高中生物第5章生态系统及其稳定性5.3生态系统的物质循环讲义新人教版必修.ppt

,第,3,节,生态系统的物质循环,第,5,章,生态系统及其稳定性,学习目标,1.,分析生态系统物质循环的特点，并说明碳循环失调与温室效应的关系。,2.,设计实验探究,“,土壤微生物的分解作用,”,。,3.,说明物质循环和能量流动的关系。,方式一,下图为美国耗资,2,亿美元建立的地球生物圈,2,号。它是透明的，为什么呢？需要输入光能。,它又是封闭的，难道它不需要外界提供所需要的各种物质吗？,课堂导入,方式二,20,世纪,50,年代，人们曾经在农田中广泛使用,DDT,杀虫剂，并取得了较好的杀虫效果，然而让人们意想不到的是，在远离施药地区的南极大陆的企鹅体内竟也发现了,DDT,！,DDT,是如何进入南极企鹅体内的呢？生态系统的物质是否也能流动？具有什么特点？,学完这节,“,生态系统的物质循环,”,后，我相信同学们就能解释这些问题了。,新知导学,达标,检测,内容索引,新知导学,1.,碳循环过程,一、碳循环,呼,吸,作,用,CO,2,光,合,作,用,植物,动物,化石燃料,2.,碳循环的分析,CO,2,和碳酸盐,含碳有机物,(2),碳循环形式,CO,2,含碳有机物,项目,进入生物群落,生物群落内部,返回无机环境,形式,_,_,_,方式,和,_,_,通过,_,_,的呼吸作用；,分解者的,；,化石燃料的燃烧,是否双向,是,否,是,CO,2,合成作用,光合作用,化能,食物链或食,物网,生产者和消费者,分解作用,3.,温室效应,(1),形成原因：化石燃料短时间内燃烧使大气中,CO,2,含量,，打破了,的平衡。,(2),危害：加快冰川的融化，导致海平面,，进而对人类和其他许多生物的生存构成威胁。,迅速增加,碳循环,上升,碳平衡的失调,温室效应,深化拓展,例,1,判断正误：,(1),沼渣、沼液作为肥料还田，使物质能够循环利用,(,),(2),碳循环在生物群落内部以,CO,2,形式进行,(,),(3),化石燃料的大量燃烧是造成温室效应的主要原因,(,),(4),碳元素在无机环境与生物群落之间传递时，只有生产者与无机环境之间的传递是双向的，其他成分间都是单向的,(,),答案,例,2,如图表示生物圈中碳循环的部分示意图。,A,、,B,、,C,、,D,构成生物群落，箭头,表示循环过程。下列有关说法正确的是,A.,大气中的气体,X,是指,CO,2,和,CO,B.,完成,过程的能量主要是由,过程提供的,C.D,经,、,、,过程获得的能量占,A,、,B,、,C,总能量的,10%,20%,D.C,处于第三营养级,答案,解析,解析,生物群落与无机环境之间的碳循环是以,CO,2,的形式进行的，故图中大气中的气体,X,代表,CO,2,；,表示光合作用，该过程所需的能量来自太阳能；两个相邻营养级之间的传递效率为,10%,20%,，而图中,D,为分解者，不参与食物链的组成；图中,A,为生产者，,B,为初级消费者,(,第二营养级,),，,C,为次级消费者,(,第三营养级,),。,(1),上题中的生物,A,的细胞中一定含有叶绿体吗？,一题多变,答案,不一定，,A,为生产者，可能是绿色植物、蓝藻、光合细菌或硝化细菌等可以进行光合作用或化能合成作用的生物，而只有绿色植物细胞中含有叶绿体。,(2),若,D,中含有细胞核，则,D,中将含碳有机物转化为,CO,2,的具体场所是什么？,答案,细胞质基质或线粒体基质。,答案,碳循环示意图中各组成成分的判断方法,(1),首先判断双箭头的两端是生产者和大气中的,CO,2,库，除双箭头外生产者,(A),只有出发箭头，大气中的,CO,2,库,(B),只有接受箭头。,(2),除大气中的,CO,2,库,(B),外，其余各成分都指向的为分解者,(D),，分解者则只指向大气中的,CO,2,库,(B),，其余成分为消费者,(C),。,方法技巧,二、物质循环及其与能量流动的关系,1.,物质循环,(1),概念：组成生物体的,，都不断进行着从,到,，又从,到,的循环过程。,(2),特点,全球性：物质循环的概念中所说的,“,生态系统,”,并不是一般的生态系统，而是指地球上最大的生态系统,生物圈，因此物质循环具有,的特点。,循环性：无机环境中的物质可以被生物群落,，即生物群落和无机环境之间的物质可以反复出现、循环利用，周而复始地进行循环，不会消失。,C,、,H,、,O,、,N,、,P,、,S,等元素,无机环境,生物群落,生物群落,无机环境,全球性,反复利用,2.,物质循环和能量流动的关系,化学能,化学元素,反复出现，循环流动,项目,能量流动,物质循环,形式,光能,热能,(,一般形式,),形式流动,过程,沿,单向流动,在,间往复循环,范围,生态系统,_,_,特点,_,_,联系,同时进行、相互依存，不可分割：,能量的,、转移和释放，离不开物质的,；,物质是能量沿,流动的载体；,能量是物质在生态系统中往复循环的,_,食物链,(,网,),食物链,(,网,),无机环境和生物群落,固定、储存,全球性,单向流动，逐级递减,各营养级,合成和分解,动力,例,3,如图为生态系统中能量流动和碳循环的关系图，据图回答下列问题：,(1),对物质循环起关键作用的成分是,和,。,答案,解析,据生态系统的能量流动和物质循环的原理可知，,a,为生产者，,是光合作用；,b,是初级消费者；,c,为次级消费者，,为呼吸作用；,d,为分解者，,为分解作用。按照能量逐级递减的原则，若使,c,增加,200 kg,至少需要,a,的量为,200 kg20%20%,5 000 kg,。,解析,a,生产者,d,分解者,(2),图中的,表示的生理过程分别是：,，,，,。,(3)c,生物处于第,营养级，若要使,c,增加,200 kg,，至少需要消耗,a,kg,。,答案,分解作用,光合作用,呼吸作用,三,5 000,方法技巧,能量流动和物质循环关系分析,(1),能量流动和物质循环相伴而行，但能量在传递过程中由光能,化学能,热能，而物质在循环中，由无机物,(CO,2,),有机物,无机物,(CO,2,),。,(2),能量流动的终点是热能散失到无机环境中，不能循环利用。而物质循环产生的,CO,2,又被重新利用，所以没有终点。,三、土壤微生物的分解作用,1.,实验原理,(1),土壤中存在种类、数目繁多的细菌、真菌等微生物，它们在生态系统中的成分为,。,(2),分解者的作用是将环境中的有机物分解为无机物，其分解速度与环境中的,、,等生态因子相关。,分解者,温度,水分,项目,案例,1,案例,2,实验假设,土壤微生物能分解落叶使之腐烂,土壤微生物能分解淀粉,实,验,设,计,实验组,对土壤,处理,A,烧杯中加入,30,mL,土壤浸出液淀粉糊,对照组,对土壤,处理,(,自然状态,),B,烧杯中加入,与,A,等量的淀粉糊,自变量,土壤中,_,是否加土壤浸出液,2.,案例设计,30,mL,蒸馏水,高温,不做任何,是否含有微生物,小于,微生物对落叶有分解,作用,实验现象,在相同时间内实验组落叶腐烂程度,对照组,A,A1,不变蓝,A2,_,B,B1,变蓝,B2,_,结论分析,_,_,_,产生砖红色沉淀,不产生砖红色沉淀,土壤浸出液中的微生物能分解淀粉,注：,在,A1,、,B1,中加入碘液，在,A2,、,B2,中加入斐林试剂并水浴加热。,例,4,一位同学要探究土壤微生物能否分解农药，并尽快得出实验结论，用,“,敌草隆,”,(,一种除草剂,),进行实验：取等量砂土分装于相同的两个容器中，,a,组高压灭菌，,b,组不灭菌。下列有关事项的叙述中正确的是,A.,向,a,、,b,中喷入等量的,“,敌草隆,”,，再置于同一恒温箱中培养相同时间,B.,检测,“,敌草隆,”,的消失情况，预计,a,的,“,敌草隆,”,全部消失，,b,的基本不变,C.,只用砂土实验效果比用几种典型土壤混合后的好,D.,再增加,c,组作为对照，不喷入,“,敌草隆,”,，其他处理与,a,、,b,组相同,答案,学习小结,呼吸,元素,全球性,全球范围,光合,化能合成,有机物,达标,检测,1.,从物质循环的角度看，人体内的碳元素究其根源来自,A.,燃料中的碳,B.,所食动物体内的碳,C.,食物中的碳,D,.,大气中的二氧化碳,答案,1,2,3,4,解析,解析,人类直接或间接以生产者为食，生产者固定的二氧化碳来自大气。,5,2.,关于生态系统的物质循环的叙述，不正确的是,A.,所说的物质是指组成生物体的,C,、,H,、,O,、,N,、,P,、,S,等元素,B.,所说的生态系统是指地球上最大的生态系统,生物圈,C.,所说的循环是指物质在生物群落与无机环境之间反复出现、循环流动,D.,物质在循环过程中不断递减,答案,1,2,4,5,解析,解析,物质循环的实质为元素在生物圈这个最大的生态系统中往复出现、循环利用，在这个过程中物质是守恒的。,3,3.,某生物兴趣小组的同学为证明某细菌对树叶的分解作用，分别提出三种实验方案。其共同之处是：将同一种树的落叶分成甲、乙两等份，实验过程保持树叶湿润，其他实验条件和步骤如下表所示。哪种实验方案能达到目的,A.,方案一,B,.,方案二,C.,方案三,D.,三个方案都不能达到,答案,解析,1,2,4,5,序号,实验处理,甲,乙,方案一,无菌条件,自然条件,方案二,先灭菌，再放于适宜条件下,自然条件,方案三,先灭菌，再放于适宜条件下,先灭菌，然后接种某种细菌，最后置于适宜条件下,3,1,2,4,5,解析,欲证明树叶的分解是由,“,某种细菌,”,所引起的，应先将树叶灭菌，排除其他微生物对实验结果的干扰，同时应将灭菌后的树叶分成两组，一组接种该细菌，另一组不接种，两组均置于适宜条件下培养，以便对比分析得出结论。,3,4.,在自然生态系统中，物质是能量流动的载体。下列叙述正确的是,A.,能量可驱动物质循环,B.,物质和能量可循环利用,C.,能量只能在食物链中流动,D.,能量和生物数量金字塔均可倒置,1,2,4,5,答案,解析,解析,生态系统的主要功能是能量流动和物质循环，二者是同时进行的，彼此相互依存，不可分割。物质作为能量流动的载体，使能量沿着食物链,(,网,),流动；能量作为物质循环的动力，使物质能够不断地在生物群落和无机环境之间循环往返。能量金字塔不可倒置，生物数量金字塔可倒置。,3,5.,如图是生态系统的碳循环图解。图中,A,D,代表生态系统的,4,种成分，,代表碳元素在生态系统中循环的途径。请分析并回答下列问题：,(1),图中,A,代表,，碳在,C,中以,形式存在。,1,2,4,5,解析,答案,生产者,含碳有机物,3,解析,图中,A,和,D,进行双向的物质传递，而且,A,指向,B,、,C,、,D,，而,A,、,B,、,C,指向,D,，可知,A,是生产者，,C,是消费者，,B,是分解者，,D,是大气中的,CO,2,库。图中的箭头表现了生物群落中的不同生物与无机环境的相互作用。,是光合作用，将大气中的,CO,2,转化为有机物中的碳。动植物的遗体、排出物和残落物等中的复杂的有机物通过,B,分解者分解为简单的无机物。,为生物群落中的各种生物将有机物通过呼吸作用分解为,CO,2,返回大气中的过程。,1,2,4,5,3,(2),图中代表光合作用的是,，代表分解作用的是,。,(3),图中,B,代表,，它在生态系统中的作用是,_,_,。,(4),碳元素在,和,中以,形式流动，在,和,中以,的形式流动。,1,2,4,5,答案,和残落物等中的复杂的有机物分解为简单的无机物,分解者,将动植物的遗体、排出物,CO,2,含碳有机物,3,