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生态系统的功能
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引言: 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 道进行循环流动的。前面讲的能量流动与
物质循环是不同的,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。而物质循环是在生态系统的生物群落 与无机环境之间可以反复出现,是循环流 动的。那么,生态系统中物质到底是怎样 循环的呢?
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生态系统的物质循环 1、物质循环的概念 物质循环是指组成生物体的C、H、O、N 等基本元素在生态系统的生物群落和无机环
境之间形成的反复循环运动。 由于生物圈内的物质循环带有全球性, 所以这种物质循环又叫生物地球化学循环 简称生物地化循环。
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物质循环的特点水循环 水循环: 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。
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碳的循环过程 碳元素约占生物体干重的49%,碳是有机化合物的“骨架”,没有碳就没有 生命。碳在无机环境与生物群落之间是以CO2的形式进行循环的。
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循环的图解 化石燃料 生产者 无机环境 消费者 分解者 形成石油、 天然气等 燃烧作用 呼吸作用 光合作用 分解作用 摄食作用 呼吸作用
天然气等。 消费者 分解者 分解作用
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要点 (1)碳循环的形式: CO2; (2)碳在自然界中的存在形式: (3)碳在生物体内的存在形式: CO2和碳酸盐;
(4)碳进入生物体的途径: (5)碳在生物体之间传递途径: (6)碳进入大气的途径: CO2; CO2和碳酸盐; 含碳有机物; 绿色植物的光合作用; 食物链; ①生物的呼吸作用 ②分解者有分解作用 ③化石燃料的燃烧
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能量流动和物质循环又有本质 上的区别:能量流经生态系统各个营养级 时是逐级递减,而且运动是单向的、不是 循环的,最终在环境中消失。物质循环是 带有全球性的,在生物群落与无机环境间 物质可以反复出现,反复利用,循环运动 ,不会消失。
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能量流动和物质循环的因果关系 生态系统的存在是靠物质循环和能量 流动来维持的。生态系统的能量流动和物 质循环都是通过食物链和食物网的渠道实 现的,二者相互伴随进行,又相辅相承, 密不可分的统一整体。
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(3)图中D C过程是通过 作用实现的, C D过程是通过 作用实现的,B D过程是通过 作用实现的。碳循环始终与 结合在一起。 (4)生物群落中有一部分碳以 形式储藏在地层中。碳在无机环境中以 形式存在。 C D B A (1)此生态系统的能量流动是从[ ] 固定太阳能开始的。(2)碳元素在大气中与A、B、C之间的流动是以 形式进行的,在生态系统各成分中A为 ,B为 。 例、右图示生态系统碳循环示意图,图中D为大气,请据图回答:
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课堂练习: 识图作答:
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(2)碳在无机环境与生物群落之间以____ 形式进行循环。 (3)碳循环中最简单的循环途径是在 ____ 和大气之间的循环。 呼吸作用
(1)写出①②③④的生理过程及⑤产生 CO2的方式。 ①____ ②____ ③____ ④____ ⑤____ (2)碳在无机环境与生物群落之间以____ 形式进行循环。 (3)碳循环中最简单的循环途径是在 ____ 和大气之间的循环。 呼吸作用 光合作用 微生物分解作用 呼吸作用 燃烧 CO2 绿色植物
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氮循环: 氮是组成蛋白质和核酸的主要成 分。氮占大气成分的79%,必须经过 生物固氮作用、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。
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大气中的N2 氮素化肥 尿素及动植物遗体 NO3- 土壤中的微生物 NH3 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ NO3-
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氮循环 空气中的氮气 土壤中(NH4+,NO3-) 通过捕食 生产者 各级消费者 交换吸附主动运输 同化作用 消化作用 吸收作用 合成作用
大气闪电固氮 土壤中(NH4+,NO3-) 人工合成固氮 生物体组成 生物固氮 微生物的分解作用 脱氨基作用 反硝化作用 含氮废物 含氮部分 通过泌尿系统排出
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蛋白质 尿素 硝酸盐 氨 大气中的N2 ③ 思考: 如图为氮循环的部分示意图①~⑥分别代表不同的生理过程 ① ② ④ ⑤ ⑥
1、从生物类型来看,完成过程①②③的分别是__________菌、________菌、__________菌
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蛋白质 尿素 硝酸盐 氨 大气中的N2 ③ ① ② ④ ⑤ ⑥
2、从生态系统成分的角度看,完成④过程的生物代表_________,完成⑤过程的生物代表________。它们的新陈代谢类型分别是__________、___________ 3、从新陈代谢的角度看,④代表_____作用,⑤代表____作用
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蛋白质 尿素 硝酸盐 氨 大气中的N2 ③ ① ② ④ ⑤ ⑥ 4、老百姓有“雷雨发庄稼”之说,你能解释其中的道理吗?
5、很显然,图中的[ ]过程对农业生产不利,为什么? 6、如果地球上没有反硝化细菌这类生物,你预测空气的成分会出现什么变化?
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蛋白质 尿素 硝酸盐 氨 大气中的N2 ③ ① ② ④ ⑤ ⑥ 7、据以上知识,你认为养鸡场可以利用什么微生物除臭?
8、据统计,全世界每年施用的氮素化肥大约有8×107t,这样做对环境可能带来什么负面影响?
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(三)硫循环
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大气中的SO2 A B C D 化石燃料 ⑦ ② ③ ① ⑥ ⑤ ④ ⑧ ⑨ 1、SO2对植物伤害的主要器官是_____
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地点 酸性物质(ppm) 碱性物质(ppm) 重庆 北京 瑞典 美国
4、影响酸雨形成的因素很多,除大气污染程度外,还与土壤地带性差异、大气和降水以及大气的缓冲能力等因素有关。下表是不同国家和地区雨水酸度与酸碱成分 地点 酸度 酸性物质(ppm) 碱性物质(ppm) PH SO42- NO3- Ca2+ NH4+ 重庆 4.12 13.29 1.39 1.53 1.21 北京 6-7 13.11 3.12 3.63 2.54 瑞典 4.3 3.4 1.9 0.28 0.56 美国 3.92 6.0 2.4 0.30 0.20
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地点 酸性物质(ppm) 碱性物质(ppm) 重庆 北京 瑞典 美国
酸度 酸性物质(ppm) 碱性物质(ppm) PH SO42- NO3- Ca2+ NH4+ 重庆 4.12 13.29 1.39 1.53 1.21 北京 6-7 13.11 3.12 3.63 2.54 瑞典 4.3 3.4 1.9 0.28 0.56 美国 3.92 6.0 2.4 0.30 0.20 据表中数据分析,下列叙述正确与否? A、由于北方的土壤一般呈碱性,空气中的尘粒主要来自土壤,所以北京地区的酸雨相对较少
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地点 酸性物质(ppm) 碱性物质(ppm) 重庆 北京 瑞典 美国
酸度 酸性物质(ppm) 碱性物质(ppm) PH SO42- NO3- Ca2+ NH4+ 重庆 4.12 13.29 1.39 1.53 1.21 北京 6-7 13.11 3.12 3.63 2.54 瑞典 4.3 3.4 1.9 0.28 0.56 美国 3.92 6.0 2.4 0.30 0.20 B、重庆与北京相比,SO2和NO2的排放总量差不多,但雨水的PH值却远远低于北京地区,其原因可能是西南地区土壤呈酸性有关 C、在我国排放的工业废气中,SO2排放量远远大于NO2的排放量,所以适合我国国情的治理酸雨的措施中,最主要的是控制SO2的排放量
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地点 酸性物质(ppm) 碱性物质(ppm) 重庆 北京 瑞典 美国
酸度 酸性物质(ppm) 碱性物质(ppm) PH SO42- NO3- Ca2+ NH4+ 重庆 4.12 13.29 1.39 1.53 1.21 北京 6-7 13.11 3.12 3.63 2.54 瑞典 4.3 3.4 1.9 0.28 0.56 美国 3.92 6.0 2.4 0.30 0.20 D、我国北京SO2和NO2的排放量比美国和瑞典分别高近4倍和2倍,但从总体情况分析,美国和瑞典的雨水PH值比我国低得多,这与这些国家空气中碱性物质相对减少有一定的关系
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(四)生态系统碳循环、氮循环、硫循环的比较
进入生态系统的途径 进入生态系统的形式 返回无机环境的形式 返回途径 三、特点 思考:根据生态系统物质循环的特点,试举例说明为什么治理环境污染要加强国际合作?
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物质循环的主要特点: 物质循环是带有全球性的,生物群落 和无机环境之间的物质可以反复出现反复 利用,周而复始进行循环,不会消失。
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能量流动和物质循环的关系 生态系统的能量流动是随着物质循环而进行 的。能量的固定、转移和释放,离不开物质的 合成与分解等过程,反之亦然。
能量流动和物质循环之间互为因果、相辅相 成,具有不可分割的关系。 总而言之,物质为能量流动提供载体;能量为 物质循环提供动力。
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能量流动和物质循环的相互关系 能量流动 物质循环 主要以有机物形式 单向流动逐级递减 生态系统的各营养级 组成生物体的基本元素在生物
群落与无机环境间反复循环 反复循环维持生态平衡 具全球生物圈 形式 特点 范围 联系 能量流动和物质循环二者相互伴随,相辅相承, 物质为能量流动提供载体;能量为物质循环提供动力。
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THE END
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