1、第3章生态系统及其稳定性第3节 生态系统的物质循环基础巩固1.从物质循环的角度看,人体内的碳元素究其根源来自()A.燃料中的碳B.植物中的碳C.食物中的碳D.大气中的二氧化碳解析:人体内的碳元素来自食物,则直接或间接来自绿色植物,而绿色植物中的碳元素存在于有机物中,有机物是由绿色植物进行光合作用将大气中的二氧化碳固定所得,因此人体内的碳元素究其根源来自大气中的二氧化碳。答案:D 2.下列生物群落的生理活动与碳循环直接相关的是()光合作用 呼吸作用 微生物的分解作用蒸腾作用A.B.C.D.解析:绿色植物通过光合作用将二氧化碳转变为有机物中的碳,正确;生物通过呼吸作用能分解有机物,产生二氧化碳并释
2、放到大气中,正确;微生物的分解作用能将有机物分解,产生二氧化碳并释放到大气中,正确;蒸腾作用是指植物体内的水散失到环境中,与碳循环无直接关系,错误。答案:A 3.某生态系统中,镉在沿着食物链转移的过程中产生生物富集。该生态系统中有甲、乙、丙、丁4个营养级,各营养级所积累的镉的相对浓度如下图所示。下列相关叙述错误的是()A.上述4个营养级可以构成食物网B.4个营养级中处于最高营养级的是丙C.镉不属于该生态系统的组成成分D.4个营养级所同化的能量值的关系可表示为丁甲+乙+丙 解析:同一生态系统中不同营养级的生物可以构成食物网,A项正确;某些有害物质沿食物链积累,因此体内含有镉的量越多的生物,营养级
3、越高,则丙所处的营养级最高, B项正确;生态系统的组成成分包括生物群落和非生物环境,镉属于生态系统的组成成分,C项错误;由题图可知,丁含镉量最低,说明其所处的营养级最低,则其固定的能量最多,由于能量是单向传递、逐级递减的,因此4个营养级所同化的能量值的关系可表示为丁甲+乙+丙,D项正确。答案:C4.两名同学在观看有关恐龙的影片,甲同学提出:“我体内的能量中可能有远古恐龙体内的能量”。乙同学也提出:“我体内的物质中也可能有远古恐龙体内的物质”。这两名同学的说法()A.都有道理B.都错误C.只有甲同学的说法有道理D.只有乙同学的说法有道理 解析:生态系统中能量以有机物为载体沿着食物链和食物网单向流
4、动、逐级递减,最终以热能的形式散失,不能循环利用;生态系统中物质可以在生物群落和非生物环境间循环。能量是单向流动、不循环的,所以远古恐龙体内的能量最终转化为热能散失了,故甲同学的说法错误;物质是循环的、可重复利用的,远古恐龙体内的元素可进入非生物环境,非生物环境中的物质可以被生物群落反复利用,所以乙同学的说法有道理。答案:D5.在生物圈中,物质和能量流动的特点是()A.物质流动和能量流动都是循环的B.物质的流动是不循环的,能量的流动也是不循环的C.物质的流动是循环的,能量的流动是单向、不循环的D.物质的流动是单向、不循环的,能量的流动是循环的 解析:生态系统中物质可以在生物群落与非生物环境之间
5、循环往返;能量流动是单向的、逐级递减的。答案:C6.下图所示为碳循环的主要途径,下列有关叙述错误的是()A.图中B能实现光能化学能的转化B.BCD的能量传递效率是变化的C.B、E是实现生物群落与非生物环境沟通的关键环节D.E以B、C、D为食而处于第二、三、四营养级 解析:分析题图可知,A为非生物环境,B为生产者,E为分解者,C和D均为消费者。生产者(B)能进行光合作用,而在光合作用过程中实现了光能化学能的转化,A项正确;相邻两个营养级之间的能量传递效率为10%20%,因此BCD能量传递效率是可以变化的,B项正确;生产者(B)能将无机物转化为有机物,同时储存能量,而分解者(E)能将有机物转化为无
6、机物,并释放能量,因此B、E是实现生物群落与非生物环境沟通的关键环节, C项正确;分解者(E)不参与食物链的组成,D项错误。答案:D 7.下图为碳循环的简明示意图,请据图回答下列问题。(1)图中缺少的一个重要箭头是。(2)A过程是的作用,这一过程有和两种类型。(3)与A过程本质相同的有(填字母)过程。(4)碳在非生物环境中以的形式存在,而在非生物环境与生物群落之间以的形式进行循环。碳循环始终与结合在一起进行。(5)生态系统的四种成分通过和紧密联系在一起而形成一个整体。解析:题图中A指分解者的分解作用;B指动物呼吸作用;C指绿色植物呼吸作用;D指工厂和汽车燃烧燃料。(1)题图中缺少从大气中的二氧
7、化碳库到绿色植物的箭头。(2)A是分解者的分解作用,包括有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。(3)A过程的本质是呼吸作用,B、C过程也是呼吸作用。(4)碳在非生物环境中以二氧化碳或碳酸盐的形式存在,而在非生物环境与生物群落之间以二氧化碳的形式进行循环,物质循环始终与能量流动结合在一起进行。(5)生态系统的四种成分指生产者、消费者、分解者以及非生物的物质和能量,这四种成分通过物质循环和能量流动紧密联系在一起而形成一个整体。答案:(1)从大气中的二氧化碳库到绿色植物(2)分解者分解有氧呼吸无氧呼吸(3)B、C(4)二氧化碳或碳酸盐二氧化碳能量流动(5)物质循环能量流动拓展提高8.中国农民几千年来的耕作方法
8、记载如下:积极种植能够固氮的豆科作物,收集一切可能的有机物质,包括人畜粪便、枯枝落叶、残羹剩饭、河泥、炕土、老墙土以及农产品加工过程中的废弃物等,采用堆肥和沤肥等多种方式,把它们转变为有机肥料,施用到农田中。这种做法不具有的优点是()A.改善了土壤结构B.培育了土壤微生物C.实现了土壤养分的循环利用D.实现了能量的循环利用解析:“无废弃物农业”能改善土壤结构,培育土壤微生物,实现土壤养分(如氮、磷、钾)的循环利用,但不能实现能量的循环利用。答案:D 9.下图所示为一个人工生态系统,下列叙述不符合其能量流动和物质循环特点的是()A.物质经过多级利用实现良性循环B.每一级生产环节都获得产品,提高了
9、生态经济效益C.由于食物链延长,能量逐级损耗,系统总能量利用率降低D.由于各级产物都可以利用,减少了废物和污染解析:题图所示系统实现了物质的循环利用和能量的多级利用,系统总能量利用率提高。答案:C10.(不定项)某同学画出3幅表示生态系统部分碳循环的示意图,下列分析错误的是() 甲 乙 丙A.3幅图中生产者都是AB.图甲中C能促进生态系统的物质循环和能量流动C.图乙中A、B、C、D构成群落,碳在其中流动的形式是有机物D.若使图甲、乙、丙完整表示碳循环,需补充化石燃料燃烧产生二氧化碳 解析:图甲中A为生产者,图乙中A为生产者,图丙中E为生产者,A项错误;图甲中C为消费者,能促进生态系统的物质循环
10、和能量流动,B项正确;图乙中A为生产者,C为非生物环境,E为分解者,B、D为消费者,A、B、D、E构成群落,碳在其中流动的形式是有机物,C项错误;若使图甲、乙、丙完整表示碳循环,需补充化石燃料燃烧产生二氧化碳,D项正确。答案:AC11.(不定项)下图是生态系统中某元素循环的模式图,下列说法正确的是()A.该图主要体现的是碳元素的循环B.E与F两种生物是生态系统不可缺少的成分C.图中的生理过程b在线粒体中进行D.该物质循环具有全球性解析:从物质循环的过程可以判断,E是生产者,F、G是消费者,H是分解者,M是二氧化碳,N是氧气,生态系统不可缺少的成分是E、H。过程a主要是指光合作用。过程b、c是呼
11、吸作用,在细胞质基质和线粒体中进行。答案:AD挑战创新12.气候变化与生态系统的碳循环密切相关。下表为A、B两个不同时期陆地生态系统与大气环境的碳交换情况。请分析回答下列问题。时期碳吸收量/(kga-1)碳释放量/(kga-1)A1.2010141.201014B1.2010141.261014(1)生态系统中碳的吸收主要是通过作用实现的,碳的释放主要是通过作用实现的。(2)表中时期的生态系统处于稳定状态,原因是。(3)由于过度的人工碳排放,破坏了生态系统的,导致大气中增加并加剧全球气候变暖。(4)请你从物质循环的角度思考,如何减轻温室效应。(至少答出两条)解析:(1)生态系统中碳的吸收主要是
12、通过光合作用实现的,碳的释放主要是通过呼吸作用实现的。(2)生态系统处于稳定状态时,吸收二氧化碳的量和释放二氧化碳的量应相等。由题表数据可知,A时期生态系统吸收二氧化碳的量和释放二氧化碳的量相等,因此处于稳定状态。(3)过度的人工碳排放,破坏了生态系统的碳平衡,导致大气中二氧化碳含量增加而加剧全球气候变暖。(4)温室效应加剧主要是因为二氧化碳浓度过高。根据碳循环过程,减轻温室效应的方法包括绿色出行,减少二氧化碳的排放;植树造林,增加对二氧化碳的吸收;开发新能源,减少二氧化碳的排放等。答案:(1)光合 呼吸(2)A 碳吸收量等于碳释放量(3)碳平衡二氧化碳含量(4)绿色出行;植树造林;开发新能源
13、。(任意两条,合理即可)探究实践课:探究土壤微生物的分解作用一、实验目的1.设计和进行对照实验,尝试探究土壤微生物的分解作用,提升科学探究能力。2.分析土壤微生物分解淀粉的情况,理解微生物分解的原理。二、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,它们属于生态系统成分中的分解者。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。三、实验材料土壤、落叶、淀粉、斐林试剂、碘液、烧杯、试管、恒温培养箱、纱布等。四、实验流程案例1:落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗?实验假设:土壤微生物能分解落叶使之腐烂。实验设计实验组:对土壤加热灭菌处理对照
14、组:对土壤不做处理自变量:土壤中微生物的有无实验观察:观察落叶的腐烂程度。案例2:探究土壤微生物对淀粉的分解作用。实验假设:土壤微生物能分解淀粉。实验设计:实验组A烧杯中加入30 mL土壤浸出液A1烧杯:加入碘液A2烧杯:加入斐林试剂对照组B烧杯中加入30 mL蒸馏水B1烧杯:加入碘液B2烧杯:加入斐林试剂自变量微生物的有无实验观察:观察试管中溶液颜色的变化。五、实验操作1.操作提醒。(1)探究活动最好在实验室中进行,以便更好地控制实验变量,避免环境中许多不可控制的因素的影响。(2)各地气候与环境等因素不同,微生物分解落叶的能力也不同,需要的时间也有差异,一般需要温暖、湿润的条件。2.实验报告
15、。实验时间某年某月某日。实验地点实验室。实验环境常温、常压,温度20 等。实验结果实验记录项目案例1案例2实验现象在相同时间内,实验组落叶腐烂程度小于对照组AA1不变蓝A2产生砖红色沉淀BB1变蓝B2无砖红色沉淀产生实验结论案例1:土壤微生物能分解落叶使之腐烂。案例2:土壤微生物能分解淀粉。实验反思成功之处设计对照实验,通过对比,使实验现象更加明显。不足之处采集的土壤样本不够肥沃,其中的微生物数量相对较少。3.实验拓展。夏初落入土壤中的叶片比秋末落入土壤中的叶片分解得快,是因为夏天温度高,还是土壤湿度大,还是综合因素引起的?提示:温度与湿度为两个自变量,设计高温高湿、高温低湿、低温高湿、低温低
16、湿共四个环境,去探究在不同环境下落叶的分解。实验评价1.若探究落叶是否在土壤微生物的作用下腐烂,下列实验设计中不符合实验目的的是()A.可选择带有落叶的土壤为实验材料,筛选出落叶和土壤B.将落叶平均分成两份,把土壤也平均分成两份C.将灭菌的落叶设为实验组,不做处理的落叶设为对照组D.将落叶分别埋入两组土壤中,观察腐烂情况解析:该实验是为了探究落叶的腐烂是否与土壤微生物有关,所以该实验的自变量是土壤中是否含微生物,其他无关变量应保持一致。答案:C2.某生物兴趣小组以带有落叶的表层土壤(深5 cm左右)为实验材料,研究土壤微生物在适宜温度下的分解作用,对土壤的处理见下表。下列有关叙述错误的是()组
17、别1组2组3组4组土壤灭菌不灭菌灭菌不灭菌处理湿润湿润较干燥较干燥A.探究的问题是不同土壤湿度条件下,土壤微生物对落叶的分解作用B.预期结果是1、3组中的落叶不被分解,2、4组中的落叶被不同程度地分解C.为了控制实验中的无关变量,作为实验材料的落叶也应进行灭菌处理D.该实验的自变量为土壤是否灭菌处理,实验中的对照组是1组和3组 解析:由2组和4组可知,该实验探究的问题是不同土壤湿度条件下,土壤微生物对落叶的分解作用,A项正确。1、3组土壤灭菌,没有微生物,落叶不被分解;2、4组土壤中有微生物,但湿度不同,则落叶分解程度不同,B项正确。该实验中微生物来自土壤,所以为控制无关变量,落叶应进行灭菌处
18、理,C项正确。该实验的自变量为土壤是否灭菌和湿度,对照实验需遵循单一变量原则,在湿润条件下1、2组形成对照,对照组为2组;在较干燥条件下3、4组形成对照,对照组为4组,D项错误。答案:D3.下图是两个生态系统中腐殖质总量随时间变化的情况示意图,这两个生态系统分别是()A.a是热带草原,b是热带雨林B.a是热带雨林,b是温带草原C.a是冻原,b是热带雨林 D.a是冻原,b是温带草原解析:土壤腐殖质总量与落叶量、微生物分解能力等因素有关。热带雨林落叶量较大,微生物分解能力强,故土壤腐殖质总量少;冻原落叶较热带雨林少,但微生物活动弱,故土壤腐殖质总量多。答案:C4.某实验小组欲探究土壤微生物的分解作
19、用,请帮助他们完成探究实验设计。(1)材料用具:土壤、落叶、玻璃容器、标签、塑料袋、恒温箱、纱布。 (2)实验步骤。取2个圆柱形的玻璃容器,一个贴上“组” 标签,另一个贴上“组” 标签。将准备好的土壤分别放入2个玻璃容器中,将其中的组放入恒温箱,灭菌 1 h。取落叶12片,分成 2份,分别用包好,埋入 2个容器中,深度约 5 cm。将 2个容器放置于相同的实验室环境中, 1个月后,取出纱布包。观察比较对照组与实验组中落叶的 程度。(3)实验结果及结论。结果:对照组与实验组的落叶相比, 。结论:土壤中的微生物对落叶具有 。 (4)问题思考。在对土壤进行取样时,是取表层土还是深层土?并说明理由。为什么要将土壤置于玻璃容器内?解析:本题属于分析类实验,以教材实验为基础,从一般设计实验程序的角度,采用对照实验的方法,对实验进行分析。对照实验中需要对实验组进行处理,如本实验在60 恒温条件下对土壤进行 1 h灭菌处理;此外,对照实验遵循等量对照,如本实验中对落叶的选取要求形态、 大小相同并分成2等份。分析对照组和实验组的实验材料的改变,要有衡量标准,如本实验中的衡量标准是落叶的腐烂程度。答案:(2)实验对照实验60 纱布腐烂(3)腐烂程度高分解作用(4)取表层土。因为大部分微生物需要进行呼吸作用,表层土中微生物种类及数量更加丰富。将土壤置于玻璃容器内是为了避免空气中的微生物对实验造成影响。
