1、生物学选择性必修二生物与环境第44讲 生态系统的物质循环和能量流动2 2.2.4 举例说明利用物质循环和能量流动规律，人们能够更加科学、有效地利用生态系统中的资源2 2.2.6 阐明某些有害物质会通过食物链不断地富集的现象2 2.2.7 举例说出生态系统中物理、化学和行为信息的传递对生命活动的正常进行、生物种群的繁衍和种间关系的调节起着重要作用2 2.2.8 分析特定生态系统的生物与非生物因素决定其营养结构内容要求目录目录Contents生态系统的物质循环生态系统的信息传递无机无机环境环境生物生物群落群落光合作用、化能合成作用呼吸作用、微生物分解作用、煤、石油燃烧汉汉水水丑丑生生侯侯伟伟作作品
2、品生态系统的物质循环1.物质循环的概念组成生物体的碳、氢、氧、氮、磷、硫等元素，都在不断进行着从非生物环境到生物群落，又从生物群落到非生物环境的循环过程，这就是生态系统的物质循环。这里所说的生态系统指的是地球上最大的生态系统生物圈，物质循环具有全球性，因此又叫生物地球化学循环。组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素 一个密闭的生态系统也是可以存在物质循环的。一个密闭的生态系统也是可以存在物质循环的。为什么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，亿万年来却没有被生命活动所消耗完？说明物质是可以被循环利用的。生态系统的物质循环2.物质循环的特点在农田中大量使用DDT杀虫剂为
3、什么会殃及南极的企鹅?像这样，生物体从周围环境吸收、积蓄某种元素或难以降解的化合像这样，生物体从周围环境吸收、积蓄某种元素或难以降解的化合物，使其在物，使其在机体内浓度超过环境浓度机体内浓度超过环境浓度的现象，称作的现象，称作生物富集生物富集。说明物质循环具有全球性。循环性循环性全球性全球性1.碳循环的形式是什么？2.碳在自然界中的存在形式有哪些？CO2和碳酸盐3.碳在生物体内以什么形式存在？含碳有机物4.碳进入生物体的途径有哪些？光合作用和化能合成作用5.碳在生物体之间传递途径是什么？食物链和食物网6.碳进入大气的途径有哪些？呼吸作用、微生物的分解作用、化石燃料的燃烧生态系统的物质循环3.物
4、质循环的实例碳循环示意图CO2碳循环碳循环碳循环示意图尝试将碳循环模式图做成概念模型摄食将有机物分解为有机物残枝败叶遗体残骸将现成有机物转化为自身有机物将现成有机物转化为自身有机物分解作用将有机物分解为CO2生产者消费者分解者大气中的二氧化碳库生态系统的物质循环3.物质循环的实例方法：双箭头一方为“生产者”，另一方为“大气中的CO2库；各环节均可向其指来箭头，则被指向方为“大气中的CO2库。碳循环碳循环生态系统的物质循环3.物质循环的实例碳循环碳循环快速推断各图各成分：2 大气中的CO2库甲中b、乙中c、丙中a、丁中c2 生产者甲中a、乙中a、丙中e、丁中a 2 分解者甲中d、乙中e、丙中c、
5、丁中d生态系统的物质循环3.物质循环的实例碳循环碳循环水循环示意图水循环水循环生态系统的物质循环3.物质循环的实例生物在水循环中起的作用很小。水循环是由太阳能推动的。氮循环氮循环生态系统的物质循环3.物质循环的实例固氮：高能固氮、工业固氮、生物固氮(最重要的固氮途径)。氨化：尿素和尿酸转变为无机化合物（氨）硝化：氨和铵盐氧化为亚硝酸盐和硝酸盐的过程。反硝化：反硝化：硝酸盐等含氮化合物转化为N2、NO和N2O的过程磷循环磷循环生态系统的物质循环3.物质循环的实例生态系统的物质循环4.生物富集【资料】铅是一种毒性很强的化学元素，原本以比较稳定的形式存在于环境中，但人类活动加速了铅的循环，改变了铅在
6、环境中的分布。在煤燃烧、有色金属冶炼的过程中，铅会以直径不足0.5 m的微小颗粒被排放进入大气，然后沉降在土壤和植被表面。一部分铅颗粒随降雨进入土壤，另一部分进入水体。植物的根从土壤中吸收铅，叶片也会摄入吸附的铅。在水中生活的植物、浮游动物会直接吸收水中的铅。动物饮用含有铅的水，也会直接摄入铅。进入体内的铅，能够形成多种比较稳定的铅化合物，分布于生物体的多种组织细胞中，导致铅不易被生物体排出，从而积蓄在体内。生态系统的物质循环4.生物富集与生物积累、生物放大（1）生物富集指生物体从周围环境吸收、积蓄某种元素或难以降解的化合物，使其在生物体内浓度超过环境浓度生物体内浓度超过环境浓度的现象。物质容
7、易被吸收，在体内降解、排出速率慢，暂未对生物造成致命伤害。（2）生物积累指的是随着年龄的增长随着年龄的增长，生物不断地从环境中吸收某种元素或难以降解的化合物，使得该物质在体内逐渐积累的过程。（3）在食物链中，某种元素或难分解的化合物在生物体内的含量随着营养级提高而营养级提高而逐级增高的现象逐级增高的现象叫作生物放大。污染物浓度可能增大，减少或不变。生态毒害作用广泛，可能对顶级捕食者（包括人类）造成严重危害。三个概念都是关于污染物的积累或传递，但视角各不相同。生物富集侧重生物与环境之间的污染物浓度差距，从而体现富集；生物积累侧重同一生物自身不同阶段的对比，从而体现积累；生物放大则是高营养级的生物
8、与低营养级的相比，从而体现污染物含量的放大。项目项目能量流动能量流动物质循环物质循环生物富集生物富集范围范围生态系统_生物圈生态系统_特点特点_形式形式_不易分解或排出的重金属化合物或有机化合物过程过程沿食物链(网)_沿食物链(网)联系联系流动渠道都是食物链和食物网，且相互联系，同时进行、相互依存，不可分割；能量的固定、储存、转移和释放，离不开物质的合成和分解；物质是能量沿食物链（网）流动的载体，能量是物质在生物群落和非生物环境间循环往返的动力，也是生物富集的动力；某些物质在沿食物链（网）流动时会发生生物富集各营养级各营养级单向流动，逐级递减全球性、反复利用单向流动、逐级积累、全球性光能化学能
9、热能无机物有机物在生物群落与非生物环境间往复循环生态系统的物质循环5.能量流动、物质循环和生物富集的关系(1)实验原理土壤中存在种类、数目繁多的细菌、真菌等微生物，它们在生态系统中的成分主要为_。分解者的分解速度与环境中的_等生态因子相关。土壤微生物能分泌淀粉酶将淀粉分解成还原糖(麦芽糖)，淀粉遇碘变蓝色。还原糖遇斐林试剂，在水浴加热条件下，产生_沉淀。分解者温度、水分砖红色探究土壤微生物的分解作用比较项目案例1案例2实验假设土壤微生物能分解落叶使之腐烂土壤微生物能分解淀粉实验设计实验组对土壤处理A烧杯中加入土壤浸出液和淀粉糊对照组对土壤处理B烧杯中加入蒸馏水和淀粉糊自变量土壤中是否含_是否含
10、有土壤浸出液(2)阅读教材P6566中参考案例1和参考案例2，试完成下列案例比较：灭菌不做微生物探究土壤微生物的分解作用实验现象在相同时间内_AA1_A2_BB1_B2_结论分析_实验组落叶的腐烂程度小于对照组不变蓝产生砖红色沉淀变蓝无砖红色沉淀土壤微生物对落叶有分解作用土壤浸出液中的微生物能分解淀粉注：在A1、B1中加入碘液，在A2、B2中加入斐林试剂并加热。探究土壤微生物的分解作用生态系统的信息传递1.生态系统信息的概念在日常生活中，人们通常将可以传播的消息情报、指令、数据与信号等称作信息。生态系统中的生物种群之间，以及它们内部都有信息的产生与交换，能够形成信息传递，即信息流。蜜蜂的求偶行
11、为生态系统的信息传递2.生态系统信息的传递过程在生态系统中，种群和种群之间、种群内部个体和个体之间甚至生物和环境之间都存在着信息传递。信息传递需要信源、发送器官、信道、接收器官和信宿五个主要部分。图解归纳概括信息传递的一般过程图解归纳概括信息传递的一般过程信源发送器官信道接收器官信宿信息的产生者将信息转换成适合于在信道上传输的信号信息的传输者接收通过信道传输的信号，并进行解码信息的接收者生态系统的信息传递3.生态系统信息的种类自然界中的光、声、温度、湿度、磁场等，通过物理过程传递的信息，称为物理信息。在生命活动中，生物还产生一些可以传递信息的化学物质，如植物的生物碱、有机酸等代谢产物，以及动物
12、的性外激素等，这就是化学信息。动物的特殊行为，主要指各种动作，这些动作也能够向同种或异种生物传递某种信息，即动物的行为特征可以体现为行为信息。营养信息营养信息是指通过营养关系传递的信息。营养状况和环境中食物的改变会引起生物在生理、生化和行为上的变化，如猎物的体重和数量是捕食者取食的依据。判断生态系统信息传递种类的方法生态系统的信息传递3.生态系统信息的种类涉及特殊行为，可判断行为信息断为涉及声音、颜色、温度等物理因素，可判为物理信息涉及的信息载体为化学物质，可判断为化学信息从信息传播的途径判断从文字表述的着重点判断孔雀开屏，如果是通过羽毛的颜色等传递给对方，则属于物理信息孔雀开屏，如果是通过行
13、为传递给对方，则属于行为信息生态系统的信息传递4.信息传递在生态系统中的作用 光的性质、光照强度、光照时间等均可作为信息，对各类生物都会产生深远的影响。不同波长的光对生物有不同的作用。380760m波长的光对生物是最重要的，因为这不仅是一般动物视觉器官能够感受的光波范围，也是绿色植物光合作用能够吸收的光波范围。光照强度对生物的生长发育具有重要的作用，例如，适宜的光照能够促进海星卵的发育，但是过强的光照又会使其发育延缓。(1)生命活动的正常进行，离不开信息的作用。生态系统群落种群个体生态系统的信息传递4.信息传递在生态系统中的作用 昆虫性外激素是生态系统中广泛存在的一种化学信息。蚕蛾的嗅觉极其灵
14、敏，虽然每只雌蛾所释放的性外激素不到0.01mg，但雄蛾仍然能够作出反应，有的雄蛾能被3km以外的雌蛾释放的性外激素吸引。萤火虫在夜晩晚是依据发光器官发出的闪光来寻找配偶的。每一种萤火虫的发光频率都不相同，很好地避免了种群之间的信号混淆。(2)种群的繁衍离不开信息的传递。生态系统群落种群个体生态系统的信息传递4.信息传递在生态系统中的作用 植物在新陈代谢过程中产生的化学物质，有可能对其他植物的生长发育产生影响。有些植物的分泌物对邻近的植物具有积极意义，将这些植物种植在一起时，彼此间能够相互促进。马铃薯的分泌物能刺激大麦生长，因此大麦与马铃薯间作比单独种植产量高。有的植物能产生有毒物质，对相邻的
15、生物有强烈的抑制作用，甚至是致命的杀伤。黑核桃的树皮和果实含有氢化胡桃酮，这种物质被雨水冲到土壤里后再被氧化成胡桃酮，能抑制草本植物的生长，从而维持黑核桃在生态系统中的优势。(3)调节种间关系，维持生态系统的平衡稳定。生态系统群落种群个体生态系统的信息传递5.信息传递的特点、在农业生产中的应用(1)提高的产量。(2)对进行控制。农畜产品 有害动物 下列关于生态系统中的信息传递的叙述，错误的有（）A.在黑斑蛙的繁殖季节，雄蛙通过叫声这种物理信息求偶B.生态系统维持相对稳定离不开信息传递C.雄鸟求偶时进行复杂的求偶炫耀说明信息传递能调节种间关系D.害虫与其捕食者拟水狼蛛间的信息传递，有利于维持生态系统 的稳定E.当食草动物看到青草明显减少时，部分个体会另觅取食地，这 体现了生态系统的信息传递功能F.成年大熊猫经常用尿液和肛腺的分泌物在岩石或树干上进行标 记，这种行为传递的信息类型属于化学信息C生态系统的信息传递目录目录Contents生态系统的物质循环生态系统的信息传递
