3.3生态系统的物质循环（2019人教版）（原卷版）

第3节生态系统的物质循环课程内容掌握要求碳循环物质循环生物富集能量流动和物质循环的关系探究土壤微生物的分解作用了解碳循环的过程并掌握图像判断的方法明确物质循环的定义和特点了解生物富集的原因、对象及其特点掌握能量流动和物质循环的联系和差异了解探究土壤微生物的分解作用的实验一．碳循环1.碳的形式与循环途径（1）碳的存在形式非生物环境中：二氧化碳和碳酸盐生物群落内部：含碳有机物（2）碳的流动形式碳在生物群落与非生物环境之间的循环主要是以二氧化碳的形式进行的。碳在生物群落内部以含碳有机物的形式流动（主要以食物链为渠道）。（3）碳的流动途径=1\*GB3①碳进入生物群落的途径：光合作用和化能合成作用。=2\*GB3②碳返回无机环境的途径：生产者、消费者的呼吸作用、分解者的分解作用和化石燃料的燃烧。2.碳循环的特点由于二氧化碳能够随着大气环流在全球范围内进行，因此碳循环具有全球性。3.海洋的作用海洋对于调节大气中的碳含量起着非常重要的作用。当大气中二氧化碳含量增加，水圈中的二氧化碳含量也随之增加；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。4.碳循环的过程（1）碳循环的过程图注：生产者：以植物为主；消费者以动物为主；化石燃料：以煤和石油为主。（2）碳在生态系统各成分之间传递并不都是双向的，只有生产者与非生物环境之间的传递是双向的，其他各成分间的传递均是单向的。（3）判断碳循环图像的方法（类似于生态系统组成成分）=1\*GB3①找到双箭头，两边分别为生产者和大气中的二氧化碳库。其中，除了双箭头外，都被箭头指向的是大气中的二氧化碳库，都指向其他的是生产者。=2\*GB3②余下的两个中，消费者通过箭头指向分解者。=3\*GB3③由生产者和消费者虚线指向的（需要经过漫长的时间转化），并且最终指向大气中的二氧化碳库的是化石燃料。5.与社会的联系世界范围内，化石燃料的开采和使用大大增加了二氧化碳的排放，加剧了温室效应，引起全球性的气候变化。我国一方面采取积极措施减少二氧化碳排放，另一方面大力植树种草，提高森林覆盖率，这在吸收和固定二氧化碳方面发挥了重要作用。研究发现，我国大面积人工林的成长显示出巨大的固碳潜力。20多年来，由于采取秸秆还田等措施，我国农田表层土也储存了大量的碳。如果进一步提高秸秆还田率，农田土壤储碳量还可以进一步提高。典型考法——【例】如图为某生态系统的碳储环示意图，图中汉字为生态系统的组成成分、数字代表生理过程。下列分析错误的是（

）A．碳元素在群落与甲之间主要以CO2的形式进行循环B．图中①为生产者的呼吸作用，②主要为光合作用C．丁为分解者、微生物都是生态系统中的分解者D．大气中的CO2局部短缺时水圈中的CO2能及时进入大气【例】碳中和是指在一定时间内直接或间接产生的二氧化碳或温室气体排放总量，通过植树造林、节能减排等形式，以抵消自身产生的二氧化碳或温室气体排放量，实现正负抵消，达到相对“零排放”。碳中和已成为全球共识，以下是生态系统中碳循环示意图。下列说法正确的是（

）A．碳循环和水循环都是以无机物的形式进行的B．碳在非生物环境中有多种存在形式C．过程③主要是光合作用，大力植树造林是实现碳中和的唯一措施D．过程②和④是导致碳循环平衡被破坏的主要原因二．物质循环1.定义：组成生物体的碳、氢、氧、氮、磷、硫等元素，都在不断进行着从非生物环境到生物群落，又从生物群落到非生物环境的循环过程，这就是生态系统的物质循环。注意：这里所说的生态系统指的是地球上最大的生态系统——生物圈。2.特点：物质循环具有全球性，因此又叫生物地球化学循环。3.应用物质在生态系统中循环往复运动的特点，对于改进农业生产方式有多方面的启示。例如，可采用种养结合的模式，在稻田中养鸭养鱼，动物的取食、消化能促进物质循环，它们排出的粪便中氮、磷等可供水稻吸收利用，它们呼出的二氧化碳还可为水稻的光合作用补充原料。典型考法——【例】下列关于生态系统物质循环的叙述，不正确的是（

）A．所指的物质是指组成生物体的碳、氢、氧、氮、磷、硫等化学元素B．所说的生态系统是指地球上最大的生态系统——生物圈C．所说的循环是指物质在生物群落与非生物环境之间反复出现、循环流动D．物质在循环过程中不断递减三．生物富集1.定义生物体从周围环境吸收、积蓄某种元素或难以降解的化合物，使其在机体内浓度超过环境浓度的现象，称为生物富集。2.对象及其特点（1）对象人类活动向环境中排放了很多有害物质，包括一些重金属，如铅、镉、汞等，以及人工合成的有机化合物，如DDT（有机氯杀虫剂）、六六六（用于防治蝗虫、稻螟虫、蚊、蝇等）。（2）特点：富集物质在环境中的存在形式必须是比较稳定的、必须是生物体能够吸收的、在生物代谢过程中是不易被分解的且无法排出体外的。3.进入食物链的方式铅是一种毒性很强的化学元素，原本以比较稳定的形式存在于环境中，但人类活动加速了铅的循环，改变了铅在环境中的分布。在煤燃烧、有色金属冶炼的过程中，铅会以直径不足0.5μm的微小颗粒被排放进入大气，然后沉降在土壤和植被表面。一部分铅颗粒随降雨进入土壤，另一部分进入水体。植物的根从土壤中吸收铅，叶片也会摄入吸附的铅。在水中生活的植物、浮游动物会直接吸收水中的铅。动物饮用含有铅的水，也会直接摄入铅。进入体内的铅，能够形成多种比较稳定的铅化合物，分布于生物体的多种组织细胞中，导致铅不易被生物体排出，从而积蓄在体内。4.在食物链中的富集一旦含有铅的生物被更高营养级的动物食用，铅就会沿着食物链逐渐在生物体内聚集，最终积累在食物链的顶端。即，在食物链中的营养级越高，有害物质的含量就越高。5.特点由于这些有害物质可以通过大气、水和生物迁移等途径扩散到世界各地，因此，这种现象也是全球性的。典型考法——【例】某些元素被生物体吸收后，会在体内积蓄，在沿食物链传递过程中产生生物富集。某废弃的露天铅矿形成了一个小型湖泊，监测部门工作人员取样调查了湖泊中5种不同生物消化道内食物情况，结果如表。下列相关叙述正确的是（

）生物种类消化道内食物鸬鹚鳊鱼、河蚌河蚌水蚤、小球藻小球藻/鳊鱼水蚤、小球藻水蚤小球藻A．图中铅含量最高的生物应是河蚌B．在表中生物形成的食物网中河蚌占据两个营养级C．铅在食物链中有生物富集现象，不参与物质循环D．鸬鹚捕获一只鳊鱼后，最多可获得鳊鱼20%的能量四．能量流动和物质循环的关系1.二者的联系能量流动和物质循环是生态系统的主要功能，它们同时进行，彼此相互依存，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等过程。物质作为能量的载体，使能量沿着食物链（网）流动；能量作为动力，使物质能够不断地在生物群落和非生物环境之间循环往返。生态系统中的各种组成成分，正是通过能量流动和物质循环，才能够紧密地联系在一起，形成一个统一的整体。2.二者的差异在物质循环过程中，非生物环境中的物质可以被生物群落反复利用；能量流动则不同，能量在流经生态系统各营养级时，是逐级递减的，而且流动是单方向不循环的。典型考法——【例】不列关于生态系统物质循环和能量流动过程的说法，错误的是（

）A．生物圈中的物质可以循环利用，但能量不能循环利用B．能量流动和物质循环是同时进行的，彼此相互依存，不可分割C．任何生态系统都需要不断得到来自系统外的能量补充D．导致水体富营养化的P沿食物链在生物体内聚集，最终积累在食物链顶端五．探究土壤微生物的分解作用1.参考案例1落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？（1）实验材料：带有落叶的土壤（2）实验方法：对照实验（3）实验处理=1\*GB3①对照组：土壤不做处理（自然状态）。=2\*GB3②实验组：土壤要进行处理，以尽可能排出土壤微生物的作用，同时要尽可能避免土壤理化性质的改变（例如，将土壤用塑料袋包好，放在60℃恒温箱中处理1h）。（4）实验结果对照组落叶腐烂；实验组落叶不腐烂。2.参考案例2探究土壤微生物对淀粉的分解作用（1）实验步骤=1\*GB3①将取自农田、林地或花盆等处的土壤放入里面垫有厚纱布的烧杯中，加水搅拌，然后将纱布连同土壤一起取出。将留在烧杯中的土壤浸出液静置一段时间备用。=2\*GB3②另取两个烧杯，编号为A、B，放入等量淀粉糊。在A烧杯中加入30mL土壤浸出液，B烧杯中加入30mL蒸馏水。=3\*GB3③在室温（20℃左右）环境放置7d后，分别取A、B烧杯中的溶液20mL，各放入两支试管中，分别编号为A1、A2，B1、B2。=4\*GB3④在A1、B1中加入碘液，在A2、B2中加入斐林试剂（加热）。=5\*GB3⑤观察试管中溶液的颜色编号，记录实验结果。（2）实验结果A1试管中不变蓝，B1试管中变蓝；A2试管中产生砖红色沉淀，B2试管中不产生砖红色沉淀。1．下列关于生态系统物质循环和能量流动的叙述，正确的是（

）A．使用粪便作肥料，其能量可以流向植物，实现了对能量的多级利用B．物质是能量的载体，生态系统的能量是伴随物质而被循环利用的C．碳在生物群落中循环主要是以CO2的形式进行的D．非生物环境中的物质可以通过多种途径被生物群落反复利用2．下列关于生态系统物质循环的叙述，错误的是（

）A．物质循环发生在生物群落和无机环境之间B．物质循环和能量流动是两个相对独立的过程C．碳元素主要通过光合作用由无机环境进入生物群落D．无机环境中的物质可以被生物群落反复利用3．生态系统的物质循环包括碳循环和氮循环等过程。下列有关碳循环的叙述，错误的是（

）A．消费者没有参与碳循环的过程B．生产者的光合作用是碳循环的重要环节C．土壤中微生物的呼吸作用是碳循环的重要环节D．碳在非生物环境与生物群落之间主要以CO2形式循环4．农田生态系统中的植物主要是水稻和少量杂草，存在的动物有一些昆虫和一些田螺等，其中田螺以一些就近的水生植物、藻类、土壤腐殖质为食。下列关于农田生态系统的结构和功能的叙述，错误的是（）A．在农田生态系统中完成了碳循环等物质循环过程B．田螺能够将有机物分解为无机物，并被水稻和杂草等植物所利用C．田螺的生命活动伴随能量的流入、传递、转化和散失D．农田生态系统的物质循环与能量流动之间是相互依存、不可分割的5．生态系统的功能主要表现在能量流动、物质循环等方面，它们是通过生态系统的核心——生物群落来实现的。下列有关叙述错误的是（

）A．无机环境中的物质可以通过多种途径被生物群落反复利用B．农田生态系统需要不断施肥，是因为农田土壤中的矿质元素随着农产品的输出而流失C．土壤微生物可将有机物分解成无机物后，被植物利用D．处于平衡状态的封闭生态系统不需要外来物质和能量的输入6．在探究土壤微生物对淀粉的分解作用实验中，下列叙述不正确的是（）A．可使用离心机快速制备土壤浸出液B．实验的自变量是土壤浸出液和蒸馏水C．实验中对所用烧杯等器皿无需做灭菌处理D．实验结果可以用碘液和斐林试剂进行检验7．下列关于“探究土壤微生物对淀粉的分解作用”的课题，设计不合理的是（）A．用等量土壤浸出液和蒸馏水处理等量淀粉糊B．实验应分别对土壤浸出液和蒸馏水进行高温灭菌后再处理淀粉糊C．应在20℃左右下处理7天后，再进行相关检测D．用碘液检测淀粉，用斐林试剂检测还原糖8．“泉眼无声惜细流，树阴照水爱晴柔。小荷才露尖尖角，早有蜻蜓立上头。”在生态系统中，各组成成分之间的紧密联系，使生态系统成为一个统一的整体，具有一定的结构和功能。下列有关叙述错误的是（）A．“树”和“小荷”属于该生态系统的基石，它们都能将太阳能固定在其制造的有机物中B．在诗中所描述的生态系统中，蜻蜓等的存在能够加快生态系统的物质循环C．“树阴照水爱晴柔”中的“水”属于生态系统组成成分中的非生物的物质和能量D．池水中的有毒物质会沿食物链逐渐在生物体内聚集，最终积累在分解者体内9．生活在北极圈附近的爱斯基摩人常年以海豹、海鲸为食，体内富集了大量人工合成的有害物质DDT。通过哺乳、胎盘以及血液传播的方式传给婴幼儿，导致婴幼儿的神经受到损伤，无法做精细化的工作。DDT能在动物脂肪中积累，会受热挥发，在低温时沉降到