生态系统中的物质循环.ppt

4.2.2 4.2.2 生态系统中的物质循环生态系统中的物质循环 课件（苏课件（苏教版必修教版必修3 3）1(二二)生态系统中的物质循环生态系统中的物质循环2课标领航课标领航课标领航课标领航学学习习目目标标：1.举举例例说说明明生生态态系系统统的的物物质质循循环环的的过过程及其特点程及其特点2理解生态系统的碳循环理解生态系统的碳循环3理解生态系统的物质循环和能量流动的关系理解生态系统的物质循环和能量流动的关系能能力力目目标标：1.学学会会分分析析生生态态系系统统中中的的碳碳循循环环的的过过程及其特点程及其特点2能能进进行行生生态态系系统统中中的的物物质质循循环环和和能能量量流流动动的的关系分析和应用关系分析和应用3联系实际分析温室效应产生的原因及造成的联系实际分析温室效应产生的原因及造成的危害，探讨避免温室效应的措施危害，探讨避免温室效应的措施3情感目标：情感目标：1.通过探究活动学习，培养开拓创新通过探究活动学习，培养开拓创新精神和创新能力的意识精神和创新能力的意识2通过了解土壤微生物的分解作用，形成对自然通过了解土壤微生物的分解作用，形成对自然和社会的责任感，树立人与自然和谐发展的观念，和社会的责任感，树立人与自然和谐发展的观念，形成科学的价值观形成科学的价值观4情景导引情景导引秋天，勤劳的环卫工人清扫街道上秋天，勤劳的环卫工人清扫街道上,的落叶后运往的落叶后运往垃圾场，落叶中的各种垃圾场，落叶中的各种,营养被营养被“运走了运走了”，使得，使得土壤中的含量土壤中的含量,有所减少，说明人类的活动可以影有所减少，说明人类的活动可以影响物质循环和不同库中物质的含量。你认为这种响物质循环和不同库中物质的含量。你认为这种分析有道理吗？分析有道理吗？5基础自主梳理基础自主梳理一、生态系统中的物质循环一、生态系统中的物质循环1概概念念：又又称称为为_，是是指指在在生生态态系系统统中中，组组成成生生物物体体的的C、H、O、N、P、Ca等等元元素素，不不断断进进行行着着从从_到到_，再回到，再回到_的循环。的循环。2与能量流动的关系与能量流动的关系物质循环的物质循环的_来自能量，而物质又是能量的来自能量，而物质又是能量的_，保证能量从一种形式转变为另一种形式，保证能量从一种形式转变为另一种形式，物质循环与能量流动相伴随。物质循环与能量流动相伴随。生生物物地地球球化化学学循循环环无机环境无机环境生物群落生物群落无机环境无机环境动力动力载体载体6思考感悟思考感悟1既既然然物物质质是是循循环环的的，为为什什么么人人们们还还不不断断向向农农田田中施加氮肥？中施加氮肥？【提示提示】物质在生物圈范围内是循环的。农田物质在生物圈范围内是循环的。农田中不断有粮食产出，所以要不断施加氮肥。中不断有粮食产出，所以要不断施加氮肥。7大气环流大气环流蒸发蒸发生命活动生命活动营养物质营养物质89104人类活动影响人类活动影响水体富营养化水体富营养化(1)原因：水体中原因：水体中_含量过多。含量过多。(2)结结果果：_等等过过度度繁繁殖殖导导致致生生态态系系统统的的稳稳态被破坏。态被破坏。思考感悟思考感悟2碳在生物群落中以什么形式传递？碳在生物群落中以什么形式传递？【提示提示】碳水化合物。碳水化合物。N、P藻类藻类11二、物质循环与能量流动的区别与联系二、物质循环与能量流动的区别与联系1区区别别：物物质质循循环环的的特特点点不不同同于于能能量量流流动动，物物质质可可以以被被生生物物群群落落_，而而能能量量流流动动是是_的、逐级递减的，是的、逐级递减的，是_的。的。2联系：生态系统的主要功能是进行能量流动和联系：生态系统的主要功能是进行能量流动和物质循环，二者同时进行，彼此相互依存，不可物质循环，二者同时进行，彼此相互依存，不可分割。使生态系统的各组成成分紧密地联系在一分割。使生态系统的各组成成分紧密地联系在一起，形成一个统一的整体。物质循环的动力来自起，形成一个统一的整体。物质循环的动力来自能量，而物质又是能量的能量，而物质又是能量的_，以保证能量从，以保证能量从一种形式转变为另一种形式。一种形式转变为另一种形式。反复利用反复利用单向单向不循环不循环载体载体12核心要点突破核心要点突破要点一要点一几种物质的循环参考图解几种物质的循环参考图解1碳循环过程碳循环过程1314(2)特点特点碳循环的形式：主要是碳循环的形式：主要是CO2。碳在自然界中的存在形式：碳在自然界中的存在形式：CO2和碳酸盐。和碳酸盐。碳在生物体内的存在形式：含碳有机物。碳在生物体内的存在形式：含碳有机物。碳碳进进入入生生物物体体的的主主要要途途径径：绿绿色色植植物物的的光光合合作用。作用。碳碳在在生生物物体体之之间间传传递递的的途途径径：食食物物链链和和食食物物网。网。碳进入大气的途径：碳进入大气的途径：a动、植物的呼吸作用；动、植物的呼吸作用；b分解者的分解作用；分解者的分解作用；c化石燃料等的燃烧。化石燃料等的燃烧。152氮循环的过程氮循环的过程16【规律总结规律总结】两种物质循环的比较两种物质循环的比较比较项目比较项目碳循环碳循环氮循环氮循环进入生态系进入生态系统的途径统的途径植物等的光合作植物等的光合作用，某些细菌的用，某些细菌的化能合成作用化能合成作用植物对矿质元素的吸植物对矿质元素的吸收，固氮微生物的固收，固氮微生物的固氮作用氮作用进入生态系进入生态系统的形式统的形式CO2NH3、NO、NO、N2返回无机自返回无机自然界的形式然界的形式CO2NH3、NO、NO、N2返回途径返回途径分解者分解、生分解者分解、生物的呼吸作用、物的呼吸作用、燃烧燃烧分解者分解、细菌分解者分解、细菌(包括硝化细菌和亚包括硝化细菌和亚硝化细菌硝化细菌)的代谢的代谢173.水循环水循环水是组成生物体的重要成分，约占体重的水是组成生物体的重要成分，约占体重的60%95%，体内进行的一切生化反应都离不开水。，体内进行的一切生化反应都离不开水。地球上的水通过蒸发、降雨、植物的蒸腾、吸地球上的水通过蒸发、降雨、植物的蒸腾、吸收等过程反复循环，如下图。收等过程反复循环，如下图。18特别提醒特别提醒(1)物质循环中的物质是指组成生物体的基本元物质循环中的物质是指组成生物体的基本元素，而不是化合物。素，而不是化合物。(2)物质循环的范围是生物物质循环的范围是生物圈，具有全球性、循环性的特点。圈，具有全球性、循环性的特点。19(2009年高考重庆卷年高考重庆卷)如图是某森林生态系如图是某森林生态系统物质和能量流向示意图，统物质和能量流向示意图，h、i、j、k表示不同表示不同用途的有机物用途的有机物(j是未利用部分是未利用部分)，方框大小表示，方框大小表示使用量，下列叙述正确的是使用量，下列叙述正确的是()例例例例1 120A进进入入该该生生态态系系统统的的CO2量量与与各各h产产生生的的CO2总总量相等量相等B生生产产者者i的的量量大大于于被被初初级级消消费费者者同同化化的的有有机机物物的量的量C流向分解者的流向分解者的k可被生产者直接吸收利用可被生产者直接吸收利用D流经该生态系统的物质和能量可循环利用流经该生态系统的物质和能量可循环利用【思思路路点点拨拨】本本题题考考查查某某森森林林生生态态系系统统的的物物质质循循环环和和能能量量流流动动的的相相关关问问题题。解解答答本本题题可可从从以以下下几个方面分析：几个方面分析：(1)明确每一营养级的能量来源和去路。明确每一营养级的能量来源和去路。(2)明确碳循环的具体途径。明确碳循环的具体途径。(3)正确分析示意图所提供的信息解答问题。正确分析示意图所提供的信息解答问题。21【尝试解答尝试解答】B【解析解析】据图判断：据图判断：h表示各营养级呼吸消表示各营养级呼吸消耗的有机物；耗的有机物；i表示被下一个营养级摄入的有机表示被下一个营养级摄入的有机物；物；k表示通过生物的遗体、粪便等流入分解表示通过生物的遗体、粪便等流入分解者的有机物。进入该系统的二氧化碳量，即生者的有机物。进入该系统的二氧化碳量，即生产者固定的二氧化碳量，大于各营养级的产者固定的二氧化碳量，大于各营养级的h分分解产生的二氧化碳总量，故解产生的二氧化碳总量，故A错误；流向分解错误；流向分解者的有机物者的有机物(k)经分解者分解为二氧化碳和无机经分解者分解为二氧化碳和无机盐后才能被生产者利用，故盐后才能被生产者利用，故C错误；在生态系错误；在生态系统中，物质可循环利用，能量只能单向流动，统中，物质可循环利用，能量只能单向流动，不能循环利用，故不能循环利用，故D错误。错误。22跟踪训练跟踪训练下图为生态系统碳循环示意图，其中下图为生态系统碳循环示意图，其中甲、乙、丙表示生态系统中的三种成分。甲、乙、丙表示生态系统中的三种成分。23请据图回答：请据图回答：(1)生生 态态 系系 统统 的的 碳碳 循循 环环 是是 指指 碳碳 元元 素素 在在_之之间间不不断断循循环环的过程。的过程。(2)X与与甲甲中中图图示示生生物物类类群群的的能能量量来来源源不不同同，X代代表表的的生生物物为为_；Y的的细细胞胞结结构构与与丙丙中中图图示示生生物物不不同同，Y的的细细胞胞结结构构最最主主要要的的特点是特点是_。24(3)大大气气中中的的CO2在在甲甲中中图图示示的的_处处(在在ad中中选选择择)合合成成有有机机物物；含含碳碳有有机机物物在在甲甲中中图图示示的的_处处(在在ad中中选选择择)可可以以分分解为解为CO2。(4)化石燃料除燃烧外，还可以通过化石燃料除燃烧外，还可以通过_途径产生途径产生CO2。25解析：解析：通过绿色植物光合作用或某些化能自养通过绿色植物光合作用或某些化能自养型生物的合成作用型生物的合成作用(常见的有硝化细菌等常见的有硝化细菌等)，把，把大气中的二氧化碳和水合成为糖类等有机物。大气中的二氧化碳和水合成为糖类等有机物。生产者合成的含碳有机物被各级消费者所利用。生产者合成的含碳有机物被各级消费者所利用。生产者和消费者在生命活动过程中，通过呼吸生产者和消费者在生命活动过程中，通过呼吸作用，又把二氧化碳释放到大气中。生产者和作用，又把二氧化碳释放到大气中。生产者和消费者的遗体被分解者所利用，分解后产生的消费者的遗体被分解者所利用，分解后产生的二氧化碳也返回到大气中。二氧化碳也返回到大气中。26另另外外，由由古古代代动动植植物物遗遗体体变变成成的的煤煤和和石石油油等等，被被人人们们开开采采出出来来后后，通通过过燃燃烧烧把把大大量量的的二二氧氧化化碳碳排排放放到到大大气气中中，也也加加入入到到生生态态系系统统的的碳碳循循环环中中。由由此此可可见见，碳碳在在生生物物群群落落与与无无机机环环境境之之间间的的循循环环主主要要是是以以二二氧氧化化碳碳的的形形式式进进行行的的。在在植植物物细细胞胞中中，二二氧氧化化碳碳在在叶叶绿绿体体中中被被利利用用，又又可可通通过过呼呼吸吸作作用用在细胞质基质和线粒体中分解产生。在细胞质基质和线粒体中分解产生。答案：答案：(1)生物群落与无机环境生物群落与无机环境(2)化能自养型细菌化能自养型细菌(或硝化细菌等或硝化细菌等)有核膜包围有核膜包围的细胞核的细胞核(3)ca和和b(4)微生物的分解微生物的分解27项目项目能量流动能量流动物质循环物质循环形式形式 以有机物的形式流动以有机物的形式流动以无机物的形式流动以无机物的形式流动过程过程沿食物链沿食物链(网网)单向流单向流动动在无机环境生物群落在无机环境生物群落间往复循环间往复循环范围范围生态系统各营养级生态系统各营养级全球性全球性特点特点 单向流动、逐级递减单向流动、逐级递减反复出现、循环流动反复出现、循环流动联系联系(1)能量的固定、转移、释放都离不开物质的能量的固定、转移、释放都离不开物质的合成和分解合成和分解(2)物质是能量沿食物链物质是能量沿食物链(网网)流动的载体流动的载体(3)能量是物质在生态系统中往复循环的动力能量是物质在生态系统中往复循环的动力总之，二者互为因果、相辅相成，不可分割总之，二者互为因果、相辅相成，不可分割要点二要点二生态系统的能量流动与物质循环的关系生态系统的能量流动与物质循环的关系28生态系统中的各种组成成分生态系统中的各种组成成分非生物成分、非生物成分、生产者、消费者和分解者，正是通过能量流动生产者、消费者和分解者，正是通过能量流动和物质循环，才紧密地联系在一起，形成一个和物质循环，才紧密地联系在一起，形成一个统一的整体，图解如下：统一的整体，图解如下：29特别提醒特别提醒任何一个生态系统的能量流动和物质循环都任何一个生态系统的能量流动和物质循环都保持着相对的平衡，这是一个生态系统相对保持着相对的平衡，这是一个生态系统相对稳定的重要保证。稳定的重要保证。30下图为某生态系统中，能量流动与物质循下图为某生态系统中，能量流动与物质循环关系示意图环关系示意图图中图中为有毒物质浓度百万分之一为有毒物质浓度百万分之一(即即106)，能量单位：，能量单位：kJcm2a1。请回答：。请回答：例例例例2 231(1)从从完完成成生生态态系系统统功功能能的的角角度度，简简要要说说明明生生产产者者的的重要作用是重要作用是_。(2)该生态系统的总能量是该生态系统的总能量是_kJcm2a1。(3)用图中数值计算能量从用图中数值计算能量从A到到B的传递效率是的传递效率是_，其余的能量最终通过生物，其余的能量最终通过生物的的_散失。由于生物在代谢中不能再利用散失。由于生物在代谢中不能再利用_，因此能量流动具有，因此能量流动具有_的特点。的特点。32(4)图中无机物箭头指图中无机物箭头指_、_和和CO2等物质的流动过程。图中等物质的流动过程。图中D是是_，通，通过它们的过它们的_和和_两种分解方式，两种分解方式，将生物组织内的碳放回空气中。将生物组织内的碳放回空气中。(5)在生态系统中，碳循环始终与在生态系统中，碳循环始终与_结合结合在一起进行。在一起进行。(6)从生态因素的角度看，存在于从生态因素的角度看，存在于_中的中的有毒物质，经有毒物质，经_高度浓缩，在高度浓缩，在_越高的生物体内浓度越大。越高的生物体内浓度越大。33【尝尝试试解解答答】(1)能能量量流流动动、物物质质循循环环的的基基础础(2)466(3)13.5%细细胞胞呼呼吸吸热热能能单向流动、逐级递减单向流动、逐级递减(4)水水无无机机盐盐分分解解者者有有氧氧呼呼吸吸无无氧氧呼呼吸吸(发发酵酵)(5)能能量量流流动动(6)无无机机环环境境食食物链营养级物链营养级34【解析解析】这是一道全面考查生态系统结构和这是一道全面考查生态系统结构和功能知识的学科内综合题。首先要分析图中各功能知识的学科内综合题。首先要分析图中各符号所代表的含义，图中所示的是一个生态系符号所代表的含义，图中所示的是一个生态系统，箭头所示为这个生态系统的能量流动和物统，箭头所示为这个生态系统的能量流动和物质循环的方向。我们知道流经该生态系统的总质循环的方向。我们知道流经该生态系统的总能量是来自生产者所固定的太阳能，能量在各能量是来自生产者所固定的太阳能，能量在各营养级的传递过程中是单向流动、逐级递减的，营养级的传递过程中是单向流动、逐级递减的，其去路有三个方向：一是各营养级的生物在分其去路有三个方向：一是各营养级的生物在分解有机物用于生命活动时，总有一部分能量以解有机物用于生命活动时，总有一部分能量以热能的形式散失；二是大部分的能量未被下一热能的形式散失；二是大部分的能量未被下一个营养级所利用，其排泄物等流入分解者中；个营养级所利用，其排泄物等流入分解者中；三是只有小部分流入下一个营养级。三是只有小部分流入下一个营养级。35所所以以流流经经该该生生态态系系统统的的总总能能量量应应该该是是生生产产者者中中能能量的三个去路之和：量的三个去路之和：9730663466。由由A到到B的能量传递效率的能量传递效率63466100%13.5%，依此类推。，依此类推。36跟跟踪踪训训练练(2011年年江江苏苏启启东东中中学学高高二二检检测测)在在自自然然生生态态系系统统中中，物物质质是是能能量量的的载载体体，下下列列叙叙述述正正确的是确的是()A能量可驱动物质循环能量可驱动物质循环B物质和能量可循环利用物质和能量可循环利用C能量只能沿捕食链流动能量只能沿捕食链流动D能量和生物数量金字塔均可倒置能量和生物数量金字塔均可倒置37解析：解析：选选A。物质是能量的载体，物质循环伴。物质是能量的载体，物质循环伴随着能量流动，所以能量可驱动物质循环。在随着能量流动，所以能量可驱动物质循环。在生态系统中，物质可循环利用，而能量是单向生态系统中，物质可循环利用，而能量是单向流动的，可沿捕食链流动，也可沿寄生、腐生流动的，可沿捕食链流动，也可沿寄生、腐生链流动；一般情况下，随着食物链延长，能量链流动；一般情况下，随着食物链延长，能量越来越少，且不可逆。越来越少，且不可逆。38实验探究创新实验探究创新水体富营养化的实验探究水体富营养化的实验探究你你面面前前有有A、B、C三三个个水水样样，它它们们是是通通过过如如下下处处理理获得的：获得的：从从泛泛着着绿绿色色的的池池塘塘取取水水，静静置置4小小时时，倒倒去去上上清清液液，留留下下藻藻类类。再再加加清清水水，静静置置4小小时时，再再倒倒去去上上清清液液，留下藻类。重复留下藻类。重复3次。最后加水至次。最后加水至900mL。将将900mL藻液搅拌均匀，分别倒入藻液搅拌均匀，分别倒入3只只300mL烧杯烧杯中继续培养。中继续培养。A烧杯中加入烧杯中加入0.3g洗衣粉和洗衣粉和0.3g尿素，尿素，B烧杯加入烧杯加入0.3g尿素，尿素，C烧杯中不加其他物质。烧杯中不加其他物质。39在向阳的窗台上培养在向阳的窗台上培养5天，得到水样天，得到水样A、B、C。根据上述处理过程回答如下问题。根据上述处理过程回答如下问题。(1)如如何何通通过过实实验验大大致致计计算算出出3个个水水样样中中绿绿藻藻的的密密度哪个大哪个小？度哪个大哪个小？_。(2)前处理中第一步处理的目的是什么？前处理中第一步处理的目的是什么？_。40(3)如如果果已已知知洗洗衣衣粉粉中中含含有有一一定定量量的的磷磷，并并且且你你的的检检测测结结果果表表明明加加入入洗洗衣衣粉粉和和尿尿素素的的烧烧杯杯中中藻藻类类生生长得最好。这可以说明什么问题？长得最好。这可以说明什么问题？_。(4)上上述述实实验验不不能能证证实实氮氮和和磷磷在在藻藻类类大大量量繁繁殖殖和和生生长长中中谁谁更更重重要要，如如何何完完善善上上述述实实验验过过程程来来证证实实这这一点？一点？_。41(5)池池塘塘中中藻藻类类大大量量繁繁殖殖和和生生长长称称为为“水水体体富富营营养养化化”。大大多多数数远远离离城城市市的的天天然然池池塘塘，施施入入一一定定的的氮氮肥肥，常常常常不不能能引引起起池池塘塘富富营营养养化化；而而施施入入一一定定的的磷磷肥肥后后，很很快快引引起起池池塘塘富富营营养养化化。上上述述实实验验的的合理解释你认为可能是什么？合理解释你认为可能是什么？_42【解析解析】氮、磷是植物的主要营养元素，人类氮、磷是植物的主要营养元素，人类过多地使用氮肥、磷肥等会使水体和土壤中氮、过多地使用氮肥、磷肥等会使水体和土壤中氮、磷的含量增多，过多的氮、磷流入水体会造成水磷的含量增多，过多的氮、磷流入水体会造成水体的富营养化，使藻类等过度繁殖，进而破坏生体的富营养化，使藻类等过度繁殖，进而破坏生态系统的稳态。天然水体中往往缺少磷，从而磷态系统的稳态。天然水体中往往缺少磷，从而磷元素成为制约藻类过度繁殖的因素。元素成为制约藻类过度繁殖的因素。43【答答案案】(1)可可分分别别检检测测3个个水水样样，即即随随机机各各检检测测5个个样样品品，平平均均藻藻类类个个体体数数多多的的样样品品密密度度大大，反反之密度小之密度小(2)使水质贫营养化，以便进行后面的实验使水质贫营养化，以便进行后面的实验(3)协协调调的的营营养养(一一定定的的N、P比比)可可促促进进藻藻类类的的生生长长发育，也是水质富营养化的原因之一发育，也是水质富营养化的原因之一(4)加设一个烧杯，其中只加入洗衣粉而不加尿素加设一个烧杯，其中只加入洗衣粉而不加尿素(5)天然池塘可能富含固氮细菌，因而磷元素成为天然池塘可能富含固氮细菌，因而磷元素成为制约因素制约因素44【实验链接实验链接】水体富营养化的危害水体富营养化的危害(1)水水体体的的富富营营养养化化是是指指湖湖泊泊、河河流流、水水库库等等水水体体中中氮氮、磷磷等等植植物物营营养养物物质质含含量量过过多多所所引引起起的的水水质质污染现象。污染现象。(2)水水体体富富营营养养化化的的危危害害：过过多多的的氮氮磷磷流流入入水水体体可可能能造造成成水水体体富富营营养养化化，使使水水生生植植物物(藻藻类类等等)过过度度繁繁殖殖，在在淡淡水水体体中中形形成成“水水华华”，在在海海洋洋中中形形成成“赤潮赤潮”，进而导致生态系统的稳态被破坏。，进而导致生态系统的稳态被破坏。具体分析如下：水体中具体分析如下：水体中N、P增加增加藻类等浮游植藻类等浮游植物过度繁殖物过度繁殖大量植物死亡，被好氧细菌分解大量植物死亡，被好氧细菌分解消耗水中溶氧，水体缺氧消耗水中溶氧，水体缺氧水生生物死亡水生生物死亡45Thank you!46