第3章生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性第3節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)光合作用光合作用光合作用大氣中的CO2庫呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用微生物的分解作用煤

石油分解者溶解攝食生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)過程是怎樣的？怎樣理解生物富集的成因和危害？本節(jié)聚焦123物質(zhì)循環(huán)與能量流動(dòng)的關(guān)系是怎樣的？

胡楊能抗干旱、御風(fēng)沙、耐鹽堿，可頑強(qiáng)地在荒漠中生存繁衍。然而，受水資源短缺的影響，一些遠(yuǎn)離水源的胡楊也難逃死亡的厄運(yùn)。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(shí)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(jī)物總量就少；消費(fèi)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(dòng)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(huì)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。

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(jìn)入大氣中。

你能想象這些二氧化碳分子的去向嗎？

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(jìn)入身體之前又存在于什么物質(zhì)中？食物人體的細(xì)胞呼吸CO2植物的光合作用光合作用光合作用光合作用大氣中的CO2庫呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用微生物的分解作用煤

石油分解者溶解攝食一、碳循環(huán)分析碳循環(huán)的過程

二氧化碳能溶于水，因此可在大氣和海洋、河流之間進(jìn)行交換。此外，碳還可以長期固定或保存在非生命系統(tǒng)中，如固定于煤、石油或木材中。人類對(duì)煤和石油等能源的利用，向大氣中排放了大量的二氧化碳。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？

碳在非生物環(huán)境中主要以CO2的形式存在，在生物體內(nèi)主要以有機(jī)物的形式存在。2.碳是如何進(jìn)出生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者的（以什么形式、通過哪種生命活動(dòng)、形成哪些產(chǎn)物等）？3.你如何看待人類活動(dòng)對(duì)碳循環(huán)的影響？大氣中的二氧化碳庫光合作用呼吸作用溶解光合作用(1)光合作用等：將二氧化碳轉(zhuǎn)化為有機(jī)物；生產(chǎn)者(2)呼吸作用：將有機(jī)物分解為二氧化碳。大氣中的二氧化碳庫呼吸作用攝食消費(fèi)者(1)攝食等：將前一營養(yǎng)級(jí)的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為自身的有機(jī)物；(2)呼吸作用等：將有機(jī)物分解為二氧化碳。大氣中的二氧化碳庫微生物的分解作用(1)食腐、腐生等：將現(xiàn)成有機(jī)物轉(zhuǎn)化為自身有機(jī)物；

分解者分解者(2)微生物的分解作用等：將有機(jī)物分解為二氧化碳。2.碳是如何進(jìn)出生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者的(以什么形式、通過哪些生命活動(dòng)、形成哪些產(chǎn)物等)？請(qǐng)用關(guān)鍵詞、線段、箭頭、方框等構(gòu)建碳循環(huán)的模型。大氣中的CO2庫生產(chǎn)者消費(fèi)者光合作用呼吸作用呼吸作用攝食分解者微生物的分解作用（有機(jī)物）食物鏈和食物網(wǎng)

煤、石油等化石燃料的開采與使用，將有機(jī)物分解為二氧化碳等。大氣中的二氧化碳庫煤、石油其他途徑煤、石油燃燒大氣中的CO2庫生產(chǎn)者消費(fèi)者光合作用呼吸作用呼吸作用攝食分解者微生物的分解作用（有機(jī)物）食物鏈和食物網(wǎng)請(qǐng)用關(guān)鍵詞、線段、箭頭、方框等構(gòu)建碳循環(huán)的模型。化石燃料的燃燒冰川融化

化石燃料的開采和使用大大增加了二氧化碳的排放，加劇了溫室效應(yīng)，引起全球性的氣候變化；與社會(huì)的聯(lián)系（P63）(1)主要原因①化石燃料的開采和使用大大增加了二氧化碳的排放；②森林、草原等植被遭到大面積破壞。(2)緩解措施①減少二氧化碳排放:開發(fā)新能源，減少化石燃料燃燒；

②增加二氧化碳的吸收和固定量:大力植樹種草，提高森林覆蓋率；

③提高秸稈還田率，提高土壤儲(chǔ)碳量。溫室效應(yīng)

我國一方面采取積極措施減少二氧化碳的排放，另一方面大力植樹種草，提高森林覆蓋率。毛烏素沙地塞罕壩林場(chǎng)光合作用光合作用光合作用大氣中的CO2庫呼吸作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用微生物的分解作用煤

石油分解者溶解攝食一、碳循環(huán)

碳在生物群落與非生物環(huán)境之間的循環(huán)主要是以二氧化碳的形式進(jìn)行的。由于二氧化碳能夠隨著大氣環(huán)流在全球范圍內(nèi)流動(dòng)，因此，碳循環(huán)具有全球性。此外，海洋對(duì)于調(diào)節(jié)大氣中的碳含量起著非常重要的作用。當(dāng)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含量發(fā)生局部短缺，水圈中的二氧化碳也能及時(shí)進(jìn)入大氣。1.概念:

組成生物體的________________________等______，都在不斷進(jìn)行著從_____________到__________，又從__________到____________的_____過程，這就是生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)，又叫_________________。碳、氫、氧、氮、磷、硫元素非生物環(huán)境生物群落生物群落非生物環(huán)境循環(huán)生物地球化學(xué)循環(huán)2.范圍—________生物圈3.特點(diǎn):(1)_______:物質(zhì)循環(huán)的范圍為生物圈；(2)_____________:物質(zhì)可被生物群落反復(fù)利用，對(duì)改進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式有多方面的啟示。全球性循環(huán)往復(fù)運(yùn)動(dòng)二、生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)

（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(jī)物②碳在生物群落和非生物群落之間循環(huán)的形式：CO2③碳在生物群落內(nèi)的傳遞形式：含碳有機(jī)物④碳進(jìn)入生物群落的途徑：光合作用（主要）和化能合成作用⑤碳在生物群落中傳遞的主要途徑：食物鏈、食物網(wǎng)⑥碳返回非生物環(huán)境的途徑：①生產(chǎn)者和消費(fèi)者的呼吸作用；②分解者的分解作用；③化石燃料的燃燒。4.碳循環(huán)總結(jié):

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(jī)體內(nèi)濃度超過環(huán)境濃度的現(xiàn)象。三、生物富集1.概念：2.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(jī)化合物：如DDT、六六六等3.發(fā)生生物富集的物質(zhì)的特點(diǎn)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；4.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5.生物富集實(shí)例——鉛的富集煤燃燒、有色金屬冶煉鉛被排放進(jìn)入大氣沉降在土壤和植被表面進(jìn)入土壤進(jìn)入水體植物根吸收葉片攝入鉛水生植物、浮游動(dòng)物直接吸收鉛，動(dòng)物飲用含鉛的水，直接攝入鉛鉛進(jìn)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(xì)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(jí)動(dòng)物食用，沿食物鏈聚集最終積累在食物鏈的頂端6.生物富集現(xiàn)象的特點(diǎn)①具有全球性原因：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(kuò)散到世界各地。②有害物質(zhì)在生物體內(nèi)的濃度會(huì)沿食物鏈不斷升高魚鷹（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)的濃度如右圖測(cè)定結(jié)果顯示DDT濃度沿食物鏈放大了一千萬倍能量流動(dòng)物質(zhì)循環(huán)范圍特點(diǎn)生物群落(生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級(jí)之間)生物圈主要以有機(jī)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(dòng)、逐級(jí)遞減全球性、循環(huán)往復(fù)運(yùn)動(dòng)沿食物鏈、食物網(wǎng)單向流動(dòng)在生物群落和非生物環(huán)境之間循環(huán)往返

二者是生態(tài)系統(tǒng)的主要功能，它們同時(shí)進(jìn)行，相互依存，不可分割:①能量的固定、儲(chǔ)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)作為能量的載體，使能量沿著食物鏈（網(wǎng)）流動(dòng)；③能量作為動(dòng)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。四、

能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系聯(lián)系過程形式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(xì)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(gè)細(xì)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(shí)間也是不同的，一般在溫暖、濕潤的環(huán)境中需要一至數(shù)月時(shí)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(shí)驗(yàn)原理：土壤中存在種類、數(shù)目繁多的細(xì)菌、絲狀真菌和呈放射狀的放線菌，它們?cè)谏鷳B(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)。2.參考案例提出問題實(shí)驗(yàn)假設(shè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)自變量實(shí)驗(yàn)組對(duì)照組實(shí)驗(yàn)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(duì)土壤高溫處理（滅菌）對(duì)土壤不做任何處理（自然狀態(tài)）相同時(shí)間內(nèi)對(duì)照組落葉腐爛，實(shí)驗(yàn)組不腐爛土壤微生物對(duì)落葉有分解作用案例一土壤進(jìn)行處理，排除土壤微生物的作用土壤不進(jìn)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(shí)驗(yàn)組的土壤要進(jìn)行處理，以盡可能排除土壤微生物的作用，同時(shí)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(shí)。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：落葉未腐爛落葉腐爛提出問題實(shí)驗(yàn)假設(shè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)自變量實(shí)驗(yàn)組對(duì)照組實(shí)驗(yàn)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蒸餾水案例二探究土壤微生物對(duì)淀粉的分解作用紗布燒杯土壤水玻璃棒水取出碘液斐林試劑加熱1.配制土壤浸出液一、實(shí)驗(yàn)原理淀粉碘液變藍(lán)淀粉葡萄糖產(chǎn)生磚紅色沉淀分解斐林試劑加熱二、實(shí)驗(yàn)步驟案例二探究土壤微生物對(duì)淀粉的分解作用2.另取兩只燒杯，編號(hào)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(shí)驗(yàn)結(jié)果不變藍(lán)出現(xiàn)磚紅色沉淀變藍(lán)不出現(xiàn)磚紅色沉淀室溫（20℃）環(huán)境放置7d后提出問題實(shí)驗(yàn)假設(shè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)自變量實(shí)驗(yàn)組對(duì)照組實(shí)驗(yàn)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蒸餾水不變藍(lán)變藍(lán)產(chǎn)生磚紅色沉淀不產(chǎn)生磚紅色沉淀土壤浸出液中的微生物能分解淀粉案例二探究土壤微生物對(duì)淀粉的分解作用

胡楊能抗干旱、御風(fēng)沙、耐鹽堿，可頑強(qiáng)地在荒漠中生存繁衍。然而，受水資源短缺的影響，一些遠(yuǎn)離水源的胡楊也難逃死亡的厄運(yùn)。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(shí)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(jī)物總量就少；消費(fèi)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(dòng)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(huì)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。一、概念檢測(cè)1.能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)的主要功能。判斷下列相關(guān)表述是否正確。（1）物質(zhì)循環(huán)發(fā)生在生物群落與非生物環(huán)境之間。（

）（2）能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)是兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的過程。（

）2.在生態(tài)系統(tǒng)中，使二氧化碳進(jìn)入生物群落的生物主要是（

）A.細(xì)菌B.真菌C.動(dòng)物D.綠色植物√×D