資源簡介

(共29張PPT)
第3節 生態系統的物質循環
教學目標
1. 通過分析碳循環的過程，建構概念模型，概述生態系統的物質循環。
2. 通過分析比較生態系統物質循環和能量流動的過程，說明兩者的關系。
3. 根據生態系統物質循環的規律，為科學、有效地利用生態系統中的資源等提出有價值的建議和措施。
4. 通過對案例的分析討論，闡明生物富集的成因和危害，并提出科學的防治建議。
問題探討
討論：
1.胡楊死亡后，為什么很長時間都沒有腐爛？
2.有研究表明，長有胡楊的荒漠土壤一般比草原的貧瘠，這是為什么？
胡楊能抗干旱、御風沙、耐鹽堿，可頑強地在荒漠中生存繁衍。然而，受水資源短缺的影響，一些遠離水源的胡楊也難逃死亡的厄運。這些死亡的胡楊雖歷經烈日和荒漠的摧殘，卻依然傲立于大漠，其枝干往往呈現出千姿百態的奇特造型。
荒漠中缺乏水分，分解者數量很少，因此死亡后的胡楊無法被快速分解。
荒漠中生產者的種類與數量很少，能制造的有機物總量就少；消費者與分解者也少，物質循環緩慢；土壤中可供分解者分解的動植物遺體等很少，且分解速度較慢，因此土壤中積累的營養物質很少；而且，胡楊還會從土壤中吸收營養物質，因此，長有胡楊的荒漠土壤比草原的更為貧瘠。
思考●討論
分析碳循環的過程
二氧化碳能溶于水，因此能在大氣和海洋、河流之間進行交換。此外，碳還可以長期固定或保存在非生命系統中，如固定于煤、石油或木材中。人類對煤和石油等能源的利用，向大氣排放了大量的二氧化碳。
討論：
1.碳在非生物環境和生物體內分別以什么形式存在？
CO2和碳酸鹽
含碳有機物
2.碳是如何進出生產者、消費者、分解者的（以什么形式、通過哪種生命活動、形成哪些產物等）？
請同學們閱讀課本62頁，結合圖3-10碳循環示意圖構建碳循環的模型。
構建碳循環模型
非生物環境
（CO2和碳酸鹽）
生物群落
（含碳有機物）
光合作用或
化能合成作用
呼吸作用或
分解作用
接下來展開生物群落┉
動植物遺體和排泄物
泥炭
煤
石油
呼吸作用
大氣中的CO2庫
廠房、汽車等
呼吸作用
光合作用
微生物的分解作用
燃燒
攝食
一、碳循環
一. 碳循環
構建碳循環模型一
遺體和排出物
攝食
燃燒
生產者
消費者
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
分解作用
非生物環境
生物
群落
水圈中的CO2庫
一. 碳循環
大氣中的CO2庫
生產者
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
消費者
捕食
化
石
燃
料
遺體殘骸
遺體殘骸
分解者
遺體
遺體
水圈中的CO2庫
構建碳循環模型二
一. 碳循環
總結：
1.碳的存在形式：
主要以CO2的形式存在，還有碳酸鹽
主要以含碳有機物的形式存在
非生物環境中：
在生物體內：
2.碳的循環形式
①在生物群落和非生物環境之間：碳主要以 形式循環。
②在生物群落內部：碳以 形式沿食物鏈、食物網傳遞。
含碳有機物
（組成生物體的蛋白質、糖類、脂質和核酸等都是以碳鏈為基本骨架形成的）
CO2
3.碳進入生物群落的途徑
生產者的光合作用和化能合成作用
4.碳返回非生物環境的途徑
①生產者、消費者的 。
②分解者的 (實質是呼吸作用)。
③化石燃料的 。
呼吸作用
分解作用
燃燒
6.實現碳循環的關鍵因素
生產者和分解者
5.碳在生物群落中傳遞的主要途徑：
食物鏈、食物網
總結：
7.與自然界碳循環關系最為密切的兩種細胞器：
線粒體和葉綠體
總結：
8.碳循環特點：
全球性
9.碳循環具全球性的原因：
CO2能夠隨著大氣環流在全球范圍內進行
10.海洋對調節大氣中的碳含量起著非常重要的作用
11.碳循環失調的后果：
溫室效應
（1）溫室氣體：
二氧化碳等
（2）主要原因：
①化石燃料的開采和使用大大增加了CO2的排放
②森林、草原等植被遭到大面積破壞
（3）緩解措施：
①減少二氧化碳排放：開發新能源，減少化石燃料燃燒；
②增加CO2的吸收和固定量：大力植樹種草，提高森林覆蓋率；
③提高秸稈還田率，提高土壤儲碳量
一. 碳循環
使氣溫升高，加快極地和高山冰川的融化，導致海平面上升，進而對人類和其他許多生物的生存構成威脅
(4)影響：
CO2
生產者
分解者
消費者
a
b
c
d
碳循環示意圖
a代表光合作用 b、d代表呼吸作用
c代表微生物的分解作用
現學現用：識圖
A__________
B__________
C__________
D__________
A__________
B__________
C__________
D__________
E__________
F__________
生產者
大氣中的二氧化碳庫
消費者
分解者
大氣中的二氧化碳庫
三級消費者
分解者
次級消費者
生產者
初級消費者
思考：
若使上圖表示完整的碳循環，需補充____________
化石燃料的燃燒
（二）、物質循環的概念：
組成生物體的　　　　　　　　　　等基本元素，都在不斷進行著
從　 　　　 到　　　 　，又從　 　　　 的循環過程。
非生物環境
C、H、O、N、P、S
范圍：
物質：
循環過程：
特點：
生物圈，又叫生物地球化學循環
C、H、O、N、P、S等
非生物環境 生物群落
循環往復運動，全球性
生物群落
生物群落到非生物環境
2、
3、應用實例：
種養結合-如稻田中養魚養鴨
1、
溫室效應
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
開發新能源
保護植被，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
對人類和其他生物的生存構成威脅
4、人類活動對碳循環的影響
冰川融化
化石燃料的燃燒
1、概念：
2、物質：
3、特點：
生物體從周圍環境吸收、積蓄某種元素或難以降解的化合物，使其在機體內濃度超過環境濃度的現象，稱作生物富集。
重金屬：如鉛(Pb)、鎘(Cd)、汞(Hg)
人工合成的有機物：如DDT、六六六
（1）從非生物環境進入生物體，
沿食物鏈（網）逐級富集。
（2）毒性強，危害大。
（3）穩定而不易分解，積累而不易排出。
水
植物
小魚
大魚
魚鷹
隨營養級升高，濃度逐級遞增，呈現生物放大現象。
二、生物富集
4.有害物質富集的實例——鉛的富集
煤和礦石中的鉛
空氣中的鉛顆粒
土壤、水體中的鉛
生產者、浮游動物
各級消費者
最高營養級含鉛量最高
燃燒冶煉
降雨
吸收
捕食
積累
鉛在生物體內
的濃度沿食物
鏈不斷升高
5.生物富集的危害：在生物體內形成積累性中毒。
進入人體的甲基汞在體內代謝緩慢，且不易排出，嚴重時會引起中毒。通過血腦屏障進入大腦的汞會侵害腦神經，導致腦萎縮。
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》第一屆締約國會議開幕 日本患者呼吁加強管控
6.研究生物富集的意義
減少有害物質在生物體內的富集，提高水產品的安全性。
項目 能量流動 物質循環
范圍
形式
特點
聯系 主要以有機物形式流動
主要是食物鏈（網）各營養級中
生物圈
主要以無機物形式循環
循環往復，全球性
單向流動、逐級遞減
（1）二者是生態系統的主要功能，同時進行、相互依存，不可分割。
（2）物質是能量流動的載體，使能量沿著食物鏈（網）流動；
（3）能量是物質反復循環的動力。
1.能量是物質循環的動力
2.物質是能量流動的載體
實驗原理：
土壤中生活著肉眼看不見的細菌、絲狀真菌和呈放射狀的放線菌，數量是極其繁多的。
探究土壤微生物的分解作用
探究·實踐
它們在生態系統中的成分為分解者。分解速度主要與環境溫度和濕度有關。
提出問題：
土壤微生物能分解淀粉嗎？
作出假設：
土壤微生物能分解淀粉
設計實驗：
（1）材料用具：土壤、燒杯、玻璃棒、試管、蒸餾水、碘液、斐林試劑、淀粉糊等。
（2）實驗原理：土壤微生物通過分泌淀粉酶能將淀粉分解為還原性糖（麥芽糖、果糖、葡萄糖），通過碘液檢測，可以證明淀粉被分解；通過斐林試劑（水浴加熱）的檢測，可以證明淀粉被分解為還原性糖。
（3）實驗步驟：
1. 配置土壤浸出液
一、實驗原理
淀粉
碘液
變藍
淀粉
葡萄糖
產生磚紅色沉淀
分解
斐林試劑
加熱
實驗課題：探究土壤微生物對淀粉的分解作用
枯枝落葉層
有機碎屑層
腐殖質層
淀積層
枯枝落葉層
有機碎屑層
進行實驗：
淀粉糊
加入土壤浸出液
加入碘液
A
B
加入蒸餾水
A1
A2
B1
B2
加入碘液
加入斐林試劑
加入斐林試劑
實驗結果：
不變藍
出現磚紅色沉淀
變藍
不出現磚紅色沉淀
結論：
土壤浸出液中的微生物能分解淀粉
探究土壤微生物的分解作用
探究·實踐
實驗證明土壤中的微生物能分解淀粉
碘液檢測 斐林試劑檢測
A1、A2取自加土壤
浸出液的一組
B1、B2取自加入蒸餾水的一組
探究活動
案例1 探究土壤微生物對落葉的作用
準備土壤
實驗組：土壤滅菌處理 對照組：土壤不做處理
準備落葉
實驗組與對照組葉片數量與大小基本一致
分別埋入落葉
一段時間后,檢測樹葉分解情況
案例2 落葉是在土壤微生物的作用下腐爛的嗎？
對照組：
土壤不做處理
實驗組：
土壤做處理，排除微生物的作用
實驗結果：
落葉未腐爛
落葉腐爛
2.同碳元素一樣，氮在生物群落和非生物環境之間也是不斷循環的。
為什么還要往農田中不斷地施加氮肥呢
農田是人工生態系統，是以提高農作物的產量，使能量更多地流向人類，滿足人類需要為目的的。農田土壤中氮的含量往往不足以使作物高產，加之農產品源源不斷地自農田生態系統輸出，其中的氮元素并不能都歸還土壤，所以需要施加氮肥。這與物質循環并不矛盾。
1.生物圈是不是一個在物質上自給自足的系統 為什么
是。生物圈是指地球上所有生物與其非生物環境的總和，它們通過物質循環構成一個物質上自給自足的系統。
二、拓展應用
3.下表為生活在某庫區水域中層的幾種魚體內重金屬的含量(單位： ng.g-1)。請據表推測這幾種魚中，草食性的魚是______，雜食性的魚是_______，肉食性的魚是_______為什么
魚的種類 A B C D E
Hg 17.8 61.9 70.4 117.0 112.0
Pb 27.3 34.9 52.5 84.3 75.8
Cd 8.8 14.1 10.3 21.9 41.6
D和E
A
B和C
這三種重金屬(Hg、Pb、Cd)會富集在魚體內，并沿食物鏈逐漸在魚體內聚集，營養級越高，它們的相對含量越高。A魚體內三種重金屬的含量都是最低的，因此A為草食性，魚B和C魚體內，三種重金屬的含量都高于A，但低于D和E，因此B和C可能是雜食性魚；D和E魚體內，三種重金屬的含量都遠高于A、B和C，因此D和E可能是肉食性魚。

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