高中生物生态系统物质循环人教必修.pptx

第第3 3节节 生态系统的物质循环生态系统的物质循环 生态系统的物质循环也是顺着生态系生态系统的物质循环也是顺着生态系统的营养结构即食物链和食物网这个主渠统的营养结构即食物链和食物网这个主渠道进行循环流动的。道进行循环流动的。能量在流经生态系统各个营养级能量在流经生态系统各个营养级时，是逐级递减、单向不循环的。时，是逐级递减、单向不循环的。生态系统中物质到底是怎样循环的呢？生态系统中物质到底是怎样循环的呢？生态系统的物质循环1、物质循环的概念 是指组成生物体的是指组成生物体的C C、H H、O O、N N、P P、S S等等基本元素在基本元素在生态系统生态系统的生物群落与无机环境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之间反复循环运动的过程叫生态系统的物质物质循环循环。生物生物 群落群落组成生物体的组成生物体的C C、H H、O O、N N等元素等元素无机无机 环境环境反复循环反复循环注意：（1）生态系统：是指地球上最大的生态系统生物圈。（2）物质：是指组成生物体的C、H、O、N、P、S等基本元素。（3）循环：是指物质在生物群落与无机环境之间反复循环运动。2 2、物质循环的特点、物质循环的特点（1 1）具有全球性，又叫生物地球化学循环。）具有全球性，又叫生物地球化学循环。（2 2）在生物群落和无机环境之间周而复始）在生物群落和无机环境之间周而复始进行循环。进行循环。（3 3）循环过程中物质不会增加也不会减少，）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。以一种形式转变为另一种形式。物质循环的主要特点：物质循环的主要特点：水是组成生物体的重要成水是组成生物体的重要成分，约占体重的分，约占体重的60609595，体内进行一切生化反应都离不体内进行一切生化反应都离不开水。地球上水通过开水。地球上水通过蒸发、降蒸发、降雨、植物的蒸腾、吸收雨、植物的蒸腾、吸收等过程等过程反复循环。反复循环。水循环氮循环：氮循环：氮是组成蛋白质和核酸的氮是组成蛋白质和核酸的主要成份。氮占大气成份的主要成份。氮占大气成份的7979，必须经过生物固氮作用、，必须经过生物固氮作用、硝化作用、反硝化作用等才能硝化作用、反硝化作用等才能在生物群落与无机环境间反复在生物群落与无机环境间反复循环。循环。氮的固定：固氮方式固氮方式大气固氮 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 件氮循环示意图大气中大气中大气中大气中N N N N2 2 2 2尿素及动尿素及动植物遗体植物遗体NONONONO3 3 3 3-土壤土壤土壤土壤中的中的中的中的微生物微生物微生物微生物NHNHNHNH3 3 3 3NONONONO3 3 3 3-氮素化氮素化氮素化氮素化肥肥肥肥(三三)硫硫循循环环 碳是地球上储量最丰富的元素之一。碳是地球上储量最丰富的元素之一。它广泛地分布于大气、海洋、地壳沉积岩它广泛地分布于大气、海洋、地壳沉积岩和生物体中，并随地球的运动循环不止。和生物体中，并随地球的运动循环不止。同时碳又是有机化合物的基本成份，是构同时碳又是有机化合物的基本成份，是构成生命体的基本元素。碳循环还与生命活成生命体的基本元素。碳循环还与生命活动紧密相联。亿万年来，在地球的生物圈动紧密相联。亿万年来，在地球的生物圈和大气圈中，碳通过生命的新陈代谢，往和大气圈中，碳通过生命的新陈代谢，往复循环、生生不息。复循环、生生不息。碳循环：碳循环：碳元素约占生物体干重的碳元素约占生物体干重的4949，碳是有机化合物的碳是有机化合物的“骨架骨架”，没有，没有碳就没有生命。碳在无机环境与生碳就没有生命。碳在无机环境与生物群落之间是以物群落之间是以CO2CO2的形式进行循的形式进行循环的。环的。碳的循环过程碳的循环过程 大气大气COCO2 2 2 2库库化石化石化石化石燃料燃料燃料燃料呼呼吸吸作作用用分分分分解解解解者者者者消费者消费者食食食食物物物物链链链链碳的固定量=碳的返回量燃燃烧烧生产者生产者光光光光合合合合作作作作用用用用碳循环（1 1）碳循环的形式：）碳循环的形式：CO2CO2有机物有机物光合作用和化能合成作用光合作用和化能合成作用食物链和食物网食物链和食物网生物的呼吸作用生物的呼吸作用分解者的分解作用分解者的分解作用化石燃料的燃烧化石燃料的燃烧（2 2）碳在自然界中的主要存在形式：）碳在自然界中的主要存在形式：（3 3）碳在生物体内的存在形式：）碳在生物体内的存在形式：（4 4）碳进入生物体的途径：）碳进入生物体的途径：（5 5）碳在生物体之间传递途径：）碳在生物体之间传递途径：（6 6）碳进入大气的活动：）碳进入大气的活动：在自然状态下，植在自然状态下，植物光合作用的速率与生物光合作用的速率与生物的呼吸作用和分解者物的呼吸作用和分解者的分解作用速率大致相的分解作用速率大致相等，大气中的等，大气中的COCO2 2 含量处含量处于稳定状态。于稳定状态。如果滥伐森林、大量化石燃料燃烧，对生如果滥伐森林、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？态系统的碳循环及生态环境有何影响？破坏碳循环破坏碳循环的平衡的平衡大气中大气中CO2含量增加含量增加温室效应温室效应关注社会关注社会温室效应温室效应1、温室效应、温室效应?2、CO2增多的原因增多的原因化石燃料的大量燃烧化石燃料的大量燃烧森林、草原等植被的破坏森林、草原等植被的破坏3、温室效应的危害、温室效应的危害极地冰川加速融化极地冰川加速融化沿海城市被淹没沿海城市被淹没农田减少，粮食减产农田减少，粮食减产措施措施:减少煤、石油等化石燃料的燃烧，提减少煤、石油等化石燃料的燃烧，提高能效。高能效。开发新的洁净能源，如核能、太阳能、开发新的洁净能源，如核能、太阳能、风能、水能等。风能、水能等。大面积植树造林，降低空气中大面积植树造林，降低空气中COCO2 2含量。含量。特点特点形式形式范围范围单向流动逐级递减单向流动逐级递减反复循环反复循环有机物有机物（化学能化学能）无机物无机物生态系统各营养级生态系统各营养级生物圈生物圈区别区别能量流动能量流动物质循环物质循环联系联系生态系统中，能量的固定、储存、转移和生态系统中，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二、能量流动和物质循环的关系20202020世纪世纪60606060年代，美国农庄主为了提高农作物产量，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杀虫剂，几年曾用飞机反复大面积地喷洒有机磷杀虫剂，几年后显而易见的是（后显而易见的是（）B B B B彻底消灭了该地区的害虫彻底消灭了该地区的害虫 害虫的抗药性愈来愈强害虫的抗药性愈来愈强消灭了该地区杂草消灭了该地区杂草 这个地区鸟类数量减少这个地区鸟类数量减少 未喷洒农药的邻近地区一带生物体内也含有农药的成分未喷洒农药的邻近地区一带生物体内也含有农药的成分A B A B A B A B C D C D C D C D （3 3）图中）图中D CD C过程是通过过程是通过 作用实现的，作用实现的，C DC D过程是通过过程是通过 作用实现的，作用实现的，B DB D过程是通过过程是通过_ 作用实现的。碳循环始终与作用实现的。碳循环始终与 结合在一起。结合在一起。（4 4）生物群落中有一部分碳以）生物群落中有一部分碳以_形式储藏在形式储藏在地层中。碳在无机环境中以地层中。碳在无机环境中以 形式存在。形式存在。CDBA（1 1）此生态系统的能量流动是从）此生态系统的能量流动是从 _ _ 固定太阳能开始的。固定太阳能开始的。（2 2）碳元素在大气中与）碳元素在大气中与A A、B B、C C之间的传之间的传递是以递是以 _形式进行的，在生态系统形式进行的，在生态系统各成分中各成分中A A为为 ，B B为为 。例、右图示生态系统碳循环示意图，例、右图示生态系统碳循环示意图，A A、B B、C C、D D是生态是生态系统的成分，系统的成分，D D为大气，请据图回答：为大气，请据图回答：C生产者消费者分解者光合呼吸分解能量石油、煤炭等CO2CO2（1 1）写出）写出的生理过程及的生理过程及产生产生 CO2CO2的方式。的方式。_ _ _ _ _ _ _（2 2）碳在无机环境与生物群落之间以）碳在无机环境与生物群落之间以_形式进行循环。形式进行循环。（3 3）碳循环中最简单的循环途径是在）碳循环中最简单的循环途径是在_和大气之间和大气之间的循环。的循环。光合作用 呼吸作用 微生物分解作用 呼吸作用 燃烧 CO2绿色植物下图表示某生态系统中下图表示某生态系统中4 4种成分之间的关系。以下相关叙述正确的是（种成分之间的关系。以下相关叙述正确的是（）A.A.甲和乙所包含的所有生物构成群落甲和乙所包含的所有生物构成群落 B.B.乙乙1 1的同化量越大，流向乙的同化量越大，流向乙2 2的能量越少的能量越少 C.C.甲与丙为捕食关系甲与丙为捕食关系 D.D.这这4 4种成分是缺一不可的种成分是缺一不可的 甲丁乙1 乙2 丙解析：从图中可看出，甲和丁为双向箭头，说明二者为生产者和无机环境。又由于乙、丙都指向丁，则可确定丁为无机环境，那甲为生产者。由此，甲、乙、丙为生物群落。其中，甲、乙都指向丙，说明丙为分解者，剩下的乙就是消费者了。于是，不难得出答案是D。下图表示生态系统中碳循环示意图，图中箭头号表示碳的流动方向。请据图回答：（1）图中含有4个营养级的食物链是 （用箭头号和字母表示）。（2）在物质循环过程中，同时伴随着 。若生产者有1000千克，则第4营养级最多可获取 千克的能量。（3）分析AD和EB过程中，碳流动的形式分是 。（4）（用图中字母表示）中CO2过高，会引起 效应，导致气温升高，可能会加快极地冰川融化，海面升高，威胁陆地生态系统和人类。ABCDEF图3D F E B 能量流动能量流动 80 CO2 CO2、含碳有机物、含碳有机物 A 温室温室由此不难归纳该类示意图的识别步骤：第一步：确定无机环境和生产者。图中双向箭头所指对象分别是无机环境和生产者，其中，其他成分都指向的对象是无机环境（另一对象是生产者）。第二步：确定分解者。在前面确定了无机环境的基础上，肯定图中其余成分是生物群落的组成。在群落中，生产者和各级消费者的箭头都指向分解者，即接受箭头指向最多的是分解者。第三步：确定消费者。在生物群落中，确定了生产者和分解者，剩余的部分均为消费者。其中，生产者指向的是初级消费者，依次是次级消费者、三级消费者植物吸收土壤中的铵盐和硝酸盐，进而将这些植物吸收土壤中的铵盐和硝酸盐，进而将这些无机氮同化成植物体内的蛋白质等有机氮。动无机氮同化成植物体内的蛋白质等有机氮。动物直接或间接以植物为食物，将植物体内的有物直接或间接以植物为食物，将植物体内的有机氮同化成动物体内的有机氮。这一过程为生机氮同化成动物体内的有机氮。这一过程为生物体内有机氮的合成。动植物的遗体、排出物物体内有机氮的合成。动植物的遗体、排出物和残落物中的有机氮被微生物分解后形成氨，和残落物中的有机氮被微生物分解后形成氨，这一过程是氨化作用。在有氧的条件下，土壤这一过程是氨化作用。在有氧的条件下，土壤中的氨或铵盐在中的氨或铵盐在硝化细菌硝化细菌的作用下最终氧化成的作用下最终氧化成硝酸盐，这一过程叫做硝化作用。氨化作用和硝酸盐，这一过程叫做硝化作用。氨化作用和硝化作用产生的无机氮，都能被植物吸收利用。硝化作用产生的无机氮，都能被植物吸收利用。在氧气不足的条件下，土壤中的硝酸盐被反硝在氧气不足的条件下，土壤中的硝酸盐被反硝化细菌等多种微生物还原成亚硝酸盐，并且进化细菌等多种微生物还原成亚硝酸盐，并且进一步还原成分子态氮，分子态氮则返回到大气一步还原成分子态氮，分子态氮则返回到大气中，这一过程被称作反硝化作用。由此可见，中，这一过程被称作反硝化作用。由此可见，由于微生物的活动，土壤已成为氮循环中最活由于微生物的活动，土壤已成为氮循环中最活跃的区域。跃的区域。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(NH4+,NO3-)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