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1、生態(tài)系統(tǒng)的 物質(zhì)循環(huán) 第三節(jié) 商丘市第一高級(jí)中學(xué) 楊釗 制作 第五章 生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性 你呼一口氣，呼出的二氧化碳分子有的可能 進(jìn)入你身邊一棵小草的葉肉細(xì)胞，有的可能 隨著大氣環(huán)流漂向異國(guó)他鄉(xiāng)，有的可能又轉(zhuǎn) 變成有機(jī)物重新回到你的體內(nèi)。事實(shí)上，碳 和氧等元素就 在生物群落和無(wú)機(jī)環(huán)境之間不 斷循環(huán)。 生態(tài)系統(tǒng)依靠太陽(yáng) 不斷地提供能量， 而生態(tài)系統(tǒng)中的物 質(zhì)卻都是由地球提 供的。為什么維持 生態(tài)系統(tǒng)所需要的 大量物質(zhì)，例如氧、 水、氮、碳和許多 其他物質(zhì)，億萬(wàn)年 來(lái)卻沒(méi)有被生命活 動(dòng)所耗盡？ 施用農(nóng)藥 DDT 的地區(qū)，雖然只占陸地面積 的一小部分，可是在遠(yuǎn)離施
2、藥地區(qū)的南極動(dòng)物 企鵝體內(nèi)也發(fā)現(xiàn)了 DDT，南極動(dòng)物體內(nèi)為何會(huì) 出現(xiàn) DDT？此現(xiàn)象說(shuō)明了什么？ 全球性 物質(zhì)循環(huán)的概念： 指組成生物體的 C、 H、 O、 N、 P、 S等 元素，都不斷地進(jìn)行著從無(wú)機(jī)環(huán)境到生物群 落，又從生物群落回到無(wú)機(jī)環(huán)境的循環(huán)過(guò)程， 這就是 生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán) 。這里說(shuō)的生態(tài) 系統(tǒng)，指的是地球上最大的生態(tài)系統(tǒng) 生 物圈，其中的物質(zhì)循環(huán)具有全球性，因此這 種物質(zhì)循環(huán)又叫做 生物地球化學(xué)循環(huán) 。 物質(zhì)： 循環(huán)： 組成生物體的化學(xué)元素。 從無(wú)機(jī)環(huán)境到生物群落反復(fù)循環(huán)。 S O N P S Ca Mg K 最基本元素 基本元素 主要元素 大量元素
3、Fe Mn Zn Cu B Mo 微量元素 C、 H、 O、 N、 P、 S 等化學(xué)元素 無(wú)機(jī)環(huán)境 生物群落 反復(fù)循環(huán) 物質(zhì)循環(huán) 如： 碳 循環(huán)、 氮 循環(huán)、 硫 循環(huán)等 碳是地球上儲(chǔ)量最豐富的元素之一。 它廣泛地分布于大氣、海洋、地殼沉積 巖和生物體中，并隨地球的運(yùn)動(dòng)循環(huán)不 止。同時(shí)，碳又是有機(jī)化合物的基本成 分，是構(gòu)成生物體的基本元素。碳元素 約占生物體干重的 49%，沒(méi)有碳就沒(méi)有 生命。碳在無(wú)機(jī)環(huán)境與生物群落之間是 以 CO2的形式進(jìn)行循環(huán)的。在生物群落 內(nèi)部的傳遞形式是以含碳有機(jī)物進(jìn)行的。 一、碳循環(huán) 碳在 無(wú)機(jī)環(huán)境 中主要以何種
4、形式存在？ 在 生物體內(nèi) 主 要以何種形式 存在？ CO2、 碳酸鹽 有機(jī)物 光合作用 化能合成作用 呼吸作用 碳通過(guò)哪些途徑 從 生物群落 返回 到 無(wú)機(jī)環(huán)境 ？ 燃 燒 微生物分解作用 碳在生物群 落內(nèi)部通過(guò) 什么渠道進(jìn) 行傳遞？ 食物鏈（網(wǎng)） 5、 碳在生物體之間傳遞途徑： 1、 碳在生態(tài)系統(tǒng)中循環(huán)的形式： 2、 碳在自然界中的存在形式： 3、 碳在生物體內(nèi)的存在形式： 4、 碳進(jìn)入生物體的途徑： 6、 碳進(jìn)入大氣的途徑： CO2 ； CO2和碳酸鹽； 含碳有機(jī)物； 綠色植物的光合作用； 食物鏈
5、（網(wǎng)）； 生物的呼吸作用； 分解者的分解作用； 化石燃料的燃燒。 通過(guò)剛才的分析，回答以下問(wèn)題： 大 氣 中 的 CO2 消 費(fèi) 者 生 產(chǎn) 者 分 解 者 化 石 燃 料 呼 吸 作 用 呼 吸 作 用 大 量 燃 燒 導(dǎo) 致 溫 室 效 應(yīng) 光 合 作 用 分 解 作 用 遺 體 糞 便 遺 體 殘 枝 敗 葉 攝入 辨圖要點(diǎn)： 1、碳循環(huán)中，只有生產(chǎn)者與無(wú)機(jī)環(huán)境之間 的傳遞是相互的，其他各成分之間的傳遞 都是單向的。 2、生產(chǎn)者指向消費(fèi)者和分解者（傳遞）， 而消費(fèi)者和分解者則指向無(wú)機(jī)環(huán)境（傳 遞）。 3
6、、消費(fèi)者指向分解者（傳遞）。 C D A B C D B A 組成生物體的 C、 H、 O、 N、 P、 S等 基本元素。而不是指單質(zhì)，也不是化合 物。即為元素的循環(huán) 碳 循環(huán)、 氮 循環(huán)、 硫 循環(huán) 2.循環(huán)的具體形式： 1.循環(huán)的物質(zhì)： 主要以 無(wú)機(jī)物 的形式： 在生物群落內(nèi)部： 以 有機(jī)物 的形式，沿食物鏈（網(wǎng)）傳遞 碳循環(huán)： CO2（進(jìn)出生物群落） 氮循環(huán)： N2、 NH4+、 NO3- 硫循環(huán)： SO2、 SO42- 是指地球上最大的生態(tài)系統(tǒng) 生物圈。 其中的物質(zhì)循環(huán)帶有全球性，所以又叫 生物地球化學(xué)循環(huán)。 全球性 循環(huán)性 反復(fù)利
7、用 3.循環(huán)的范圍： 4.循環(huán)的特點(diǎn)： 大氣中二氧化碳濃度的變化 在 自然狀態(tài) 下，植物通過(guò)光 合作用攝取碳的速率與生物的呼 吸作用和分解者的分解作用釋放 碳的速率大致相等，大氣中的 CO2 含量處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。 年 份 1860 1960 19世紀(jì)末 濃度（ ppm) 283 320 375--400 1.能量主要以光的形式到達(dá)地球，其中大部分被吸收， 并通過(guò)各種方式轉(zhuǎn)化為熱量，熱量最后以紅外線輻射 形式從地球再輻射出去。 2.在大氣層中，二氧化碳對(duì)光輻射沒(méi)有阻礙，但是能 吸收紅外線并阻擋紅外線通過(guò) 3.就像溫室的玻璃頂罩一樣， 能量進(jìn)來(lái)容易出去難。 溫室效應(yīng)
8、溫室效應(yīng)： 1.形成原因： 化石燃料，短期內(nèi)大量燃燒，打破了碳 循環(huán)的平衡，使大氣中二氧化碳的含量迅速 增加，形成 “ 溫室效應(yīng) ” 。 2.危害： 氣溫上升； 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)陸地生態(tài)系統(tǒng)和人類的生存構(gòu)成威脅； 旱、澇災(zāi)害頻發(fā)，氣候異常。 大量燃燒 化石燃料 大氣 CO2升高 氣溫升高 兄弟， 冰 去哪 兒了 ？ 溫室效應(yīng)的危害：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。 探究點(diǎn)一 增加植被 措施 減少化學(xué)燃料的燃燒 植樹(shù)造林、封山育
9、林、退耕還林 節(jié)約紙張、不踐踏草坪、 不使用一次性筷子 開(kāi)發(fā)新能源，如太陽(yáng)能、核能等 節(jié)約用電 提倡公交出行（無(wú)車日） 氮是組成蛋白質(zhì)和核酸的主 要成分。氮占大氣成分的 79%， 必須經(jīng)過(guò)生物固氮作用、硝化作 用、反硝化作用等才能在生物群 落與無(wú)機(jī)環(huán)境間反復(fù)循環(huán)。 氮循環(huán)： 物質(zhì)循環(huán)示例：氮循環(huán) 項(xiàng)目 能量流動(dòng) 物質(zhì)循環(huán) 形式 以有機(jī)物的形式流動(dòng) 以無(wú)機(jī)物的形式流動(dòng) 過(guò)程 沿食物鏈（網(wǎng)） 單向流動(dòng) 在無(wú)機(jī)環(huán)境生物 群落間往復(fù)循環(huán) 范圍 生態(tài)系統(tǒng)各個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí) 生物圈（全球性） 特點(diǎn) 單向流動(dòng)、逐級(jí)遞減 全球性、反復(fù)循環(huán) 聯(lián)系 同時(shí)進(jìn)行，相互依存，不可分割 能
10、量固定轉(zhuǎn)移釋放離不開(kāi)物質(zhì)的合成與分解； 物質(zhì)是能量沿食物鏈（網(wǎng)）流動(dòng)的載體； 能量是物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)中循環(huán)往復(fù)的動(dòng)力。 能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的區(qū)別： 生 態(tài) 系 統(tǒng) 的 物 質(zhì) 循 環(huán) 概念 碳循環(huán) 特點(diǎn) 能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的因果關(guān)系 組成生物體的元素在生態(tài)系統(tǒng)的生物 群落與無(wú)機(jī)環(huán)境之間反復(fù)循環(huán)的運(yùn)動(dòng)。 碳存在的形式： 主要是 CO2和碳酸鹽。 碳循環(huán)的形式： CO2 全球性、循環(huán)性 碳進(jìn)入生物群落的途徑： 主要是光合 作用，也可通過(guò)化能合成作用。 碳返回?zé)o機(jī)環(huán)境的途徑： 動(dòng)植物的呼 吸作用；微生物的分解作用；化學(xué)染 料的燃燒。 1 下列關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)的敘述中，
11、 錯(cuò)誤的是 （ ） A所指的物質(zhì)是指組成生物體的 C、 H、 O、 N、 P、 S等化學(xué)元素 B所說(shuō)的生態(tài)系統(tǒng)是指生物圈 C物質(zhì)在循環(huán)過(guò)程中不斷減少的 D所說(shuō)的循環(huán)是指物質(zhì)在生物與無(wú)機(jī)環(huán)境 之間反復(fù)出現(xiàn)、循環(huán)利用 c （ 3）圖中 D C過(guò)程是通過(guò) 作用實(shí)現(xiàn)的， C D 過(guò)程是通過(guò) 作用實(shí)現(xiàn)的， B D過(guò)程是通過(guò) ______ 作用實(shí)現(xiàn)的。 （ 4）生物群落中有一部分碳以 _________________ 形式儲(chǔ) 藏在地層中。碳在無(wú)機(jī)環(huán)境中以 形式存在。 C D B A （ 1）此生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)是從 _____ 固定太
12、陽(yáng)能開(kāi)始的。 （ 2）碳元素在大氣中與 A、 B、 C之間的傳遞 是以 ________形式進(jìn)行的，在生態(tài)系統(tǒng)各 成分中 A為 ， B為 。 2 右圖示生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)示意圖， A、 B、 C、 D是生態(tài) 系統(tǒng)的成分， D為大氣，請(qǐng)據(jù)圖回答： C 生產(chǎn)者 消費(fèi)者 分解者 光合 呼吸 分解 煤、石油等化石燃料 CO2 CO2 1.在生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)中，既能使 CO2進(jìn)入生物群 落，又能將其釋放到大氣中的生物是（ ） A.分解者 B.植食動(dòng)物 C.肉食動(dòng)物 D.綠色植物 D 2.與自然界的碳循環(huán)關(guān)系最為密切的兩種細(xì)
13、胞 器是（ ） A.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體 B.葉綠體和線粒體 C.核糖體和葉綠體 D.核糖體和高爾基體 B 3.下圖是自然界碳循環(huán)的簡(jiǎn)圖，圖中的甲、 乙、丙各代表（ ） A A.甲為生產(chǎn)者，乙為分解者，丙為消費(fèi)者 B.甲為消費(fèi)者，乙為分解者，丙為生產(chǎn)者 C.甲為分解者，乙為生產(chǎn)者，丙為消費(fèi)者 D.甲為生產(chǎn)者，乙為消費(fèi)者，丙為分解者 4.下列關(guān)于物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的關(guān)系敘述 不正確的是 :（ ） A.物質(zhì)為能量的載體，使能量在生態(tài)系統(tǒng)中 流動(dòng) B.能量作為動(dòng)力，使物質(zhì)在生物群落與無(wú)機(jī) 環(huán)境之間循環(huán)往復(fù) C.先進(jìn)行物質(zhì)循環(huán)，后發(fā)生能量流動(dòng)
14、D.二者相互依存，不可分割 C 但是，能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)又有本質(zhì)上 的區(qū)別：能量流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)各個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)時(shí)是 逐級(jí)遞減 ，而且運(yùn)動(dòng)是 單向 的、 不是循環(huán)的， 最終在環(huán)境中消失 。物質(zhì)循環(huán)是帶有全球性 的，在生物群落與無(wú)機(jī)環(huán)境間物質(zhì)可以 反復(fù) 出現(xiàn)，反復(fù)利用，循環(huán)運(yùn)動(dòng)，不會(huì)消失。 能力流動(dòng)與物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系 1. 二者同時(shí)進(jìn)行，彼此相互依存，不可分割。 2. 能量的固定、轉(zhuǎn)移、儲(chǔ)存、釋放離不開(kāi)物質(zhì)的合成和分 解， 物質(zhì)是能量沿食物鏈（網(wǎng)）流動(dòng)的載體 。 3. 能量是物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)中反復(fù)循環(huán)的動(dòng)力。 4. 生態(tài)系統(tǒng)中各種成分，正是由于物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)， 才能緊密地聯(lián)系在一起，形成
15、一個(gè)統(tǒng)一的整體。 聯(lián)系 反復(fù)出現(xiàn)，循環(huán)流動(dòng)，全球性 單向流動(dòng)，逐級(jí)遞減 特點(diǎn) 生物圈 生態(tài)系統(tǒng)各營(yíng)養(yǎng)級(jí) 范圍 在無(wú)機(jī)環(huán)境和生物群落間反復(fù) 循環(huán) 光能 有機(jī)物中的化學(xué) 能 熱能 過(guò)程 組成生物體的基本元素 有機(jī)物 形式 物質(zhì)循環(huán) 能量流動(dòng) 項(xiàng)目 3下列關(guān)于物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的關(guān)系 敘述不正確的是： （ ） A物質(zhì)為能量的載體，使能量在生態(tài) 系統(tǒng)中流動(dòng) B能量作為動(dòng)力，使物質(zhì)在生物群落 與無(wú)機(jī)環(huán)境之間循環(huán)往復(fù) C先進(jìn)行物質(zhì)循環(huán)，后發(fā)生能量流動(dòng) D二者相互依存，不可分割 C 4施用農(nóng)藥 DDT的地區(qū)，雖然只占陸地面 積的一小部分，可是遠(yuǎn)離施藥地區(qū)的南極， 動(dòng)植
16、物內(nèi)也發(fā)現(xiàn)了 DDT，該現(xiàn)象說(shuō)明了： （ ） A DDT使揮發(fā)性物質(zhì) B DDT已加入全球性的生物地化循環(huán) C科考隊(duì)將 DDT帶到了南極 D南極動(dòng)物也偶爾到施藥地區(qū)覓食 B 生態(tài)系統(tǒng)的 物質(zhì)循環(huán) 第三節(jié) 商丘市第一高級(jí)中學(xué) 楊釗 制作 第五章 生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性 土壤有很多的微生物，這些微生物能分泌多種水解酶將 大分子有機(jī)物分解成小分子有機(jī)物，如纖維素酶、淀粉酶可 將纖維素、淀粉水解成葡萄糖。然后被分解者吸收到細(xì)胞中 進(jìn)行氧化分解，最終形成 CO2、水和各種無(wú)機(jī)鹽，同時(shí)釋放 能量。這個(gè)過(guò)程其實(shí)就是微生物的“分解作用”。土壤中的 微生物主要是一些
17、放線菌、細(xì)菌、真菌等。 查閱資料： 課堂探究二：探究土壤微生物的分解作用 生物富集 生物富集作用又叫生物濃縮 , 是指生物體通過(guò)對(duì) 環(huán)境中某些元素或難以分解的化合物的積累， 使這些物質(zhì)在生物體內(nèi)的濃度超過(guò)環(huán)境中濃度 的現(xiàn)象。 是指環(huán)境中的一些污染物（如重金屬、化學(xué)農(nóng) 藥），通過(guò)食物鏈在生物體內(nèi)大量積聚的過(guò)程 . 因?yàn)檫@些污染物一般具有 化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定而不易 分解 、在生物體內(nèi) 積累而不易排出 等特點(diǎn)，所 以， 生物富集作用隨著食物鏈的延長(zhǎng)而不斷加 強(qiáng) 。 （營(yíng)養(yǎng)級(jí)越高，有毒物質(zhì)的積累就越多） 課后題答案 一、基礎(chǔ)題 1、 2、 A 3、 B 4、提示：是。因?yàn)樯锶κ侵傅厍蛏纤猩?物與其無(wú)機(jī)環(huán)境的總和，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)。 5、提示：農(nóng)田是人工生態(tài)系統(tǒng)，是以提高農(nóng) 作物的產(chǎn)量和效益，使能量更多的流向人 類，滿足人類的需要為目的的。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。
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