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第三节　生态系统的物质循环
学习目标　1.理解物质循环的概念。2.通过碳循环的过程，概述物质循环的过程。3.分析有害物质循环的特点和生物富集的过程。4.理解能量流动和物质循环的关系。
一、生态系统的物质是不断循环的
1.物质循环的概念
组成生物体的碳、氢、氧、氮、磷、硫、钙等元素，在生态系统中不断地进行着从________到______________，再回到______________的循环过程。
2.物质循环的特点
(1)________：物质循环是在地球上最大的生态系统——________中进行的，又称为生物地球化学循环。
(2)循环性：组成生物体的元素在________________________之间可以循环往复运动，不会消失。
3.碳循环过程图解
(1)图中①～⑤表示的过程：
①________________，②________________，③__________，④______，⑤____________。
(2)A、B、C表示的生物类群：
A.________________，B.________________，C.________________。
(3)循环与存在形式
①在生物群落与无机环境间：主要以________的形式进行。
②在生物群落内：主要以____________的形式存在。
③在无机环境中：主要以CO2和碳酸盐的形式存在。
4.能量流动和物质循环的关系
[辨正误]
(1)碳在生物群落内主要以有机物的形式存在。(　　)
(2)碳在生物群落内部可以实现循环。(　　)
(3)物质循环具有全球性，物质循环的范围是生物圈。(　　)
(4)能量流动伴随着物质循环在生态系统中反复利用。(　　)
如图为碳元素在生态系统中循环的模式图，图中甲、乙、丙表示生态系统的生物成分，箭头表示生理过程。请据图分析：
(1)甲、乙、丙、丁分别代表生态系统的什么成分？并简述判断的理由。____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
(2)碳在甲、乙、丙之间的流动形式是什么？在甲(或乙或丙)与丁之间的流动形式又是什么？
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(3)图中的字母分别表示什么过程？_____________________________________
____________________________________________________________________
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【学以致用】
1.(2024·江苏盐城期末)下图为生态系统碳循环示意图，其中字母表示生态系统的组成成分，序号①～⑤和⑦表示CO2的排出量或吸收量。下列有关说法正确的是(　　)
A.大气中的CO2由于许多因素的影响，其含量夏季高于冬季
B.达到碳中和时④＝①＋②＋③＋⑤
C.碳达峰是CO2排放量达历史最高后经平台期保持稳定的过程
D.在正常演替过程中，生产者固定CO2量大于整个生物群落排放CO2量
“三看法”快速确认碳循环的各环节
2.(2024·江苏苏州统考)氮在自然界中以多种形式存在，氮循环是生态系统物质循环的重要组成部分，下图所示为氮循环部分过程。下列叙述错误的是(　　)
A.氮元素在农田生态系统中能够循环往复利用
B.硝化作用主要由生产者完成，同时伴随着能量流动
C.参与生物固氮过程的生物可以是消费者，也可以是分解者
D.无机氮进入生物群落的途径有生物固氮作用和植物根系吸收
3.下列关于物质循环和能量流动关系的叙述，错误的是(　　)
A.物质为能量的载体，使能量在生物群落与无机环境之间循环往复
B.能量作为动力，使物质在生物群落与无机环境之间循环往复
C.物质循环的过程中伴随着能量流动
D.二者相互依存，不可分割
二、有害物质通过食物链呈现富集现象
1.有害物质循环的概念
指那些对有机体有害的物质进入生态系统，通过____________或________的过程。
2.有害物质循环的特点
(1)________：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。
(2)有害物质沿着食物链逐级________，最终积累在____________。
3.有害物质循环的实例
(1)生物富集的概念：难以分解的化合物(如DDT)或重金属(如铅、汞)在生物体内的浓度远远超过环境中浓度的现象，称为生物富集。生物富集常伴随________而发生。
(2)DDT的富集
①两种途径进入生态系统：一是经过植物的茎、叶和根进入植物体，在体内积累起来，再依次被植食性动物和肉食性动物逐级取食，逐级富集；二是喷洒的DDT落入地面，经过土壤动物(如取食土壤中有机碎片的蚯蚓)和食虫动物(如鸡)而逐级富集。
②食物链越________，逐级富集量越大。
(3)汞循环
①两条途径进入生态系统：一是通过____________、岩石风化等自然活动；二是经过____________(如开采、冶炼、喷洒农药)。
②汞进入生态系统后，土壤和空气中的汞能在________体内积累，并通过________进入人体，对人类健康产生潜在威胁。
③一般来说，肉食性鱼体内汞含量________植食性鱼，食鱼的鸟在体内蓄积的汞也很多，人食用后容易引起汞中毒。
如图所示为DDT通过某条食物链的积累过程(单位：mg/kg)。
(1)请写出图中所示食物链：________________________。
(2)图中生物体内DDT浓度________(填“高于”或“低于”)水体中DDT的浓度，这种现象称为____________。
(3)比较该食物链中各营养级的DDT浓度：
____________________________________________________________________，
由此可得出的结论是___________________________________________________
____________________________________________________________________。
(4)DDT在生物体内会产生富集的原因：___________________________________
____________________________________________________________________。
重金属和DDT等农药的生物富集现象
(1)过程：生物富集与能量流动正好相反，能量在沿食物链(网)流动时逐级递减，而农药或重金属则存在生物富集现象，即营养级越高，该物质浓度越高。如图所示：
(2)特点：
①全球性：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。
②有害物质沿着食物链逐级递增，最终营养级越高，有害物质浓度就越大。
【学以致用】
4.为更好地建设雄安新区，科研人员调查白洋淀水域生态系统各成分中有机氯农药DDT污染的状况，得到下表所示检测结果。下列说法错误的是(　　)
不同 成分 水 底泥 水生 植物 浮游 动物 底栖 动物 鲫鱼 乌鳢
DDT含量/ (μg·kg－1) 0.1 0.7 6.3 21.0 37.9 19.4 124.4
注：鲫鱼主要以植物为食，乌鳢为肉食性鱼。
A.DDT在生物群落和无机环境间循环往复，不能被分解
B.DDT几乎污染了白洋淀生态系统所有组成成分
C.营养级越高，生物体内的DDT浓度越高
D.水生植物同化的太阳能只有少部分传递给乌鳢
5.曾震惊世界的日本水俣病是人吃了被甲基汞污染的鱼所引起的，经检测，水俣湾海水中甲基汞的含量为0.017 (mg·L－1)[符合0.5(mg·L－1)以下的安全标准]，对海水中具营养关系的甲、乙、丙、丁、戊五种生物体内残存甲基汞的含量分析，结果如下表：
生物 甲 乙 丙 丁 戊
甲基汞浓度/ (mg·L－1) 0.05 5 0.51 50 0.48
则以下叙述错误的是(　　)
A.生物体内甲基汞含量的积累是通过食物链的途径实现的
B.种群丁体内甲基汞含量约为海水的2 941倍，是甲基汞沿食物链逐级富集导致
C.这五种生物最简单的能量流动过程是甲→戊→丙→乙→丁
D.该生态系统内碳循环开始于生产者
1.下列关于生态系统物质循环的叙述，错误的是(　　)
A.所指的物质是指组成生物体的碳、氢、氧、氮、磷、硫、钙等化学元素
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无机环境之间反复出现、循环流动
D.物质在循环过程中不断递减
2.(2024·南通通州期末)碳中和是指CO2吸收量和CO2排放量达到平衡，实现CO2的“零排放”，碳循环是实现“碳中和”的重要途径，下列说法错误的是(　　)
A.碳循环是指CO2在生物群落和无机环境间的循环过程
B.大气中的CO2主要通过绿色植物的光合作用进入生物群落
C.水电、风电和光伏等新能源的利用有利于减少CO2排放
D.植树造林、增加绿地面积有助于降低大气中CO2浓度
3.(2024·江苏徐州统考)如图表示生物圈中碳元素的循环过程，下列有关叙述正确的是(　　)
A.④过程代表绿色植物的光合作用，③过程代表呼吸作用
B.图中A、B、C分别代表消费者、生产者和分解者
C.物质循环是指碳元素在A、B、C间以有机物的形式传递
D.图中A、B、C包含的所有种群共同构成生物群落
4.(2024·四川内江期末)下列关于生态系统中物质循环和能量流动的相关叙述，错误的是(　　)
A.秸秆作饲料喂牲畜，粪便还田后能量可流向植物，实现了对能量的多级利用
B.物质作为能量的载体，能量作为动力，能量流动和物质循环是同时进行的
C.没有物质输出的生态系统，也需要来自系统外的能量补充才能维持功能正常
D.因农产品的输出使氮元素等不能归还农田生态系统，这与物质循环并不矛盾
5.(多选)在煤燃烧、有色金属冶炼过程中铅会以微小颗粒被排放进入大气，然后沉降在土壤和植物表面，而铅进入植物和动物体内后将不易被排出。下列相关叙述正确的是(　　)
A.铅能沿食物链在生物体内聚集，最终积累在食物链的顶端
B.铅随大气、水和生物迁移等途径扩散，生态系统中铅循环具有全球性
C.铅最终通过动植物呼吸作用、分解者分解作用和燃烧等返回无机环境
D.减少化石燃料的燃烧、加大清洁能源利用，可减少大气中铅的来源
6.(2024·江苏扬州期末)生态系统中尿素氮的保留和循环利用是减少氮损失和提高氮利用效率的关键。研究者用15N标记羊尿液，研究尿素氮在植物、土壤、地下水之间的分配。下列叙述错误的是(　　)
A.生物圈中氮元素可以做到自给自足
B.土壤微生物可以促进氮循环的进行
C.氮循环是指尿素在生物群落和无机环境的循环流动
D.土壤中的尿素会被某些细菌分解成NH3，并能再转化为NO、NH等
第三节　生态系统的物质循环
一、
自主梳理
1.无机环境　生物群落　无机环境
2.(1)全球性　生物圈　(2)无机环境与生物群落
3.(1)①光合作用　②呼吸作用　③呼吸作用　④捕食　⑤分解作用　(2)初级消费者　次级消费者　分解者　(3)①CO2　②有机物
4.全球性　循环往复　逐级递减　同时进行　载体　食物链(网)　动力　生物群落和无机环境
辨正误
(1)√
(2)×　提示：碳循环发生在生物群落和无机环境之间。
(3)√
(4)×　提示：物质可以循环利用，但能量不能反复利用。
合作探究
(1)提示：甲和丁之间有双向箭头，且其他几种成分都有箭头指向丁，所以丁为大气中的CO2，甲为生产者；甲和乙都有箭头指向丙，所以丙为分解者，则乙为消费者。
(2)提示：碳在甲、乙、丙之间的流动形式是有机物。在甲(或乙或丙)与丁之间的流动形式是CO2。
(3)提示：b代表光合作用或化能合成作用，d和c代表细胞呼吸，f代表微生物的分解作用，a代表捕食，e和g代表提供给分解者的动植物的遗体、动物的排遗物等。
学以致用
1.D　[由于夏季植物的光合作用能力强于冬季等因素的影响，CO2含量夏季低于冬季，A错误；达到碳中和时④＝①＋②＋③＋⑤＋⑦，B错误；碳达峰是指CO2排放量达到历史最高位，然后经历平台期进入持续下降的过程，是CO2排放量由增转降的历史拐点，C错误；若此生态系统中的生物群落处在朝复杂化演替的过程中，有机物的积累量增加，则生产者固定的CO2的量大于整个生物群落排放的CO2量，D正确。]
2.A　[物质循环具有全球性，并非某个生态系统的物质循环，而是某种元素在整个生物圈的循环，A错误；硝化作用主要由生产者完成，硝化细菌可以用外界环境中的无机物氧化释放的化学能，把CO2和H2O合成为贮藏能量的有机物的过程，即利用硝化作用进行能量转换合成含碳有机物，B正确；固氮过程，进行该过程的生物可以是消费者，如根瘤菌；也可以是分解者，如自生固氮微生物圆褐固氮菌可以利用土壤中的腐殖质，C正确；结合图示可知，无机氮进入生物群落的途径有生物固氮(硝化作用)和植物根系吸收(无机盐离子)，D正确。]
3.A　[生态系统中物质是能量的载体，但能量不能在生物群落与无机环境之间循环往复，A错误。]
二、
自主梳理
1.食物链富集　被分解
2.(1)全球性　(2)递增　最高营养级
3.(1)食物链　(2)②复杂　(3)①火山爆发　人类活动　②农作物　食物链　③大于
合作探究
(1)浮游生物→小鱼→大鱼→白头海雕
(2)高于　生物富集
(3)浮游生物(第一营养级)＜小鱼(第二营养级)＜大鱼(第三营养级)<白头海雕(第四营养级)　DDT在生物体内的浓度随着营养级的提高而逐渐增高
(4)DDT是生物体难以降解的化合物且不易排出
学以致用
4.A　[生态系统中的物质循环是指组成生物体的化学元素在无机环境与生物群落中的循环，不是指DDT这样的难以降解的化合物，DDT会随着营养级的增加，在生物体内不断富集，难以被降解，A错误；据表分析，该生态系统中的组成成分几乎都被DDT污染，B正确；DDT难以降解，在食物链中会出现生物富集现象，营养级越高的生物体内的DDT浓度越高，C正确；生态系统中的能量流动是逐级递减的，故水生植物同化的太阳能只有少部分传递给乌鳢，D正确。]
5.C　[在生态系统中，有害物质可以通过食物链在生物体内不断积累，其浓度随着营养级的升高而逐步增加，种群丁体内甲基汞含量是海水的2 941倍，对这个现象的正确解释是甲基汞沿食物链逐级富集导致，B正确；表中生物构成两条食物链：甲→丙→乙→丁和甲→戊→乙→丁，食物链是能量流动的渠道，故这五种生物最简单的能量流动过程是甲→丙→乙→丁和甲→戊→乙→丁，C错误；生态系统内碳循环开始于生产者的光合作用或化能合成作用，D正确。]
随堂检测
1.D　[生态系统物质循环所指的物质是组成生物体的C、H、O、N、P、S、Ca等一些基本化学元素，A正确；组成生物体的元素从生物群落到无机环境的循环必须在生物圈中进行，B正确；生态系统中的物质循环是指物质在生物群落与无机环境之间反复出现、循环流动，C正确；由于生物营养级越高得到的能量就越少，能量是不断递减的，物质在循环过程中是不变的，D错误。]
2.A　[碳循环是指碳元素在生物群落和无机环境间的循环过程，A错误；大气中的CO2主要通过绿色植物的光合作用进入生物群落，也可通过化能细菌的化能合成作用进入生物群落，B正确；大气中CO2主要来源为化石燃料的燃烧，水电、风电和光伏等新能源的利用有利于减少化石燃料的燃烧，减少CO2排放，C正确；植树造林、增加绿地面积有助于绿色植物通过光合作用吸收更多的CO2，降低大气中CO2浓度，D正确。]
3.D　[自然界中④过程表示绿色植物的光合作用和微生物的化能合成作用，③过程代表生产者的呼吸作用，A错误；图中A、B、C分别代表分解者、生产者和消费者，B错误；物质循环是指碳元素在生物群落和无机环境之间以二氧化碳的形式循环，碳元素在A、C之间的传递是通过含碳有机物实现的，C错误；图中A、B、C分别代表分解者、生产者和消费者，它们包含的所有种群共同构成生物群落，D正确。]
4.A　[植物不会利用粪便中的能量，粪便中的能量可传递给分解者，A错误；生态系统中的物质是能量的载体，同时能量可以为物质的循环提供动力，能量流动和物质循环是同时进行的，B正确；物质是可以循环利用的，但生态系统需要太阳能源源不断地输入才能维持功能正常，C正确；因农产品的输出使氮元素等不能归还农田生态系统，这与物质循环并不矛盾，物质循环是在全球范围内进行的，D正确。]
5.ABD　[铅化学性质稳定，不易分解，不能最终通过动植物呼吸作用、分解者分解作用返回无机环境，C错误。]
6.C　[生态系统中的氮循环属于生态系统的物质循环范畴，生物圈中氮元素可以做到自给自足，A正确；土壤微生物可以通过分解作用将含氮的有机物转化为含氮的无机物，因此能够促进氮循环的进行，B正确；氮循环是指氮元素在生物群落和无机环境的循环，C错误；土壤微生物可以通过分解作用将含氮的有机物转化为含氮的无机物，土壤中的尿素会被某些细菌分解成NH3，并能再转化为NO、NH等，D正确。](共43张PPT)
第三章　生态系统 第三节
生态系统的物质循环
学习目标
1.理解物质循环的概念。2.通过碳循环的过程，概述物质循环的过程。3.分析有害物质循环的特点和生物富集的过程。4.理解能量流动和物质循环的关系。
目录 CONTENTS
1.生态系统的物质是不断循环的
2.有害物质通过食物链呈
现富集现象
3.随堂检测
自主梳理
合作探究
合作探究
思维导图
自主梳理
无机环境
1.物质循环的概念
组成生物体的碳、氢、氧、氮、磷、硫、钙等元素，在生态系统中不断地进行着从____________到____________，再回到____________的循环过程。
2.物质循环的特点
(1)_________：物质循环是在地球上最大的生态系统——_________中进行的，又称为生物地球化学循环。
(2)循环性：组成生物体的元素在___________________________之间可以循环往复运动，不会消失。
生物群落
无机环境
全球性
生物圈
无机环境与生物群落
3.碳循环过程图解
(1)图中①～⑤表示的过程：
①____________，②____________，③____________，④______，
⑤____________。
光合作用
呼吸作用
呼吸作用
捕食
分解作用
(2)A、B、C表示的生物类群：
A._______________，B._______________，C._________。
(3)循环与存在形式
①在生物群落与无机环境间：主要以______的形式进行。
②在生物群落内：主要以_________的形式存在。
③在无机环境中：主要以CO2和碳酸盐的形式存在。
初级消费者
次级消费者
分解者
CO2
有机物
4.能量流动和物质循环的关系
全球性
循环往复
逐级递减
同时进行
载体
食物链(网)
动力
生物群
落和无机环境
[辨正误]
(1)碳在生物群落内主要以有机物的形式存在。( )
(2)碳在生物群落内部可以实现循环。( )
提示：碳循环发生在生物群落和无机环境之间。
(3)物质循环具有全球性，物质循环的范围是生物圈。( )
(4)能量流动伴随着物质循环在生态系统中反复利用。( )
提示：物质可以循环利用，但能量不能反复利用。
√
×
√
×
如图为碳元素在生态系统中循环的模式图，图中甲、乙、丙表示生态系统的生物成分，箭头表示生理过程。请据图分析：
(1)甲、乙、丙、丁分别代表生态系统的什么成分？并简述判断的理由。
提示：甲和丁之间有双向箭头，且其他几种成分都有箭头指向丁，所以丁为大气中的CO2，甲为生产者；甲和乙都有箭头指向丙，所以丙为分解者，则乙为消费者。
(2)碳在甲、乙、丙之间的流动形式是什么？在甲(或乙或丙)与丁之间的流动形式又是什么？
提示：碳在甲、乙、丙之间的流动形式是有机物。在甲(或乙或丙)与丁之间的流动形式是CO2。
(3)图中的字母分别表示什么过程？
提示：b代表光合作用或化能合成作用，d和c代表细胞呼吸，f代表微生物的分解作用，a代表捕食，e和g代表提供给分解者的动植物的遗体、动物的排遗物等。
●碳从生物群落返回无机环境的途径有哪些？
提示：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等。
●既然物质是循环的，为什么农田生态系统还需要经常施肥呢？　　　
提示：物质循环具有全球性，是指在生物圈内进行的循环，而农田是一个较小的生态系统，不断有粮食作物的输出，即物质的输出大于物质的自然输入，因此要不断施加肥料。
●结合下图，分析物质循环与能量流动的关系，回答问题：
(1)图中绿色植物是生态系统成分中的生产者，将其称为生态系统中最基本、最关键的生物因素的原因是什么？(从物质和能量方面分析)
提示：绿色植物能够把光能转化为化学能储存在有机物中，为生态系统中的其他生物提供物质和能量。
(2)能量流动和物质循环的范围分别是什么？能量流动和物质循环能否独立进行？
提示：能量流动和物质循环的范围分别是生态系统的各营养级、生物圈。能量流动和物质循环不能独立进行，能量的固定、储存、转移、释放都离不开物质的合成和分解等过程。
(3)概括物质循环和能量流动之间的区别和联系。
提示：①物质是能量沿食物链(网)流动的载体，能量是物质在生物群落和无机环境之间循环往复的动力。
②在物质循环过程中，无机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，而且能量流动是单方向不循环的。
●碳循环分析
(1)图示碳循环过程
(2)表解碳循环过程
项目 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 营养关系 生产者和消费者的呼吸作用、分解者的分解作用、化石燃料的燃烧
(3)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(判断生态系统各成分的依据)。
(4)碳循环的“物质”特指碳元素，而不是二氧化碳，因为碳在生态系统中有很多存在形式，如有机物中的碳、二氧化碳、碳酸盐等。物质循环中所说的“生态系统”并不是一般的生态系统，而是指地球上最大的生态系统——生物圈，因此物质循环具有全球性。
●物质循环与能量流动的区别与联系
【 学以致用 】
D
1.(2024·江苏盐城期末)下图为生态系统碳循环示意图，其中字母表示生态系统的组成成分，序号①～⑤和⑦表示CO2的排出量或吸收量。下列有关说法正确的是(　　)
A.大气中的CO2由于许多因素的影响，其含量夏季高于冬季
B.达到碳中和时④＝①＋②＋③＋⑤
C.碳达峰是CO2排放量达历史最高后经平台期保持稳定的过程
D.在正常演替过程中，生产者固定CO2量大于整个生物群落排放CO2量
解析　由于夏季植物的光合作用能力强于冬季等因素的影响，CO2含量夏季低于冬季，A错误；
达到碳中和时④＝①＋②＋③＋⑤＋⑦，B错误；
碳达峰是指CO2排放量达到历史最高位，然后经历平台期进入持续下降的过程，是CO2排放量由增转降的历史拐点，C错误；
若此生态系统中的生物群落处在朝复杂化演替的过程中，有机物的积累量增加，则生产者固定的CO2的量大于整个生物群落排放的CO2量，D正确。
A.大气中的CO2由于许多因素的影响，其含量夏季高于冬季
B.达到碳中和时④＝①＋②＋③＋⑤
C.碳达峰是CO2排放量达历史最高后经平台期保持稳定的过程
D.在正常演替过程中，生产者固定CO2量大于整个生物群落排放CO2量
“三看法”快速确认碳循环的各环节
2.(2024·江苏苏州统考)氮在自然界中以多种形式存在，氮循环是生态系统物质循环的重要组成部分，下图所示为氮循环部分过程。下列叙述错误的是(　　)
A
A.氮元素在农田生态系统中能够循环往复利用
B.硝化作用主要由生产者完成，同时伴随着能量流动
C.参与生物固氮过程的生物可以是消费者，也可以
是分解者
D.无机氮进入生物群落的途径有生物固氮作用和植物
根系吸收
解析　物质循环具有全球性，并非某个生态系统的物质循环，而是某种元素在整个生物圈的循环，A错误；
硝化作用主要由生产者完成，硝化细菌可以用外界环境中的无机物氧化释放的化学能，把CO2和H2O合成为贮藏能量的有机物的过程，即利用硝化作用进行能量转换合成含碳有机物，B正确；
固氮过程，进行该过程的生物可以是消费者，如根瘤菌；也可以是分解者，如自生固氮微生物圆褐固氮菌可以利用土壤中的腐殖质，C正确；
结合图示可知，无机氮进入生物群落的途径有生物固氮(硝化作用)和植物根系吸收(无机盐离子)，D正确。
A.氮元素在农田生态系统中能够循环往复利用
B.硝化作用主要由生产者完成，同时伴随着能量流动
C.参与生物固氮过程的生物可以是消费者，也可以是分解者
D.无机氮进入生物群落的途径有生物固氮作用和植物根系吸收
3.下列关于物质循环和能量流动关系的叙述，错误的是(　　)
A.物质为能量的载体，使能量在生物群落与无机环境之间循环往复
B.能量作为动力，使物质在生物群落与无机环境之间循环往复
C.物质循环的过程中伴随着能量流动
D.二者相互依存，不可分割
解析　生态系统中物质是能量的载体，但能量不能在生物群落与无机环境之间循环往复，A错误。
A
食物链富集
1.有害物质循环的概念
指那些对有机体有害的物质进入生态系统，通过_______________或_________的过程。
2.有害物质循环的特点
(1)_________：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。
(2)有害物质沿着食物链逐级______，最终积累在_______________。
被分解
全球性
递增
最高营养级
3.有害物质循环的实例
(1)生物富集的概念：难以分解的化合物(如DDT)或重金属(如铅、汞)在生物体内的浓度远远超过环境中浓度的现象，称为生物富集。生物富集常伴随_________而发生。
(2)DDT的富集
①两种途径进入生态系统：一是经过植物的茎、叶和根进入植物体，在体内积累起来，再依次被植食性动物和肉食性动物逐级取食，逐级富集；二是喷洒的DDT落入地面，经过土壤动物(如取食土壤中有机碎片的蚯蚓)和食虫动物(如鸡)而逐级富集。
②食物链越______，逐级富集量越大。
食物链
复杂
(3)汞循环
①两条途径进入生态系统：一是通过____________、岩石风化等自然活动；二是经过____________(如开采、冶炼、喷洒农药)。
②汞进入生态系统后，土壤和空气中的汞能在_________体内积累，并通过_________进入人体，对人类健康产生潜在威胁。
③一般来说，肉食性鱼体内汞含量______植食性鱼，食鱼的鸟在体内蓄积的汞也很多，人食用后容易引起汞中毒。
火山爆发
人类活动
农作物
食物链
大于
如图所示为DDT通过某条食物链的积累过程(单位：mg/kg)。
(1)请写出图中所示食物链：______________________
___________________。
(2)图中生物体内DDT浓度______(填“高于”或“低于”)
水体中DDT的浓度，这种现象称为____________。
(3)比较该食物链中各营养级的DDT浓度：_________________________________
________________________________________________________，由此可得出的结论是________________________________________________________。
(4)DDT在生物体内会产生富集的原因：_______________________________________。
浮游生物→小鱼→大鱼→
白头海雕
高于
生物富集
浮游生物（第一营养级）＜小鱼（第
二营养级）＜大鱼（第三营养级）<白头海雕（第四营养级）
DDT在生物体内的浓度随着营养级的提高而逐渐增高
DDT是生物体难以降解的化合物且不易排出
重金属和DDT等农药的生物富集现象
(1)过程：生物富集与能量流动正好相反，能量在沿食物链(网)流动时逐级递减，而农药或重金属则存在生物富集现象，即营养级越高，该物质浓度越高。如图所示：
(2)特点：
①全球性：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。
②有害物质沿着食物链逐级递增，最终营养级越高，有害物质浓度就越大。
【 学以致用 】
4.为更好地建设雄安新区，科研人员调查白洋淀水域生态系统各成分中有机氯农药DDT污染的状况，得到下表所示检测结果。下列说法错误的是(　　)
不同 成分 水 底泥 水生 植物 浮游 动物 底栖 动物 鲫鱼 乌鳢
DDT含量/ (μg·kg－1) 0.1 0.7 6.3 21.0 37.9 19.4 124.4
注：鲫鱼主要以植物为食，乌鳢为肉食性鱼。
A.DDT在生物群落和无机环境间循环往复，不能被分解
B.DDT几乎污染了白洋淀生态系统所有组成成分
C.营养级越高，生物体内的DDT浓度越高
D.水生植物同化的太阳能只有少部分传递给乌鳢
答案　A
解析　生态系统中的物质循环是指组成生物体的化学元素在无机环境与生物群落中的循环，不是指DDT这样的难以降解的化合物，DDT会随着营养级的增加，在生物体内不断富集，难以被降解，A错误；
据表分析，该生态系统中的组成成分几乎都被DDT污染，B正确；
DDT难以降解，在食物链中会出现生物富集现象，营养级越高的生物体内的DDT浓度越高，C正确；
生态系统中的能量流动是逐级递减的，故水生植物同化的太阳能只有少部分传递给乌鳢，D正确。
5.曾震惊世界的日本水俣病是人吃了被甲基汞污染的鱼所引起的，经检测，水俣湾海水中甲基汞的含量为0.017 (mg·L－1)[符合0.5(mg·L－1)以下的安全标准]，对海水中具营养关系的甲、乙、丙、丁、戊五种生物体内残存甲基汞的含量分析，结果如下表：
生物 甲 乙 丙 丁 戊
甲基汞浓度/ (mg·L－1) 0.05 5 0.51 50 0.48
则以下叙述错误的是(　　)
A.生物体内甲基汞含量的积累是通过食物链的途径实现的
B.种群丁体内甲基汞含量约为海水的2 941倍，是甲基汞沿食物链逐级富集导致
C.这五种生物最简单的能量流动过程是甲→戊→丙→乙→丁
D.该生态系统内碳循环开始于生产者
C
解析　在生态系统中，有害物质可以通过食物链在生物体内不断积累，其浓度随着营养级的升高而逐步增加，种群丁体内甲基汞含量是海水的2 941倍，对这个现象的正确解释是甲基汞沿食物链逐级富集导致，B正确；
表中生物构成两条食物链：甲→丙→乙→丁和甲→戊→乙→丁，食物链是能量流动的渠道，故这五种生物最简单的能量流动过程是甲→丙→乙→丁和甲→戊→乙→丁，C错误；
生态系统内碳循环开始于生产者的光合作用或化能合成作用，D正确。
D
1.下列关于生态系统物质循环的叙述，错误的是(　　)
A.所指的物质是指组成生物体的碳、氢、氧、氮、磷、硫、钙等化学元素
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无机环境之间反复出现、循环流动
D.物质在循环过程中不断递减
解析　生态系统物质循环所指的物质是组成生物体的C、H、O、N、P、S、Ca等一些基本化学元素，A正确；
组成生物体的元素从生物群落到无机环境的循环必须在生物圈中进行，B正确；生态系统中的物质循环是指物质在生物群落与无机环境之间反复出现、循环流动，C正确；由于生物营养级越高得到的能量就越少，能量是不断递减的，物质在循环过程中是不变的，D错误。
A
2.(2024·南通通州期末)碳中和是指CO2吸收量和CO2排放量达到平衡，实现CO2的“零排放”，碳循环是实现“碳中和”的重要途径，下列说法错误的是(　　)
A.碳循环是指CO2在生物群落和无机环境间的循环过程
B.大气中的CO2主要通过绿色植物的光合作用进入生物群落
C.水电、风电和光伏等新能源的利用有利于减少CO2排放
D.植树造林、增加绿地面积有助于降低大气中CO2浓度
解析　碳循环是指碳元素在生物群落和无机环境间的循环过程，A错误；
大气中的CO2主要通过绿色植物的光合作用进入生物群落，也可通过化能细菌的化能合成作用进入生物群落，B正确；
大气中CO2主要来源为化石燃料的燃烧，水电、风电和光伏等新能源的利用有利于减少化石燃料的燃烧，减少CO2排放，C正确；
植树造林、增加绿地面积有助于绿色植物通过光合作用吸收更多的CO2，降低大气中CO2浓度，D正确。
D
3.(2024·江苏徐州统考)如图表示生物圈中碳元素的循环过程，下列有关叙述正确的是(　　)
A.④过程代表绿色植物的光合作用，③过程代表
呼吸作用
B.图中A、B、C分别代表消费者、生产者和分解者
C.物质循环是指碳元素在A、B、C间以有机物的形式传递
D.图中A、B、C包含的所有种群共同构成生物群落
解析　自然界中④过程表示绿色植物的光合作用和微生物的化能合成作用，③过程代表生产者的呼吸作用，A错误；
图中A、B、C分别代表分解者、生产者和消费者，B错误；
物质循环是指碳元素在生物群落和无机环境之间以二氧化碳的形式循环，碳元素在A、C之间的传递是通过含碳有机物实现的，C错误；
图中A、B、C分别代表分解者、生产者和消费者，它们包含的所有种群共同构成生物群落，D正确。
A.④过程代表绿色植物的光合作用，③过程代表呼吸作用
B.图中A、B、C分别代表消费者、生产者和分解者
C.物质循环是指碳元素在A、B、C间以有机物的形式传递
D.图中A、B、C包含的所有种群共同构成生物群落
A
4.(2024·四川内江期末)下列关于生态系统中物质循环和能量流动的相关叙述，错误的是(　　)
A.秸秆作饲料喂牲畜，粪便还田后能量可流向植物，实现了对能量的多级利用
B.物质作为能量的载体，能量作为动力，能量流动和物质循环是同时进行的
C.没有物质输出的生态系统，也需要来自系统外的能量补充才能维持功能正常
D.因农产品的输出使氮元素等不能归还农田生态系统，这与物质循环并不矛盾
解析　植物不会利用粪便中的能量，粪便中的能量可传递给分解者，A错误；
生态系统中的物质是能量的载体，同时能量可以为物质的循环提供动力，能量流动和物质循环是同时进行的，B正确；
物质是可以循环利用的，但生态系统需要太阳能源源不断地输入才能维持功能正常，C正确；
因农产品的输出使氮元素等不能归还农田生态系统，这与物质循环并不矛盾，物质循环是在全球范围内进行的，D正确。
ABD
5.(多选)在煤燃烧、有色金属冶炼过程中铅会以微小颗粒被排放进入大气，然后沉降在土壤和植物表面，而铅进入植物和动物体内后将不易被排出。下列相关叙述正确的是(　 　)
A.铅能沿食物链在生物体内聚集，最终积累在食物链的顶端
B.铅随大气、水和生物迁移等途径扩散，生态系统中铅循环具有全球性
C.铅最终通过动植物呼吸作用、分解者分解作用和燃烧等返回无机环境
D.减少化石燃料的燃烧、加大清洁能源利用，可减少大气中铅的来源
解析　铅化学性质稳定，不易分解，不能最终通过动植物呼吸作用、分解者分解作用返回无机环境，C错误。
C
6.(2024·江苏扬州期末)生态系统中尿素氮的保留和循环利用是减少氮损失和提高氮利用效率的关键。研究者用15N标记羊尿液，研究尿素氮在植物、土壤、地下水之间的分配。下列叙述错误的是(　　)
A.生物圈中氮元素可以做到自给自足
B.土壤微生物可以促进氮循环的进行
C.氮循环是指尿素在生物群落和无机环境的循环流动
解析　生态系统中的氮循环属于生态系统的物质循环范畴，生物圈中氮元素可以做到自给自足，A正确；
土壤微生物可以通过分解作用将含氮的有机物转化为含氮的无机物，因此能够促进氮循环的进行，B正确；
氮循环是指氮元素在生物群落和无机环境的循环，C错误；课时精练10　生态系统的物质循环
(时间:30分钟分值:50分)
选择题:第1～12题,每小题2分,共24分。答案Ｐ152
【基础对点】
知识点1　生态系统的物质是不断循环的
1.在生态系统的碳循环过程中,以碳的有机物形式流动一般不发生在 (　　)
大气和生产者之间
生产者和植食动物之间
肉食动物和分解者之间
生产者和分解者之间
2.(2024·陕西榆林期末)下图表示某生态系统的碳循环,其中字母表示生物或物质,下列相关说法中,正确的是 (　　)
图中Ａ为生产者,Ｃ为分解者
碳在食物链中以无机物的形式存在
图中的食物链是Ｅ→Ｆ→Ｄ→Ｂ
图中Ｅ→Ｃ箭头表示的是呼吸作用
3.如图为碳循环的部分示意图,下列叙述正确的是 (　　)
碳循环是指ＣＯ2在生物圈的循环过程
伴随Ａ过程的进行,能量输入生物群落中
过程Ｂ只能代表生物的呼吸作用
能完成该循环的生物一定含有叶绿体和线粒体
4.下列关于生态系统物质循环和能量流动的叙述,正确的是 (　　)
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
物质是能量的载体,生态系统的能量是伴随物质而循环利用的
碳在生物群落中循环主要是以ＣＯ2的形式进行的
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
5.(2024·江苏淮安期末)如图所示是生态系统氮循环的部分过程,下列叙述错误的是 (　　)
⑤为固氮过程,进行该过程的生物可以是消费者,也可以是分解者
③为硝化过程,进行该过程的生物一般是分解者
④和⑦过程可表示植物从土壤中同化氮元素
在生物群落内部,氮元素一般以有机氮的形式通过食物链、食物网进行传递
知识点2　有害物质通过食物链呈现富集现象
6.下列关于生物富集的说法,错误的是 (　　)
铅、汞、镉等重金属和ＤＤＴ、六六六等有机物均存在生物富集现象
生物富集会使有害物质在机体内的浓度超过环境中的浓度
物质循环具有全球性,而生物富集现象不具有全球性
能量沿着食物链逐级递减,生物富集则会使有害物质浓度沿着食物链不断升高
7.如图中食物网所代表的生态系统中,施用了杀虫剂林丹,这种杀虫剂自然降解的速度极慢。这种杀虫剂在下列生物体内浓度最高的是 (　　)
Ａ Ｈ Ｇ Ｆ
8.环境中的汞、铅等重金属随食物、饮水进入生物体内以后储存在脂肪、神经组织中而不容易排出体外。某生态系统有甲、乙、丙、丁四个营养级,在某一时间测得所含某种重金属的相对浓度如图所示。下列相关叙述正确的是 (　　)
四种生物都能产生ＣＯ2并将其释放到大气中
乙营养级摄取的能量多于输入乙营养级的能量
该生态系统中的能量流动渠道是丙→甲→乙→丁
四个营养级所同化的能量值的关系可表示为丁=甲+乙+丙
【素养提升】
9.(2024·江苏连云港期末)图1为某生态系统的物质循环示意图,其中甲、乙、丙、丁为生态系统的组成成分,Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ是丙中关系密切的四种生物。图2为该生态系统某种类型的金字塔简图,其中①②③④分别代表不同的营养级。下列说法正确的是 (　　)
物质循环往复意味着任何生态系统在物质和能量上都是自给自足的
图1中有Ａ→Ｂ→Ｄ、Ａ→Ｃ、Ａ→Ｄ三条食物链
图1中的Ｄ处于图2中的③、④营养级
图2中的金字塔可以表示能量金字塔,但不能表示生物量金字塔
10.(多选)如图是自然界碳循环的简图,据图分析,下列叙述正确的是 (　　)
甲为分解者,乙为消费者,丙为生产者
①②③表示ＣＯ2通过甲、丙、乙的呼吸作用进入大气中
④主要表示大气中ＣＯ2通过光合作用进入生物群落
碳元素以有机物的形式在丙→乙→甲所示的渠道流动
11.(多选)下列关于生态系统物质循环和能量流动过程的说法,正确的是 (　　)
生物圈中的物质可以循环利用,但能量不能循环利用
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
任何生态系统都需要不断得到来自系统外的能量补充
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
12.(多选)我国古代先民创立了“无废弃物农业”,保证了几千年来土地一直具有较高的生产能力。下列说法正确的是 (　　)
“无废弃物农业”实现了物质的循环再生
“无废弃物农业”实现了能量的多级利用
“秸秆还田”可改善土壤结构,提高土壤肥力
“秸秆还田”可减少来年农田病虫害的发生
13.(12分)如图表示某生态系统碳循环的部分示意图。请回答下列问题:
(1)(4分)图中的字母　　　表示大气中的ＣＯ2,由于许多因素的影响,使其含量夏季　　　　冬季。
(2)(4分)ＣＯ2被生产者吸收转变成体内物质进入生物群落,再被图中的Ａ、Ｂ的　　　　和Ｃ的分解作用以及Ｅ的燃烧,转变成ＣＯ2后再重新循环。若此生态系统中的生物群落处在正常演替过程中,生产者吸收的ＣＯ2量　　　　　整个生物群落排放的ＣＯ2量。
(3)(4分)若将本题图修改为该生态系统的能量流动示意图,可将Ｄ的含义改为　　　　,其他字母及文字代表的含义不变,还需要修改之处有:增加“光→Ａ”、取消“→Ｅ→Ｄ”、　　　　。
14.(14分)图1为生态系统碳循环示意图,图2为某湖泊生态系统主要生物类群示意图(浮游动物以浮游植物为食,食浮游生物的鱼以浮游植物和浮游动物为食),请据图回答下列问题:
(1)(2分)图1中有　　　　　　条捕食食物链,图2中食浮游生物的鱼属于　　　　　　营养级。
(2)(2分)碳元素在生态系统中主要以　　　　　　　　的形式在生物群落和无机环境之间循环。补充图1中缺少的箭头:　　　　　　(用图1中文字和箭头表示)。
(3)(5分)图2所示某湖泊生态系统能量流动的起点是________________________________________。
浮游动物同化的能量,除一部分流向食浮游生物的鱼外,其余能量的去向是______________________　
____________________________________________________________________________________ (至少两点)。
(4)(5分)图2所示的某些浮游植物会产生有毒物质,与浮游动物相比,食浮游生物的鱼体内有毒物质的含量　　　　　　　(填“高”或“低”),其原因是____________________________________________
___________________________________________________________________________________。
课时精练10　生态系统的物质循环
1.A　[碳元素在大气和生产者之间以二氧化碳的形式流动。]
2.C　[A和E间为双箭头，且指向A的箭头最多，故图中A为大气中的CO2，E是生产者，B、D、F为消费者，C为分解者，A错误；碳在食物链中以含碳有机物的形式存在，碳在无机环境与生物群落之间主要以二氧化碳的形式存在，B错误；食物链是由生产者和消费者构成的，图中A为大气中的CO2，E是生产者，B、D、F为消费者，所以图中食物链是E→F→D→B，C正确；C表示分解者，图中E→C的箭头表示生产者的有机物流向分解者，D错误。]
3.B　[碳循环是指碳元素在生物圈的循环过程，A错误；A表示光合作用和化能合成作用，伴随A过程的进行，能量主要由光能转变为化学能输入生物群落中，B正确；B表示呼吸作用和化石燃料的燃烧，C错误；A表示生产者的光合作用和化能合成作用，光能自养型的蓝细菌和化能合成作用的生物不含叶绿体，B可表示生物的呼吸作用和化石燃料的燃烧；蓝藻和硝化细菌等原核生物能完成该循环，原核生物不含叶绿体和线粒体，D错误。]
4.D　[植物只能利用太阳能，不能利用有机物中的能量；能量不能循环利用；碳在生物群落和无机环境之间主要是以CO2的形式进行循环的，而碳在生物群落中是以含碳有机物的形式流动。]
5.B　[⑤为固氮过程，进行该过程的生物可以是消费者，如根瘤菌；也可以是分解者，如自生固氮微生物圆褐固氮菌可以利用土壤中的腐殖质，A正确；③为硝化过程，进行该过程的生物一般是生产者，如硝化细菌，B错误；④和⑦过程可表示植物从土壤中吸收无机盐，并同化氮元素成有机物，C正确。]
6.C　[有害物质存在生物富集现象，A正确；生物富集可能会使有害物质沿着食物链逐渐在生物体内聚集，导致其在生物体内的浓度高于环境中的浓度，B正确；生物富集现象也具有全球性，C错误；能量流动逐级递减，但是生物富集会使有害物质沿着食物链逐渐在生物体内聚集，D正确。]
7.B　[杀虫剂林丹自然降解的速度极慢，因此这种杀虫剂在生物体内有生物富集作用，生物所处的营养级级别越高，杀虫剂在该生物体内的浓度越高。由图可知，H所处的营养级级别最高，杀虫剂在其体内的浓度最高。]
8.A　[处于该食物链(捕食食物链)中的生物为生产者和消费者，都能通过呼吸作用产生CO2并将其释放到大气中，A正确；乙营养级摄取的能量可能少于输入乙营养级的能量，B错误；该生态系统中的能量流动渠道是丁→乙→甲→丙，C错误；输入该生态系统的总能量来自生产者丁固定的总能量，但是能量在传递过程中是逐级递减的，所以四个营养级所同化的能量值的关系可表示为丁＞甲＋乙＋丙，D错误。]
9.C　[一个完善的生态系统不需要外界的物质补给能够自给自足，但并不是任何生态系统都能自给自足，如农业生态系统中农作物不断的输出，需要不断的补充矿质元素，A错误；根据双向箭头以及指向甲的箭头最多，可判断甲为大气中的CO2、乙为生产者，食物链应该从生产者乙开始，B错误；乙为生产者，是第一营养级，图1中的D可以A为食，也可以B为食，因此D处于图2中的③(第三营养级)、④(第四营养级)营养级，C正确；能量金字塔一定是正置的，生物量金字塔可以是正置也可以是倒置的，图2中的金字塔可以表示能量金字塔、生物量金字塔，D错误。]
10.ABCD　[根据丙和大气中的CO2间存在双向箭头，可判断丙为生产者，根据围绕甲的箭头“多进一出”可判断甲为分解者，则乙为消费者，A正确；甲(分解者)、乙(消费者)、丙(生产者)三者均可通过细胞呼吸产生CO2进入大气中，因此①②③表示CO2通过甲、丙、乙的呼吸作用进入大气中，B正确；生产者可以通过光合作用等吸收CO2，也能通过呼吸作用释放CO2，因此④主要表示大气中CO2通过光合作用进入生物群落，C正确；在生物群落中，碳主要以有机物的形式流动，D正确。]
11.ABC　[生物圈中的物质可以循环利用，但能量单向流动、逐级递减，A正确；能量是物质循环的动力，物质是能量流动的载体，故能量流动和物质循环两者彼此相互依存，不可分割，B正确；任何生态系统都需要不断得到来自系统外的能量补充，因为能量流动是单向流动、逐级递减的，C正确；水中P可被生产者吸收利用，生物体内的含磷化合物会被分解，不会积累在食物链顶端，D错误。]
12.ACD　[“无废弃物农业”的主要原理是物质循环再生，并未实现能量的多级利用，A正确，B错误；“秸秆还田”可把它们转变为有机肥料，施用到农田中，可改善土壤结构，提高土壤肥力，减少来年农田病虫害的发生，C、D正确。]
13.(1)D　低于　(2)呼吸作用　大于　(3)非生物环境　取消“D→A”
解析　(1)根据图中箭头指向及题干信息判断，A代表生产者、B代表消费者、C代表分解者、D代表大气中的CO2、E代表化石燃料。大气中的CO2含量有明显的季节变化和昼夜变化，夏季光合作用比较强，所以夏季大气中的CO2含量比冬季低。(2)生产者和消费者中的碳有一部分通过呼吸作用进入大气。在群落演替的过程中，生产者吸收的CO2量大于整个生物群落排放的CO2量。(3)若将图修改为生态系统的能量流动示意图，则图中D将表示非生物环境，生物不能利用热能，所以取消D到A的箭头。
14.(1)一　第二、三
(2)CO2　微生物→大气中的CO2
(3)浮游植物等生产者固定的太阳能　分解者分解和自身呼吸以热能的形式散失
(4)高　由于生物富集作用，有毒物质通过食物链在生物体内不断积累使其浓度随消费者级别的升高而逐步增加
解析　(1)图1中只有一条捕食食物链，即植物→灰兔→猎豹，图2中食浮游生物的鱼属于第二、三营养级。(2)碳在生物群落和无机环境之间主要是以CO2的形式进行循环的。图中缺少微生物通过分解(呼吸)作用产生CO2的过程，即缺少微生物指向大气中的CO2的箭头。(3)图2所示某湖泊生态系统能量流动的起点是浮游植物等生产者固定的太阳能。浮游动物同化的能量，除一部分流向食浮游生物的鱼外，其余能量的去向是流向分解者和自身呼吸以热能的形式散失。(4)图2所示的某些浮游植物会产生有毒物质，与浮游动物相比，食浮游生物的鱼体内有毒物质的含量高，其原因是由于生物富集作用，有毒物质通过食物链在生物体内不断积累使其浓度随消费者级别的升高而逐步增加。

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