第3章生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性

胡楊能抗干旱、御風(fēng)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(jīng)烈日和荒漠的摧殘，卻依然傲立于大漠，其枝干往往呈現(xiàn)出千姿百態(tài)的奇特造型。討論：1.胡楊死亡后，為什么很長時間都沒有腐爛？

荒漠中缺乏水分，分解者數(shù)量很少，因此死亡后的胡楊無法被快速分解。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(chǎn)者的種類與數(shù)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(zhì)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(zhì)很少；而且，胡楊還會從土壤中吸收營養(yǎng)物質(zhì)，因此，長有胡楊的荒漠土壤比草原的更為貧瘠。3.3生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)能量流動的過程

不難看出，這兩種元素在生物群落和非生物環(huán)境之間是不斷循環(huán)的。

呼一口氣，許多二氧化碳分子就離開你的身體，進入大氣中。

這些二氧化碳分子中的碳元素和氧元素又是怎樣來到你體內(nèi)的？進入身體之前又存在于什么物質(zhì)中？食物人體的細胞呼吸CO2植物的光合作用碳循環(huán)生物富集能量流動和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系1.碳在非生物環(huán)境和生物體內(nèi)分別以什么形式存在？非生物環(huán)境生物體內(nèi)2.碳在非生物環(huán)境和生物群落之間主要以什么形式進行循環(huán)的？循環(huán)的范圍如何？CO2和碳酸鹽（含碳）有機物CO2生物圈一、碳循環(huán)大氣中的二氧化碳庫生產(chǎn)者光合作用將CO2轉(zhuǎn)化為有機物呼吸作用將有機物分解為CO2消費者攝食將有機物分解為有機物呼吸作用將有機物分解為CO2分解者殘枝敗葉遺體殘骸將現(xiàn)成有機物轉(zhuǎn)化為自身有機物將現(xiàn)成有機物轉(zhuǎn)化為自身有機物分解作用將有機物分解為CO2大氣中的二氧化碳庫一、碳循環(huán)碳循環(huán)的文字圖解

（組成生物體的蛋白質(zhì)、糖類、脂質(zhì)和核酸等都是以碳鏈為基本骨架形成的）1.碳的存在形式非生物環(huán)境：CO2（主要）和碳酸鹽生物群落：含碳有機物2.碳在生物群落和非生物群落之間循環(huán)的形式：CO23.碳進入生物群落的途徑：光合作用（主要）和化能合成作用4.碳在生物群落中傳遞的主要途徑：食物鏈、食物網(wǎng)5.碳返回非生物環(huán)境的途徑：①生產(chǎn)者和消費者的呼吸作用；②分解者的分解作用；③化石燃料的燃燒；6.與自然界碳循環(huán)關(guān)系最為密切的兩種細胞器：線粒體和葉綠體7.碳循環(huán)特點：全球性8.碳循環(huán)具全球性的原因：CO2能夠隨著大氣環(huán)流在全球范圍內(nèi)進行9.海洋對調(diào)節(jié)大氣中的碳含量起著非常重要的作用(1)根據(jù)圖中成分之間的雙向箭頭確定生產(chǎn)者和非生物的物質(zhì)和能量。如圖1中的A和B，圖2中的A和C，圖3中的A和E。(2)根據(jù)有多個內(nèi)指箭頭的是非生物的物質(zhì)和能量，確定圖1中的B，圖2中的C，圖3中的A為非生物的物質(zhì)和能量。(3)根據(jù)生產(chǎn)者中碳的流動方向以及剩余兩種成分之間碳從消費者流向分解者的特點，進而確定消費者和分解者。如圖1中C為消費者，D為分解者;圖2中B是初級消費者，D是次級消費者，E是分解者；圖3中C是分解者,剩余的B、D、F則為消費者。生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)（1）概念：（2）特點：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。這里的物質(zhì)是指？這里的生態(tài)系統(tǒng)是指？C、H、O、N、P、S等元素生物圈①具有全球性：②物質(zhì)循環(huán)往復(fù)運動：物質(zhì)循環(huán)的范圍為生物圈生物地球化學(xué)循環(huán)對于改進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式有多方面的啟示，例如可以采用種養(yǎng)結(jié)合的模式，促進物質(zhì)循環(huán)，提高經(jīng)濟效益。一、碳循環(huán)碳循環(huán)生物富集能量流動和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系生物體從周圍環(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(nèi)濃度超過環(huán)境濃度的現(xiàn)象，稱作生物富集。二、生物富集概念：常見存在生物富集現(xiàn)象的物質(zhì)①重金屬：如鉛(Pb)、鎘(Cd)、汞(Hg)等；②人工合成的有機化合物：如DDT、六六六等；③一些放射性物質(zhì)。二、生物富集發(fā)生生物富集的物質(zhì)的特點①富集物質(zhì)在環(huán)境和生物體中存在形式是比較穩(wěn)定的②富集物質(zhì)必須是生物體能夠吸收的且不易排出的③富集物質(zhì)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(wǎng)鉛在生物體內(nèi)的濃度沿食物鏈不斷升高煤燃燒、有色金屬冶煉鉛被排放進入大氣沉降在土壤和植被表面進入土壤進入水體植物根吸收葉片攝入鉛水生植物、浮游動物直接吸收鉛，動物飲用含鉛的水，直接攝入鉛鉛進入體內(nèi)形成多種比較穩(wěn)定的鉛的化合物，分布于生物體的多種組織細胞中，導(dǎo)致鉛不易被排出，積蓄在體內(nèi)含鉛生物被更高營養(yǎng)級動物食用，沿食物鏈聚集最終積累在食物鏈的頂端二、生物富集生物富集現(xiàn)象的特點①具有全球性導(dǎo)致生物富集的有害物質(zhì)可以通過大氣、水和生物遷移等途徑擴散到世界各地。魚鷹（2.5×10-5）大魚（2×10-6）小魚（5×10-7）植物（4×10-8）水（3×10-12）有害物質(zhì)在生物體內(nèi)的濃度②有害物質(zhì)在生物體內(nèi)的濃度會沿食物鏈不斷升高如右圖測定結(jié)果顯示DDT濃度沿食物鏈放大了一千萬倍二、生物富集①營養(yǎng)級1234②合成1kg干重所需能量假設(shè)均為100③捕食上一營養(yǎng)級一個生物能獲得的能量假設(shè)為1001010.1④需要捕食上一營養(yǎng)級生物個體數(shù)—101001000⑤個體內(nèi)鉛含量為第1營養(yǎng)級個體內(nèi)鉛含量的倍數(shù)11010001000000⑥個體內(nèi)鉛濃度（1kg干重中鉛的含量）11010001000000成因：1.能量流經(jīng)各營養(yǎng)級時，逐級遞減；2.鉛在生物體內(nèi)形成難以降解的化合物，不易排出。分析鉛濃度在生物群落內(nèi)會放大的原因二、生物富集碳循環(huán)生物富集能量流動和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系三、能量流動和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系能量流動物質(zhì)循環(huán)范圍形式特點過程聯(lián)系生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級之間生物圈主要以有機物中的化學(xué)能的形式碳在生物群落和非生物環(huán)境間主要以二氧化碳的形式單向流動、逐級遞減全球性、循環(huán)往復(fù)運動沿食物鏈、食物網(wǎng)單向流動在生物群落和非生物環(huán)境之間循環(huán)往返（1）二者是生態(tài)系統(tǒng)的主要功能，同時進行、相互依存，不可分割。（2）能量的固定、儲存、轉(zhuǎn)移和釋放，都離不開物質(zhì)的合成和分解等過程；（3）物質(zhì)作為能量的載體，使能量沿著食物鏈（網(wǎng)）流動；（4）能量作為動力，使物質(zhì)能夠不斷地在生物群落和非生物環(huán)境之間循環(huán)往返。能量流動和物質(zhì)循環(huán)的區(qū)別與聯(lián)系探究土壤微生物的分解作用背景資料

土壤中生活著肉眼看不見的細菌、絲狀真菌和呈放射狀的放線菌，這些生物的數(shù)量是極其繁多的，例如一茶匙表層土就可能含有億萬個細菌。由于各地氣候與環(huán)境等因素不同，落葉在土壤中被分解的時間也是不同的，一般在溫暖、濕潤的環(huán)境中需要一直數(shù)月時間。

秋天剛收獲的花生第二年春天從土中刨出的花生探究土壤微生物的分解作用1.實驗原理：土壤中存在種類、數(shù)目繁多的細菌、絲狀真菌和呈放射狀的放線菌，它們在生態(tài)系統(tǒng)中的成分為分解者。分解速度主要與環(huán)境溫度和濕度有關(guān)。2.參考案例1提出問題實驗假設(shè)實驗設(shè)計自變量實驗組對照組實驗現(xiàn)象結(jié)論分析落葉是在土壤微生物的作用下腐爛的嗎？落葉在土壤微生物的作用下可以腐爛土壤中是否含微生物對土壤高溫處理（滅菌）對土壤不做任何處理（自然狀態(tài)）相同時間內(nèi)對照組落葉腐爛，實驗組不腐爛土壤微生物對落葉有分解作用探究土壤微生物的分解作用案例一土壤進行處理，排除土壤微生物的作用土壤不進行處理，自然狀態(tài)落葉是在土壤微生物的作用下腐爛的嗎？注意：實驗組的土壤要進行處理，以盡可能排除土壤微生物的作用，同時要盡可能避免土壤理化性質(zhì)的改變（例如，將土壤用塑料袋包好，放在60℃恒溫箱中處理一小時。實驗結(jié)果：落葉未腐爛落葉腐爛探究土壤微生物的分解作用3.參考案例2提出問題實驗假設(shè)實驗設(shè)計自變量實驗組對照組實驗現(xiàn)象加入碘液A1B1加入斐林試劑A2B2結(jié)論分析土壤微生物能分解淀粉嗎？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杯中加入適量淀粉糊+30mL土壤浸出液B杯中加入等量淀粉糊+30mL蒸餾水紗布燒杯土壤水玻璃棒水取出碘液斐林試劑加熱案例2探究土壤微生物對淀粉的分解作用1.配制土壤浸出液一、實驗原理淀粉碘液變藍淀粉葡萄糖產(chǎn)生磚紅色沉淀分解斐林試劑加熱二、實驗步驟2.另取兩只燒杯，編號A、B淀粉糊加入土壤浸出液加入碘液AB加入蒸餾水A1A2B1B2加入碘液加入斐林試劑加入斐林試劑實驗結(jié)果不變藍出現(xiàn)磚紅色沉淀變藍不出現(xiàn)磚紅色沉淀室溫（20℃）環(huán)境放置7d后探究土壤微生物的分解作用3.參考案例2