1、讨论：维持生态系统所需的大量物质，例如氧、水、讨论：维持生态系统所需的大量物质，例如氧、水、氮、碳和许多其他物质，都是由地球提供的，为什氮、碳和许多其他物质，都是由地球提供的，为什么亿万年来却没有被生命活动所消耗完？么亿万年来却没有被生命活动所消耗完？第五章第五章 生态系统及其稳定性生态系统及其稳定性第第3 3节节 生态系统的物质循环生态系统的物质循环1 物质循环物质循环：在：在生态系统生态系统中，组成生物体的中，组成生物体的C、H、O、N、P、S等等化学元素化学元素，不断地在，不断地在生物群落和无机环境生物群落和无机环境之间进行循环。之间进行循环。范围范围：循环发生在循环发生在：物物 质质：
2、二二 特点：特点：生物圈生物圈化学元素化学元素生物群落和无机环境之间生物群落和无机环境之间循环性循环性一、概念一、概念全球性全球性任务一：建立一个碳循环简图任务一：建立一个碳循环简图 大气中的大气中的CO 2消费者消费者生产者生产者分解者分解者3124567无机环境无机环境（CO2)生物群落生物群落（有机物（有机物)光合作用、化能合成作用光合作用、化能合成作用呼吸作用、微生物分解作用呼吸作用、微生物分解作用碳通过碳通过_和和_两种代谢反应两种代谢反应从无机环境进入生物群落从无机环境进入生物群落 光合作用光合作用 化能合成作用化能合成作用碳在无机环境中主要以碳在无机环境中主要以_和和_形式存在，
3、形式存在，在生物群落的存在形式是在生物群落的存在形式是 _。CO21、碳存在的形式、碳存在的形式有机物有机物碳酸盐碳酸盐2、进入生物群落的方式：、进入生物群落的方式：三、实例三、实例（一）碳循环一）碳循环4、返回无机环境的方式、返回无机环境的方式生产者、消费者的呼吸作用生产者、消费者的呼吸作用 分解者的分解作用分解者的分解作用 化石原料的燃烧化石原料的燃烧碳通过碳通过_、_和和_ 返回到无机环返回到无机环境。境。3、进入生物群落的形式：、进入生物群落的形式：碳以碳以_形式从无机形式从无机环境进入生物群落环境进入生物群落CO25、碳的循环形式、碳的循环形式碳在生物群落内部以碳在生物群落内部以_形
4、式循环，通过形式循环，通过_、_渠道进行传递渠道进行传递 有机物有机物食物网食物网食物链食物链碳在无机环境与生物群落之间主要是碳在无机环境与生物群落之间主要是_的形式的形式进行循环进行循环 CO2大气中二氧化碳越多，大气中二氧化碳越多，对地球上散佚到外层对地球上散佚到外层空间的热量的阻碍作空间的热量的阻碍作用就越大，即大气中用就越大，即大气中的二氧化碳层就相当的二氧化碳层就相当于保温层。从而使地于保温层。从而使地球上的温度升高得越球上的温度升高得越快，这种现象就叫做快，这种现象就叫做“温室效应温室效应”。任务二、温室效应有关问题任务二、温室效应有关问题 化石燃料的大量燃烧，对生态系统的碳循环有
5、何影响？化石燃料的大量燃烧，对生态系统的碳循环有何影响？原因原因后果后果措施措施 大面积植树造林。大面积植树造林。开发新的洁净能源，如核能、太阳能、风能、开发新的洁净能源，如核能、太阳能、风能、水能等。水能等。减少煤、石油等化石燃料的燃烧。减少煤、石油等化石燃料的燃烧。冰冰 川川 融融 化化热带风暴热带风暴土地干旱土地干旱煤炭、石油等资源能被消耗尽吗？煤炭、石油等资源能被消耗尽吗？l 煤炭、石油等是人类从事现代工业活动的物质资煤炭、石油等是人类从事现代工业活动的物质资源，而非生态系统中生命活动所需的物质资源。源，而非生态系统中生命活动所需的物质资源。l 煤炭、石油等资源是有限的，这些资源的形成
6、需煤炭、石油等资源是有限的，这些资源的形成需要相当长的时间，而消耗它们所需要的时间却要短要相当长的时间，而消耗它们所需要的时间却要短得多。得多。（二）氮循环（二）氮循环反硝化反硝化生物固氮生物固氮氨化氨化硝化硝化工业固氮工业固氮生物固氮：生物固氮：N23H22NH3合成各种含氮有机物合成各种含氮有机物氨化作用：含氮有机物氨化作用：含氮有机物NH3 硝化作用：硝化作用：NH3 NO3NO2反硝化作用：反硝化作用：N2 NO3 高能固氮高能固氮 在生物圈中，一方面在生物圈中，一方面N元素通过元素通过固氮作用固氮作用等作用进入等作用进入生物群落，另一方面生物群落，另一方面N元素又通过元素又通过反硝化
7、作用反硝化作用重新返重新返回大气。回大气。水是组成生物体的重要成分，约占体水是组成生物体的重要成分，约占体重的重的6095，体内进行一切生化反应，体内进行一切生化反应都离不开水。地球上水通过都离不开水。地球上水通过蒸发、降雨、蒸发、降雨、植物的蒸腾、吸收植物的蒸腾、吸收等过程反复循环。等过程反复循环。（三）水循环（三）水循环水循环水循环四、能量流动和物质循环的关系四、能量流动和物质循环的关系项目项目能量流动能量流动物质循环物质循环特点特点范围范围 联系联系1）同时进行、相互依存、不可分割）同时进行、相互依存、不可分割2）能量的固定、转移、储存、释放离不开物）能量的固定、转移、储存、释放离不开物
8、质的合成和分解质的合成和分解3）物质是能量流动的）物质是能量流动的_4）能量是物质循环的）能量是物质循环的_5）生态系统的各种成分，正是由于物质循环）生态系统的各种成分，正是由于物质循环和能量流动而紧密的联系在一起，形成一个统和能量流动而紧密的联系在一起，形成一个统一的整体一的整体全球性、循环性全球性、循环性单向流动单向流动、逐级递减、逐级递减生物圈生物圈载体载体动力动力生态系统各营养级生态系统各营养级总结：总结：物质循环物质循环碳循环碳循环循环形式循环形式温室效应温室效应概念概念与能量流动的关系与能量流动的关系了解氮循环、水循环了解氮循环、水循环无机环境无机环境（CO2）光合作用光合作用 化
9、能合成作用化能合成作用呼吸作用、微生物的分解作用呼吸作用、微生物的分解作用生物群落生物群落（有机物）（有机物）练练 习习1、在生态系统碳循环中，既能使、在生态系统碳循环中，既能使CO 2进入生物群落，进入生物群落，又能将其释放到大气中的生物是（又能将其释放到大气中的生物是（）A.分解者分解者 B.植食动物植食动物 C.肉食动物肉食动物 D.绿色植物绿色植物2、与自然界的碳循环关系最为密切的两种细胞器是、与自然界的碳循环关系最为密切的两种细胞器是（）A.内质网和高尔基体内质网和高尔基体 B.叶绿体和线粒体叶绿体和线粒体C.核糖体和叶绿体核糖体和叶绿体 D.核糖体和高尔基体核糖体和高尔基体DB3、
10、下图是自然界碳循环的简图，图中的甲、乙、丙各、下图是自然界碳循环的简图，图中的甲、乙、丙各代表（代表（）A.甲为生产者，乙为分解者，丙为消费者甲为生产者，乙为分解者，丙为消费者 B.甲为消费者，乙为分解者，丙为生产者甲为消费者，乙为分解者，丙为生产者 C.甲为分解者，乙为生产者，丙为消费者甲为分解者，乙为生产者，丙为消费者 D.甲为生产者，乙为消费者，丙为分解者甲为生产者，乙为消费者，丙为分解者A练练 习习探究：土壤微生物的分解作用探究：土壤微生物的分解作用一、探究原理：一、探究原理：土壤中生活着肉眼看不见的土壤中生活着肉眼看不见的细菌细菌，丝状丝状真菌真菌和呈放射状的和呈放射状的放线菌放线菌
11、，这些生物的数量，这些生物的数量是极其繁多的。例如，一茶匙表层土可能就含有是极其繁多的。例如，一茶匙表层土可能就含有亿万个细菌。亿万个细菌。二、实验方案：二、实验方案：此实验包含两个探究案例，即此实验包含两个探究案例，即“探探究落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的究落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗吗”和和“探探究土壤微生物对淀粉的分解作用究土壤微生物对淀粉的分解作用”。方案一方案一1、确定题目、确定题目落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？2、提出问题、提出问题例如，落叶在土壤中能被分解掉，这究竟主要是土壤例如，落叶在土壤中能被分解掉，这究竟主要是土壤的的物理化
12、学因素物理化学因素的作用，还是土壤中的作用，还是土壤中微生物微生物的作用的作用呢？呢？3、作出假设、作出假设如：落叶是在土壤如：落叶是在土壤微生物微生物的作用下腐烂并最终分解掉的作用下腐烂并最终分解掉的。的。4、制定计划制定计划（1）自变量自变量：土壤微生物的有无：土壤微生物的有无（2）因变量因变量：落叶是否腐烂：落叶是否腐烂（3）无关变量无关变量：落叶的种类、土壤的理化性质、埋：落叶的种类、土壤的理化性质、埋入土壤的时间等入土壤的时间等（4）自变量设置方法自变量设置方法：取两份土壤，一份为自然状：取两份土壤，一份为自然状态（态（对照组对照组），一份进行灭菌处理（），一份进行灭菌处理（实验组实
13、验组）（5）在实验室进行）在实验室进行（6）实验步骤的设计。）实验步骤的设计。5、实施计划、实施计划（1）把自然土壤和灭菌土壤分别放到两个无菌操作室中。）把自然土壤和灭菌土壤分别放到两个无菌操作室中。取取相同重量相同重量的自然土壤和灭菌土壤于两个无菌容器中。的自然土壤和灭菌土壤于两个无菌容器中。（2）加入）加入相同数量的相同数量的落叶和土壤混匀，并加入落叶和土壤混匀，并加入等量的等量的无无菌水，使土壤湿润即可。菌水，使土壤湿润即可。（3）保证无外界微生物的干扰，并保持）保证无外界微生物的干扰，并保持相同的理化因素相同的理化因素。通入通入等量的等量的无菌空气。无菌空气。（4）每五天观察记录一次，
14、并控制变量和调整变量到）每五天观察记录一次，并控制变量和调整变量到适适宜宜。连续记录一个月左右。连续记录一个月左右。6、结果分析、结果分析项目项目对照组土壤对照组土壤实验组土壤实验组土壤预期结果预期结果结论结论7、表达交流、表达交流落叶腐烂落叶腐烂落叶没有腐烂落叶没有腐烂落叶腐烂是土壤微生物落叶腐烂是土壤微生物分解作用的结果分解作用的结果方案二方案二1、确定题目、确定题目探究土壤微生物对淀粉的分解作用探究土壤微生物对淀粉的分解作用2、提出问题、提出问题土壤微生物对淀粉分解吗？如分解，那分解成什么？土壤微生物对淀粉分解吗？如分解，那分解成什么？3、作出假设、作出假设土壤微生物能将土壤微生物能将淀
15、粉淀粉分解成可溶性的分解成可溶性的还原糖。还原糖。实验过程及结果、结论实验过程及结果、结论4、制定计划、制定计划（1）变量变量是微生物。可以用自然土壤浸出液和蒸馏是微生物。可以用自然土壤浸出液和蒸馏水做对照。水做对照。（2）其他的变量其他的变量有温度、湿度、溶液的量等，要保有温度、湿度、溶液的量等，要保持相同。持相同。（3）在实验室中进行。）在实验室中进行。（4）实验步骤的设计。）实验步骤的设计。5、实施计划实施计划组别组别AB等量淀粉酶等量淀粉酶+30ml土壤浸出液土壤浸出液+30ml蒸馏水蒸馏水+放置放置7天天2020分组分组A1A2B1B2碘液碘液+斐林试剂斐林试剂+颜色变化颜色变化结论
16、结论不变蓝不变蓝砖红色砖红色沉淀沉淀变蓝变蓝无砖红色无砖红色沉淀沉淀土壤微生物对淀粉有分解作用土壤微生物对淀粉有分解作用某生物兴趣小组的同学在课外活动中发现植物的落叶某生物兴趣小组的同学在课外活动中发现植物的落叶在土壤里会逐渐腐烂，形成腐殖质。他们猜测落叶在土壤里会逐渐腐烂，形成腐殖质。他们猜测落叶的腐烂是由于土壤微生物的分解作用，不同生态系的腐烂是由于土壤微生物的分解作用，不同生态系统的土壤微生物分解能力不同，并设计了实验进行统的土壤微生物分解能力不同，并设计了实验进行验证。验证。（1）实验设计首先要遵循的是）实验设计首先要遵循的是 原则原则和和 原则。原则。（2）以带有同种落叶的土壤为实验
17、材料，均分为）以带有同种落叶的土壤为实验材料，均分为A和和B。实验。实验A不做处理（自然状态）；不做处理（自然状态）；B用塑料袋包用塑料袋包好，放在好，放在60的恒温箱中灭菌的恒温箱中灭菌1h。B处理的目的是处理的目的是 单一变量单一变量对照对照杀死土壤微生物，同时避免土壤理化性质的改变。杀死土壤微生物，同时避免土壤理化性质的改变。（3）（）（2）中实验的自变量是）中实验的自变量是 因变量因变量是是 无关变量是无关变量是 （至少写出两点）。（至少写出两点）。（4）如果同学们的猜测是正确的，若干天后（）如果同学们的猜测是正确的，若干天后（2）中实验组的落叶中实验组的落叶 土壤微生物的有无土壤微生
18、物的有无落叶的腐烂程度落叶的腐烂程度土壤温度、含水量、土壤温度、含水量、pH、落叶的种类和大小等、落叶的种类和大小等腐烂程度小于对照组。腐烂程度小于对照组。对教材（对教材（P102）土壤微生物的分解作用的探究活动的分析）土壤微生物的分解作用的探究活动的分析案例案例1案例案例2实验假设实验假设实实验验设设计计实验组实验组对照组对照组自变量自变量现象现象AA1A2BB1B2结果分析结果分析微生物能分解落叶使之腐烂微生物能分解落叶使之腐烂微生物能分解淀粉微生物能分解淀粉不变色不变色A杯中加入杯中加入30ml土壤浸土壤浸出液出液对土壤不做任何处理对土壤不做任何处理土壤是否含有微生物土壤是否含有微生物B杯中加入杯中加入30ml蒸馏水蒸馏水烧杯中是否含有淀粉烧杯中是否含有淀粉在相同时间内实验组在相同时间内实验组落叶腐烂程度小于对落叶腐烂程度小于对照组照组变蓝变蓝产生砖红沉淀产生砖红沉淀不变色不变色微生物对落叶有分解作用微生物对落叶有分解作用土壤浸出液中的微生土壤浸出液中的微生物能分解淀粉物能分解淀粉对土壤高温处理对土壤高温处理大气中的大气中的SO2土壤或水体中土壤或水体中的的SO42-降水降水生产者生产者消费者消费者动植物遗体碎动植物遗体碎屑、排出物屑、排出物吸收吸收摄入摄入分解者分解者吸吸收收火山火山爆发爆发石油等化石油等化石燃料石燃料燃烧燃烧 燃烧燃烧附附3：硫循环示意图：硫循环示意图
