第3章

生態系統及其穩定性3.3生態系統中的物質循環本課內容1.碳循環的特點2.生物富集現象3.能量流動和物質循環的關系4.探究土壤微生物分解作用實驗生態系統的三大功能能量流動物質循環信息傳遞碳循環觀察課本P62圖像，回答：1.碳元素在非生物環境以什么形式存在？2.碳元素在生物體內以什么形式存在？3.碳元素如何進入生物體內？4.碳元素如何在生物間移動？5.碳元素如何回到非生物環境？碳循環環境CO2呼吸作用環境呼吸作用分解作用（包含呼吸作用）光合作用生產者消費者分解者捕食碳循環和人類社會物質循環的概念組成生物體的碳、氫、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，這就是生態系統的物質循環。這里所說的生態系統指地球上最大的生態系統——生物圈。物質循環具有全球性，因此又叫生物地球化學循環。思考：較小的生態系統，如農田生態系統，是否進行封閉的物質循環？物質循環的特點大氣環流海洋洋流全球性、循環往復總結（1）循環形式：（4）與循環有關的活動光合作用動植物的呼吸作用分解者的分解作用生產、生活的燃燒（5）特點：1.碳進生物群落3.碳出生物群落（2）碳在自然界中的存在形式：CO2和碳酸鹽。（3）碳在生物體內的存在形式：含碳有機物。化能合成作用2.碳在生物體之間傳遞：CO2以含碳有機物的形式通過食物鏈（網）進行。具有全球性，循環往復研究物質循環的意義（2021·北京東城區·高三二模）稻鴨共作是我國傳統的生態種養模式，在水稻栽種后至抽穗前將鴨子放養在水稻田中。鴨子可為稻田除草、滅蟲；稻田可為鴨子的生長提供食物等生活條件。下列對稻鴨共作模式的生態學優點的分析不正確的是（）A．稻鴨共作模式能夠減少飼料的投入，降低飼養成本B．稻鴨共作模式能夠減少化學農藥的使用，減輕環境污染C．稻鴨共作模式很好地實現了物質和能量的循環利用D．稻鴨共作模式的設計兼顧了生態效益和經濟效益研究物質循環的意義（2021·北京東城區·高三二模）稻鴨共作是我國傳統的生態種養模式，在水稻栽種后至抽穗前將鴨子放養在水稻田中。鴨子可為稻田除草、滅蟲；稻田可為鴨子的生長提供食物等生活條件。下列對稻鴨共作模式的生態學優點的分析不正確的是（）A．稻鴨共作模式能夠減少飼料的投入，降低飼養成本B．稻鴨共作模式能夠減少化學農藥的使用，減輕環境污染C．稻鴨共作模式很好地實現了物質和能量的循環利用D．稻鴨共作模式的設計兼顧了生態效益和經濟效益C

更好地實現物質的循環利用；

減少飼料、化肥投入，從而降低成本；

減少化肥的使用，從而減輕環境污染；

減少廢物（無廢棄物農業）；

……鉛元素的循環火山噴發沙塵暴大火大氣降水水體植物土壤動物魚水鳥猛禽煤燃燒金屬冶煉浮游生物左圖是鉛循環過程的示意圖。可以看出哪些特點？與之前的碳循環相比，有什么區別？生物富集水浮游生物魚水鳥2ppm5ppm200ppm1600ppm分析水體和多種生物體內鉛濃度，說明鉛循環和碳循環有何區別？生物富集進入生物體內的鉛不易被排出，從而積蓄在生物體內，并可沿著食物鏈富集。像這樣，生物體內從周圍環境吸收、積蓄某種元素或難以降解的化合物，使其在體內濃度超過環境濃度的現象，稱作生物富集。鎘、汞等重金屬，DDT、六六六等有機化合物，及一些放射性物質，存在生物富集現象。（教材P64）生物富集的正面利用伴礦景天是一種具有超強鎘富集能力的多年生草本植物，其地上部的鎘含量可達到土壤中的百倍以上，是鎘污染土壤修復的理想材料。伴礦景天遇到夏季高溫、強光天氣便會死亡，因此只能在秋冬季節栽培，春季收獲。一個修復工程需要栽培三至五批次伴礦景天種苗。這嚴重限制了伴礦景天的使用。1.收獲的伴礦景天秸稈如何處理？2.如何改進方案？生物富集的正面利用伴礦景天是一種具有超強鎘富集能力的多年生草本植物，其地上部的鎘含量可達到土壤中的百倍以上，是鎘污染土壤修復的理想材料。伴礦景天遇到夏季高溫、強光天氣便會死亡，因此只能在秋冬季節栽培，春季收獲。一個修復工程需要栽培三至五批次伴礦景天種苗。這嚴重限制了伴礦景天的使用。1.收獲的伴礦景天秸稈如何處理？深埋（無害化處理）、化工廠提純；絕不能焚燒、做飼料！2.如何改進方案？增加灌木、小喬木，讓伴礦景天處于下層能量流動&物質循環（課本P65正文）項目能量流動物質循環(以碳循環為例)形式特點范圍聯系光能→化學能→熱能化學元素(無機物→有機物→無機物)單向流動、逐級遞減全球性、循環往復生態系統各營養級生物圈(全球性)二者同時進行、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；②物質作為能量流動的載體；③能量作為動力。實驗：探究土壤微生物的分解作用科學問題：落葉是在土壤微生物的作用下腐爛的嗎？實驗目的：自變量：因變量：無關變量：實驗分組：實驗：探究土壤微生物的分解作用科學問題：落葉是在土壤微生物的作用下腐爛的嗎？實驗目的：探究落葉是否是在土壤微生物的作用下腐爛的。自變量：有無土壤微生物（如何在不影響無關變量的情況下，改變自變量？）因變量：落葉腐爛的程度（直接觀察定性、稱量干重）無關變量：土壤的各種理化性質、作用的時間實驗分組：對照組不做特殊處理（自然狀態/有土壤微生物）實驗組無土壤微生物作用實驗細節枯枝落葉層有機碎屑層腐殖質層淀積層土壤的消毒：用塑料袋包好，放在60℃恒溫箱中處理1h。這樣可以盡可能地避免土壤理化性質的改變。其他方式：土壤、土壤提取液都進行徹底的滅菌。土壤分為兩組，一組加入未滅菌的土壤提取液，一組加入滅菌的土壤提取液。實驗：探究土壤微生物對淀粉的分解作用實驗目的1：探究土壤微生物能否加快淀粉的分解。實驗目的2：分離出能分解淀粉的土壤微生物。課本P67概念檢測第1題1.能量流動和物質循環是生態系統的主要功能。判斷下列相關表述是否正確。（1）物質循環發生在生物群落與非生物環境之間。（）（2）能量流動和物質循環是兩個相對獨立的過程。（）課本P67概念檢測第2題2.竹子中纖維素含量很高。大熊貓每天要吃大量竹子，但一般只能利用其中一小部分纖維素。研究表明，大熊貓的基因組缺少編碼纖維素酶的基因，但是腸道中有多種纖維素分解菌。（1）大熊貓與它腸道內某種纖維素分解菌的種間關系為（）A.捕食B.寄生C.互利共生D.原始合作（2）下列敘述不合理的是（）A.大熊貓是初級消費者，屬于第二營養級B.大熊貓未消化的纖維素會被分解者利用C.纖維素分解菌促進了生態系統中的物質循環D.能量流動方向是竹子→大熊貓→纖維素分解菌課本P67概念檢測第3題3.在生態系統中，使二氧化碳進入生物群落的生物主要是（）A.細菌B.真菌C.動物D.綠色植物課本P67拓展應用第2題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？課本P67拓展應用第2題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？①農田不是一個在物質上自給自足的系統（生物圈才是）；②農田不斷地產出農產品，這些農產品中的氮元素并不能都歸還土壤；③土壤氮元素的輸出小于輸入，因此要人工補充氮肥；④這是為了提高農產品的產量，