师：同学们，今天我们来学习人教版高中生物学选择性必修2第三章第三节生态系统的物质循环第一课时。本章学习目标有：一、通过分析生态系统中生产者、消费者、分解者的生命活动，建立碳循环的基本模型；二、通过分析大气中碳库的平衡与失衡，认同低碳生活理念，形成环保意识，并归纳物质循环过程的概念与特点。
同学们，我们每天都在呼吸。请闭上眼睛，想象一下，当我们呼吸时呼出的二氧化碳分子，在离开身体后会开始怎样的旅行呢？它们有可能飘到深圳、上海、北京，也可能飘到俄罗斯、欧洲、北冰洋等地，然后被各地的植物通过光合作用吸收。那么在这一系列过程中，碳元素会发生哪些变化呢？
要搞清楚这个问题，我们先理下思路：碳在非生物环境和生物体内分别以什么形式存在？在非生物环境中，碳以二氧化碳等形式存在，比如在大气中主要是以二氧化碳的形式，在岩石中是以碳酸钙的形式，在煤、石油中是以有机物的形式，在水体中是以碳酸氢根等形式。而在生物群落中，则主要是以含碳有机物的形式。
由此可见，碳在非生物环境和生物群落中的存在形式有所不同，那么碳是如何进入生物群落的呢？下面我们从生产者、消费者、分解者三个角度来分析。
首先，碳是如何进出生产者的？大气中的二氧化碳一般可以通过光合作用被生产者固定。对于水体中的生产者，则需要先将二氧化碳溶解在水中，被植物吸收后才能固定。除此以外，像硝化细菌等生产者，还可以通过化能合成作用将二氧化碳固定。而生产者主要通过呼吸作用将二氧化碳释放回归到大气中。
那么，碳又是如何进出消费者的呢？消费者通过摄食等活动，经消化吸收，将前一营养级中的有机物同化为自身的有机物，使有机物沿食物链传递。这些同化的有机物中，一部分通过呼吸作用形成二氧化碳释放到大气中，另一部分则留在消费者体内，参与自身的生长发育和繁殖。
碳又是如何进出分解者的呢？当生产者和消费者死亡后，它们的残枝败叶、遗体、粪便中的有机物会被分解者消化吸收，转变为自身的有机物，再通过分解作用将部分有机物分解成二氧化碳，释放到大气中。
了解了以上三个问题后，请同学们按下暂停键，尝试构建碳循环的基本模型，并思考生物体和大气中的碳含量是怎样维持相对稳定的。
这是老师构建的碳循环模型的一种可能。观察该模型，我们可以看到在生物群落内部，也就是生产者、消费者和分解者之间，碳元素主要是以有机物的形式进行传递。把该图简化后，可以看到非生物环境中的碳主要通过光合作用或者化能合成作用，以二氧化碳的形式进入生物群落。反过来，生物群落则通过呼吸作用或分解作用，将体内的碳以二氧化碳的形式释放到非生物环境中。因此，碳在生物群落和非生物环境之间的循环主要是以二氧化碳的形式进行的。由于二氧化碳能随着大气环流在全球范围内流动，所以碳循环也具有全球性。
大气中的二氧化碳还能来自哪些途径呢？当大气中的二氧化碳含量增加时，部分二氧化碳会溶解在水中，导致水圈中的二氧化碳含量随之增加。反过来，如果大气中的二氧化碳发生局部短缺，水圈中的二氧化碳也能及时进入大气。由于地球表面70%以上被海水覆盖，所以海洋对于调节大气中的碳含量起着非常重要的作用。
此外，煤、石油等化石燃料是古代动植物经过几千万到几亿年缓慢形成而固定在地下的。这些化石燃料被人类开发使用，有机物的碳经过燃烧，以二氧化碳的形式释放到大气中，成为大气中二氧化碳的一部分。将上述两个过程补充到我们之前构建的碳循环模型，将会得到一个更加具体的碳循环过程。由此不难看出，大气中碳的稳定受到多重因素的影响。
如果滥伐森林、大量燃烧化石燃料，对碳循环有什么影响呢？从图中我们可以看到，滥伐森林将抑制二氧化碳进入生产者，大量化石燃料的燃烧将加速二氧化碳进入大气，从而使二氧化碳在大气中的浓度大大增加。可见，人类活动对于大气中碳循环的含量有着非常重要的影响，这就是大气碳库的失衡。
如果滥伐森林、大量燃烧化石燃料，对于生态系统中的碳循环和生态环境会有如下影响：滥伐森林将会减少植物对大气中二氧化碳的吸收和固定，化石燃料的大量使用，将大大增加大气中二氧化碳的排放，打破碳循环的平衡，加剧温室效应，引起全球性的气候变化。
二氧化碳等温室气体是如何引起温室效应的呢？下面通过示意图简单讲解一下：太阳的短波辐射易通过大气层被地表吸收，地表升温后发出长波辐射，大部分的长波辐射会被大气层中的温室气体，比如二氧化碳、甲烷等所阻挡，导致地表进一步升温。如果大气层中温室气体浓度越高，这种升温效果就越显著。
温室效应对全球会造成严重的影响，包括引起冰山、雪山融化，海平面上升，导致沿海低洼城市和国家可能被淹没；影响农业和粮食资源的生产，威胁人类和其他生物的生存。
若要缓解温室效应，关键是要维持大气中二氧化碳的浓度适中。措施主要有两个方面：一是减少碳排放，比如减少化石燃料的燃烧，开发新能源；二是增加碳储存，包括大力植树造林，保护好海洋，海洋也是地球上重要的碳储存库。
为此，我国开展了一系列环保行动，包括推广植树造林，比如塞罕坝林场，通过几代人的努力，将沙漠变成了绿洲；提倡秋收后麦秆还田而不燃烧，增加土壤的碳储量；大力发展光能、风能、水能等清洁能源。此外，还通过加大科研投入，推广高产作物，发展无废物农业等措施，多管齐下，争取早日实现碳达峰和碳中和。
同学们，我们又可以为维持大气中的碳平衡做点什么呢？比如不浪费粮食、节省水电气，践行绿色低碳出行、少用一次性消费品等，做一名真正的低碳实践者。今天你行动了吗？