第3節生態系統的物質循環

生態系統的物質循環過程生物富集的成因和危害物質循環與能量流動的關系

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？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。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物質很少；而且，胡楊還會從土壤中吸收營養物質，因此，長有胡楊的荒漠土壤比草原的更為貧瘠。二氧化碳能溶于水，因此能在大氣和海洋、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，向大氣排放了大量的二氧化碳。活動1構建碳循環模型1.碳在非生物環境和生物體內分別以什么形式存在?

閱讀教材P61-62，思考下列問題：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.生物群落中的碳以什么形式和途徑進入非生物環境？4.海洋對調節大氣碳循環有何作用？5.哪種形式的開發會打破碳平衡？活動1構建碳循環模型大氣中的二氧化碳庫碳的存在形式：②在生物群落中主要是含碳有機物的形式①在非生物環境中主要是CO2的形式少許碳酸鹽活動1構建碳循環模型碳的循環過程：大氣中的二氧化碳庫呼吸作用煤、石油溶解光合作用光合作用生產者：光合作用等將二氧化碳轉化為有機物；呼吸作用等將有機物分解為二氧化碳。活動1構建碳循環模型碳的循環過程：大氣中的二氧化碳庫呼吸作用煤、石油攝食生產者：光合作用等將二氧化碳轉化為有機物；呼吸作用等將有機物分解為二氧化碳。消費者：攝食等將前一營養級的有機物轉化為

自身的有機物；

呼吸作用等將有機物分解為二氧化碳。活動1構建碳循環模型碳的循環過程：大氣中的二氧化碳庫煤、石油生產者：光合作用等將二氧化碳轉化為有機物；呼吸作用等將有機物分解為二氧化碳。消費者：攝食等將前一營養級的有機物轉化為

自身的有機物；

呼吸作用等將有機物分解為二氧化碳。分解者：分解、呼吸作用食腐、腐生等將現成有機物轉化為自身有機物；呼吸作用等將有機物分解為二氧化碳。活動1構建碳循環模型碳的循環過程：大氣中的二氧化碳庫煤、石油生產者：光合作用等將二氧化碳轉化為有機物；呼吸作用等將有機物分解為二氧化碳。消費者：攝食等將前一營養級的有機物轉化為

自身的有機物；

呼吸作用等將有機物分解為二氧化碳。分解者：食腐、腐生等將現成有機物轉化為自身有機物；呼吸作用等將有機物分解為二氧化碳。其他途徑：煤、石油等化石燃料的開采與使用將有機物分解為二氧化碳等。活動1構建碳循環模型大氣中的CO2大氣中的二氧化碳庫煤、石油海洋對調節大氣碳循環有何作用？水圈中的CO2活動1構建碳循環模型煤、石油根據以上分析，請用關鍵詞、線段、箭頭、方框等構建碳循環的模型遺體和排出物攝食燃燒生產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庫非生物環境生物群落根據碳循環過程思考并回答下列問題。1.碳以什么形式在非生物環境和生物群落之間循環？2.碳在生物群落內部傳遞的主要途徑和形式分別是什么？主要以CO2形式以含碳有機物形式沿食物鏈、食物網傳遞根據碳循環過程思考并回答下列問題。3.碳進入生物群落的主要途徑是什么？光合作用4.生物群落中的碳以什么途徑回歸大氣圈？①生物的呼吸作用；②分解者的分解作用；③化石燃料的燃燒化能合成作用根據碳循環過程思考并回答下列問題。5.實現碳循環的關鍵因素是什么？生產者和分解者6.與自然界碳循環關系最為密切的兩種細胞器是什么？葉綠體和線粒體7.碳循環具有什么特點？全球性人類活動對碳循環的影響化石燃料的大量燃燒大氣中CO2含量增加溫室效應消極影響：全球性氣候變化積極影響：開發新能源、植樹造林、秸稈還田等降低大氣中的CO2濃度國家環保行動提高質量標準垃圾分類回收號召節約糧食發展清潔能源無廢棄物農業天然林保護工程退耕還林工程沙漠治理行動城市綠化物質循環組成生物體的碳、氫、氧、氮、磷、硫等元素，都在不斷進行著從非生物環境到生物群落，又從生物群落到非生物環境的循環過程。概念：特點：非生物環境生物群落C、H、O、N、P、S等元素全球性：物質循環中所說的“生態系統”指的是地球上最大的生態系統——生物圈，因此又叫生物地球化學循環。循環性：物質在生態系統中循環往復運動。物質循環①動物的取食、消化能促進物質循環；稻田養鴨養魚，你能從物質循環角度說說它的好處嗎？③動物呼出的CO2還可為水稻的光合作用補充原料②動物糞便被分解者分解后，其中的N、P可供植物吸收利用，④其在水里游動，加快水稻對養分吸收，也改良了土壤通透性1.2020年9月22日，習近平在第七十五屆聯合國大會一般性辯論會上指出，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，CO2排放量力爭2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和。碳中和是指CO2吸收量和CO2排放量達到平衡，實現CO2的“零排放”。研究碳循環是實現“碳中和”的重要基礎。下列說法錯誤的是A.碳在生物群落和非生物環境之間主要以CO2的形式循環B.大氣中的CO2主要通過綠色植物的光合作用進入生物群落C.控制生物體呼吸產生的CO2量是實現碳中和的重要措施D.植樹造林、增加綠地面積有助于降低大氣中的CO2濃度√A.圖中①代表光合作用、③代表有氧呼吸B.①～④過程伴隨能量的輸入、傳遞、轉

化和散失C.碳在非生物環境和生物群落之間的循環

形式主要是CO2D.CO2在大氣圈和水圈之間的交換有利于

調節大氣中的碳含量√解析①代表光合作用或化能合成作用，③代表細胞呼吸，主要是有氧呼吸2.如圖為碳循環示意圖，下列有關敘述錯誤的是（

）活動2對比歸納能量流動和物質循環的關系（閱讀教材P65）項目能量流動物質循環形式特點范圍聯系主要以有機物為載體化學元素（無機物、有機物）生態系統的各營養級之間同時進行，相互依存，不可分割。能量的固定、儲存、轉移和釋放，離不開物質的合成和分解；物質是能量沿食物鏈(網)流動的載體；能量是物質在生態系統中循環往返的動力單向流動，逐級遞減循環往復生物圈(全球性)像DDT這樣，生物體從周圍環境吸收、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境濃度的現象——生物富集實例——鉛的富集: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形成多種比較穩定的鉛的化合物，分布于生物體的多種組織細胞中，導致鉛不易被排出，積蓄在體內含鉛生物被更高營養級動物食用，沿食物鏈聚集最終積累在食物鏈的頂端

資料1：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，聯合國環境規劃署和世界衛生組織聯合號召：每年十月底在全球開展“預防鉛中毒國際行動周”活動。

資料2：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3：鉛對微生物也具有毒害作用。危害實例——鉛的富集: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形成多種比較穩定的鉛的化合物，分布于生物體的多種組織細胞中，導致鉛不易被排出，積蓄在體內含鉛生物被更高營養級動物食用，沿食物鏈聚集最終積累在食物鏈的頂端鉛在生物體內的濃度沿食物鏈不斷升高實例——鉛的富集:鉛在生物體內的濃度沿食物鏈不斷升高1.發生生物富集的物質的特點？①在環境和生物體中存在形式是比較______的；②必須是生物體能夠______的且___________的；③在生物代謝過程中是________________的；穩定吸收不易被分解不易排出2.生物富集的主要途徑？食物鏈、食物網3.生物富集的特點？①具有全球性實例——鉛的富集:1.發生生物富集的物質的特點？①在環境和生物體中存在形式是比較______的；②必須是生物體能夠______的且___________的；③在生物代謝過程中是________________的；穩定吸收不易被分解不易排出2.生物富集的主要途徑？食物鏈、食物網3.生物富集的特點？①具有全球性魚鷹（2.5×10-5）大魚（2×10-6）小魚（5×10-7）植物（4×10-8）水（3×10-12）DDT在生物體內的濃度②有害物質會沿食物鏈逐漸在生物體內聚集，最終積累在食物鏈的頂端DDT濃度沿食物鏈放大了一千萬倍(即隨營養級升高，濃度逐級遞增，呈現生物放大現象)實例——鉛的富集:4.生物富集的危害

進入人體的甲基汞在體內代謝緩慢，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，導致腦萎縮。1952年，日本5萬多只貓集體跳海自盡2017年9月24日《水俁公約》第一屆締約國會議開幕日本患者呼吁加強管控5.減少生物富集的的措施合理利用資源，減少排放；實施垃圾分類；種植能富集有害重金屬元素的植物。下圖為生態系統碳循環示意圖，其中甲、乙、丙表示生態系統中的三種成分請據圖回答：（1）生態系統的碳循環是指碳元素在___________________之間不斷循環的過程。生物群落與無機環境（2）X與甲中圖示生物類群的能量來源不同，X代表的生物為_____________；Y的細胞結構與丙中圖示生物不同，Y的細胞結構最主要的特點是____________________。化能自養細菌有核膜包圍的細胞核下圖為生態系統碳循環示意圖，其中甲、乙、丙表示生態系統中的三種成分（3）大氣中的CO2在甲中圖示的____處（在a～d中選擇）合成有機物；含碳有機物在甲中圖示的______處（在a～d中選擇）可以分解為CO2。ca和b（4）化石燃料除燃燒外，還可以通過______________途徑產生CO2。微生物的分解實驗原理(1)土壤中存在種類、數目繁多的細菌、真菌等微生物，它們在生態系統中的成分為______。(2)分解者的作用是將環境中的______

分解為______，其分解速度與環境中的_____

、水分等生態因子相關。分解者有機物無機物溫度實驗流程提出問題作出假設123設計實驗方案進行實驗45分析結果、得出結論表達和交流6提出問題實驗假設實驗設計自變量實驗組對照組實驗現象結論分析案例一落葉是在土壤微生物的作用下腐爛的嗎？提出問題實驗假設實驗設計自變量實驗組對照組實驗現象加入碘液A1B1加入斐林試劑，水浴加熱A2B2結論分析案例二探究土壤微生物對淀粉的分解作用案例一落葉是在土壤微生物的作用下腐爛的嗎？土壤進行處理土壤不進行處理，自然狀態注意：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）實驗結果：落葉未腐爛落葉腐爛實驗結論：土壤微生物對落葉有分解作用土壤中是否含微生物自變量：案例二探究土壤微生物對淀粉的分解作用土壤水取出1.配制土壤浸出液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果不變藍出現磚紅色沉淀變藍不出現磚紅色沉淀室溫（20℃）環境放置7d2.另取兩只燒杯，編號A、B實驗結論土壤浸出液中的微生物能分解淀粉2.同碳元素一樣，氮在生物群落和非生物環境之間也是不斷循環的。為什么還要往農田中不斷地施加氮肥呢?農田是人工生態系統，是以提高農作物的產