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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,3,节 生态系统的物质循环,生态系统中的能量流动（回顾,）,生态系统中能量的输入、传递、转换和散失的过程。,能够帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系，使能量持续高效地,流向对人类最有益的,部分；实现对能量的多级利用，,提高能量的利用率。,单向流动（不可循环利用）逐级递减传递效率为,10%20%,二、过程,一、概念：,三、特点：,四、研究的目的：,能量的源头：,能量的输入：,总量：,能量流经各营养级的变化：,太阳能,生产者固定太阳能,生产者所固定的太阳能,自身呼吸消耗,分解者利用,流向下一营养级,为什么维持生态系统所需的大量物质，例如氧、水、氮、碳和许多其他物质，亿万年来却没有被生命活动所消耗完？,你呼一口气，呼出的二氧化碳分子有的可能进入你身边一棵小草的叶肉细胞，有的可能随着大气环流漂向异国他乡，有的可能又转变成有机物重新回到你的体内。事实上，碳和氧等元素就,在生物群落和无机环境之间不断循环。,生态系统的物质循环,1,、物质循环的概念,是指组成生物体的,C,、,H,、,O,、,N,、,P,、,S,等基本元素在,生态系统,的生物群落与无机环境之间反复循环运动的过程叫生态系统的,物质循环,。,生物 群落,组成生物体的,C,、,H,、,O,、,N,等元素,无机 环境,反复循环,1.,物质,：,组成生物体,C,、,H,、,O,、,N,、,P,、,S,等,基本元素,。而不是单质，也不是化合物。,2.,范围,：,是指地球上最大的生态系统,生物圈,。其中的物质循环带有全球性，所以又叫,生物地球化学循环,。,4.,特点,：具有全球性，反复利用，循环流动,.,3.,循环：,生物 群落,组成生物体的,C,、,H,、,O,、,N,等元素,无机 环境,反复循环,抓住要点,:,2,、物质循环的特点,（,1,）具有全球性，又叫生物地球化学循环。,（,2,）在生物群落和无机环境之间周而复始进行循环。,（,3,）循环过程中物质不会增加也不会减少，以一种形式转变为另一种形式。,物质循环的主要特点：,糖、脂肪、蛋白质、核酸都是构成生物体的基本物质，在它们的分子中都含有碳元素。碳元素大约占生物体干重的,49,，是有机化合物的“骨架”，没有碳就没有生命。,碳在,无机自然环境,中存在的形式即以,CO,2,和碳酸盐,（石灰岩、珊瑚礁）的形式存在。,碳循环：,碳的循环形式：,碳在无机环境与生物群落间是,以,CO,2,的形式进行循环的。大气中的,CO,2,进入生物群落，主要依赖于绿色植物的,光合作用,，使,CO,2,中的“,C”,变成为有机物中的“,C”,，,再通过食物链进入动物和其他生物体中，因此从“,C”,的循环可见,绿色植物,是,生态系统的基石,。除此之外，还有化能合成作用的微生物也能把,CO2,合成为有机物。,碳的循环过程,大气,CO,2,库,化石燃料,呼吸作用,分解者,消费者,食物链,燃烧,生产者,光合作用,碳循环,生产者,消费者,分解者,二、碳循环,的,过程,光合作用,呼吸作用,呼吸作用,分解作用,动物摄食,化石,燃料,形成煤、,石油等,燃烧,大气中的,CO,2,库,遗体和排出物,遗体,碳的固定量,=,碳的返回量,绿色植物的光合作用,碳进入生物群落,碳出入生物 化能合成作用,群落的途径,动植物的呼吸作用,碳出生物群落 微生物的分解作用,燃烧,（,1,）碳循环的形式：,CO,2,CO,2,有机物,光合作用和化能合成作用,食物链和食物网,生物的呼吸作用,分解者的分解作用,化石燃料的燃烧,思考？,（,2,）碳在自然界中的主要存在形式：,（,3,）碳在生物体内的存在形式：,（,4,）碳进入生物体的途径：,（,5,）碳在生物体之间传递途径：,（,6,）碳进入大气的活动：,水是组成生物体的重要成分，约占体重的,60,95,，体内进行一切生化反应都离不开水。地球上水通过,蒸发、降雨、植物的蒸腾、吸收,等过程反复循环。,水循环,氮循环：,氮是组成蛋白质和核酸的主要成份。氮占大气成份的,79,，必须经过生物固氮作用（氨化作用）、硝化作用、反硝化作用等才能在生物群落与无机环境间反复循环。,氨化作用,:氨化细菌和真菌将有机氮（氨基酸和核酸）分解成为,氨与氨化合物,，氨溶水即成为,NH4,+,可被植物直接利用。,硝化作用,：在通气情况良好的土壤中，,氨化合物,被细菌氧化为,亚硝酸盐和硝酸盐,，供植物吸收利用。土壤中还有一部分硝酸盐变为腐殖质的成分，或被雨水冲洗掉，然后流到湖泊和河流，最后到达海洋，为水生植物所利用。海洋中还有相当数量的氨沉积于深海而暂时脱离氮循环。,反硝化作用,：也称,脱氮作用,，,反硝化细菌将硝酸盐转变成氮气。,由此可见，在自然生态系统中，,一方面,通过各种,固氮作用,使氮素进入物质循环，,另一方面,又通过,反硝化作用,、,淋溶沉积,等作用使氮素不断重返大气，从而使氮的循环处于一种平衡状态。,含,N,有机物的转化与分解,氮的固定：,固氮,方式,大气,固氮,人工,固氮,生物,固氮,在闪电等高能量作用下，,在空气中发生反应。,高温、高压、催化剂下使氮气与氢气反应生成氨。,有固氮能力的生物将游离态氮固定为氮的化合物。,发 生 条 件,氮循环示意图,氮循环,空气中的氮气,大气闪电固氮,人工合成固氮,生物固氮,土壤中,(,NH,4,+,NO,3,-,),生产者,各级消费者,生物体组成,含氮部分,含氮废物,交换吸附主动运输,消化,吸收,合成,脱氨基作用,硝化作用,泌尿系统排出,捕食,同化作用,反硝化作用,大气中的SO,2,土壤或水体中的SO,4,2-,降水,生产者,消费者,动植物遗体碎屑、排出物,吸收,摄入,分解者,吸收,火山爆发,石油等化石燃料,燃烧 燃烧,硫循环示意图,硫,循环,如果滥伐森林、大量化石燃料燃烧，对生态系统的碳循环及生态环境有何影响？,破坏碳循环的平衡,大气中,CO,2,含量增加,温室效应,关注社会,地球表面接受太阳辐射能，然后散射到大气，其中一部分被二氧化碳等气体吸收，从而减少了地表向宇宙空间的散失，若二氧化碳增多，逸散的能量就越少，地球变暖和即形成温室效应。,为什么,二氧化碳,过多导致气温升高？,社会热点：温室效应,1,、温室气体：,CO,2,过多,2,、,CO,2,增多的原因,化石燃料的大量燃烧,森林、草原等植被的破坏,3,、温室效应的危害,极地冰川加速融化,沿海城市被淹没,农田减少，粮食减产,4.,缓解温室效应的措施,开发新能源 增大绿化面积,措施,:,减少煤、石油等化石燃料的燃烧，提高能效。,开发新的洁净能源，如核能、太阳能、风能、水能等。,大面积植树造林，降低空气中,CO,2,含量。,N,和,P,含量过多,，将造成水体的,富营养化,，使得藻类等过度繁殖，导致生态系统的稳态遭到破坏。,2007,年,06,月,27,日云南滇池发生的水华,(,绿如油漆,),富营养化,生物富集,是指环境中的一些污染物（如重金属、化学农药），通过食物链在生物体内大量积累的过程。,这些污染物一般具有,化学性质稳定而不易分解，,在生物体内积累而不易排出。,随着食物链的延长而不断加强,（营养级越高，有毒物质的积累就越多）,原因：,特点：,为了研究人类离开地球能否生存,，,美国,在亚利桑那州建造了一个几乎密封的实验基地，称为“生物圈,号”。这个基地是一个大型的玻璃和钢结构的温室建筑，耗资,2,亿美元，占地,1.3,万平方米，温室内,热带雨林，海洋，草原、沼泽地，还有园地供人们种植粮食和蔬菜,。“生物圈居民”是,8,名科学家及,3800,种,植物和动物，还有一些微生物,。,1991,年,9,月,26,日，,8,名科学家正式进驻这个完全密封的世界，望在其中生活两年，实际停留共计,21,个月。他们一边从事科学研究，一边养鸡养鸭，耕种收获，过着完全自给自足的生活。两年中外界只为他们提供包括种子在内的物品，其余的一切都需要他们自己解决。,能源，取自太阳能,；,氧气，由自己种植的植物制造；粮食，全靠自己种植收获；肉 类和蛋白质，取自自己养的鸡、鸭、猪、羊；甚至包括里面的气温和气候，也由自己控制。,生物圈,号,生物圈,号,圈生物,号为何,会以失败告终呢？,“,生物圈二号,”,系统严重失去平衡：氧气浓度从,21%,降至,14%,，不足以维持研究者的生命，输入氧气加以补救也无济于事；原有的,25,种小动物，,19,种灭绝；为植物传播花粉的昆虫全部死亡，植物也无法繁殖。事后的研究发现：细菌在分解土壤中大量有机质的过程中，耗费了大量的氧气；而细菌所释放出的二氧化碳经过化学作用，被,“,生物圈二号,”,的混凝土墙所吸收，又打破了循环。科学家们检讨了实验失败的原因：自然界不同于人工控制系统，大而全的设计导致了顾此失彼。生物圈二号内的土壤均来自一个地方，不像地球那样不同地带有不同的土壤类型。模拟的各类生态系统的空间分布格局及大小比例不合理。,启示，那就是：只有一个适合人类生物生存的环境，失去了它我们将无法生存，所以我们要爱护环境。何况生物圈,号只是一个实验！,让海洋成为二氧化碳的“掩埋场”,海洋既是各种珍奇生物的家乡，也蕴涵着数不清的宝藏。海水中溶解的化学元素有,5,亿亿吨！,一些为全球变暖而忧心的科学家，近年来开始将目光投向了海洋。,消除二氧化碳,海洋被称为生命的母体，科学家们通过模型研究证实，往海水里注入二氧化碳越深，二氧化碳会,“,掩埋,”,得越好。,600,米是所需的最低安全深度，到了,950,米，二氧化碳基本上就无法向海上逃窜了,新问题：,但海洋毕竟不是纯粹的回收站，海中储存二氧化碳可能确实有阻止全球变暖之效，但二氧化碳溶解后会使海水酸化，目前还不能确定这是否会危害海中生物，引出新的环境问题。,美好的设想：,以特定的间距分散注入、而不是将,所有二氧化碳集中注入一个区域，可以有效降低,海水酸化的程度。但他们也说，这只是理论上的,想法，效果怎么样有待实际检验,特点,形式,范围,单向流动逐级递减,反复循环,有机物,（,化学能,）,无机物,生态系统各营养级,生物圈,区别,能量流动,物质循环,联系,生态系统中，能量的固定、储存、转移和释放，离不开物质的合成和分解等过程,能量是物质在生态系统中循环往返的动力,物质是能量沿着食物链（网）流动的载体,二、能量流动和物质循环的关系,5.3 生态系统的物质循环,实验,土壤微生物的分解作用,一、土壤中的微生物：,细菌、放线菌、真菌等,二、微生物的分解作用：,微生物能分泌多种水解酶将大分子有机物分解成小分子有机物，如纤维素酶可将纤维素水解成葡萄糖；淀粉酶可将淀粉水解成葡萄糖。然后再被分解者吸收到细胞中进行氧化分解，最终形成二氧化碳和水和各种无机盐，同时释放能量。,探究土壤中微生物的分解作用,案例1：落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？,案例2：探究土壤微生物对淀粉的分解作用,对照组：不作任何处理（自然状态）的土壤,实验组：进行60,灭菌1h处理的土壤,请写出方法步骤、预测结果并得出结论,土壤微生物的分解作用,案例,1,：,探究落叶是在土壤中微生物的作用下腐烂的吗,?,案例,2,：探究土壤微生物对淀粉的分解作用,实验假设,实验设计,实验组,对照组,自变量,实验现象,结论分析,微生物能分解落叶使之腐烂,微生物能分解淀粉,对土壤高温处理,对土壤不做任何处理,土壤中是否含微生物,在相同时间内实验组落叶腐烂程度小于对照组,微生物对落叶有分解作用,A,杯中加入,30ml,土壤浸出液,B,杯中加入,30ml,蒸馏水,土壤中是否含有分解淀粉的微生物,7,天后,A1+,碘液不变蓝,7,天后,A2+,斐林试剂产生砖红色沉淀,7,天后,B1+,碘液变蓝,7,天后,B2+,斐林试剂不产生砖红色沉淀,土壤浸出液中的微生物能分解淀粉,20,世纪,60,年代，美国农庄主为了提高农作物产量，曾用飞机反复大面积地喷洒有机磷
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