2021高中生物第5章生态系统及其稳定性第3节生态系统的物质循环学案

第3节生态系统的物质循环

生态系统的物质循环

1.了解碳循环的过程。

碳在无机界

解

学2.理解物质循环的特点。的存在形式

读

习

主

导3.关注碳循环平衡失调与温室效应的关系。

线

航

4.（重点）掌握生态系统中的物质循环的过程。|致—应

5.（难点）理解能量流动和物质循环的关系。

概念

（物质循环卜国反

课堂探究破工难/本栏目通过课堂讲练互动，聚焦重点，剖析难点，全线突破

知识点一碳循环

［新知导学］

1.碳的存在形式

（1）无机自然环境：以C02和碳酸盐（石灰岩、珊瑚礁）等形

式存在.

（2）生物群落：主要以含碳有机物的形式存在。

2.碳的循环形式

⑴生物群落与无机环境之间:C5。

（2）生物群落内部：含碳有机物。

3.过程图解

微生物的

分解作用

4.温室效应

⑴形成原因：化学燃料大量燃烧.

(2)形成结果：大气中二氧化碳含量迅速增加,打破了碳循

我的平衡.

(3)

气温升高

冰川融化

海平面上升

国学后反思A

1.碳元素在无机环境和生物群落中分别以什么形式存在？

在无机环境和生物群落之间以及在群落内部分别以什么形式进

行循环？

提示：碳元素在无机环境中以二氧化碳或碳酸盐的形式存

在，在生物群落中以含碳有机物的形式存在；在无机环境和生

物群落之间以二氧化碳的形式进行循环，在群落内部以含碳有

机物的形式流动。

2.造成温室效应的原因是什么？减缓温室效应可以采取哪

些措施？

提示：温室效应主要是由于化学燃料的大量燃烧以及森林草

原等植被的破坏造成了大气中二氧化碳浓度的升高。减缓温室

效应可以采取以下措施:一是开发新能源,减少化学燃料的使用;

二是大力植树造林，增加对二氧化碳的吸收。

［重难探究］

1.碳循环分析

(1)图示：碳循环过程。

大气中的CO2库

光合作用co2靠箭呼吸

作用82蠲CO?

化

学

费

消

生产者者分解者

燃

料

A

⑵表解:碳循环的形式。

别进入生生物群返回无

项“\

物群落落内部机环境

形式co2含碳有机物co2

生产者和消费者的

光合作用

食物链和呼吸作用，分解者的

方式和化能合

食物网分解作用，化学燃料

成作用

的燃烧

2.碳平衡分析及对环境的影响

(1)碳平衡的含义：

指碳的排放和吸收在数量或质量上相等，大气中的C02浓度

相对稳定。

(2)碳平衡的失调一-温室效应：

形成原因对应措施

、改善能源结构,

’化学燃料的大量］匚二>减少化学燃料

、燃烧,排酸过量co?J燃烧,开发

'新能源/

植被破坏，降低了植物］匚~>|大力推进

对CO2含量质曲节能力J—L建树造林

名师点拨叼物质循环中“物质”和“范围”的认识误

区

(1)物质循环的范围并不是特指哪个生态系统，而是指整个生

物圈。

(2)碳循环的物质特指碳元素,而不是C02,因为碳在生态系

统中有很多存在形式，如有机物中的碳、C02、碳酸盐等.

(3)对碳在生物群落和无机环境之间实现循环的关键成分

是生产者和分解者。

［典题演练］

1.下图表示生物圈中碳元素的循环过程，下列有关叙述不正

确的是(C)

A.B是生态系统的主要成分，增加B有利于减缓温室效应

B.③⑤⑧均属于细胞呼吸

C.A和B属于捕食关系

D.温室效应主要是由⑦过程造成的

解析油物质循环的箭头指向可以看出B是生产者，在生态系

统中处于主导地位。A是分解者，不可能与B构成捕食关系.

2.如图表示生物圈中碳循环的部分示意图。图中甲、乙、

丙、丁分别代表生态系统中不同的组成成分，其中甲是生产者,

表示碳的流动方向，下列叙述正确的是（A）

A.甲主要是指绿色植物

B.甲、乙、丙、丁构成生物群落

C.乙是分解者，丙是消费者

D.碳在甲、丁之间以有机物形式流动

解析：甲是生产者，在生态系统中，生产者是自养生物，主

要是指绿色植物；甲是生产者，乙是消费者，丙是分解者，丁代

表非生物的物质和能量，生物群落不包括丁（非生物的物质和能

量）；碳在甲和丁之间以二氧化碳的形式流动，在生物群落中以

有机物的形式流动.

知识点二能量流动与物质循环的关系

［新知导学］

1.物质循环

（物质:组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素

（i）X循环途径：生物群落『无机环境

理Tffl解］范围:生物南一

中土占［具有遁生隹，物质可以被生物群落反复利用

2寸八I具有全球性，因此又叫生物地球化学循环

2.物质循环与能量流动的关系［判断］

⑴能量流动与物质循环是两个独立的过程.（x）

（2）物质循环是能量流动的载体。（Y）

（3）能量流动是物质循环的动力。（Y）

《学后反思A

3.生态系统的物质循环中的“生态系统”和“物质”分别是指什

么？

提示:“生态系统”指的是地球上最大的生态系统——生物圈；

“物质”是指组成生物体的基本元素，如C、H、0、N、P、S等,

而不是指生物体内的糖类、脂质、蛋白质等化合物.

4.生物圈在物质上是一个自给自足的系统吗?为什么？在能

量上呢？

提示：是。因为生物圈是指地球上所有生物与其无机环境的

总和，是可通过物质循环实现物质上自给自足的系统。生物圈

在能量上不是一个自给自足的系统，因为能量是不可循环的，

必须依赖太阳能的不断输入。

［重难探究］

1.区别

项

能量流动物质循环

目

形光能一化学能一热能

以化学元素形式流动

式（一般形式）

过沿食物链（网）单向流在无机环境和生物群

程动落间往复循环

范

生态系统各营养级生物圈

围

特

单向流动，逐级递减反复利用，循环流动

八占、、

2o联系

⑴能量的固定、储存、转移、释放离不开物质的合成和分解。

（2）物质是能量沿食物链（网）流动的载体.

（3）能量是物质在生态系统中往复循环的动力.

（4）图示（如下图）：

大大气中的co2能量①

气

中

的

光白

co2

太阳能

能量④

名师点拨叼生态系统物质循环和能量流动“平衡”

的理解

(1)一个生态系统的能量流动和物质循环保持着相对的平

衡，这是生态系统相对稳定的重要保证.

(2)在生物圈范围内物质是循环的，但是农田中不断有粮食

产出，所以要不断地补充物质，如施加氮肥.

［典题演练］

3.下图为某生态系统能量流动示意图［单位:J/(cm2-a)］,以

下分析不正确的是(D)

T

A.甲通过光合作用固定在有机物中的总能量为1250

J/(cm2-a)

B.甲到乙的能量传递效率为16%

C.每一营养级的能量大部分用于呼吸作用和被丁利用

D.在此生态系统中，一只狼捕食一只野兔，获得的能量只能

在10%〜20%之间

解析：生态系统中，能量传递效率为10%〜20%,指上一营

养级传递到下一营养级的能量，而不是针对个体来说。一只狼

捕食一只野兔，获得的能量要多于10%〜20%.

4.如图为碳循环示意图，图中A、B代表生态系统的组成

成分。请据图回答问题：

④遗体

(1)图中A表示生产者。碳在过程①和过程②中的流动形

式分别是CO2、含碳有机物。

⑵图中③代表的生理过程是呼吸作用。自然生态系统的碳循

环过程中，碳从大气进入生物群落的速率与返回大气中的速率

大致相同.

(3)生态系统的稳定性大小主要是由图中A、B组成的生态

系统结构的复杂程度来决定的。

解析：图中A为生产者、B为消费者；①主要表示光合作用,

②为捕食，③为生产者和消费者的呼吸作用。碳元素在光合作

用中以C02的形式被利用，在食物链中以有机物的形式流动。生

态系统稳定性的大小主要由A、B组成的生态系统结构的复杂

程度决定。

知识点三探究土壤微生物的分解作用

［新知导学］

1.实验原理

(1)土壤中存在种类、数目繁多的细菌、真菌等微生物，

它们在生态系统中的成分为分解者.

(2)分解者的作用是将环境中的有机物分解为无机物，其分

解速度与环境中的温度、水分等生态因子相关。

2.实验流程

别

案例1案例2

项

实验土壤微生物能分解土壤微生物能分解

假设落叶使之腐烂淀粉

对土壤进行高温灭A烧杯中加入30mL

实验组

菌处理土壤浸出液+淀粉糊

实

B烧杯中加入30mL

验对土壤不做任何

对照组蒸储水+与A等量

设处理

的淀粉糊

计

土壤中是否含有微

自变量是否加土壤浸出液

生物

［典题演练］

5.为探究落叶是否在土壤微生物的作用下腐烂，下列实验

设计中，正确的是（D）

A.该实验的自变量是叶片中是否含有微生物

B.实验组落叶要进行灭菌处理，土壤不处理

C.对照组落叶不做处理，土壤进行灭菌处理

D.该实验的因变量是土壤中落叶的腐烂情况

解析：为探究落叶是否在土壤微生物的作用下腐烂，该实验

的自变量是土壤中是否含有微生物，故实验组土壤要进行灭菌

处理，对照组土壤不做处理；该实验的因变量是土壤中落叶的腐

烂情况.

6.为了了解土壤微生物能否分解农药，并尽快得出实验结

论，有人用“敌草隆”（一种除草齐U）进行实验：取等量砂土分装

于相同的两个容器中，a组高压灭菌，b组不灭菌.下列有关事项

的叙述中正确的是（A）

A.向a、b中喷入等量的“敌草隆”，再置于同一恒温箱中培

养相同时间

B.检测“敌草隆”的消失情况，预计a的“敌草隆，全部消失,

b的基本不变

C.只用砂土实验效果比用几种典型土壤混合后的好

D.再增加c组作为对照,不喷入“敌草隆”，其他处理与a、b

组相同

解析：实验组为a组，对照组为b组，控制单一变量，故A

正确；a应该是不变，b可能会部分减少，故B不正确；因为典

型土壤中含微生物多，所以用几种典型土壤混合后的效果好，故

C不正确;没有必要再加一个对照组,和本实验无关，故D不正确。

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一、选择题

1.生态系统中，C元素进入生物群落开始于（B）

A.C02在生物体内的扩散作用

B.绿色植物固定CCh的光合作用

C.各种动物对有机物的同化作用

D.生物分解有机物的呼吸作用

解析:因为C02进入生物群落首先通过绿色植物的光合作用

将C02和H2O合成储存能量的有机物，在生物群落内部,碳以有

机物的形式流动，最后通过动植物的呼吸作用和微生物的分解

作用将有机物转变成C02和H2。而重新释放到大气中，所以C02

进入生物群落的循环开始于绿色植物固定C02的光合作用。

2.若用甲代表生产者，乙代表消费者，丙代表分解者，丁代

表大气中的C02库。下图中能正确表示甲、乙、丙、丁在碳循

环中的关系的是（B）

ABCD

解析：生产者从无机环境中获得C02,自身又通过呼吸作用

产生C02,所以是双向的，消费者以生产者为食，箭头指向消

费者.

3.关于生态系统的物质循环的叙述，不正确的是（D）

A.所说的物质是指组成生物体的一些基本化学元素

B.所说的生态系统是地球最大的生态系统——生物圈

C.所说的循环是指物质在生物群落与无机环境之间反复利

用、循环流动

D.物质在循环过程中不断递减

解析:物质循环的实质为元素在生物圈这个最大的生态系统

中反复利用、循环流动，在这个过程中物质是守恒的.

4.生物地球化学循环是指组成生物的元素(D)

A.在陆地生态系统中的物质循环和能量流动的复杂过程

B.在能量流动到生态系统各营养级时逐级递减的全过程

C.在组成生态系统的生物群落生物体内的反复循环运动

D.在生物圈的生物群落与无机环境之间的反复循环运动

解析：生态系统的物质循环是指组成生物体的C、H、0、N、

P、S等元素在生态系统的生物群落与无机环境之间反复循环运

动.其中物质循环具有全球性，所以叫“生物地球化学循环”.

二、非选择题

5.如图为生态系统碳循环示意图，其中甲、乙、丙表示生

态系统中的三种成分。

大气中CO2库

请据图回答：

(1)生态系统的碳循环是指碳元素在生物群落与无机环境

之间不断循环的过程。

(2)X与甲中图示生物类群的能量来源不同，X代表的生物为

化能自养细菌(或硝化细菌等);Y的细胞结构与丙中图示生物不

同，Y的细胞结构最主要的特点是有由核膜包围的细胞核。

(3)大气中的C02在甲中图示的£处(在a〜d中选择)合成有

机物:含碳有机物在甲中图示的a、b处(在a〜d中选择)可以分

解成为CO2o

⑷化学燃料除燃烧外,还可以通过微生物的分解途径产生

CO2o

解析:由题目获得的信息有:①生态系统的碳循环途径；②生

态系统的三种成分,甲为生产者、乙为消费者、丙为分解者.解答

本题时，要从碳循环的概念、生态系统的成分等方面进行比较

分析。

(1)生态系统的物质循环是指组成生物体的基本元素在生物

群落和无机环境之间的不断循环过程。

(2)X与甲为生产者，甲所示的生物类群因细胞中含有叶绿

体，可进行光合作用，判断为绿色植物，所利用的能源为光能。

X为自养型生物，但不是绿色植物，所