3.3生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)第3章生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性教學目標TEACHINGOBJECTIVES學習目標：1.概述生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)過程。2.通過分析生物富集的過程，說明生物富集的危害，認同應采取措施減少危害。3.說明能量流動和物質(zhì)循環(huán)的關系。4.嘗試探究土壤微生物的分解作用。重難點：1.分析碳循環(huán)的過程，概述生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)過程。2.說明能量流動和物質(zhì)循環(huán)的過程。生物富集2物質(zhì)循環(huán)與能量流動的關系3碳循環(huán)1目錄CONTENT下面請同學們深呼吸，全班人一起呼氣的時候，呼出了很多二氧化碳分子，想象一下，這些二氧化碳分子離開你后，會開始怎樣的旅行，會去往何處？食物人體的細胞呼吸CO2植物的光合作用C元素和O元素在生物群落和非生物環(huán)境之間是不斷循環(huán)的生物體和大氣中的碳含量長期處于穩(wěn)定的狀態(tài)，這是怎樣維持的？思考●討論1.碳在非生物環(huán)境和生物體內(nèi)分別以什么形式存在？大氣中的CO2庫生物群落中的有機物①非生物環(huán)境：主要以

形式存在；CO2和碳酸鹽閱讀教材P61-62,的資料，探究以下問題。②生物群落：主要以

形式存在。有機物主要存在于巖石圈

碳是構成生物體的重要元素之一，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。2.碳是如何進出生產(chǎn)者、消費者、分解者的？（以什么形式，通過哪些生命活動、形成哪些產(chǎn)物等）大氣中的CO2庫生產(chǎn)者溶解光合作用呼吸作用生產(chǎn)者光合作用呼吸作用生產(chǎn)者光合作用等將CO2轉(zhuǎn)化為有機物。呼吸作用等將有機物分解為CO2。消費者消費者攝食呼吸作用消費者攝食等將上一營養(yǎng)級的有機物轉(zhuǎn)化為自身有機物呼吸作用等將有機物分解為CO2。大氣中的CO2庫生產(chǎn)者溶解光合作用呼吸作用生產(chǎn)者光合作用呼吸作用分解者消費者消費者攝食呼吸作用分解者分解作用微生物的分解作用等：將有機物分解為CO2食腐、腐生等:將現(xiàn)成有機物轉(zhuǎn)化為自身有機物。煤、石油水體中的HCO3-巖石中的CaCO33.碳的進出除生產(chǎn)者、消費者、分解者外，還有沒有其他途徑？（1）CO2與HCO3-的相互轉(zhuǎn)化（水中）；（2）煤、石油等化石燃料的開采與使用將有機物分解為CO2等。1構建碳循環(huán)的模型嘗試用關鍵詞、箭頭、方框等構建碳循環(huán)的模型遺體和排出物捕食燃燒生產(chǎn)者消費者分解者化石燃料呼吸作用呼吸作用光合作用大氣中的CO2庫分解作用水圈中的CO2庫食物鏈和食物網(wǎng)海洋對于調(diào)節(jié)大氣中的碳含量起著非常重要的作用。當大氣中二氧化碳含量增加，水圈中的二氧化碳含量也隨之增加。如果大氣中的二氧化碳發(fā)生局部短缺，水圈中的二氧化碳也能及時進入大氣。

（1）碳的流動形式:①生物群落與非生物環(huán)境之間：

。②生物群落內(nèi)部：

。

（2）流動途徑：①碳在群落內(nèi)傳遞的主要途徑：

。②碳進入生物群落的途徑？③碳返回非生物環(huán)境的途徑CO2有機物食物鏈(網(wǎng))生產(chǎn)者的光合作用、化能合成作用。②分解者的分解作用；①生產(chǎn)者、消費者的呼吸作用；③化石燃料的燃燒。問1.動植物遺體一定會被分解者分解嗎？不一定，還可能形成煤、石油等化石燃料。問2.碳元素在生物群落中是循環(huán)的嗎？碳在生物群落中主要沿著食物鏈(網(wǎng))單向流動。碳在

和

間

不斷循環(huán)；循環(huán)的形式是

。生物群落非生物環(huán)境問3.實現(xiàn)碳循環(huán)的關鍵成分是什么？CO2生產(chǎn)者和分解者。（3）碳循環(huán)的特點：_________________________.循環(huán)往復運動;

具有全球性

注：CO2能夠隨著大氣環(huán)流在全球范圍內(nèi)流動?！痉椒记伞颗袛鄥⑴c碳循環(huán)的四種成分辨圖要點：①

只有生產(chǎn)者與非生物環(huán)境之間的箭頭是雙向。②

指入箭頭最多的為大氣中的CO2庫。③

指入箭頭其次多是分解者，剩下為消費者。大氣中的CO2庫生產(chǎn)者分解者消費者大氣中的CO2庫生產(chǎn)者分解者初級消費者次級消費者大氣中的CO2庫生產(chǎn)者分解者消

費

者與社會的聯(lián)系——溫室效應1.概念：大氣中的溫室氣體(CO2、CH4、N2O等)相當于保溫層。大氣中CO2越多，

地球上的溫度升高就越快，這種現(xiàn)象就叫做“溫室效應”。能量主要以光的形式到達地球后，大部分以紅外線的形式從地球輻射出去。在大氣層中，CO2對光輻射沒有阻擋，但能吸收紅外線并阻擋紅外線通過，就像溫室的玻璃頂罩一樣，能量進入容易出去難。(1)原因化石燃料的開采和使用大大增加了CO2的排放（主要原因）森林、草原等植被遭到大面積破壞CO2濃度溫度與社會的聯(lián)系——溫室效應(2)危害極地和高山冰川加速融化海平面上升全球氣候變暖威脅人類和生物的生存(3)緩解措施：②提高秸稈還田率，提高土壤儲碳量。①大力植樹種草，提高森林覆蓋率。減少二氧化碳排放：增加二氧化碳的吸收和固定量：開發(fā)新能源，減少化石燃料燃燒。2生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)組成生物體的C、H、O、N、P、S等元素，都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。1.概念：這里的物質(zhì)指：組成生物體的元素。不是指單質(zhì)，也不是化合物。物質(zhì)循環(huán)的范圍指：生物圈2.特點：①具有全球性(生物地球化學循環(huán))②循環(huán)性(反復利用，循環(huán)流動)大氣循環(huán)海洋循環(huán)N2拓展：氮循環(huán)(1)植物吸收的氮以

形式存在。(2)大氣中的氮氣通過

途徑進入生物群落；(3)生物群落中的氮最終通過

途徑返回大氣中。(4)據(jù)圖可知氮元素是不斷循環(huán)的，但農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)為什么仍需不斷施加氮肥？離子固氮生物的固氮作用反硝化作用（NO3-）

農(nóng)田土壤中氮元素的含量往往不足以使作物高產(chǎn)，加之農(nóng)產(chǎn)品源源不斷地自農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)輸出，其中的氮元素并不能都歸還土壤，所以需要施加氮肥。尿素及遺體請從物質(zhì)循環(huán)角度說說

的好處：3.物質(zhì)循環(huán)在農(nóng)業(yè)方面的應用：種養(yǎng)結合模式稻田養(yǎng)魚稻田的水給魚提供生長環(huán)境，魚可吃害蟲，排泄物可為水稻提供有機肥，魚和水稻形成一個無公害的生物微循環(huán)。稻田養(yǎng)鴨魚菜共生大棚里既養(yǎng)魚又種菜，不影響產(chǎn)量還節(jié)水節(jié)肥，實現(xiàn)養(yǎng)魚不換水，種菜不施肥的神奇效果。魚幫菜、菜幫魚，和諧互助。鴨子可吃掉水稻葉片上害蟲及蟲卵，糞便可作有機肥料，其在水里游動，加快水稻對養(yǎng)分吸收，也改良了土壤通透性，達到了生態(tài)高效種植效果。①動物的取食、消化能促進物質(zhì)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還可為水稻的光合作用補充原料。(2024·廣東卷)“碳匯漁業(yè)”，又稱“不投餌漁業(yè)”，是指充分發(fā)揮生物碳匯功能，通過收獲水產(chǎn)品直接或間接減少CO2的漁業(yè)生產(chǎn)活動，是我國實現(xiàn)“雙碳”目標、踐行“大食物觀”的舉措之一。下列生產(chǎn)活動屬于“碳匯漁業(yè)”的是(

)A.開發(fā)海洋牧場，發(fā)展深海漁業(yè)B.建設大壩魚道，保障魚類洄游C.控制無序捕撈，實施長江禁漁D.增加餌料投放，提高漁業(yè)產(chǎn)量A習題鞏固(2023·廣東卷)凡納濱對蝦是華南地區(qū)養(yǎng)殖規(guī)模最大的對蝦種類。放苗1周內(nèi)蝦苗取食藻類和浮游動物，1周后開始投喂人工餌料，1個月后對蝦完全取食人工餌料。1個月后蝦池生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)過程見下圖。下列敘述正確的是(

)A.1周后藻類和浮游動物增加，水體富營養(yǎng)化程度會減輕B.1個月后藻類在蝦池的物質(zhì)循環(huán)過程中仍處于主要地位C.浮游動物攝食藻類、細菌和有機碎屑，屬于消費者D.異養(yǎng)細菌依賴蝦池生態(tài)系統(tǒng)中的沉積物提供營養(yǎng)B問：分解者能夠分解有機物，消費者能夠加快物質(zhì)循環(huán)的過程。是不是所

有物質(zhì)都能較快地回歸到非生物環(huán)境呢？

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。3生物富集實例—鉛的富集資料：鉛對人體血液、血管、腎臟、生殖腺和神經(jīng)系統(tǒng)等均有毒害作用。在兒童中，鉛中毒癥狀尤為明顯。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。鉛對微生物也具有毒害作用。水浮游生物魚水鳥2ppm5ppm200ppm1600ppm【水體和多種水生生物體內(nèi)的鉛濃度示意圖】實例—鉛循環(huán)的過程和鉛的富集火山噴發(fā)沙塵暴大火大氣降水煤燃燒金屬冶煉水體植物土壤鉛排放進入大氣動物魚水鳥猛禽浮游生物沉降沉降進入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)形成多種較穩(wěn)定的鉛化合物，分布于生物體的多種組織細胞中，導致鉛不易被排出，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。3生物富集2.常見的生物富集物質(zhì)：②人工合成的有機物:如DDT、六六六等①重金屬:如鉛(Pb)、鎘(Cd)、汞(Hg)等3.富集物質(zhì)的特點：①在環(huán)境和生物體中存在形式比較_____；②必須是生物體能夠_____且________；③在生物代謝過程中___________；穩(wěn)定吸收不易被分解不易排出4.生物富集的危害：例：進入人體的甲基汞在體內(nèi)代謝緩慢，且不易排出，嚴重時會引起中毒。通過血腦屏障進入大腦的汞會侵害腦神經(jīng)，導致腦萎縮。2017.9.24《水俁公約》第一屆締約國會議開幕，日本患者呼吁加強管控1952年，日本5萬多只貓集體跳海自盡5.生物富集的重要途徑：食物鏈、食物網(wǎng)如上圖測定結果顯示DDT濃度沿食物鏈放大了一千萬倍魚鷹（2.5×10-5）大魚（2×10-6）小魚（5×10-7）植物（4×10-8）水（3×10-12）<<2ppm5ppm200ppm1600ppm浮游生物魚水鳥水①具有全球性有害物質(zhì)可通過大氣、水和生物遷移等途徑擴散到世界各地。②有害物質(zhì)在生物體內(nèi)的濃度會沿著食物鏈逐級積累（生物放大）6.特點：北半球某農(nóng)田中大量使用的DDT殺蟲劑，在南極企鵝體內(nèi)檢測到生物富集生物放大區(qū)別聯(lián)系有害物質(zhì)在生物體內(nèi)形成穩(wěn)定的不易排出的物質(zhì)有害物質(zhì)通過食物鏈逐步濃縮生物富集是生物放大的前提。8.生物放大的應用：7.減少生物富集的的措施：合理利用資源，減少排放有害物質(zhì)實施垃圾分類種植能富集有害重金屬元素的植物a.在湖泊里種植大量蘆葦，蘆葦可以吸收水中的有毒物質(zhì)，而且蘆葦抗毒能力非常強，然后將蘆葦進行封存，防止有毒物質(zhì)重新進入環(huán)境。b.某些有益的物質(zhì)(如：黃金、鉭等珍貴稀有物質(zhì))也可沿食物鏈濃縮，這就為人類從生物體中提取某些稀有物質(zhì)或元素提供一種方法。（2025·湖北卷）蚯蚓通常棲息在陰暗、潮濕的土壤環(huán)境中，以落葉、禽畜糞便和線蟲等為食。四溴雙酚A（TBBPA）是土壤中常見的污染物之一?？蒲腥藛T以蚯蚓為實驗對象，將其培養(yǎng)在濃度為1mg/kg的TBBPA污染土壤中進行30天富集實驗，然后將蚯蚓轉(zhuǎn)至干凈土壤進行30天排出實驗，實驗結果如下圖。下列敘述錯誤的是（）A.蚯蚓在生態(tài)系統(tǒng)中既是消費者也是分解者B.蚯蚓對TBBPA的富集效應在20天以后趨于飽和C.該實驗結束時蚯蚓被其他捕食者所食，TBBPA不會沿食物鏈傳遞D.15天時蚯蚓體內(nèi)富集的TBBPA濃度約是初始實驗環(huán)境中TBBPA的8倍習題鞏固C4物質(zhì)循環(huán)與能量流動的關系能量流動物質(zhì)循環(huán)范圍形式過程特點聯(lián)系生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級之間生物圈(全球性)主要以有機物中的化學能的形式主要以無機物形式(群落和非生物環(huán)境間主要以CO2的形式)光能→化學能→熱能單向流動、逐級遞減全球性、循環(huán)往復運動沿食物鏈、食物網(wǎng)單向流動（開放型）在生物群落和無機環(huán)境之間循環(huán)往復（封閉型）同時進行、相互依存，不可分割①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②物質(zhì)作為能量的

，使能量沿食物鏈(網(wǎng))流動；③能量作為

，使物質(zhì)在生物群落和非生物環(huán)境之間循環(huán)往返。載體動力思考：物質(zhì)循環(huán)和能量流動的起點和終點是否相同？

不同。能量流動的起點是生產(chǎn)者固定的太陽能，終點是以熱能的形式散失。物質(zhì)循環(huán)沒有起點和終點。5探究土壤微生物的分解作用(1)土壤中存在種類、數(shù)目繁多的細菌、絲狀真菌、呈放射狀的放線菌等微生物，它們在生態(tài)系統(tǒng)中的成分為分解者。(2)分解者的作用是將環(huán)境中的有機物分解為無機物，其分解速度與環(huán)境中的溫度、水分等生態(tài)因子相關。1.實驗原理第二