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1、生態(tài)系統(tǒng)的 物質循環(huán) 第三節(jié) 商丘市第一高級中學 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 進入你身邊一棵小草的葉肉細胞，有的可能 隨著大氣環(huán)流漂向異國他鄉(xiāng)，有的可能又轉 變成有機物重新回到你的體內。事實上，碳 和氧等元素就 在生物群落和無機環(huán)境之間不 斷循環(huán)。 生態(tài)系統(tǒng)依靠太陽 不斷地提供能量， 而生態(tài)系統(tǒng)中的物 質卻都是由地球提 供的。為什么維持 生態(tài)系統(tǒng)所需要的 大量物質，例如氧、 水、氮、碳和許多 其他物質，億萬年 來卻沒有被生命活 動所耗盡？ 施用農藥 DDT 的地區(qū)，雖然只占陸地面積 的一小部分，可是在遠離施
2、藥地區(qū)的南極動物 企鵝體內也發(fā)現了 DDT，南極動物體內為何會 出現 DDT？此現象說明了什么？ 全球性 物質循環(huán)的概念： 指組成生物體的 C、 H、 O、 N、 P、 S等 元素，都不斷地進行著從無機環(huán)境到生物群 落，又從生物群落回到無機環(huán)境的循環(huán)過程， 這就是 生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán) 。這里說的生態(tài) 系統(tǒng)，指的是地球上最大的生態(tài)系統(tǒng) 生 物圈，其中的物質循環(huán)具有全球性，因此這 種物質循環(huán)又叫做 生物地球化學循環(huán) 。 物質： 循環(huán)： 組成生物體的化學元素。 從無機環(huán)境到生物群落反復循環(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 等化學元素 無機環(huán)境 生物群落 反復循環(huán) 物質循環(huán) 如： 碳 循環(huán)、 氮 循環(huán)、 硫 循環(huán)等 碳是地球上儲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，并隨地球的運動循環(huán)不 止。同時，碳又是有機化合物的基本成 分，是構成生物體的基本元素。碳元素 約占生物體干重的 49%，沒有碳就沒有 生命。碳在無機環(huán)境與生物群落之間是 以 CO2的形式進行循環(huán)的。在生物群落 內部的傳遞形式是以含碳有機物進行的。 一、碳循環(huán) 碳在 無機環(huán)境 中主要以何種
4、形式存在？ 在 生物體內 主 要以何種形式 存在？ CO2、 碳酸鹽 有機物 光合作用 化能合成作用 呼吸作用 碳通過哪些途徑 從 生物群落 返回 到 無機環(huán)境 ？ 燃 燒 微生物分解作用 碳在生物群 落內部通過 什么渠道進 行傳遞？ 食物鏈（網） 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、 碳在生物體內的存在形式： 4、 碳進入生物體的途徑： 6、 碳進入大氣的途徑： CO2 ； CO2和碳酸鹽； 含碳有機物； 綠色植物的光合作用； 食物鏈
5、（網）； 生物的呼吸作用； 分解者的分解作用； 化石燃料的燃燒。 通過剛才的分析，回答以下問題： 大 氣 中 的 CO2 消 費 者 生 產 者 分 解 者 化 石 燃 料 呼 吸 作 用 呼 吸 作 用 大 量 燃 燒 導 致 溫 室 效 應 光 合 作 用 分 解 作 用 遺 體 糞 便 遺 體 殘 枝 敗 葉 攝入 辨圖要點： 1、碳循環(huán)中，只有生產者與無機環(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、生產者指向消費者和分解者（傳遞）， 而消費者和分解者則指向無機環(huán)境（傳 遞）。 3
6、、消費者指向分解者（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，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： 主要以 無機物 的形式： 在生物群落內部： 以 有機物 的形式，沿食物鏈（網）傳遞 碳循環(huán)： CO2（進出生物群落） 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。 其中的物質循環(huán)帶有全球性，所以又叫 生物地球化學循環(huán)。 全球性 循環(huán)性 反復利
7、用 3.循環(huán)的范圍： 4.循環(huán)的特點： 大氣中二氧化碳濃度的變化 在 自然狀態(tài) 下，植物通過光 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 含量處于相對穩(wěn)定狀態(tài)。 年 份 1860 1960 19世紀末 濃度（ ppm) 283 320 375--400 1.能量主要以光的形式到達地球，其中大部分被吸收， 并通過各種方式轉化為熱量，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，二氧化碳對光輻射沒有阻礙，但是能 吸收紅外線并阻擋紅外線通過 3.就像溫室的玻璃頂罩一樣， 能量進來容易出去難。 溫室效應
8、溫室效應： 1.形成原因： 化石燃料，短期內大量燃燒，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 ” 。 2.危害： 氣溫上升； 加快極地和高山冰川的融化，導致海平面上升 ; 進而對陸地生態(tài)系統(tǒng)和人類的生存構成威脅； 旱、澇災害頻發(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 ？ 溫室效應的危害：加快極地和高山冰川的融化，導致海平面上升， 進而對人類和其他許多生物的生存構成威脅。 探究點一 增加植被 措施 減少化學燃料的燃燒 植樹造林、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 開發(fā)新能源，如太陽能、核能等 節(jié)約用電 提倡公交出行（無車日） 氮是組成蛋白質和核酸的主 要成分。氮占大氣成分的 79%， 必須經過生物固氮作用、硝化作 用、反硝化作用等才能在生物群 落與無機環(huán)境間反復循環(huán)。 氮循環(huán)： 物質循環(huán)示例：氮循環(huán) 項目 能量流動 物質循環(huán) 形式 以有機物的形式流動 以無機物的形式流動 過程 沿食物鏈（網） 單向流動 在無機環(huán)境生物 群落間往復循環(huán) 范圍 生態(tài)系統(tǒng)各個營養(yǎng)級 生物圈（全球性） 特點 單向流動、逐級遞減 全球性、反復循環(huán) 聯系 同時進行，相互依存，不可分割 能
10、量固定轉移釋放離不開物質的合成與分解； 物質是能量沿食物鏈（網）流動的載體； 能量是物質在生態(tài)系統(tǒng)中循環(huán)往復的動力。 能量流動和物質循環(huán)的區(qū)別： 生 態(tài) 系 統(tǒng) 的 物 質 循 環(huán) 概念 碳循環(huán) 特點 能量流動和物質循環(huán)的因果關系 組成生物體的元素在生態(tài)系統(tǒng)的生物 群落與無機環(huán)境之間反復循環(huán)的運動。 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 碳進入生物群落的途徑： 主要是光合 作用，也可通過化能合成作用。 碳返回無機環(huán)境的途徑： 動植物的呼 吸作用；微生物的分解作用；化學染 料的燃燒。 1 下列關于生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)的敘述中，
11、 錯誤的是 （ ） A所指的物質是指組成生物體的 C、 H、 O、 N、 P、 S等化學元素 B所說的生態(tài)系統(tǒng)是指生物圈 C物質在循環(huán)過程中不斷減少的 D所說的循環(huán)是指物質在生物與無機環(huán)境 之間反復出現、循環(huán)利用 c （ 3）圖中 D C過程是通過 作用實現的， C D 過程是通過 作用實現的， B D過程是通過 ______ 作用實現的。 （ 4）生物群落中有一部分碳以 _________________ 形式儲 藏在地層中。碳在無機環(huán)境中以 形式存在。 C D B A （ 1）此生態(tài)系統(tǒng)的能量流動是從 _____ 固定太
12、陽能開始的。 （ 2）碳元素在大氣中與 A、 B、 C之間的傳遞 是以 ________形式進行的，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，請據圖回答： C 生產者 消費者 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.植食動物 C.肉食動物 D.綠色植物 D 2.與自然界的碳循環(huán)關系最為密切的兩種細
13、胞 器是（ ） A.內質網和高爾基體 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)的簡圖，圖中的甲、 乙、丙各代表（ ） A A.甲為生產者，乙為分解者，丙為消費者 B.甲為消費者，乙為分解者，丙為生產者 C.甲為分解者，乙為生產者，丙為消費者 D.甲為生產者，乙為消費者，丙為分解者 4.下列關于物質循環(huán)和能量流動的關系敘述 不正確的是 :（ ） A.物質為能量的載體，使能量在生態(tài)系統(tǒng)中 流動 B.能量作為動力，使物質在生物群落與無機 環(huán)境之間循環(huán)往復 C.先進行物質循環(huán)，后發(fā)生能量流動
14、D.二者相互依存，不可分割 C 但是，能量流動和物質循環(huán)又有本質上 的區(qū)別：能量流經生態(tài)系統(tǒng)各個營養(yǎng)級時是 逐級遞減 ，而且運動是 單向 的、 不是循環(huán)的， 最終在環(huán)境中消失 。物質循環(huán)是帶有全球性 的，在生物群落與無機環(huán)境間物質可以 反復 出現，反復利用，循環(huán)運動，不會消失。 能力流動與物質循環(huán)的關系 1. 二者同時進行，彼此相互依存，不可分割。 2. 能量的固定、轉移、儲存、釋放離不開物質的合成和分 解， 物質是能量沿食物鏈（網）流動的載體 。 3. 能量是物質在生態(tài)系統(tǒng)中反復循環(huán)的動力。 4. 生態(tài)系統(tǒng)中各種成分，正是由于物質循環(huán)和能量流動， 才能緊密地聯系在一起，形成
15、一個統(tǒng)一的整體。 聯系 反復出現，循環(huán)流動，全球性 單向流動，逐級遞減 特點 生物圈 生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級 范圍 在無機環(huán)境和生物群落間反復 循環(huán) 光能 有機物中的化學 能 熱能 過程 組成生物體的基本元素 有機物 形式 物質循環(huán) 能量流動 項目 3下列關于物質循環(huán)和能量流動的關系 敘述不正確的是： （ ） A物質為能量的載體，使能量在生態(tài) 系統(tǒng)中流動 B能量作為動力，使物質在生物群落 與無機環(huán)境之間循環(huán)往復 C先進行物質循環(huán)，后發(fā)生能量流動 D二者相互依存，不可分割 C 4施用農藥 DDT的地區(qū)，雖然只占陸地面 積的一小部分，可是遠離施藥地區(qū)的南極， 動植
16、物內也發(fā)現了 DDT，該現象說明了： （ ） A DDT使揮發(fā)性物質 B DDT已加入全球性的生物地化循環(huán) C科考隊將 DDT帶到了南極 D南極動物也偶爾到施藥地區(qū)覓食 B 生態(tài)系統(tǒng)的 物質循環(huán) 第三節(jié) 商丘市第一高級中學 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 大分子有機物分解成小分子有機物，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胞中 進行氧化分解，最終形成 CO2、水和各種無機鹽，同時釋放 能量。這個過程其實就是微生物的“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 , 是指生物體通過對 環(huán)境中某些元素或難以分解的化合物的積累， 使這些物質在生物體內的濃度超過環(huán)境中濃度 的現象。 是指環(huán)境中的一些污染物（如重金屬、化學農 藥），通過食物鏈在生物體內大量積聚的過程 . 因為這些污染物一般具有 化學性質穩(wěn)定而不易 分解 、在生物體內 積累而不易排出 等特點，所 以， 生物富集作用隨著食物鏈的延長而不斷加 強 。 （營養(yǎng)級越高，有毒物質的積累就越多） 課后題答案 一、基礎題 1、 2、 A 3、 B 4、提示：是。因為生物圈是指地球上所有生 物與其無機環(huán)境的總和，通過物質循環(huán)構 成一個物質上自給自足的系統(tǒng)。 5、提示：農田是人工生態(tài)系統(tǒng)，是以提高農 作物的產量和效益，使能量更多的流向人 類，滿足人類的需要為目的的。農田土壤 中氮的含量往往不足以使作物高產，加之 農產品源源不斷地自農田生態(tài)系統(tǒng)輸出， 其中的氮元素并不能都歸還土壤，所以需 要施加氮肥。這與物質循環(huán)并不矛盾。
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