第3節(jié)

生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)教學(xué)目標(biāo)1.

通過(guò)分析碳循環(huán)的過(guò)程，建構(gòu)概念模型，概述生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)。2.

通過(guò)分析比較生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的過(guò)程，說(shuō)明兩者的關(guān)系。3.

根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的規(guī)律，為科學(xué)、有效地利用生態(tài)系統(tǒng)中的資源等提出有價(jià)值的建議和措施。4.

通過(guò)對(duì)案例的分析討論，闡明生物富集的成因和危害，并提出科學(xué)的防治建議。問(wèn)題探討討論：1.胡楊死亡后，為什么很長(zhǎng)時(shí)間都沒(méi)有腐爛？2.有研究表明，長(zhǎng)有胡楊的荒漠土壤一般比草原的貧瘠，這是為什么？

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。

荒漠中缺乏水分，分解者數(shù)量很少，因此死亡后的胡楊無(wú)法被快速分解。

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(yíng)養(yǎng)物質(zhì)很少；而且，胡楊還會(huì)從土壤中吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，因此，長(zhǎng)有胡楊的荒漠土壤比草原的更為貧瘠。思考●討論分析碳循環(huán)的過(guò)程

二氧化碳能溶于水，因此能在大氣和海洋、河流之間進(jìn)行交換。此外，碳還可以長(zhǎng)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？CO2和碳酸鹽含碳有機(jī)物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(guò)哪種生命活動(dòng)、形成哪些產(chǎn)物等）？請(qǐng)同學(xué)們閱讀課本62頁(yè)，結(jié)合圖3-10碳循環(huán)示意圖構(gòu)建碳循環(huán)的模型。構(gòu)建碳循環(huán)模型非生物環(huán)境（CO2和碳酸鹽）生物群落（含碳有機(jī)物）光合作用或化能合成作用呼吸作用或分解作用接下來(lái)展開(kāi)生物群落┉動(dòng)植物遺體和排泄物泥炭煤石油呼吸作用大氣中的CO2庫(kù)廠房、汽車等呼吸作用光合作用微生物的分解作用燃燒攝食一、碳循環(huán)一.碳循環(huán)構(gòu)建碳循環(huán)模型一遺體和排出物攝食燃燒生產(chǎn)者消費(fèi)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(kù)分解作用非生物環(huán)境生物群落水圈中的CO2庫(kù)一.碳循環(huán)大氣中的CO2庫(kù)生產(chǎn)者光合作用呼吸作用分解作用呼吸作用燃燒食物鏈和食物網(wǎng)消費(fèi)者捕食化石燃料遺體殘骸遺體殘骸分解者遺體遺體水圈中的CO2庫(kù)構(gòu)建碳循環(huán)模型二一.碳循環(huán)總結(jié)：1.碳的存在形式：主要以CO2的形式存在，還有碳酸鹽主要以含碳有機(jī)物的形式存在非生物環(huán)境中：在生物體內(nèi)：2.碳的循環(huán)形式①在生物群落和非生物環(huán)境之間：碳主要以

形式循環(huán)。②在生物群落內(nèi)部：碳以

形式沿食物鏈、食物網(wǎng)傳遞。含碳有機(jī)物

（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）CO23.碳進(jìn)入生物群落的途徑生產(chǎn)者的光合作用和化能合成作用4.碳返回非生物環(huán)境的途徑①生產(chǎn)者、消費(fèi)者的

。②分解者的

(實(shí)質(zhì)是呼吸作用)。③化石燃料的

。呼吸作用分解作用燃燒6.實(shí)現(xiàn)碳循環(huán)的關(guān)鍵因素生產(chǎn)者和分解者5.碳在生物群落中傳遞的主要途徑：食物鏈、食物網(wǎng)總結(jié)：7.與自然界碳循環(huán)關(guān)系最為密切的兩種細(xì)胞器：線粒體和葉綠體總結(jié)：8.碳循環(huán)特點(diǎn)：全球性9.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(jìn)行10.海洋對(duì)調(diào)節(jié)大氣中的碳含量起著非常重要的作用11.碳循環(huán)失調(diào)的后果：溫室效應(yīng)（1）溫室氣體：二氧化碳等（2）主要原因：①化石燃料的開(kāi)采和使用大大增加了CO2的排放②森林、草原等植被遭到大面積破壞（3）緩解措施：①減少二氧化碳排放：開(kāi)發(fā)新能源，減少化石燃料燃燒；②增加CO2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)碳量一.碳循環(huán)

使氣溫升高，加快極地和高山冰川的融化，導(dǎo)致海平面上升，進(jìn)而對(duì)人類和其他許多生物的生存構(gòu)成威脅(4)影響：CO2生產(chǎn)者分解者消費(fèi)者abcd碳循環(huán)示意圖a代表光合作用b、d代表呼吸作用c代表微生物的分解作用現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用：識(shí)圖A__________B__________C__________D__________A__________B__________C__________D__________E__________F__________生產(chǎn)者大氣中的二氧化碳庫(kù)消費(fèi)者分解者大氣中的二氧化碳庫(kù)三級(jí)消費(fèi)者分解者次級(jí)消費(fèi)者生產(chǎn)者初級(jí)消費(fèi)者思考：若使上圖表示完整的碳循環(huán)，需補(bǔ)充____________化石燃料的燃燒（二）、物質(zhì)循環(huán)的概念：

組成生物體的

等基本元素，都在不斷進(jìn)行著從

到

，又從

的循環(huán)過(guò)程。

非生物環(huán)境C、H、O、N、P、S范圍：

物質(zhì)：

循環(huán)過(guò)程：特點(diǎn)：

生物圈，又叫生物地球化學(xué)循環(huán)C、H、O、N、P、S等非生物環(huán)境生物群落循環(huán)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，全球性生物群落生物群落到非生物環(huán)境2、3、應(yīng)用實(shí)例：種養(yǎng)結(jié)合-如稻田中養(yǎng)魚養(yǎng)鴨1、溫室效應(yīng)1）原因化石燃料的大量燃燒（主要原因）森林、草原等植被的破壞2）危害3）緩解措施減少化石燃料的使用開(kāi)發(fā)新能源保護(hù)植被，增大綠化面積極地和高山冰川加速融化海平面上升

氣溫升高對(duì)人類和其他生物的生存構(gòu)成威脅4、人類活動(dòng)對(duì)碳循環(huán)的影響冰川融化化石燃料的燃燒1、概念：2、物質(zhì)：3、特點(diǎn)：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(guò)環(huán)境濃度的現(xiàn)象，稱作生物富集。重金屬：如鉛(Pb)、鎘(Cd)、汞(Hg)人工合成的有機(jī)物：如DDT、六六六（1）從非生物環(huán)境進(jìn)入生物體，

沿食物鏈（網(wǎng)）逐級(jí)富集。（2）毒性強(qiáng)，危害大。（3）穩(wěn)定而不易分解，積累而不易排出。水植物小魚大魚魚鷹隨營(yíng)養(yǎng)級(jí)升高，濃度逐級(jí)遞增，呈現(xiàn)生物放大現(xiàn)象。二、生物富集4.有害物質(zhì)富集的實(shí)例——鉛的富集煤和礦石中的鉛空氣中的鉛顆粒土壤、水體中的鉛生產(chǎn)者、浮游動(dòng)物各級(jí)消費(fèi)者最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)含鉛量最高燃燒冶煉降雨吸收捕食積累鉛在生物體內(nèi)的濃度沿食物鏈不斷升高5.生物富集的危害：在生物體內(nèi)形成積累性中毒。進(jìn)入人體的甲基汞在體內(nèi)代謝緩慢，且不易排出，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起中毒。通過(guò)血腦屏障進(jìn)入大腦的汞會(huì)侵害腦神經(jīng)，導(dǎo)致腦萎縮。1952年，日本5萬(wàn)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(guó)會(huì)議開(kāi)幕日本患者呼吁加強(qiáng)管控6.研究生物富集的意義

減少有害物質(zhì)在生物體內(nèi)的富集，提高水產(chǎn)品的安全性。項(xiàng)目能量流動(dòng)物質(zhì)循環(huán)范圍形式特點(diǎn)聯(lián)系主要以有機(jī)物形式流動(dòng)主要是食物鏈（網(wǎng)）各營(yíng)養(yǎng)級(jí)中生物圈主要以無(wú)機(jī)物形式循環(huán)循環(huán)往復(fù)，全球性單向流動(dòng)、逐級(jí)遞減（1）二者是生態(tài)系統(tǒng)的主要功能，同時(shí)進(jìn)行、相互依存，不可分割。（2）物質(zhì)是能量流動(dòng)的載體，使能量沿著食物鏈（網(wǎng)）流動(dòng)；（3）能量是物質(zhì)反復(fù)循環(huán)的動(dòng)力。1.能量是物質(zhì)循環(huán)的動(dòng)力

2.物質(zhì)是能量流動(dòng)的載體實(shí)驗(yàn)原理：土壤中生活著肉眼看不見(jiàn)的細(xì)菌、絲狀真菌和呈放射狀的放線菌，數(shù)量是極其繁多的。探究土壤微生物的分解作用探究·實(shí)踐

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)。提出問(wèn)題：土壤微生物能分解淀粉嗎？作出假設(shè)：土壤微生物能分解淀粉設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：（1）材料用具：土壤、燒杯、玻璃棒、試管、蒸餾水、碘液、斐林試劑、淀粉糊等。（2）實(shí)驗(yàn)原理：土壤微生物通過(guò)分泌淀粉酶能將淀粉分解為還原性糖（麥芽糖、果糖、葡萄糖），通過(guò)碘液檢測(cè)，可以證明淀粉被分解；通過(guò)斐林試劑（水浴加熱）的檢測(cè)，可以證明淀粉被分解為還原性糖。（3）實(shí)驗(yàn)步驟：1.配置土壤浸出液一、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實(shí)驗(yàn)課題：探究土壤微生物對(duì)淀粉的分解作用枯枝落葉層有機(jī)碎屑層腐殖質(zhì)層淀積層枯枝落葉層有機(jī)碎屑層進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：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)磚紅色沉淀結(jié)論：土壤浸出液中的微生物能分解淀粉探究土壤微生物的分解作用探究·實(shí)踐實(shí)驗(yàn)證明土壤中的微生物能分解淀粉碘液檢測(cè)斐林試劑檢測(cè)A1、A2取自加土壤浸出液的一組B1、B2取自加入蒸餾水的一組探究活動(dòng)案例1

探究土壤微生物對(duì)落葉的作用準(zhǔn)備土壤實(shí)驗(yàn)組：土壤滅菌處理對(duì)照組：土壤不做處理準(zhǔn)備落葉實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組葉片數(shù)量與大小基本一致分別埋入落葉一段時(shí)間后,檢測(cè)樹葉分解情況案例2

落葉是在土壤微生物的作用下腐爛的嗎？對(duì)照組：土壤不做處理實(shí)驗(yàn)組：土壤做處理，排除微生物的作用實(shí)驗(yàn)結(jié)果：落葉未腐爛落葉腐爛2.同碳元素一樣，氮在生物群落和非生物環(huán)境之間也是不斷循環(huán)的。為什么還要往農(nóng)田中不斷地施加氮肥呢?農(nóng)田是人工生態(tài)系統(tǒng)，是以提高農(nóng)作物的產(chǎn)量，使能量更多地流向人類，滿足人類需要為目的的。農(nóng)田土壤中氮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?xì)w還土壤，所以需要施加氮肥。這與物質(zhì)循環(huán)并不矛盾。1.生物圈是不是一個(gè)在物質(zhì)上自給自足的系統(tǒng)?為什么?是。生物圈是指地球上所有生物與其非生物環(huán)境的總和，它們通過(guò)物質(zhì)循環(huán)構(gòu)成一個(gè)物質(zhì)上自給自足的系統(tǒng)。二、拓展應(yīng)用3.下表為生活在某庫(kù)區(qū)水域中層的幾種魚體內(nèi)重金屬的含量(單位：

ng.g-1)。請(qǐng)據(jù)表推測(cè)這幾種魚中，草食性的魚是______，雜食性的魚是_______，肉食性的魚是_______為什么?魚的種類ABCDEHg17.861.970.4117.0112.0Pb27.334.952.584.375.8Cd8