1、第3章 生态系统及其稳定性3.3 生态系统的物质循环学习目标l 生态系统的物质循环过程是怎样的？l 怎样理解生物富集的成因和危害？l 物质循环与能量流动的关系是怎样的？呼气你能想象这些二氧化碳分子的去向吗？有的可能进入你身边一棵小草的叶肉细胞有的可能随着大气环流飘向异国他乡生物群落非生物环境COO不断循环生物体中的碳：蛋白质、糖类、脂质和核酸等都是以碳链为基本骨架形成的有机物大气：碳主要是二氧化碳无机物生物体和大气中的碳的含量是怎样维持相对稳定的碳循环课本P61-62 思考讨论1.1.碳在非生物环境和生物体内分别碳在非生物环境和生物体内分别以什么形式存在以什么形式存在？2.2.碳是如何进出生产
2、者、消费者、分解者的？碳是如何进出生产者、消费者、分解者的？（以什么形式、通过哪种生命活动、（以什么形式、通过哪种生命活动、形成哪些产物等）形成哪些产物等）碳的存在形式：碳循环课本P61-62 思考讨论1.碳在非生物环境和生物体内分别以什么形式存在？大气中的二氧化碳库主要是主要是二氧化碳二氧化碳，少许，少许碳酸盐碳酸盐主要是主要是含碳含碳有机物有机物生物群落中的有机物煤、石油在非生物环境中：在生物群落中：生产者碳循环课本P61-62 思考讨论2.碳是如何进出生产者、消费者、分解者的（以什么形式、通过哪种生命活动、形成哪些产物等）？大气中的二氧化碳库光合作用呼吸作用溶解光合作用将二氧化碳转化为有
3、机物将二氧化碳转化为有机物将有机物分解为二氧化碳将有机物分解为二氧化碳进：出：光合作用、化能合成作用 呼吸作用化能合成作用：一些细菌利用某些无机物氧化分解释放的化学能化学能,将二氧化碳和水直接合成合成糖等有机物有机物消费者碳循环课本P61-62 思考讨论2.碳是如何进出生产者、消费者、分解者的（以什么形式、通过哪种生命活动、形成哪些产物等）？大气中的二氧化碳库将前一营养级的有机物转将前一营养级的有机物转化为自身的有机物化为自身的有机物将有机物分解为二氧化碳将有机物分解为二氧化碳进：出：摄食呼吸作用呼呼吸吸作作用用摄食分解者碳循环课本P61-62 思考讨论2.碳是如何进出生产者、消费者、分解者的
4、（以什么形式、通过哪种生命活动、形成哪些产物等）？大气中的二氧化碳库将现成有机物转化为自身将现成有机物转化为自身有机物有机物将有机物分解为二氧化碳将有机物分解为二氧化碳进：出：食腐、腐生 分解作用微生物的分解作用分解者大气中的CO2库煤、石油问：碳的进出除生产者、消费者、分解者外，还有没有其他途径？其他途径：其他途径：煤、石油煤、石油等化石燃料的等化石燃料的开采与使用，将有机物开采与使用，将有机物分解为二氧化碳等分解为二氧化碳等请用关键词、线段、箭头、方框等构建碳循环的模型非生物环境生物群落碳循环课本P62 思考讨论请用关键词、线段、箭头、方框等构建碳循环的模型大气中的CO2库生产者光合作用呼
5、吸作用分解作用呼吸作用燃烧食物链和食物网消费者捕食化石燃料遗体残骸遗体残骸分解者遗体遗体水圈中的CO2库海洋对于调节大气中的碳含量起着非常重要的作用CO2CO2碳循环课本P62 思考讨论进入进入生物群落生物群落生物群落内部生物群落内部返回返回非生物环境非生物环境形式形式方式方式CO2CO2含碳有机物光合作用化能合成作用食物链和食物网 生产者、消费者呼吸作用 微生物的分解作用 化石燃料的燃烧碳主要以什么形式在非生物环境和生物群落之间循环？COCO2 2总结(2)(2)碳的流动形式:生物群落与非生物环境之间：。生物群落内部：。在生物群落内部沿着_传递。(3 3)碳进入生物群落的途径:。(4)(4)
6、碳出生物群落，返回非生物环境的途径:_、_和_。(1 1)碳的存在形式:非生物环境中：。生物群落内部：。CO2和碳酸盐含碳有机物COCO2 2含碳有机物碳循环相关知识总结生产者的光合作用或化能合成作用动植物的呼吸作用分解者的分解作用化石燃料的燃烧(5)(5)实现碳循环的关键成分:。生产者和分解者食物链和食物网碳循环碳循环图解中各成分的判定方法规律：(2)(2)除了除了4 4之外，之外，有最多被指向箭头的为分解者有最多被指向箭头的为分解者，即，即3 3为为分解者分解者(1)(1)先看先看双箭头双箭头：双箭头代表：双箭头代表生产者、大气中的生产者、大气中的COCO2 2库库,其他所有成分都指向其他
7、所有成分都指向4 4的为大气中的的为大气中的COCO2 2库，库，1 1为生产者为生产者注意碳循环各成分包括：生产者、消费者、分解者和大气中的CO2库碳循环生产者生产者大气中的大气中的COCO2 2库库生产者生产者大气中大气中的的COCO2 2库库碳循环图解中各成分的判定方法碳循环-温室效应课本P63 思考：如果滥伐森林、大量化石燃料燃烧，对生态系统的碳循环及生态环境有何影响？化石燃料的使用大大化石燃料的使用大大增加了二氧化碳的排放，打破碳循环的平衡增加了二氧化碳的排放，打破碳循环的平衡，引起温室效应引起温室效应温室效应：温室效应：大气中的大气中的COCO2 2越多越多，对地球上，对地球上逸散
8、到外层空间的热量的阻碍作用逸散到外层空间的热量的阻碍作用就越大就越大，从而使地球温度升高得越快，这种现象叫温室效应。，从而使地球温度升高得越快，这种现象叫温室效应。温室气体：温室气体：COCO2 2、CHCH4 4、N N2 2O O、O O3 3等等温室效应1）原因2）危害3）缓解措施 极地和高山冰川加速融化极地和高山冰川加速融化 海平面上升海平面上升 气温升高气温升高 对人类和其他生物的生存构成威胁对人类和其他生物的生存构成威胁 化石燃料的大量燃烧（化石燃料的大量燃烧（主要原因主要原因）森林、草原等森林、草原等植被的破坏植被的破坏 减少化石燃料的使用，开发新能源减少化石燃料的使用，开发新能
9、源 大力植树种草，提高森林覆盖率大力植树种草，提高森林覆盖率 提高秸秆还田率，提高土壤储碳量提高秸秆还田率，提高土壤储碳量(大气中CO2含量过多)大力开展植树造林、开发新能源、发展节能产业等如何实现“碳中和”？“中国将力争中国将力争20302030年前实现碳达峰、年前实现碳达峰、20602060年前实现碳中和年前实现碳中和”，这是我国对，这是我国对世界作出的承诺。世界作出的承诺。“碳达峰碳达峰”指在某一个时间点，指在某一个时间点，二氧化碳的排放二氧化碳的排放不再增不再增长而长而达到峰值达到峰值，之后逐步回落；，之后逐步回落；“碳中和碳中和”是指在一定时间内直接或间接是指在一定时间内直接或间接产
10、生的二氧化碳产生的二氧化碳(温室气体温室气体)排放排放总量和通过一定途径总量和通过一定途径吸收吸收的二氧化碳总量的二氧化碳总量相等相等，实现二氧化碳，实现二氧化碳“零排放零排放”。练习例例1 下列是根据如图所示碳循环的部分过程进行的有关分析，其中正确的是()DA.碳元素在生物群落内部主要以CO2的形式传递B.参与过程的生物包括生产者、消费者和分解者C.过程增强后，过程随之增强，不能通过增强减少大气中的CO2D.开发太阳能、水能、核能等新能源，可减少人类对过程的依赖碳循环只是物质循环中的其中一种物质循环课本P63 概念：组成生物体的_等_，都在不断进行着从_到_，又从_到_的_过程，这就是生态系
11、统的物质循环，又叫_。碳、氢、氧、氮、磷、硫元素非生物环境生物群落生物群落非生物环境循环生物地球化学循环这里的物质是指？这里的生态系统是指？物质在哪两者之间循环？物质循环的过程中不同生物起什么作用？物质指的是组成生物体的物质指的是组成生物体的元素元素,而不是化合物而不是化合物,也不是单质也不是单质地球上最大的生态系统地球上最大的生态系统生物圈生物圈生物生物群落群落无机无机环境环境C、H、O、N、P、S等元素循环往复在在生物群落生物群落内部内部物质物质是沿着是沿着食物链和食物网食物链和食物网流动流动 完成了物质和能量的完成了物质和能量的输入输入；实现了物质和能量的实现了物质和能量的输出输出；加快
12、加快了物质循环；了物质循环；生产者生产者分解者分解者消费者消费者 概念：组成生物体的_等_，都在不断进行着从_到_，又从_到_的_过程，这就是生态系统的物质循环，又叫_。碳、氢、氧、氮、磷、硫元素非生物环境生物群落生物群落非生物环境循环生物地球化学循环(1)_(1)_ _:_:物质循环的范围为生物圈(2)_(2)_:_:物质在生物群落和非生物环境之间不断循环物质循环课本P63 全球性循环往复运动 范围：特点:地球上最大的生态系统 生物圈(物质可以循环利用，能量不可以！物质可以循环利用，能量不可以！)硫循环过程氮循环过程水循环过程物质循环的应用课本P63 物质在生态系统中循环往复运动的特点，对于
13、改进农业生产方式有多方面的启示。稻田养鸭稻田养鱼（1 1）动物的取食、消化能）动物的取食、消化能促进促进物质循环物质循环（3 3）动物呼出的）动物呼出的COCO2 2还可为水稻的还可为水稻的光合作用光合作用补充补充原料原料（2 2）动物）动物粪便粪便中的有机物中的有机物被分解者分解被分解者分解成成无机物无机物后才可供植物吸收利用后才可供植物吸收利用稻稻-萍萍-蛙蛙立体农业（课本立体农业（课本P32P32）物质循环的应用(1)参与物质循环的对象是含有碳的糖类、脂肪、蛋白质等有机物()(2)沼渣等作为肥料还田，使物质能够循环利用()(3)在碳循环中生产者只起固定CO2的作用()(4)物质循环是在生
14、产者、消费者、分解者之间进行的()(5)海洋对于调节大气中的碳含量起着非常重要的作用()同碳元素一样，氮在生物群落和非生物环境之间也是不断循环的。为什么还要往农田中不断地施加氮肥？因为农民要不断地从农田中因为农民要不断地从农田中收获农产品收获农产品，会使得生态系统中的氮元素少，会使得生态系统中的氮元素少一部分，因此要通过往农田中不断地施加氮肥，以维持农田氮循环的稳定。一部分，因此要通过往农田中不断地施加氮肥，以维持农田氮循环的稳定。课本P67 二.2练习D下图为部分碳循环示意图，下列叙述正确的是（)A.图中由生产者、和构成的食物链中，能量流动是单向、逐级递减的B.生产者为第一营养级，之和为生产
15、者固定的总能量C.根瘤菌与豆科植物互利共生时，其生命活动所需的有机碳来自过程D.过程以CO2的形式进行，过程以有机物的形式进行是分解者根瘤菌依赖于豆科植物提供的有机物，即过程光合作用产生的的有机物能量流动和物质循环的关系课本P65能量流动物质循环范围形式特点过程终点联系生态系统各营养级之间生物圈主要以有机物中的化学能的形式碳在生物群落和非生物环境间主要以二氧化碳的形式单向流动、逐级递减全球性、循环往复运动沿食物链、食物网单向流动在生物群落和非生物环境之间循环往复能量作为动力，使物质能够不断地在生物群落和非生物环境之间循环往返。二者是生态系统的主要功能，它们同时进行，相互依存，不可分割：能量的固
16、定、储存、转移和释放，都离不开物质的合成和分解等过程；物质作为能量的载体，使能量沿着食物链（网）流动；以热能形式散失循环往复、没有终点练习(1)物质循环和能量流动是两个独立的过程()(2)只有在光照的条件下，生态系统的物质循环和能量流动才是同时进行的()(3)光合作用推动碳循环过程，促进了生物群落中的能量循环()C6.下列关于生态系统中能量和物质的叙述，正确的是()物质是单向流动、不可循环的物质是可循环的能量是单向流动、不可循环的能量是单向流动、可循环的能量是伴随着物质而流动的能量不是伴随物质而流动的A.B.C.D.解析解析生态系统中的生态系统中的物质是循环利用物质是循环利用的，是能量流动的的
17、，是能量流动的载体载体；能量流动是单向能量流动是单向的，作为的，作为动力动力推动物质循环的进行。推动物质循环的进行。练习生物富集课本P64-65资料：不同采样点中水、水底沉积物和中国血蛤体内铅浓度生物富集生物富集中国血蛤中国血蛤问题：什么是生物富集？铅在中国血蛤体内的浓度超过环境浓度铅在中国血蛤体内的浓度超过环境浓度据图分析，写出分析结果：。生物富集课本P64-652.2.物质人工合成的有机物:如DDTDDT、六六六等重金属:如铅(Pb)(Pb)、镉(Cd)(Cd)、汞(Hg)(Hg)等3.3.物质的特点:在环境和生物体中存在形式是比较_的必须是生物体能够_的且_的在生物代谢过程中是_的稳定吸
18、收不易被分解不易排出4.4.生物富集的主要途径_食物链、食物网1.1.概念:鱼鹰大鱼小鱼植物水有有害害物物质质在在生生物物体体内内的的浓浓度度 生物体从 吸收、积蓄某种元素或 的化合物，使其在机体内浓度 环境浓度的现象。超过周围环境难以降解生物富集课本P64-655.5.例子-铅的富集煤和矿石中的铅空气中的铅颗粒燃烧冶炼土壤、水体中的铅降雨生产者、浮游动物吸收各级消费者捕食积累最高营养级含铅量最高6.6.生物富集现象的特点_:_:这些有害物质可以通过大气、水和生物迁移等途径扩散到世界各地有害物质会沿_逐渐在生物_，最终积累在食物链的_(即随营养级升高，浓度逐级递增)全球性食物链体内聚集顶端生物
19、富集生物富集的危害：在生物体内形成积累性中毒进入人体的甲基汞在体内代谢缓慢，且不易排出，严重时会引起中毒。通过血脑屏障进入大脑的汞会侵害脑神经，导致脑萎缩。2017年9月24日水俣公约第一届缔约国会议开幕 日本患者呼吁加强管控练习例例3 为更好地建设雄安新区，科研人员调查白洋淀水域生态系统各成分中有机氯农药DDT污染的状况，得到下表所示检测结果。下列说法错误的是()A不同成分水底泥水生植物浮游动物底栖动物鲫鱼乌鳢DDT含量(g/kg)0.10.76.321.037.919.4124.4A.DDT在生物群落和非生物环境间循环往复，不能被分解B.DDT几乎污染了白洋淀生态系统所有组成成分C.营养级
20、越高，生物体内的DDT浓度越高D.水生植物同化的太阳能只有少部分传递给乌鳢(2)分解者的作用是将环境中的_分解为_，其分解速度与环境中的温度、水分等生态因子相关。有机物无机物(1)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为_。秋天刚收获的花生第二年春天从土中刨出的花生分解者实验原理探究土壤微生物的分解作用课本P65-66将同种植物叶片均分为两份，置于相同的网袋中：一袋叶片掩埋在未做处理的土壤中，另一袋叶片掩埋在处理过的土壤相同深度，其他条件相同。一段时间后检查两袋叶片的分解状况探究实验1：落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？(1)实验分析:自变量：因变量：无关变量：
21、土壤中是否具有微生物腐烂情况温度、湿度等、落叶类型、土壤理化性质、处理时间、掩埋深度等(2)实验设计:将土壤用塑料袋包好，放在将土壤用塑料袋包好，放在6060恒温箱处理恒温箱处理1h1h可以可以消灭微生物，消灭微生物，同时保持土壤的理化性质同时保持土壤的理化性质(3)进行实验:土壤进行处理，排除土壤微生物的作用土壤不进行处理，自然状态落叶未腐烂落叶腐烂土壤微生物对落叶有分解作用(5)实验结论:探究实验1：落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？(4)实验结果:探究实验2：土壤微生物能分解淀粉吗？(1)实验分析:自变量：因变量：无关变量：是否添加土壤微生物淀粉分解情况淀粉用量、时间、温度等(2)实验
22、设计:取等量的淀粉置于两只试管中，一支试管添加土壤浸出液，另一只试管添加等量的蒸馏水，一段时间后用 检测淀粉的分解情况碘液或斐林试剂加入加入土壤浸出液土壤浸出液加入加入蒸馏水蒸馏水加入加入碘液碘液加入加入碘液碘液加入斐加入斐林试剂林试剂加入斐加入斐林试剂林试剂(4)实验结果:不变不变蓝蓝出现出现砖红色沉淀砖红色沉淀变变蓝蓝不出现不出现砖红色沉淀砖红色沉淀土壤浸出液中的微生物能分解淀粉AB淀粉糊淀粉糊A1A2B1B2(5)实验结论:探究实验2：土壤微生物能分解淀粉吗？(3)进行实验:D9.微生物广泛存在于自然界中。下列关于土壤微生物的叙述，正确的是()A.土壤微生物只通过微生物的分解作用参与生态
23、系统的物质循环B.与豆科植物共生的根瘤菌能进行固氮作用，因而其是自养生物C.秸秆中的化学能经土壤微生物的分解作用后被生产者吸收利用D.土壤中的硝化细菌是自养生物，因而其不属于分解者解析解析土壤微生物可以通过微生物的分解作用、固氮作用等参与生态系统的土壤微生物可以通过微生物的分解作用、固氮作用等参与生态系统的物质循环，物质循环，A错误；与豆科植物共生的根瘤菌能进行固氮作用，但自身不能错误；与豆科植物共生的根瘤菌能进行固氮作用，但自身不能将二氧化碳等无机物合成有机物，为异养生物，将二氧化碳等无机物合成有机物，为异养生物，B错误；错误；秸秆中的化学能不秸秆中的化学能不能被作物再吸收利用能被作物再吸收
24、利用，C错误；土壤中的硝化细菌是自养生物，属于生产者，错误；土壤中的硝化细菌是自养生物，属于生产者，D正确。正确。练习绿色植物只能利用太阳能，不能利用外界有机物中的能量练习曾震惊世界的日本水俣病是人吃了被甲基汞污染的鱼所引起的，经检测，水俣湾海水中甲基汞的含量为0.017 mg/L(符合0.5 mg/L以下的安全标准)，对海水中具营养关系的甲、乙、丙、丁、戊五种生物体内残存甲基汞的含量分析，结果如表：生物甲乙丙丁戊甲基汞浓度(mgL1)0.055.00 0.51 50.000.48则以下叙述不正确的是A.生物体内甲基汞含量的积累是通过食物链的途径实现的B.种群丁体内甲基汞含量约是海水的3 00
25、0倍，对这个现象的正确解释是甲基汞 沿食物链逐级积累，此现象称为生物富集C.这五种生物能量流动过程是甲戊丙乙丁D.该生态系统内碳循环开始于生产者11.如图为某生态系统的部分物质循环简图，其中M表示非生物的物质和能量。下列相关叙述正确的是()AA.若M表示大气中的CO2库，则碳元素在图中过程中是以有机物形式传递的B.从图中我们可以看出能量伴随着物质循环而循环C.若M表示大气中的CO2库，则碳元素可在生物群落中反复循环利用D.若M表示非生物环境中的能量，则的能量值等于与对应的能量值之和练习能量不可以循环利用碳循环指的是碳元素在生物群落和无机环境之间的循环呼吸作用 图1是某生态系统碳循环示意图，其中
26、A、B、C、D是生态系统内各生物成分，1、2、3、4、5、6表示有关的生理过程；图2为该生态系统中某一食物链及部分能量流动情况。下列说法正确的是()生产者初级消费者分解者次级消费者D与是摄入量！练习A.在图1中，B、C分别属于初级消费者、生产者B.图1中能表示呼吸作用过程的只有2、4、5C.在图2的食物链中，/的比值代表兔与狼(生物之间)的能量传递效率D.如果A发生瘟疫，D的数量将先增加后减少最后趋于稳定练习课本P671.能量流动和物质循环是生态系统的主要功能。判断下列相关表述是否正确。(1)物质循环发生在生物群落与非生物环境之间。（）(2)能量流动和物质循环是两个相对独立的过程。（）一、概念
27、检测练习课本P672.竹子中纤维素含量很高。大熊猫每天要吃大量竹子，但一般只能利用其中一小部分纤维素。研究表明，大熊猫的基因组缺少编码纤维素酶的基因，但是肠道中有多种纤维素分解菌。(1)大熊猫与它肠道内某种纤维素分解菌的种间关系为（）A.捕食 B.寄生 C.互利共生 D.原始合作(2)下列叙述不合理的是（）A.大熊猫是初级消费者，属于第二营养级B.大熊猫未消化的纤维素会被分解者利用循环C.纤维素分解菌促进了生态系统中的物质D.能量流动方向是竹子大熊猫一纤维素分解菌CD3.在生态系统中，使二氧化碳进入生物群落的生物主要是（）A.细菌 B.真菌 C.动物 D.绿色植物D练习课本P67二、拓展应用3
28、.下表为生活在某库区水域中层的几种鱼体内重金属的含量(单位：ng.g-1)。请据表推测这几种鱼中，草食性的鱼是_，杂食性的鱼是_，肉食性的鱼是_为什么?鱼的种类ABCDEHg17.861.970.4117.0112.0Pb27.334.952.584.375.8Cd8.814.110.321.941.6D和EAB和C这三种重金属这三种重金属(Hg(Hg、PbPb、Cd)Cd)会富集在鱼体内，并沿会富集在鱼体内，并沿食物链逐渐在鱼体内聚集食物链逐渐在鱼体内聚集，营，营养级越高，它们的相对含量越高。养级越高，它们的相对含量越高。A A鱼体内三种重金属的含量都是鱼体内三种重金属的含量都是最低的最低的，因此，因此A A为草食性，鱼为草食性，鱼B B和和C C鱼体内，三种重金属的含量都高于鱼体内，三种重金属的含量都高于A A，但低于，但低于D D和和E E，因此，因此B B和和C C可能是杂食性鱼；可能是杂食性鱼；D D和和E E鱼体内，三种重金属的含量都远高于鱼体内，三种重金属的含量都远高于A A、B B和和C C，因此，因此D D和和E E可能是肉食性鱼。可能是肉食性鱼。
