1、第3节生态系统的物质循环学 习 目 标核 心 素 养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1.通过分析生态系统的物质循环和能量流动的关系，建立生命系统的物质和能量观2.通过分析生态系统物质循环的模式图，培养运用理性思维分析问题、解决问题的能力3.通过分析温室效应产生的原因及减缓措施，培养环保意识一、物质循环的概念及特点1概念组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素，都不断地进行着从无机环境到生物群落，又从生物群落到无机环境的循环过程。2特点(1)全球性生物地球化学循环。(2)循环性物质可被
2、生物群落反复利用。二、物质循环的实例碳循环1碳的存在形式(1)无机自然环境：以CO2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循环形式(1)在生物群落与无机环境间：主要以CO2的形式进行。(2)在生物群落内：以含碳有机物的形式进行。3过程图解(1)图中表示的过程分别是：_，_，_，_，_，_。(2)A、B、C、D表示的生物类群是：A_，B._，C._，D._。答案：(1)光合作用呼吸作用呼吸作用捕食分解作用燃烧(2)生产者分解者次级消费者初级消费者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，打破了生物圈中碳循环的平衡。
3、(2)危害：气温升高，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。三、物质循环和能量流动的关系1区别(1)物质循环具有全球性和循环性的特点。(2)能量流动是逐级递减的，是单方向的。2联系(1)二者同时进行，相互依存，不可分割。(2)物质是能量流动的载体，能量是物质循环的动力。四、探究土壤微生物的分解作用1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实验方案案例1案例2实验假设微生物能分解落叶使之腐烂微生物能分解淀粉实
4、验设计实验组对土壤高温处理A杯中加入30 mL土壤浸出液对照组对土壤不做任何处理B杯中加入30_mL蒸馏水自变量土壤中是否含有微生物是否含有微生物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无砖红色沉淀结论分析微生物对落叶有分解作用土壤浸出液中的微生物能分解淀粉判断对错(正确的打“”，错误的打“”)1碳可在森林群落和无机环境之间进行循环。()2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。()3土壤微生物参与生态系统的物质循环。()4植物可通过呼吸作用和光合作用参与生态系统的碳循环。()5生态系统的物质循环和能量流动是独立进行的。()6物质
5、是单向流动、不可循环的。()提示：1.2.3.4.5生态系统的物质循环和能量流动是同时进行，相互依存，不可分割。6物质在生物群落与无机环境间可被循环利用。碳循环及其对环境的影响问题探究1下图是自然界碳循环的简图，据图分析下列有关问题：(1)图中的甲、乙、丙分别是什么？、分别表示什么过程？提示：分解者、消费者、生产者。通过分解者、生产者、消费者的呼吸作用将生物群落内的有机物分解为CO2，返回大气中。(2)大气中CO2进入生物群落的主要途径是什么？(用图中代号表示)提示：。(3)碳循环都是双向的吗？说明理由。提示：不都是。CO2在生物群落和无机环境之间是双向循环的。在生物群落内部，沿食物链(网)传
6、递时，碳循环不是双向的，只能由低营养级向高营养级单向传递。2如果人们不按生态规律办事，乱砍滥伐森林，对生态系统的碳循环有何影响？提示：打破碳循环平衡，使大气CO2进入生物群落过程受阻，大气中CO2的含量就会明显增多。归纳总结 (1)碳循环分析碳存在形式碳循环形式进入生物群落生物群落内部返回无机环境形式CO2含碳有机物CO2方式光合作用和化能合成作用通过食物链或食物网a.生产者和消费者的呼吸作用b.分解者的分解作用c.化学燃料的燃烧方向在群落内部单向，群落与无机环境之间双向碳元素的传递规律：碳元素在无机环境与生物群落之间传递时，只有生产者与无机环境之间的传递是双向的，其他成分之间的传递都是单向的
7、(判断生态系统各成分的依据)。(2)温室效应1.如图表示生物圈中碳循环的部分示意图。A、B、C、D构成生物群落，箭头表示循环过程。下列有关说法正确的是()A大气中的气体X是指二氧化碳和一氧化碳B完成过程的能量主要是由过程提供的CD经、过程获得的能量占A、B、C总能量的10%20%DC处于第三营养级D生物群落与无机环境之间的碳循环是以CO2的形式进行的，故图中大气中的气体X代表CO2；图中A为生产者，B为初级消费者(第二营养级)，C为次级消费者(第三营养级)；完成过程的能量主要由太阳能转化的活跃的化学能提供；捕食食物链中相邻两营养级之间的能量传递效率约为10%20%。故选D。(1)适度松土可以促
8、进图中的什么过程？提示：适度松土可以促进分解者的分解作用，即过程。(2)若D中含有细胞核，则D中将含碳有机物转化为CO2的具体场所是什么？提示：细胞质基质或线粒体基质。(3)写出图中的捕食链。提示：ABC。(4)图中碳元素以有机物形式进行传递的过程有哪些呢？提示：。2如图为部分碳循环示意图，其中、代表不同生物类群，代表相关的生理过程，相关叙述不正确的是()A图中、共同构成生物群落B该生态系统通过捕食关系构成的联系是C经过过程释放的能量会重新经过过程进入生物群落D碳元素在、之间以含碳有机物的形式传递C图中是生产者，、是消费者，是分解者，共同构成生物群落，A正确；分解者不参与构成捕食链，该生态系统
9、构成的捕食关系是，B正确；能量是单向流动的，不能循环重复利用，C错误；碳元素在生物群落之间以含碳有机物的形式传递，D正确。生态系统中物质循环和能量流动的关系问题探究1两位同学在观看有关恐龙的影片时，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：“我体内的物质中可能有远古恐龙体内的物质。”这两位同学的说法对吗？试分析原因。提示：甲同学的说法错误，乙同学的说法正确。因为能量是单向流动的，不能循环利用，而物质是可以循环利用的。2下图是某生态系统的结构模式图，该图中只表示物质流向的箭头是哪些？可表示能量流动的箭头有哪些？(用图中的数字标号表示)提示：和；、和。归纳总结 (1)能
10、量流动和物质循环的关系项目能量流动物质循环形式光能化学能热能化学元素(无机物有机物无机物)特点单向流动、逐级递减往复循环范围生态系统各营养级生物圈(全球性)联系能量的固定、储存、转移、释放离不开物质的合成和分解等过程，两者同时进行、相互依存、不可分割能量流动和物质循环都借助食物链和食物网进行物质是能量沿食物链(网)流动的载体能量是物质在生态系统中反复循环的动力(2)重金属盐和DDT等农药的生物富集作用生物富集作用与能量流动正好相反，能量在沿食物链流动时逐级递减，而农药或重金属盐则存在“生物富集作用”，即营养级越高，该物质浓度越高。如图所示：DDT沿食物链放大1下列关于生态系统食物链中能量和物质
11、的叙述，正确的是()物质是单向流动、不可循环的物质是可循环的能量是单向流动、不可循环的能量是单向流动、可循环的能量是伴随着物质而流动的能量不是伴随物质而流动的ABCDC生态系统中的物质是循环利用的，是能量流动的载体；能量流动是单向的，作为动力推动物质循环的进行。2下图为一个简化的生态系统能量流动和物质循环示意图，对图中箭头的含义表述错误的是()A和可表示生物群落中能量的散失B可表示生物群落中的物质回归无机环境C表示能量在生物体之间单向流动D可表示碳元素从二氧化碳转变为有机物A读图可知，生物群落中能量的散失呼吸作用以热能散失，生物群落中的物质回归无机环境分解者的分解，A错误，B正确；能量在生物体
12、之间单向流动，如图中的、，C正确；碳元素从二氧化碳变有机物光合作用合成有机物，D正确。课堂小结知 识 网 络 构 建核 心 语 句 归 纳1.生态系统的物质循环是指组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素，不断地进行着从无机环境到生物群落，又从生物群落到无机环境的过程。2.物质循环具有全球性和循环性的特点。3.温室效应形成的原因是化石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。4.物质作为能量的载体，使能量沿食物链流动；能量作为动力，使物质不断地在生物群落和无机环境之间循环往返。1(2020全国卷)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，
13、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碳在无机环境与生物群落之间主要以CO2形式循环A消费者的存在能加快生态系统的物质循环，A项错误；光合作用是指生产者利用光能，将二氧化碳和水转化成有机物，并且释放出氧气的过程，大气的CO2库中的碳进入生物群落是通过生产者的光合作用或化能合成作用实现的，生产者的光合作用是碳循环的重要环节，B项正确；土壤中的微生物可以通过呼吸作用将含碳有机物中的碳返回大气中，土壤中微生物的呼吸作用是碳循环的重要环节，C项正确；碳在生物群落和无机环境之间的循环主要以CO2的形式进行，在生物群落内部主
14、要以含碳有机物的形式传递，D项正确。2碳在生物群落与无机环境之间的循环主要是通过()A光合作用B呼吸作用和光合作用C呼吸作用D蒸腾作用和呼吸作用B在生态系统的碳循环过程中，碳循环是以有机物和二氧化碳的形式进行的。通过绿色植物的光合作用，使无机环境中的二氧化碳进入生物群落，生物群落中的碳以有机物形式存在，生产者、各级消费者及分解者又通过呼吸作用将有机物分解成二氧化碳而回到无机环境中去。因此，碳在生物群落和无机环境之间的循环是通过光合作用和呼吸作用进行的。3下列关于物质循环和能量流动的说法，错误的是()A物质是能量流动的载体，能量是物质循环的动力B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
15、C通过绿色植物的光合作用，可完成生态系统的碳循环D食物链和食物网是能量流动和物质循环的渠道C绿色植物的光合作用能将二氧化碳中的碳转化为有机物中的碳，这只是碳循环的一步，并没有完成生态系统的碳循环，C项错误。4某同学完成了土壤微生物的分解作用的对照实验，对照组是 ()A土壤不做处理，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理化性质A实验组和对照组的单一变量是土壤中是否含有微生物，所以对照组应为不做处理的自然土壤，而实验组应将土壤进行灭菌处理，尽可能排除土壤微生物的作用。5.如图为我国北方处于稳定状态的某森林生态系统中碳循环示意图，图中A、B、C、D分别代表生态系统的组成成
16、分，代表碳元素的传递过程。请据图回答问题。(1)写出字母或标号代表的生态系统的组成成分或碳循环过程B_；C_；_；_。(2)碳元素是通过_由无机环境进入生物群落的，而在生物群落中是以_的形式沿_传递的。(3)生物群落中的碳元素归还到无机环境中主要依靠各类生物的_，而另一部分碳元素则以_的形式储藏于地层中。(4)从碳循环的过程可知生态系统的物质循环的特点是_和_；与碳元素的循环过程相比，能量流动的特点是_和_。(5)人类大量开采并燃烧由古代动植物遗体形成的煤和石油等，使地层中经过千百万年积存的碳元素在短期内大量释放，对环境产生的影响主要是_。解析：(1)据图可判断，B代表生产者，C代表消费者，表示光合作用，表示分解者的分解作用。(2)无机环境中的碳主要通过光合作用进入生物群落，在生物群落中以有机物的形式沿食物链(网)传递。(3)生物群落中的碳元素主要依靠生物的呼吸作用回到无机环境中，另一部分则以化石燃料的形式储藏于地层中。(4)生态系统物质循环的特点是全球性和往复循环，能量流动的特点是单向流动和逐级递减。(5)碳元素在短期内大量释放会造成大气中二氧化碳增多，引发温室效应。答案：(1)生产者 消费者 光合作用 分解作用 (2) 光合作用有机物 食物链(和食物网)(3)呼吸作用 化石燃料 (4)全球性往复循环 单向流动 逐级递减 (5)产生温室效应(或大气中二氧化碳增多)
