1、第23课时生态系统的物质循环【目标导航】1.以碳循环为例，分析生态系统中的物质循环。2.尝试探究土壤中微生物的分解作用。3.说明能量流动和物质循环的关系。4.关注碳循环平衡失调与温室效应的关系。一、碳循环1循环形式：在生物群落与无机环境之间主要以二氧化碳的形式进行。2过程图解3特点：具有全球性、循环性。4温室效应(1)形成原因：化学燃料短时间内大量燃烧使大气中CO2含量迅速增加，打破了生物圈碳循环的平衡。(2)危害：加快极地和高山冰川的融化，导致海平面上升，进而对人类和其他许多生物的生存构成威胁。二、生态系统的物质循环 物质：组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素 含义 循环途径：无机环境生
2、物群落物质 范围：生物圈循环 循环流动 特点 具有全球性，因此又叫生物地球化学循环)三、能量流动和物质循环的关系1二者是同时进行的，彼此相互依存，不可分割。2相互关系四、探究土壤微生物的分解作用1案例1(1)实验假设：微生物能分解落叶使之腐烂。(2)实验设计：实验组：对土壤高温处理；对照组：对土壤不做任何处理。2案例2(1)实验假设：微生物能分解淀粉。(2)实验设计：实验组：A烧杯中加入30 mL土壤浸出液；对照组：B烧杯中加入30_mL蒸馏水。知识点一对物质循环概念的理解1下列关于物质循环的叙述中，错误的是()A生态系统的物质循环指的是构成生物体的各种化合物在生物群落和无机环境之间的循环过程
3、B碳在生物群落和无机环境之间的循环主要是以二氧化碳的形式进行的C碳循环具有全球性D大气中的二氧化碳能够随大气环流在全球范围内流动答案A解析物质循环是指构成物质的元素在生物群落和无机环境间的循环过程，它们具有全球性的特点。2关于碳循环的叙述错误的是()A不依赖于水 B需要能量驱动C产生温室气体 D具有全球性答案A解析碳在无机环境与生物群落之间的循环是以CO2的形式进行的。大气中的CO2通过生产者的光合作用(光合作用需要水的参与)转变成有机物进入生物群落，然后通过生态系统的营养结构食物链和食物网进入各营养级(该过程伴随着能量流动)；同时各营养级的呼吸作用、分解者分解有机物都能产生CO2，再返回到大
4、气中(化学燃料的燃烧也产生CO2返回到大气中)，大气中的CO2浓度增加，产生温室效应；碳循环具有全球性。知识点二碳循环过程及特点3如图表示生物圈中碳元素的循环过程，其中A、B、C表示生态系统的不同成分，下列有关叙述正确的是()A过程代表绿色植物的光合作用BA、B分别代表消费者和生产者C是温室效应的主要原因D疏松土壤可以加快过程答案D解析与大气中CO2有双向关系的为生产者(B)，而B、C共同指向的(A)为分解者，C为消费者，为植物呼吸作用产生CO2返回大气的过程，过程为化学燃料燃烧，是造成温室效应的主要原因，是分解者的分解作用，疏松土壤能提供充足的O2会促进此过程。4如图表示某生态系统(部分)的
5、组成及物质和能量流动情况(秃鹫以动物尸体为食)，该生态系统中()AM代表光能，N代表热能，P代表无机盐、CO2B共有4条捕食食物链，秃鹫所占有的营养级最多C图中狼与蚊子之间能量传递效率一般为10%20%D群落内部各营养级的生物量相对稳定维持着该生态系统的稳定性答案D解析具体分析如下：群落中各物种的稳态也就代表生态系统的相对稳定。知识点三探究土壤微生物的分解作用5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”(一种除草剂)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向a、b中喷入等量的“敌草隆”，再置于同一恒温箱
6、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组相同答案A解析实验组为a组，对照组为b组，控制单一变量，故A正确。B项中的a应该是不变的，b可能会部分减少。C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最好。D项没有必要再加一个对照组，和本实验无关。基础落实1在碳循环中，使碳从无机环境进入生物群落的生理作用是()呼吸作用光合作用摄食作用化能合成作用硝化作用反硝化作用A. B.C. D.答案C解析能够将CO2转化为有机物的生理作用是生产者的光合作
7、用和化能合成作用。故选C。2如图是自然界中碳循环的示意图，图中的甲、乙、丙各代表()A甲为生产者，乙为分解者，丙为消费者B甲为消费者，乙为分解者，丙为生产者C甲为分解者，乙为生产者，丙为消费者D甲为生产者，乙为消费者，丙为分解者答案A解析生产者既能固定CO2又能呼吸产生CO2，产生的CO2返回大气，所以甲为生产者，而所有生物的遗体都会流向分解者，所以乙为分解者，丙为消费者。3在生态系统中，碳循环始终是与下列哪项结合在一起的()A光合作用 B呼吸作用C水循环 D能量流动答案D解析物质循环和能量流动始终是结合在一起的。物质作为能量的载体，使能量沿食物链流动；能量作为动力，使物质能够不断地在生物群落
8、与无机环境之间循环往返。4某同学完成了土壤微生物的分解作用的对照实验，对照组要求()A土壤不作处理，自然状态B土壤进行处理C排除土壤微生物的作用D尽可能避免改变土壤的理化性质答案A解析该探究实验的自变量为土壤中是否含有微生物，对实验组要处理为无微生物状态，而对照组则不作任何处理。能力提升5当今地球上大气的CO2浓度增高，由于温室效应，地球温度也有所升高，这将导致海平面上升等恶果。造成CO2浓度增高的原因是()A自然因素破坏了生态系统的自我调节能力B人口剧烈增加，呼出的CO2增多C工业污染和自然资源的不合理利用D生产者同化CO2的效率低答案C解析大气中CO2浓度过高的主要原因是工业污染和自然资源
9、的不合理利用造成的。6下列哪项不属于生物群落中的碳返回大气的途径()A生物的呼吸作用B某些细菌的化能合成作用C分解者的分解作用D森林火灾答案B解析生物群落中的碳返回大气的途径有动植物的呼吸作用、微生物的分解作用以及化学燃料的燃烧。硝化细菌等的化能合成作用是无机环境中的碳进入生物群落的途径之一。7“气候变暖将是一场灾难”，关于这种说法的叙述中不正确的是()A气候变暖导致海平面上升，将给人类带来无法估计的灾难B为防止气候变暖，人类要尽量减少CO2的排放量C为防止气候变暖，人类要尽可能植树造林，保护植被D海水温度升高时，海水向大气释放的CO2将减少，有利于阻止气温升高答案D解析由于工业发展，煤、石油
10、等化学燃料的燃烧及森林的乱砍滥伐，使大气中CO2增多，导致气候变暖。为防止气候进一步变暖，我们应减少CO2的排放量，开发新的清洁能源，并大力植树造林，绿化环境，加强植物的光合作用。D项中海水温度升高，海水向大气释放的CO2将增多，不利于防止气温升高。8从物质循环的角度看，人体内的碳元素根本来源于()A食物中的碳 B大气中CO2中的碳C燃料中的碳 D非生物环境中的碳答案B解析生物体内的碳元素究其根源都是来自生产者从大气中固定的CO2。9某生物兴趣小组的同学为证明某细菌对植物树叶的分解作用，分别提出三种实验方案。其共同之处是：将同一种树的落叶分成甲、乙两等份，实验过程保持树叶湿润，其他实验条件和步
11、骤如下表所示。哪种实验方案能达到目的()序号实验处理甲乙方案一无菌条件自然条件方案二先灭菌，再放于适宜条件下自然条件方案三先灭菌，再放于适宜条件下先灭菌，然后接种某种细菌，最后置于适宜条件下A.方案一 B方案二C方案三 D三个方案都不能达到答案C解析欲证明树叶的分解是由“某种细菌”所引起的，应先将树叶灭菌排除其他微生物对实验结果的干扰，同时应将灭菌后的树叶分两组，一组接种该细菌，另一组不接种，两组均置于适宜条件下培养，以便对此分析得出结论。10下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。请据图回答：(1)生态系统的碳循环是指碳元素在_之间不断循环的过程。(2)X与甲中图
12、示生物类群的能量来源不同，X代表的生物为_；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_。(3)大气中的CO2在甲中图示的_处(在ad中选择)合成有机物；含碳有机物在甲中图示的_处(在ad中选择)可以分解为CO2。(4)在自然界物质循环中，对物质转化不可缺少的是图中哪两类生物(用甲、乙、丙表示)？_。(5)乙代表生态系统哪类成分？_，该类成分体内是否都有线粒体？_。答案(1)生物群落与无机环境(2)化能自养细菌(或硝化细菌等)有核膜包围的细胞核(3)ca和b(4)甲和丙(5)消费者消费者不一定都含线粒体，如蛔虫解析(1)生态系统的碳循环是指碳元素在生物群落和无机环境之间的不断循
13、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，所利用的能量为光能。X与甲图示生物类型不同，但同为自养型生物，所以X为能进行化能合成作用的生物，所表示的生物为化能自养细菌，如硝化细菌。丙所示结构为细菌，Y和丙同为分解者，但细胞结构不同，推断Y的细胞结构为真核细胞，真核细胞不同于细菌的最主要特点是有核膜包围的细胞核。(3)植物细胞中将二氧化碳和水合成有机物的细胞器为叶绿体，即c；将含碳有机物分解为二氧化碳的场所是细胞质基质和线粒体，即a和b。(4)物质循环中，生产者可以实现由无机碳向有机碳转化，而分解者可以将尸体、粪便中的有机碳转化为无机碳。(5
14、)乙代表消费者，消费者不一定都含线粒体，如厌氧生物蛔虫。实验拓展11探究土壤微生物的分解作用。实验假设：_。实验用具及药品：烧杯、纱布、玻璃棒、试管、酒精灯、水、蒸馏水、碘液、斐林试剂、淀粉糊等。实验步骤：(1)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)另取两个烧杯，编号A、B，实验操作填写下表：实验步骤烧杯A烧杯B一二(3)在室温(20左右)下，放置7 d后，分别取A、B两烧杯中的溶液20 mL，各放入两试管A1、A2、B1、B2中。(4)A1A2B1B2加入试剂碘液斐林试剂碘液斐林试剂现
15、象A2、B2加试剂后进行水浴加热(5060，2 min)(5)观察试管中溶液颜色变化，记录实验结果填入(4)表中。实验现象及结论：_。_。结果分析： 上述实验中实验组和对照组分别是_、_，单一变量是_A1、B1两试管加碘液的目的是_；A2、B2加斐林试剂是想验证_的存在，原理是_。答案实验假设：土壤微生物对淀粉有分解作用(或土壤微生物对淀粉无分解作用)实验步骤：(2)一、2 mL淀粉糊2 mL淀粉糊二、30 mL土壤浸出液30 mL蒸馏水(5)实验现象及结论：若A1不变蓝，B1变蓝，A2出现砖红色沉淀，B2不出现砖红色沉淀，说明土壤微生物对淀粉有分解作用若A1、B1均变蓝，A2、B2均无砖红色沉淀，则说明土壤微生物对淀粉无分解作用结果分析：烧杯A烧杯B土壤浸出液中的微生物验证淀粉是否被水解完全是否有可溶性还原糖斐林试剂与可溶性还原糖在5060的水浴加热条件下产生砖红色沉淀解析实验设计利用的原理是淀粉遇碘变蓝，斐林试剂与可溶性还原糖(麦芽糖、果糖、葡萄糖等)在5060水浴条件下加热2 min，呈现砖红色沉淀，本实验为探究实验，实验现象与结论需要讨论，实验设计遵循单一变量的原则，实验组为含有土壤浸出液的A组，B组为对照组。