選擇性必修二生物與環(huán)境第三單元第三節(jié)生態(tài)系統的物質循環(huán)目錄碳循環(huán)生物富集能量流動和物質循環(huán)的關系探究土壤微生物的分解作用1234新課導入：組成細胞的元素和化合物最基本元素：C基本元素：C、H、O、N主要元素：C、H、O、N、P、S大量元素：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等微量元素：Fe、Mn、Zn、Mo、Cu、B等無機化合物：水、無機鹽有機化合物：糖類、脂肪、蛋白質、核酸元素化合物思考：元素從哪里來？以怎樣的形式存在？元素從自然界中獲取，在生物體內主要以化合物的形式存在1.碳循環(huán)一、碳循環(huán)呼一口氣，許多二氧化碳分子就離開你的身體，進入大氣中。1.你能想象這些二氧化碳分子的去向嗎？2.這些二氧化碳是怎樣來到你的體內的？3.進入你的體內之前存在于什么物質之中？4.生物體不斷和環(huán)境發(fā)生碳的交換，碳含量如何維持相對穩(wěn)定？繪制碳元素在生物中的循環(huán)途徑植物光合作用食物CO2動物的細胞呼吸一、碳循環(huán)CO2能溶于水，因此可在大氣和海洋、河流之間進行交換。此外，碳還可以長期固定或保存在非生命系統中，如固定于煤、石油或木材中。人類對煤和石油等能源的利用，向大氣中排放了大量的CO21.碳在非生物環(huán)境和生物體內分別以什么形式存在？2.碳是如何進出生產者、消費者、分解者的（以什么形式、通過哪種生命活動、形成哪些產物等？）3.你如何看待人類活動對碳循環(huán)的影響？一、碳循環(huán)1.碳在非生物環(huán)境和生物體內分別以什么形式存在？2.碳是如何進出生產者、消費者、分解者的（以什么形式、通過哪種生命活動、形成哪些產物等？）3.你如何看待人類活動對碳循環(huán)的影響？碳在非生物環(huán)境中主要以二氧化碳和碳酸鹽的形式存在，在生物體內主要以有機物的形式存在人類活動對煤和石油等能源的利用，會向大氣中排放大量CO2；大力開展植樹造林、開發(fā)新能源、發(fā)展節(jié)能產業(yè)等。有利于降低大氣中的CO2濃度，維持生物圈的碳平衡生產者——進：光合作用，將CO2轉化為有機物；出：呼吸作用，將有機物分解為CO2消費者——進：攝食，將前一營養(yǎng)級的有機物轉化為自身的有機物；出：呼吸作用，將有機物分解為CO2分解者——進：食腐、腐生，將現成有機物轉化為自身有機物；出：呼吸作用，將有機物分解為CO2化石燃料燃燒等呼吸作用光合作用腐食環(huán)境捕食環(huán)境CO2分解者生產者消費者呼吸作用呼吸作用影響土壤腐殖質碳含量的因素有？一、碳循環(huán)1.碳以什么形式在生物之間傳遞？以什么形式在生物和環(huán)境之間傳遞？2.碳進入生物群落的主要途徑是什么？3.碳在生物群落內部傳遞的主要途徑是什么？含碳有機物、二氧化碳光合作用食物鏈、食物網水：CO2與HCO3-的相互轉化巖石：CaCO3與HCO3-的相互轉化化石：煤、石油等化石燃料的開采與使用一、碳循環(huán)A：生產者B：大氣中的CO2庫C：消費者D：分解者A：生產者B：初級消費者C：大氣中的CO2庫D：次級消費者E：分解者A：大氣中的CO2庫B：三級消費者C：分解者D：次級消費者E：生產者F：初級消費者A：大氣中的CO2庫B：生產者C：初級消費者D：分解者一、碳循環(huán)胡楊能抗干旱、御風沙、耐鹽堿，可頑強地在荒漠中生存繁衍。然而，受水資源短缺的影響，一些遠離水源的胡楊也難逃死亡的厄運。這些死亡的胡楊雖歷經烈日和荒漠的摧殘，卻依然傲立于大漠，其枝干往往呈現出千姿百態(tài)的奇特造型。1.胡楊死后，為什么很長時間都沒有腐爛？2.有研究表明，長有胡楊的荒漠土壤一般比草原的貧瘠，這是為什么？荒漠中生產者的種類與數量很少，能制造的有機物總量就少；消費者與分解者也少，物質循環(huán)緩慢；土壤中可供分解者分解的動植物遺體等很少，且分解速度較慢，因此土壤中積累的營養(yǎng)物質很少；而且，胡楊還會從土壤中吸收營養(yǎng)物質，因此，長有胡楊的荒漠土壤比草原的更為貧瘠。活著昂首一千年死后挺立一千年倒下不朽一千年錚錚鐵骨千年鑄不屈品質萬年頌荒漠中缺乏水分，分解者數量很少，因此死亡后的胡楊無法被快速分解。一、碳循環(huán)溫室效應，又稱“花房效應”，是大氣效應的俗稱。大氣能使太陽短波輻射到達地面，但地表受熱后向外放出的大量長波熱輻射線卻被大氣吸收，這樣就使地表與低層大氣溫度增高，因其作用類似于栽培農作物的溫室，故名溫室效應。自工業(yè)革命以來，人類向大氣中排入的二氧化碳等吸熱性強的溫室氣體逐年增加，大氣的溫室效應也隨之增強，其引發(fā)了一系列問題已引起了世界各國的關注。一、碳循環(huán)2020年9月22日，中國政府在第七十五屆聯合國大會上提出：“中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和。”碳中和一般是指國家、企業(yè)、產品、活動或個人在一定時間內直接或間接產生的二氧化碳或溫室氣體排放總量，通過植樹造林、節(jié)能減排等形式，以抵消自身產生的二氧化碳或溫室氣體排放量，實現正負抵消，達到相對“零排放”。而碳達峰指的是碳排放進入平臺期后，進入平穩(wěn)下降階段。

碳達峰與碳中和一起，簡稱“雙碳”。思考：如何看待人類活動對碳循環(huán)的影響？消極：化石燃料大量燃燒、大量砍伐森林等積極：封山育林、開發(fā)新能源、制定氣候協議、低碳生活、綠色農業(yè)一、碳循環(huán)1.概念組成生物體的碳、氫、氧、氮、磷、硫等元素，都在不斷進行著從非生物環(huán)境到生物群落，又從生物群落到非生物環(huán)境的循環(huán)過程，這就是生態(tài)系統的物質循環(huán)，又叫生物地球化學循環(huán)。1.這里的物質是指？2.這里的生態(tài)系統是指？3.在哪里循環(huán)？C、H、O、N、P、S等元素生物圈生物群落與無機環(huán)境之間2.特點①具有全球性：物質循環(huán)范圍為生物圈②循環(huán)往復運動：物質可被生物群落反復利用，對改進農業(yè)生產方式有多方面的啟示，例如采用種養(yǎng)結合的模式，促進物質循環(huán)，提高經濟效益一、碳循環(huán)氮循環(huán)示意圖一、碳循環(huán)種養(yǎng)結合模式1.動物的取食、消化能促進物質循環(huán);2.動物糞便被分解者分解后可供植物吸收利用3.動物呼出的CO2也可為水稻的光合作用補充原料2.生物富集二、生物富集碳的“旅行”日記思考：所有元素都在身體里面轉一圈就出去了嗎？二、生物富集二、生物富集日常生活中鉛的應用鉛是一種毒性很強的化學元素資料一：鉛對人體血液、血管、腎臟、生殖腺和神經系統等均有毒害作用。在兒童中，鉛中毒癥狀尤為明顯。自2013年起，聯合國環(huán)境規(guī)劃署和世界衛(wèi)生組織聯合號召：每年十月底在全球開展“預防鉛中毒國際行動周”活動。資料二：鉛在植物組織中可致光合作用及脂肪代謝的強度減弱，吸水量減少，耗氧量增大，阻礙植物生長，甚至導致死亡。資料三：鉛對微生物也具有毒害作用。二、生物富集鉛循環(huán)的主要過程任務：閱讀教材63-64頁，繪制鉛循環(huán)過程擴散途徑：大氣、水、生物遷移全球性二、生物富集資料一：不同采樣點水、水底沉積物和中國雪蛤體內鉛濃度結論：鉛在中國雪蛤體內的濃度超過環(huán)境濃度生物富集二、生物富集任務：對比碳循環(huán)，分析鉛在生物體內富集的原因成因：鉛在生物體內形成難以降解的化合物，且不易排出二、生物富集資料二：置于0.48nmol/g鉛溶液中美國鉤蝦體內鉛濃度隨時間的變化結論：鉛在美國鉤蝦體內濃度隨浸泡時間延長而增加生物富集隨暴露時間延長而加劇二、生物富集資料三：水體和多種水生生物體內的鉛濃度示意圖生物放大推論：鉛在生物體內的濃度沿食物鏈不斷升高二、生物富集成因：1.能量流經各營養(yǎng)級時，逐級遞減2.鉛在生物體內形成難以降解的化合物，不易排出①營養(yǎng)級1234②合成1kg干重所需能量假設均為100③捕食上一營養(yǎng)級一個生物能獲得的能量假設為1001010.1④需要捕食上一營養(yǎng)級生物個體數101001000⑤個體內鉛含量為第1營養(yǎng)級個體內鉛含量的倍數11010001000000⑥個體內鉛濃度（1kg干重中鉛的含量）11010001000000二、生物富集生物體從周圍環(huán)境吸收、積蓄某種元素或難以降解的化合物，使其在機體內濃度超過環(huán)境濃度的現象，稱作生物富集。生物富集的物質：1.重金屬（如汞、鎘等）2.放射性物質（如含137Cs、226Ra等的物質）3.一些人工合成的有機化合物（如DDT等）生物富集的物質的特點：①在環(huán)境和生物體中存在形式是比較穩(wěn)定的②必須是生物體能夠吸收的且不易排出的③在生物代謝過程中是不易被分解的生物富集的主要途徑食物鏈、食物網二、生物富集有害物質流動對我們的啟示1.樹立環(huán)境保護的意識，實施垃圾分類，合理利用資源2.開發(fā)新技術和新材料，有效地減少鉛等有害物質的使用和排放3.利用某些生物能夠富集有害物質的特征，進行被污染環(huán)境的生物修復3.能量流動和物質循環(huán)的關系三、能量流動和物質循環(huán)的關系能量流動和物質循環(huán)是生態(tài)系統的主要功能，它們同時進行，彼此相互依存，不可分割。能量的固定、儲存、轉移和釋放，都離不開物質的合成和分解等過程。物質作為能量的載體，使能量沿著食物鏈(網)流動；能量作為動力，使物質能夠不斷地在生物群落和非生物環(huán)境之間循環(huán)往返。生態(tài)系統中的各種組成成分，正是通過能量流動和物質循環(huán)，才能夠緊密地聯系在一起，形成一個統一的整體。物質循環(huán)特點：反復利用能量流動特點：單向流動、逐級遞減三、能量流動和物質循環(huán)的關系項目能量流動物質循環(huán)范圍生態(tài)系統各營養(yǎng)級生物圈（全球性）特點單向傳遞、逐級遞減循環(huán)往復聯系同時進行，彼此相互依存，不可分割1.能量的固定、儲存、轉移和釋放，離不開物質的合成和分解等過程；2.物質是沿食物鏈（網）流動的載體；3.能量是物質在生態(tài)系統中循環(huán)往返的動力4.探究土壤微生物的分解作用四、探究土壤微生物的分解作用閱讀教材65頁，思考：可以提出哪些研究問題？現象本質落葉等的腐爛落葉是在土壤微生物的作用下腐爛的嗎？有機物的分解分解過程中，物質發(fā)生了怎樣的變化？四、探究土壤微生物的分解作用實驗一：落葉是在土壤微生物的作用下腐爛的嗎？設計實驗方案（分組、自變量、因變量、無關變量等）對照組實驗組自變量有土壤微生物無土壤微生物設置方式落葉+土壤落葉+滅菌土壤因變量落葉腐爛（快慢和程度）無關變量避免土壤理化性質的改變思考：還可以怎樣控制無關變量？增加重復次數、每組落葉等量若干、組內設置多組等四、探究土壤微生物的分解作用實驗一：落葉是在土壤微生物的作用下腐爛的嗎？進行實驗觀察和結果記錄培養(yǎng)時間第1周第2周第3周第4周對照組落葉平均干重實驗組落葉平均干重（實驗組—對照組）落葉平均干重相同時間內（實驗組—對照組）落葉平均干重結論正值落葉是在該土壤中微生物的作用下腐爛0或負值落葉在該土壤中微生物的作用下不腐爛四、探究土壤微生物的分解作用分析該實驗設計的優(yōu)缺點實驗二：土壤微生物能分解淀粉嗎？對照組實驗組自變量有土壤微生物無土壤微生物設置方式淀粉+土壤浸出液淀粉+滅菌的土壤浸出液因變量觀測指標1.淀粉顯色反應的變化2.還原糖含量的變化無關變量減少土壤中帶顏色的顆粒物思考：土壤微生物為什么能分解淀粉？淀粉酶存在于微生物體內還是土壤中？淀粉酶在土壤中存在，且淀粉酶在高溫下變性后，放回適宜的溫度，經過一段時間后能夠恢復活性四、探究土壤微生物的分解作用分析該實驗設計的優(yōu)缺點實驗二：土壤微生物能分解淀粉嗎？對照組實驗組自變量有土壤微生物無土壤微生物設置方式淀粉+土壤浸出液淀粉+蒸餾水因變量觀測指標1.淀粉顯色反應的變化2.還原糖含量的變化無關變量減少土壤中帶