1、第三节 生态系统的物质循环u 教学目标1概述生态系统的物质循环过程。2通过分析生物富集的过程，说明生物富集的危害，认同应采取措施减少危害。3说明能量流动和物质循环的关系。u 教学重难点【教学重点】分析碳循环的过程，概述生态系统的物质循环过程。【教学难点】说明能量流动和物质循环的关系。u 教学过程【新课引入】视频播放：2021年11月112日，第26届联合国气候变化大会，在英国举行。图片展示：美国斯克里普斯海洋研究所的数据。思考：温室气体CO2为何会升高呢？【新知讲解】一、生态系统的物质是不断循环的【学生活动】活动1：碳循环展示碳循环示意图，学生阅读教材，思考：碳在无机环境和群落中分别以什么形式
2、存在？提示：无机环境：主要是CO2，生物群落：主要是含碳有机物。碳主要以什么形式和途径进入生物群落？提示：CO2；光合作用、化能合成作用。碳在生物群落内部以什么形式和渠道传递？提示：含碳有机物；食物链和食物网。生物群落中的碳以什么形式和途径进入无机环境？提示：CO2；呼吸作用和分解作用。【学生活动】活动2：自主建构碳循环模型分析得出：碳循环发生在无机环境和生物群落之间，碳循环的形式主要是CO2。 思考：（1）大气中温室气体CO2增多的主要原因。提示：人类对煤和石油等能源的利用，向大气排放了大量的CO2，加剧了温室效应，引起全球性的气候变化。全球性是碳循环的特点之一。（2）如何应对全球气候变暖？
3、播放：碳中和视频。2020年9月22日，中国国家主席习近平在第75届联合国大会上提出：中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。学习了碳循环，你能否就“如期实现碳中和目标”提出几点建议？提示：及时关电脑、自备购物袋、种一棵树只要你学会做减法：减排、减污，就能为碳中和、碳减排贡献自己的力量。活动3：构建生态系统物质循环的概念生态系统的物质循环（生物地球化学循环）：是指生态系统中，组成生物生物体的C、H、O、N、P、S、Ca等元素，不断进行着从无机环境到生物群落，再回到无机环境的循环过程。生物圈的物质循环还包括水循
4、环、氮循环、磷循环和硫循环等。这些物质循环也是生物圈物质循环的重要组成部分，它们为各种生物的生存和发展提供了条件。【学生活动】活动4：水循环阅读教材84页积极思维：地球上的水是怎样循环的？“海纳百川”和“云蒸霞蔚”等自然现象的形成与水循环有什么关系？ 活动5：分析物质循环和能量流动的关系科学家调查了某地区一个生态系统的能量流动和碳循环状况。根据调查结果绘制了如下示意图。图中AD、分别指什么？提示：在生物圈中，物质循环和能量流动是同时进行的，两者相互依存，不可分割。能量的固定、储存、转移和释放，都离不开物质的合成和分解过程。物质作为载体，使能量沿着食物链（网）流动；能量作为动力，使物质在生物群落
5、和无机环境之间能不断地循环反复。列表比较能量流动和物质循环。二、有害物质通过食物链呈现富集现象生物圈中物质循环依赖于食物链，有害物质（如重金属、部分化学药剂）的富集现象也与食物链有关。 【学生活动】资料：美国从1948年开始使用DDT到1954年，农作物单位面积上的产量比1943年不使用农药时提高了60。这主要得益于DDT在很大程度上减少了农作物的病虫害。DDT作为商品面向市场时，正值二战及战后时期，世界上多地传染病流行。疟疾、伤寒、霍乱等疾病通过蚊虫大肆传播。世界卫生组织WHO曾表示：“仅就疟疾一种传染病，DDT就拯救了5000万人的生命”。 资料分析得出：DDT曾经的功绩：大幅提升了农作物
6、产量，杀灭害虫、防控传染病发挥重要作用。资料：1962年，美国海洋生物学家雷切尔卡逊所著的寂静的春天出版后，引起国际社会强烈反响，此书在唤起公众意识方面起到了重要作用。书中对包括DDT在内的农药所造成的危害，作过生动的描写： “天空无飞鸟，河中无鱼虾，成群鸡鸭羊病倒和死亡，果树开花但不能结果，农夫们诉说着莫名其妙的疾病接踵袭来。总之，生机勃勃的田野和农庄变得一片寂静，死亡之幽灵到处游荡”思考：为什么会出现这样的现象？研究表明：DDT在土壤中的半衰期为24年，在生物体内代谢的半衰期为8年。也就是说，无论在无机环境还是生物体内，DDT都难以降解。思考：DDT在生物体内难以降解，那么一只动物被另一只
7、更高营养级的动物捕食后，会发生什么？【学生活动】活动1：有害物质DDT的循环特点阅读教材88页积极思维：DDT是如何富集的？1用图示食物链的方式归纳DDT进入生态系统的途径。2如果人体出现一定的DDT，分析富集的可能原因。提示：（1）食用了含有DDT的蔬菜、鱼、鸡等（2）在草原生态系统中，人们曾对牧草喷洒DDT，含有DDT的牧草被羊、牛、马等植食性动物摄入，并在它们体内富集，人类食用这些动物的肉、奶后，DDT便进入人体并逐渐富集。3不同营养级生物体内的DDT含量出现怎样的变化趋势？为什么会这样？提示：含量越来越高。DDT在无机环境和生物体内都难以被降解，会通过食物链不断积累，因此越高营养级的动
8、物体内的DDT含量越高。可以看出：DDT也可以像之前学习的碳元素一样从无机环境进入生物群落。但由于难以降解，所以它虽然可以沿食物链传递，但无法像碳元素那样顺利回到无机环境，而是长时间积累在生物体内。生物富集：难以分解的化合物或重金属在生物体内的浓度远超过环境中浓度的现象，称为生物富集。DDT的危害：蓄积在体内的DDT对许多生物具有危害作用，如鸟类体内含DDT会导致产软壳蛋而不能孵化；鳄鱼、老虎等多种动物体内含DDT会导致雄性性征衰落，不利于生殖等。DDT进入人体后，容易积累在人或动物脂肪组织中，并可能形成积累性中毒。如出现头痛、头晕、无力、出汗、失眠、恶心、呕吐，肌肉抽搐等多种中毒症状。此外，
9、DDT已被WHO列为致癌物质。19701995年，各国逐渐禁用DDT并争论DDT的毒性。19962000年，肯定DDT的毒性并酝酿全球消除DDT。我国农业部于2002年发布公告，禁止使用DDT。资料：汞是一种金属元素，俗称水银，原子序数80，元素周期表中IIB族金属，熔点是-38.87，也是在常温、常压下唯一以液态形式存在的金属。常温下汞化学性质稳定，汞蒸气和汞的化合物多有剧毒（慢性）。汞在地壳中自然生成，通过火山活动、岩石风化或作为人类活动的结果，释放到环境中。常用于制造科学测量仪器（如气压计、温度计等）、药物、催化剂等。活动2：重金属汞的循环特点（1）地壳中的汞进入生态系统的两条途径：自然
10、活动，如：火山爆发、岩石风化。人类活动，如：开采、冶炼、喷洒农药。（2）环境的中汞进入生物群落的主要途径：被农作物吸收，然后沿食物链传递。（3）汞如何在人体内富集：汞（尤其是经转化形成的甲基汞）在人体内代谢缓慢，且不易排出，严重时可引起中毒。还可以穿过血脑屏障，损伤大脑。汞中毒的危害：人体对于有害物质有一定解毒能力，但若有害物质积累超过一定程度，就会出现中毒症状。病名：水俣病症状：步履蹒跚、精神失常致病原因：汞在人体内的富集2017年8月16日，关于汞的水俣公约生效，公约要求缔约国自2020年起，禁止生产及进出口含汞产品。2020年10月16日，中国国家药监局宣布自2026年1月1日起，全面禁
11、止生产含汞体温计和含汞血压计产品。有害物质的生物富集的研究意义：从防止重金属污染的食品安全角度而言，人们在选择食用鱼类时，植食性鱼比肉食性鱼更安全。研究发现芦苇能吸收水中的有害物质，人们在鱼、虾、蟹的养殖水域种植适量的芦苇，可以减少有害物质在鱼、虾、蟹体内的富集，提高水产品的安全性。【课堂小结】核心问题：生态系统的物质循环如碳循环如何进行？【课堂检测】1下图为碳循环过程图解，请解答下列问题：（1）图中表示的过程分别是：光合作用，呼吸作用，呼吸作用，捕食，分解作用，燃烧。（2）A、B、C、D表示的生物类群是：生产者 分解者 植食性动物 肉食性动物2关于生态系统的物质循环，下列说法正确的是（ C
12、）A物质循环过程往往伴随能量循环利用B物质循环的本质是化合物在生物圈中的循环 C微生物的分解作用是物质循环的重要环节 D沿食物链富集的物质不参与物质循环过程3下列有关生物富集的叙述，错误的是（ C ）A生物富集现象是通过食物链实现的B排放到生态系统中的有害物质会通过食物链积累C生产者吸收有害物质，体内含量较多D生物富集现象是全球性的4环境中的汞、铅等重金属随食物、饮水进入生物体内后储存在脂肪、神经组织中，不容易被排出体外。某生态系统有甲、乙、丙、丁四个营养级，在某一时间测得生物体内所含某种重金属的浓度如图所示。下列相关叙述错误的是（ C ）A所处营养级越高的生物，其体内重金属浓度越高B乙营养级摄入的能量多于乙营养级同化的能量C该生态系统中物质流动渠道是丙甲乙丁DDDT和重金属都可通过食物链积累【课外拓展】大量的小龙虾壳如何处理？ 8 / 8
