環(huán)的重要環(huán)節(jié)D.碳在無(wú)機(jī)環(huán)境與生物群落之間主要以CO2形式循環(huán)小試牛刀B3.下圖為部分碳循環(huán)示意圖，下列敘述正確的是（）A．圖中由生產(chǎn)者、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ構(gòu)成的食物鏈中，能量流動(dòng)是單向、逐級(jí)遞減的B．生產(chǎn)者為第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)，①②⑥⑧之和為生

產(chǎn)者固定的總能量C．根瘤菌與豆科植物互利共生時(shí)，其生命活動(dòng)所需的有機(jī)碳來(lái)自⑥過(guò)程D．①⑦⑧過(guò)程以CO2的形式進(jìn)行，②③④⑤⑥過(guò)程以有機(jī)物的形式進(jìn)行大氣中的CO2庫(kù)消費(fèi)者攝食呼吸作用呼吸作用消費(fèi)者分解者用作解分的物生微煤、石油土壤中的微生物能夠分解有機(jī)物，這是物質(zhì)循環(huán)過(guò)程中的重要一環(huán)。生態(tài)系統(tǒng)中的消費(fèi)者能夠加快物質(zhì)的循環(huán)過(guò)程。是不是所有物質(zhì)都能較快地通過(guò)食物鏈回歸非生物環(huán)境呢？否四、生物富集如圖為水體和多種水生生物體內(nèi)的鉛濃度示意圖為什么生物體內(nèi)的鉛含量比水體中的鉛含量高？為什么營(yíng)養(yǎng)等級(jí)越高，體內(nèi)含有的鉛濃度越大？水浮游生物魚(yú)水鳥(niǎo)2ppm5ppm200ppm1600ppm進(jìn)入體內(nèi)的鉛，可以形成多種穩(wěn)定的化合物，不易分解、不易排出，生物不斷的攝入無(wú)機(jī)環(huán)境中的化學(xué)物質(zhì)，導(dǎo)致體內(nèi)鉛含量不斷積累以致高于水體中的鉛含量。高營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物捕食多種低營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物，導(dǎo)致體內(nèi)積累更多的鉛，因此，鉛就會(huì)沿著食物鏈逐漸在生物體內(nèi)聚集，最終積累在食物鏈頂端四、生物富集生物體從周?chē)h(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(guò)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.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(guò)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)1.概念：

一些放射性物質(zhì)在農(nóng)田中大量使用的DDT殺蟲(chóng)劑，在南極的企鵝體內(nèi)檢測(cè)到四、生物富集5.生物富集的特點(diǎn)：

導(dǎo)致生物富集的有害物質(zhì)可以通過(guò)大氣、水和生物遷移等途徑擴(kuò)散到世界各地。（1）具有全球性（2）生物放大

有害物質(zhì)會(huì)沿食物鏈逐漸在生物體內(nèi)聚集，最終積累在食物鏈的頂端(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)6.生物富集的危害：在生物體內(nèi)形成積累性中毒進(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(guò)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。2017年9月24日《水俁公約》第一屆締約國(guó)會(huì)議開(kāi)幕日本患者呼吁加強(qiáng)管控7.減少生物富集的的措施：合理利用資源，減少排放有害物質(zhì)；實(shí)施垃圾分類(lèi)；種植能富集有害重金屬元素的植物。在湖泊里種植大量蘆葦，蘆葦可以吸收水中的有毒物質(zhì)，而且蘆葦抗毒能力非常強(qiáng)，然后將蘆葦進(jìn)行封存，防止有毒物質(zhì)重新進(jìn)入環(huán)境。(2)分解者的作用是將環(huán)境中的______分解為_(kāi)_____，其分解速度與環(huán)境中的_____、水分等生態(tài)因子相關(guān)。(1)土壤中存在種類(lèi)、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_(kāi)_____。五、探究土壤微生物的分解作用秋天剛收獲的花生第二年春天從土中刨出的花生分解者有機(jī)物無(wú)機(jī)物溫度實(shí)驗(yàn)原理五、探究土壤微生物的分解作用提出問(wèn)題作出假設(shè)123設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)45分析結(jié)果、得出結(jié)論表達(dá)和交流6實(shí)驗(yàn)流程五、探究土壤微生物的分解作用提出問(wèn)題實(shí)驗(yàn)假設(shè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)自變量對(duì)照組實(shí)驗(yàn)組因變量無(wú)關(guān)變量實(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60℃處理1h(滅菌：排除微生物作用)對(duì)土壤不做任何處理(自然狀態(tài))落葉是否腐爛（比較腐爛程度）落葉的量、土壤的量等（保證適宜且相同）1案例1：落葉是在土壤微生物的作用下腐爛的嗎？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。不能加熱烘干，會(huì)導(dǎo)致土壤理化性質(zhì)發(fā)生改變，可將土壤用塑料袋包好，放在60℃恒溫箱中1小時(shí)滅菌相同時(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)落葉有分解作用五、探究土壤微生物的分解作用1.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2.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)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)照組因變量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淀粉糊+30mL蒸餾水觀察顏色變化淀粉糊+30mL土壤浸出液2案例2：探究土壤微生物對(duì)淀粉的分解作用五、探究土壤微生物的分解作用3.實(shí)驗(yàn)過(guò)程（1）配制土壤浸出液（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加入蒸餾水加入碘液加入斐林試劑加入斐林試劑不變藍(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后淀粉糊實(shí)驗(yàn)結(jié)論：土壤浸出液中的微生物能分解淀粉小試牛刀1.能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)的主要功能。判斷下列相關(guān)表述是否正確。(1)物質(zhì)循環(huán)發(fā)生在生物群落與非生物環(huán)境之間。（）(2)能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)是兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的過(guò)程。（）√×一、概念檢測(cè)小試牛刀2.竹子中纖維素含量很高。大熊貓每天要吃大量竹子，但一般只能利用其中一小部分纖維素。研究表明，大熊貓的基因組缺少編碼纖維素酶的基因，但是腸道中有多種纖維素分解菌。(1)大熊貓與它腸道內(nèi)某種纖維素分解菌的種間關(guān)系為（）A.捕食B.寄生C.互利共生D.原始合作(2)下列敘述不合理的是（）A.大熊貓是初級(jí)消費(fèi)者，屬于第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)B.大熊貓未消化的纖維素會(huì)被分解者利用循環(huán)C.纖維素分解菌促進(jìn)了生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)D.能量流動(dòng)方向是竹子→大熊貓一