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1、第第3节节 生态系统的物质循环生态系统的物质循环第3章 生态系统及其稳定性 胡杨能抗干旱、御风沙、耐盐碱,可顽强地在荒漠中生存繁衍。然而,受水资源短缺的影响,一些远离水源的胡杨也难逃死亡的厄运。这些死亡的胡杨虽历经烈日和荒漠的摧残,却依然傲立于大漠,其枝干往往呈现出千姿百态的奇特造型。讨论:1.胡杨死亡后,为什么很长时间都没有腐烂?荒漠中缺乏水分,分解者数量很少,因此死亡后的胡杨无法被快速分解。2.有研究表明,长有胡杨的荒漠土壤一般比草原的贫瘠,这是为什么?荒漠中生产者的种类与数量很少,能制造的有机物总量就少;消费者与分解者也少,物质循环缓慢;土壤中可供分解者分解的动植物遗体等很少,且分解速度
2、较慢,因此土壤中积累的营养物质很少;而且,胡杨还会从土壤中吸收营养物质,因此,长有胡杨的荒漠土壤比草原的更为贫瘠。问题探讨问题探讨1、碳在非生物环境和生物体内分别以什么形式存在?CO2和碳酸盐含碳有机物一、碳循环一、碳循环二氧化碳能溶于水,因此能在大气和海洋、河流之间进行交换。因此,碳还可以长期固定或保存在非生命系统中,如固定于煤、石油或木材中。人类对煤和石油等能源的利用,向大气排放了大量的二氧化碳。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)?煤、石油燃烧大气中的CO2库生产者 消费者光合作用呼吸作用呼吸作用摄食分解者分解作用(有机物)食物链和食物
3、网思考:思考:动植物遗体一动植物遗体一定都会被分解定都会被分解者分解吗?者分解吗?海洋等水体中碳酸氢根岩石中的碳酸钙溶解分解3.你如何看待人类活动对碳循环的影响?人类活动对煤和石油等资源的利用,会向大气中排放大量的二氧化碳,打破了生物圈中碳循环的平衡,加剧温室效应,引起全球性的气候变化;但人类又大力开展植树造林、开发新能源、发展节能产业等,有利于降低大气中的二氧化碳浓度,维持生物圈的碳平衡。一、碳循环3.碳循环特点_4.碳循环全球性的原因:_5.水圈对调节碳含量的重要作用 _对于调节大气中的碳含量起着非常重要的作用:当大气中二氧化碳含量增加,水圈中的二氧化碳含量也_;如果大气中的二氧化碳发生局
4、部短缺,水圈中的二氧化碳也能_;全球性二氧化碳能够随着大气环流在全球范围内进行海洋随之增加及时进入大气与社会的联系温室效应 温室气体:CO2、CH4、N2O、O3等 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,又叫生物地球化学循环。1.概念:这里的物质是指?这里的生态系统是指?C C、HH、OO、NN、P P、S S等基本元素等基本元素生物圈生物圈2.特点:具有全球性:物质循环的范围为生物圈。循环往复运动:物质可被生物群落反复利用,对改进农业生产方式有多方面的启示,例如可以采用种养结合的模式,促进
5、物质循环,提高经济效益。二、生态系统物质循环的概念和特点【典例典例】如图是生物圈中碳循环示意图,下列相关分析错误的是()如图是生物圈中碳循环示意图,下列相关分析错误的是()A A、生物圈通过碳循环实现碳元素的自给自足、生物圈通过碳循环实现碳元素的自给自足B B、A A是消费者,是消费者,C C是生产者,碳在各成分间以是生产者,碳在各成分间以COCO2 2的形式传递的形式传递C C、对、对E E过度开发利用会打破生物圈中碳循环的平衡过度开发利用会打破生物圈中碳循环的平衡D D、碳循环过程需要能量驱动,同时又是能量的载体、碳循环过程需要能量驱动,同时又是能量的载体B B大气中的大气中的COCO2
6、2库库生产者生产者分解者分解者消费者消费者化石燃料化石燃料的燃烧的燃烧 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,使其在机体内浓度超过环境浓度的现象。三、生物富集1.概念:2.常见存在生物富集现象的污染物重金属:如铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)等人工合成的有机化合物:如DDT、六六六等3.发生生物富集的物质的特点富集物质在环境和生物体中存在形式是比较稳定的;富集物质必须是生物体能够吸收的且不易排出的;富集物质在生物代谢过程中是不易被分解的;4.生物富集的主要途径:食物链、食物网铅的富集煤和矿石中的铅空气中的铅颗粒土壤、水体中的铅生产者、浮游动物各级消费者燃烧冶炼降雨吸收捕食积累
7、最高营养级含铅量最高生物富集实例生物富集实例铅的富集铅的富集5.生物富集现象的特点具有全球性导致生物富集的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在生物体内的浓度会沿食物链不断升高鱼鹰(2.510-5)大鱼(210-6)小鱼(510-7)植物(410-8)水(310-12)有有害害物物质质在在生生物物体体内内的的浓浓度度在农田中大量使用的DDT杀虫剂,为什么会在南极的企鹅体内检测到?四、能量流动和物质循环的关系能量流动物质循环范围形式特点过程联系生物群落(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
8、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;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。五、探究土壤微生物的作用五、探究土壤微生物的作用提出问题提出问题实验假设实验假设实验设计实验设计自变量自变量实验组实验组对照组对照组实验现象实验现象结论分析结论分析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?落叶在土壤微生物的作用下可以腐烂落叶在土壤微生
9、物的作用下可以腐烂土壤中是否含微生物土壤中是否含微生物对土壤高温处理(灭菌)对土壤高温处理(灭菌)对土壤不做任何处理(自然状态)对土壤不做任何处理(自然状态)相同时间内对照组落叶腐烂,实验组不腐烂相同时间内对照组落叶腐烂,实验组不腐烂土壤微生物对落叶有分解作用土壤微生物对落叶有分解作用探究土壤微生物的作呕用探究土壤微生物的作呕用Explore the role of soil microorganisms7提出问题提出问题实验假设实验假设实验设实验设计计自变量自变量实验组实验组对照组对照组实验现实验现象象加入加入碘液碘液A A1 1B B1 1加入斐林加入斐林试剂试剂A A2 2B B2 2结
10、论分析结论分析土壤微生物能分解淀粉吗?土壤微生物能分解淀粉吗?土壤微生物能分解淀粉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土壤中是否含有分解淀粉的微生物A A杯中加入适量淀粉糊杯中加入适量淀粉糊+30mL30mL土壤浸出液土壤浸出液B B杯中加入等量淀粉糊杯中加入等量淀粉糊+30mL30mL蒸馏水蒸馏水探究土壤微生物的作呕用探究土壤微生物的作呕用Explore the role of soil microorganisms7淀粉糊加入土壤浸出液加入碘液AB加入蒸馏水A1A2B1B2加入碘液加入斐林试剂加入斐林试剂实验结果 不变蓝出现砖红色沉淀变蓝不出现砖红色沉淀室温(20)环境)环境放置放置7d7d后后