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1、3.3 生态系统的物质循环新教材人教版选择性必修2一.生态系统的物质循环1.碳循环1.碳循碳循环 教材梳理教材梳理预习新知夯实基础图中：，_ 。光合作用呼吸作用消费者呼吸作用分解作用1.实例：碳循环光光合合作作用用光光合合作作用用光光合合作作用用大气中的CO2库呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用微微生生物物的的分分解解作作用用煤煤 石油石油分解者分解者溶解溶解摄食摄食一.生态系统的物质循环大气中的二氧化碳库煤、石油在非生物环境中在生物群落中碳的存在形式：生物群落中的有机物思考 讨论 1.碳在非生物环境和生物体内分别以 什么形式存在？主要是二氧化碳二氧化碳，少许碳酸
2、盐。主要是含碳有机物有机物。大气中的二氧化碳库思考 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）？光合作用呼吸作用溶解光合作用进：光合作用、化能合成作用 生产者将二氧化碳转化为有机物；将有机物分解为二氧化碳。出：呼吸作用大气中的二氧化碳库碳循环呼吸作用摄食思考 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）？消费者进：摄食 出：呼吸作用将有机物分解为二氧化碳。将前一营养级的有机物转化为自身的有机物；大气中的二氧化碳库碳循环微生物的分解作用分解者分解者思考 讨论2.碳是如何进出生产者、消费者、分解者的（
3、以什么形式、通过哪种生命活动、形成哪些产物等）？进：食腐、腐生 出：呼吸作用将现成有机物转化为自身有机物；将有机物分解为二氧化碳。煤、石油等化石燃料的开采与使用。将有机物分解为二氧化碳等。大气中的二氧化碳库煤、石油煤、石油其他途径海洋对碳循环的调节海洋海洋对于调节大气中的对于调节大气中的碳含量碳含量起着起着非常重要非常重要的作用。的作用。当大气中当大气中二氧化碳二氧化碳含量含量增加增加，水圈水圈中的中的二氧二氧化碳化碳含量也随之含量也随之增加增加。如果大气中的如果大气中的二氧化碳二氧化碳发生发生局部短缺局部短缺，水圈水圈中的中的二氧化碳二氧化碳也能即使进入也能即使进入大气大气。结合课本P62图
4、310，用关键词、线段、箭头等完善碳循环的过程。提示如图所示 （组成生物体的蛋白质、糖类、脂质和 核酸等都是以碳链为基本骨架形成的）A.碳的存在形式非生物环境：CO2（主要）和碳酸盐生物群落：含碳有机物B.碳在生物群落和非生物群落之间循环的形式：CO2C.碳在生物群落内的传递形式：含碳有机物D.碳进入生物群落的途径：光合作用（主要）和化能合成作用E.碳在生物群落中传递的主要途径：食物链、食物网F.碳返回非生物环境的途径：生产者和消费者的呼吸作用；分解者的分解作用；化石燃料的燃烧；1.实例：碳循环一.生态系统的物质循环总结：G.与自然界碳循环关系最为密切的两种细胞器：线粒体和叶绿体H.碳循环特点
5、：全球性J.碳循环具全球性的原因：CO2能够随着大气环流在全球范围内进行K.海洋对调节大气中的碳含量起着非常重要的作用L.碳循环失调的后果：温室效应温室效应（1）温室气体：二氧化碳等（2）主要原因：化石燃料的开采和使用大大增加了CO2的排放森林、草原等植被遭到大面积破坏（3）缓解措施：减少二氧化碳排放：开发新能源，减少化石燃料燃烧；增加CO2的吸收和固定量：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1.实例：碳循环一.生态系统的物质循环1.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
6、境生物群落生物群落非生物环境循环生物地球化学循环2.范围_生物圈3.特点:(1)_:物质循环的范围为生物圈；(2)_: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；全球性循环往复运动2.生态系统的物质循环一.生态系统的物质循环碳循环中各成分的确定方法 规律总结注意:碳循环中各成分包括:生产者、消费者、分解者和大气中的CO2库。生产者大气中的CO2库消费者分解者【检测】【检测】识图识图A_B_C_D_A_B_C_D_E_F_生产者大气中的二氧化碳库消费者分解者大气中的二氧化碳库三级消费者分解者次级消费者生产者初级消费者【思考】若使上图表示完整的碳循环，需
7、补充_化石燃料的燃烧3.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。一.生态系统的物质循环能量流动和物质循环关系分析(1)能量流动和物质循环
8、相伴而行，但能量在传递过程中由光能化学能热能，而物质在循环过程中，由无机物(CO2)有机物无机物(CO2)。(2)能量流动的终点是热能散失到非生物环境中，不能循环利用。而物质循环产生的CO2又被重新利用，所以没有终点。铅在生物体内铅在生物体内的浓度的浓度沿食物沿食物链不断升高链不断升高煤燃烧、有色金属冶煤燃烧、有色金属冶炼炼铅被排放进入大气铅被排放进入大气沉降在土壤和植被表沉降在土壤和植被表面面进入土壤进入土壤进入水进入水体体植物根吸植物根吸收叶片摄收叶片摄入铅入铅水生植物、浮游动物水生植物、浮游动物直接吸收铅，动物饮直接吸收铅，动物饮用含铅的水，直接摄用含铅的水，直接摄入铅入铅铅进入铅进入体
9、内形成多种比较稳定的铅的化体内形成多种比较稳定的铅的化合物合物，分布于生物体的多种组织细胞中，分布于生物体的多种组织细胞中，导致铅导致铅不易被排出，积蓄在体内不易被排出，积蓄在体内含铅生物被更高营养级动物食用，沿食物链含铅生物被更高营养级动物食用，沿食物链聚集聚集最终积累在食物链的顶最终积累在食物链的顶端端一.生态系统的物质循环4.生物富集（1）实例铅的富集:分析铅浓度在生物体中的特点 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。(2)概念：(3)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DD
10、T、六六六等(4)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；(5)生物富集的主要途径：食物链、食物网一.生态系统的物质循环4.生物富集某些放射性物质(6)生物富集现象的特点具有具有全球性原因：原因：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有害物质在生物体内的在生物体内的浓度会沿食物链不断升高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
11、浓度度如右图测定结果显示DDT浓度沿食物链放大了一千万倍一.生态系统的物质循环3.生物富集实验探究：探究土壤微生物的分解作用 土壤中生活着肉眼看不见的细菌、丝状真菌和呈放射状的土壤中生活着肉眼看不见的细菌、丝状真菌和呈放射状的放线菌，这些生物的数量是极其繁多的，例如一茶匙表层土就放线菌，这些生物的数量是极其繁多的，例如一茶匙表层土就可能含有亿万个细菌。可能含有亿万个细菌。由于各地气候与环境等因素不同，落叶在土壤中被分解的由于各地气候与环境等因素不同，落叶在土壤中被分解的时间也是不同的，一般在温暖、湿润的环境中需要一直数月时时间也是不同的，一般在温暖、湿润的环境中需要一直数月时间。间。秋天刚收获
12、的花生秋天刚收获的花生第二年春天从土中刨出的花第二年春天从土中刨出的花生生一.生态系统的物质循环背景资料提出问题做出假设设计实验方案进行实验分析结果、得出结论表达交流实验探究：探究土壤微生物的分解作用 采集土壤微生物的方法采集土壤微生物的方法 一.生态系统的物质循环背景资料提出问题做出假设设计实验方案进行实验分析结果、得出结论表达交流采集带有落叶的土采集带有落叶的土壤壤土壤垂直剖面模式土壤垂直剖面模式图图枯枝落叶层有机碎屑层腐殖质层淀积层枯枝落叶层有机碎屑层带有落叶的土壤中含有土壤微生物较多，好氧微生物主要生活于土壤表层。如何证明土壤微生物具有分解作用？有机物的分解有机物的分解现象现象本质本质
13、分解过程中，物质发生怎样的变化？落叶等的腐烂落叶等的腐烂影响影响因素因素实验探究：探究土壤微生物的分解作用一.生态系统的物质循环背景资料提出问题做出假设设计实验方案进行实验分析结果、得出结论表达交流 问题1：落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的 实验探究：探究土壤微生物的分解作用一.生态系统的物质循环背景资料提出问题做出假设设计实验方案进行实验分析结果、得出结论表达交流可能的实验现象（以一片落叶为例）可能的实验现象（以一片落叶为例）一个月后的落叶新采集的落叶 问题2：土壤微生物能分解淀粉 实验探究：探究土壤微生物的分解作用一.生态系统的物质循环背景资料提出问题做出假设设计实验方案进行实验分析结果、
14、得出结论表达交流可能观察到的实验现象加碘加碘液：液：加斐林试剂：加斐林试剂：参考案例1：提出问题实验假设实验设计自变量实验组对照组实验现象结论分析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土壤中是否含微生物对土壤高温处理（灭菌）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，实验组不腐烂土壤微生物对落叶有分解作用增加重复次数（每组落叶等量若干，组内设置多组增加重复次数（每组落叶等量若干，组内设置多组等）等）背景资料提出问题做出假设设计实验方案进行实验分析结果、得出结论表达交流实验探究：探究土壤微生物的分解作用一.生态系统的物质循环 土壤进行处理，排除土壤微生物
15、的作用土壤不进行处理，自然状态注意：注意：同时要尽可能同时要尽可能避免土壤理化性质的避免土壤理化性质的改变（例如，将土壤改变（例如，将土壤用塑料袋包好，放在用塑料袋包好，放在6060恒温箱中处理一恒温箱中处理一小时。小时。落叶未腐烂落叶未腐烂落叶腐落叶腐烂烂背景资料提出问题做出假设设计实验方案进行实验分析结果、得出结论表达交流实验探究：探究土壤微生物的分解作用一.生态系统的物质循环参考案例1：参考案例2：提出问题实验假设实验设计自变量实验组对照组实验现象加入碘液A1B1加入斐林试剂A2B2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土壤中是否含有分解淀粉的微生物A杯中加入适量淀粉糊+3
16、0mL土壤浸出液B杯中加入等量淀粉糊+30mL蒸馏水背景资料提出问题做出假设设计实验方案进行实验分析结果、得出结论表达交流一.生态系统的物质循环一、实验原理淀粉碘液变蓝淀粉葡萄糖产生砖红色沉淀分解斐林试剂加热纱布烧杯土壤水玻璃棒水取出碘液斐林试剂加热1.配制土壤浸出液二、实验步骤一.生态系统的物质循环背景资料提出问题做出假设设计实验方案进行实验分析结果、得出结论表达交流2.另取两只烧杯，编号A、B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）环境放置境放置7d7d后后一.生态系统的物质循环背景资料提出问题做出假设设计实验方案进行实验分析结果、得出结论表达交流 参考案例2：提出问题实验假设实验设计自变量实验组对照组实验现象加入碘液A1B1加入斐林试剂A2B2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土壤中是否含有分解淀粉的微生物A杯中加入适量淀粉糊+30mL土壤浸出液B杯中加入等量淀粉糊+30mL蒸馏水背景资料提出问题做出假设设计实验方案进行实验分析结果、得出结论表达交流一.生态系统的物质循环不变蓝不变蓝变蓝变蓝产生砖红色沉淀产生砖红色沉淀不产生砖红色沉淀不产生砖红色沉淀土壤浸出液中的微生物能分解淀粉