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第3节　生态系统的物质循环
1.右图为某湿地生态系统的碳循环简图，字母表示生态系统的成分，箭头表示碳的流动方向。结合图示信息分析，下列叙述正确的是(　 　)
A．图中只有一条食物链，生物B处于最高营养级
B．图中生产者不一定是植物，消费者不一定是动物，分解者不一定是微生物
C．图中E是生产者，都是自养型生物，都能进行光合作用合成有机物
D．若题图表示生态系统的能量流动，则指向C的箭头代表呼吸作用
2.(2024·陕西渭南一模)图甲是某草原生态系统中碳循环模式图，A～D表示生态系统的组成成分；图乙表示该生态系统的部分食物网，已知鼠和昆虫粪便中的能量为X，呼吸作用消耗的能量为Y，用于生长、发育和繁殖的能量为Z。下列叙述错误的是(　 　)
甲 乙
A．图甲中D→B→C可表示一条食物链
B．图乙中的植物对应图甲中的D
C．图乙中第二营养级的同化量为Y＋Z
D．碳在生物群落内主要以含碳有机物的形式传递
3.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C、H、O、N、P、S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
4.(2024·茂名期末)下图表示某生态系统的碳循环示意图，其中甲、乙、丙、丁为生态系统的组成成分，①～⑦表示生理过程。下列有关该图的分析，正确的是(　 　)
A．丁属于该生态系统的次级消费者
B．图中箭头可以表示碳元素的循环方向
C．④⑤表示乙、丙呼吸作用产生的CO2去向
D．⑥增多是温室效应产生的主要原因
5.如图为生物圈碳循环过程示意图，甲～丁表示生态系统的成分，①～⑦表示过程。下列叙述正确的是(　 　)
A．①⑤⑥表示细胞呼吸
B．①和②的速率基本相等
C．甲→丙→丁构成捕食食物链
D．③④⑦过程中碳以有机物的形式传递
6.(2024·广东模拟)在碳循环过程中，地球系统存储碳的载体称为碳库，包括大气、土壤植物和海洋等。通过衡量各碳库对大气CO2的贡献，碳库可分为碳源(向大气中排放CO2)和碳汇(吸收大气CO2)。农田生态系统是最活跃的碳库，它既可能是碳源，也可能是碳汇。该碳库包括农作物碳库和土壤碳库，是维系社会系统粮食和工业原材料供应，调节大气CO2的重要组成部分。下列叙述错误的是(　 　)
A．农作物碳汇等于农作物呼吸消耗减去人类收获和其他用途消耗量
B．农作物收获期短，粮食和秸秆大多被消耗掉，更容易成为碳源
C．农田土壤碳库由土壤有机碳、微生物活动和根系生长三部分构成
D．人类对土地的利用方式、耕作方式与管理等影响农田土壤的碳汇
7.(2024·珠海期末)科研人员测定生活在某库区水域中层、具有捕食关系的五种鱼体内重金属的含量(ng·g-1)，结果如下表所示。下列相关叙述错误的是(　 　)
鱼的种类 甲 乙 丙 丁 戊
汞(Hg) 17.8 61.9 70.4 117.0 112.0
铅(Pd) 27.3 34.9 52.5 84.3 75.8
A．在五种鱼中，甲种鱼所处营养级的总能量最多
B．丁、戊鱼的食物来源和生存空间可能高度相似
C．汞、铅的物质循环过程与碳元素的循环过程相同
D．鱼体内的重金属浓度高于水中的浓度称作生物富集
8.(2024·汕头澄海区期末)下图是a、b、c三地区森林相同单位时间内土壤有机物分解状况。下列分解作用强弱关系正确的是(　 　)
A．a＞c＝b　　　　 B．c＞b＞a
C．c＝b＞a　　　　 D．a＞b＞c
9.(2025·惠州第一中学)磷(P)是导致水体富营养化的重要元素之一。湖水中P会随生物遗体残骸、排泄物等沉入底泥。当遇到风浪扰动时，浅水型湖泊底泥中的 P会进入上层水体而被生物重新利用；深水型湖泊中因水体过深，底泥中的P无法被风浪扰动进入上层水体。若仅考虑P循环，下列叙述正确的是(　 　)
A．水中P沿食物链在生物体内聚集，导致最高营养级的生物P含量最高
B．定期清淤对缓解两种类型湖泊富营养化具有同等效果
C．减少外源性P的输入是控制深水型湖泊富营养化的关键措施
D．相同条件下，深水型湖泊比浅水型湖泊更易发生富营养化
10.(2024·广东期末)下图为生态系统碳循环示意图，请据图回答下列问题：
(1)碳循环是指碳元素主要以__ __的形式在__ __之间循环流动。
(2)图中A和E分别表示__ __作用。
(3)工业快速发展，造成化石燃料燃烧过程加剧，打破了__ __，使大气中CO2增加，加剧了温室效应，引起全球性的气候变化。缓解温室效应需要世界各国的共同参与，原因是__ __。党的二十大报告提出，必须牢固树立和践行“绿水青山就是金山银山”的理念，站在人与自然和谐共生的高度谋划发展，积极稳妥推进碳达峰、碳中和。为了实现2030年前“碳达峰”和2060年前“碳中和”的目标，请你从不同的角度提出两条具体措施：__ __ 。
11.(2025·汕头潮阳河溪中学)推动“碳达峰”“碳中和”已成为全球共识，生态系统中碳循环示意图如下图所示。“碳中和”是指在一定时间内产生的CO2排放总量，与通过一定形式吸收的CO2相抵消，达到相对“零排放”。回答下列问题：
(1)生态系统的碳循环是指组成生物的__ __，不断进行着__ __的循环过程，生物群落中碳的主要存在形式是__ __。
(2)图中可体现碳循环均具有__ __性。
(3)达到“碳中和”时，生物圈内所有生物呼吸释放的CO2量__ __(选填“大于”“小于”或“等于”)生产者吸收的CO2量。实现“碳中和”的途径有植树造林、__ __(答出2点)等。据图分析，为实现“碳中和”，大量植树造林等可抵消__ __(填图中序号)过程产生的CO2。
12.碳是构成生命有机体的重要元素之一。下图描绘了碳循环的大致过程，有关叙述错误的是(　 　)
A．图中的食物链由生产者、Ⅱ、Ⅲ构成
B．图中Ⅰ为无机环境，①⑥⑧之和为生产者固定的总能量
C．图中Ⅱ生物同化的能量一定大于Ⅲ生物同化的能量
D．①⑦⑧过程碳的存在形式为CO2，②③④⑤⑥过程为有机物
第3节　生态系统的物质循环
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 12
答案 B A D B D A C D C B
1．B　解析：图中E→F→D→B可能含一条食物链，也可能构成食物网，且B代表生物处于最高营养级，A错误。在生态系统中，生产者不一定是植物，如硝化细菌也是生产者；消费者不一定是动物，如营寄生生活的细菌也是消费者；分解者不一定是微生物，如营腐生生活的蚯蚓(动物)是分解者，B正确。生产者都是自养型生物，但有光能自养和化能自养之分，故并不都能进行光合作用，C错误。图中C代表分解者，指向C的箭头代表分解作用，D错误。
2．A　解析：图甲中A是大气中的CO2库，B是消费者，C是分解者，D是生产者，食物链中只存在生产者和消费者，A错误；图甲的D和图乙中的植物均属于生产者，B正确；某一营养级的同化量＝呼吸作用消耗的能量＋用于生长、发育和繁殖的能量，即鼠和昆虫的同化量为Y＋Z，C正确；碳在生物群落的各类生物体中以含碳有机物的形式存在，并通过食物链在生物群落中传递，D正确。
3．D　解析：物质在循环过程中不会递减，D错误。
4．B　解析：分析题图可知，甲代表生态环境中的二氧化碳，乙代表生产者，丙代表消费者，丁代表分解者，A错误；由于丁是分解者，④和⑤代表乙、丙的排遗物、遗体等被分解者分解，C错误；⑥是分解者的呼吸作用释放二氧化碳到环境中去，不是温室效应产生的主要原因，温室效应产生的主要原因是化石燃料的燃烧，D错误。
5．D　解析：①是碳元素进入生物群落的光合作用或化能合成作用，⑤⑥表示细胞呼吸，A错误；若碳循环能保持平衡，则①和②⑤⑥的速率基本相等，B错误；丁是分解者，不能和其他生物构成捕食食物链，C错误；③④⑦是群落内部的碳的流动，碳以有机物的形式传递，D正确。
6．A　解析：农作物碳汇指农作物光合作用固定的二氧化碳量，A错误。
7．C　解析：在五种鱼中，甲种鱼重金属含量最少，所处的营养级最低，含有的总能量最多，A正确；丁和戊两种鱼体内汞和铅的含量最高且含量相近，营养级最高，丁和戊两种鱼可能为肉食性鱼，它们的食物来源和生存空间可能高度相似，B正确；人类活动向环境中排放了很多有害物质，包括一些重金属，如铅、汞等，这些有害物质一进入环境便参与生态系统的物质循环，但是它们的循环过程却与碳、氮元素的循环过程不同，C错误；重金属不容易被分解，因而会在生物体内富集，如鱼体内的重金属浓度高于水中的浓度就称作生物富集，D正确。
8．D　解析：落叶供给量越多，土壤有机物量越少，说明分解作用越强，据图可知，a地区落叶供给量最多，但土壤有机物量最少，而c地区落叶供给量最少，但土壤有机物量最多，因此a地区的分解作用最强，c地区的分解作用最弱，故三地区的分解作用强弱关系是a＞b＞c，D正确。
9．C　解析：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，A错误；结合题干“当遇到风浪扰动时，浅水型湖泊底泥中的P会进入上层水体而被生物重新利用；深水型湖泊因水体过深，底泥中的P无法被风浪扰动进入上层水体”可知，浅水型湖泊比深水型湖泊更容易发生富营养化，定期清除底泥对减缓浅水型湖泊富营养化具有较好的效果，对减缓深水型湖泊富营养化效果不大，B、D错误；磷(P)是导致水体富营养化的重要营养元素之一，向深水型湖泊持续输入磷，会导致水体富营养化，故减少外源P的输入是控制深水型湖泊富营养化的关键措施，C正确。
10．(1)CO2　非生物环境与生物群落　(2)光合作用、分解(呼吸)　(3)碳平衡(碳循环平衡)　碳循环具有全球性　大力植树种草，提高植被覆盖率(退耕还林、退牧还草、秸秆还田等)；开发新能源，减少化石燃料燃烧(开发使用太阳能、风能、核能等)；绿色出行，减少化石燃料燃烧
解析：大力植树种草，提高植被覆盖率(退耕还林、退牧还草、秸秆还田等)；开发新能源，减少化石燃料燃烧(开发使用太阳能、风能、核能等)；绿色出行，减少化石燃料燃烧等措施都可以减少二氧化碳的排放，降低温室效应。
11．(1)碳元素或C　从无机环境到生物群落，又从生物群落到无机环境　含碳有机物　(2)循环往复运动　(3)小于　减少化石燃料燃烧、开发清洁能源　①②④
解析：(1)碳循环指的是组成生物的碳元素不断从无机环境进入生物群落，再由生物群落返回无机环境的循环过程。碳在生物群落中主要以含碳有机物的形式存在，在生物群落与无机环境之间的循环过程，主要是以CO2的形式进行。(2)由示意图可知，碳元素可以从生物群落到无机环境，又可以从无机环境到生物群落，体现了碳循环具有循环往复运动的特点。(3)达到“碳中和”时，生产者吸收的CO2总量应等于CO2排放总量，而CO2排放总量除包括所有生物呼吸作用释放的CO2总量外，还包括化石燃料的开采和使用过程中排放的CO2，故图中生产者吸收的CO2总量大于所有生物呼吸作用释放的CO2总量。过程③主要是光合作用，大力植树造林是实现“碳中和”的有效措施，还可通过开发清洁能源、减少化石燃料的燃烧等实现“碳中和”。通过加大植树造林主要是抵消①②④过程产生的CO2，实现“碳中和”。
12．B　解析：图中Ⅰ为无机环境，主要表示大气中的CO2库，①为生产者固定的总能量。第3节　生态系统的物质循环
知识目标 素养目标
1.以碳循环为例，分析生态系统中的物质循环过程、特点及实践意义(重点)； 2.说明能量流动和物质循环的关系(难点)； 3.举例说明利用物质循环和能量流动规律，人们能够更科学、有效地利用生态系统中的资源； 4.尝试探究土壤微生物的分解作用(难点)； 5.阐明某些有害物质的富集现象及其对相关实践的指导意义 生命观念：建立生态系统的物质观；通过分析能量流动与物质循环的关系，建立物质与能量观；认同物质循环与生态系统的成分、营养结构等相关，进一步认识结构与功能观； 科学思维：利用模型方法说明生态系统物质循环、能量流动的过程和特征；能分析有害物质富集现象、规律和危害； 科学探究：尝试探究土壤微生物的分解作用； 社会责任：通过分析生物富集的过程，说明生物富集的危害，认同应采取措施减少危害
1.碳循环
2.生物富集
概念 生物体从周围环境吸收、积蓄的某种__ __或难以降解的__ __，使其在机体内浓度超过环境浓度的现象
渠道 __ __
终点 __ __营养级生物的体内
3. 物质循环具有循环往复运动、__ __的特点。
[概 念 辨 析]
(1)碳可在森林群落和无机环境之间进行循环。(　 　)
(2)二氧化碳是生物群落与非生物环境中碳循环的唯一形式。(　 　)
(3)海洋能够调节大气中二氧化碳的含量。(　 　)
(4)二氧化碳进入生物群落的途径只有光合作用。(　 　)
(5)生物群落中的碳进入无机环境的方式是呼吸作用和微生物的分解作用。(　 　)
(6)碳元素在生物群落中不能循环，只能沿着食物链或食物网传递给捕食者。(　 　)
(7)温室效应是碳循环中生物呼吸作用和分解作用过强造成的。(　 　)
(8)生态系统的物质循环指的是各种化合物在生物群落与无机环境之间往复循环。(　 　)
(9)铅在生物体内的浓度沿食物链不断升高。(　 　)
(10)在南极企鹅体内的脂肪中发现了DDT，说明生物富集也具有全球性。(　 　)
(11)生态系统中存在生物富集现象，即营养级越高，体内相关元素或难降解化合物的浓度越高。(　 　)
(12)物质循环和能量流动是两个独立的过程。(　 　)
(13)生态系统的物质循环和能量流动的渠道都是食物链和食物网，所以物质和能量都是循环往复的。(　 　)
碳循环是如何进行的
教材P61～62“思考·讨论”“图3-10”及P63“与社会的联系”——碳循环
下面为构建的碳循环模式图，请分析：
(1)a、b代表的生物类群分别是__ __。
(2)代表呼吸作用的是__ __，代表分解作用是__ __，代表光合作用是__ __，f表示__ __ 。
(3)箭头__ __表示的物质是CO2，表示含碳有机物的箭头是__ __ 。
(4)造成温室效应的最直接的因素可用箭头__ __表示。解决温室效应的主要措施是__ __(d)、减少化石燃料的燃烧(f)、开发清洁能源。
(2024·广东一模)下图为生态系统中碳循环的模式图。下列相关叙述正确的是(　 　)
A．1代表生产者，6一定是光合作用
B．碳元素在1、2、3、4间以含碳有机物的形式传递
C．1、3是实现生物群落与无机环境沟通的关键环节
D．1、2、3中含有的有机物可以作为动力来促进碳元素在生物群落和无机环境之间循环
归纳总结 碳循环的过程
素养养成——社会责任
(2024·中山期末)做好“碳达峰”“碳中和”工作是我国政府应对全球气候变化问题而对全世界做出的郑重承诺，体现了大国担当。下列有关叙述正确的是(　 　)
A．增加生产者数量是“碳中和”的有效措施，“碳达峰”后生态系统的碳循环会明显减慢
B．“碳中和”是指生产者固定CO2的量与所有生物呼吸产生的CO2量相等
C．提高秸秆还田率，增加农田土壤储碳量，可缓解温室效应
D．碳循环是指CO2在生物圈的循环过程，具有全球性
能量流动和物质循环的关系
能量流动与物质循环的区别与联系
项目 能量流动 物质循环
范围 生物群落(生态系统各营养级之间) __ __
形式 主要以__ __中化学能的形式 主要以__ __、含碳有机物的形式
特点 __ __ __ __
过程 沿食物链、食物网单向流动 在生物群落和非生物环境之间循环往复
联系 二者是生态系统的主要功能，它们__ __进行，相互依存，不可分割： ①能量的固定、储存、转移和释放都离不开物质的合成和分解等过程； ②__ __作为能量的载体，使能量沿着食物链(网)流动； ③__ __作为动力，使物质能够不断地在生物群落和非生物环境之间循环往返
分析以下生态系统的能量流动和物质循环的关系简图，不能得到的结论是(　 　)
A．生物圈的物质是自给自足的，能量是需要不断补充的
B．物质作为能量的载体，使能量沿着食物链(网)流动
C．能量②③的总和便是生产者所固定的太阳能总量
D．碳在生物群落和无机环境之间的循环主要是以CO2的形式进行的
(实验)探究土壤微生物的分解作用Ｋ
教材P65“探究·实践”——探究土壤微生物的分解作用
(1)实验原理：土壤中存在种类、数目繁多的细菌、丝状真菌和呈放射状的放线菌，它们在生态系统中的成分为__ __。分解速度主要与环境__ __等有关。
(2)参考案例1
提出问题 落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？
实验假设 落叶在土壤微生物的作用下可以腐烂
实验 设计 自变量 土壤中是否含微生物
__ __组 对土壤高温处理(灭菌)
__ __组 对土壤不做处理(自然状态)
实验现象 相同时间内对照组__ __，实验组__ __
结论分析 土壤微生物对落叶有分解作用
(3)参考案例2
提出问题 土壤微生物能分解淀粉吗？
实验假设 土壤微生物能分解淀粉
实验 设计 适量淀粉糊＋30 mL土壤浸出液 自变量 土壤中是否含有分解淀粉的微生物
实验组 A杯中加入__ __
对照组 B杯中加入等量淀粉糊＋30 mL蒸馏水
实验 现象 加入碘液 A __ __
B __ __
加入斐林 试剂后加热 A __ __
B __ __
结论分析 土壤浸出液中的微生物能分解淀粉
某兴趣小组为探究土壤微生物的分解作用，用带有落叶的土壤为实验材料，设计实验组和对照组进行实验。下列操作及分析正确的是(　 　)
A．采用90 ℃高温加热的方法除去实验组土壤中的微生物
B．实验组和对照组均需置于隔绝空气的环境中进行实验
C．落叶的分解速度为因变量，实验组明显高于对照组
D．该实验控制自变量用到减法原理，无关变量有落叶种类、处理时间等
素养养成——科学实验
(2024·深圳期中)下表为“探究土壤微生物的分解作用”实验处理，下列有关叙述正确的是(　 　)
第1组 第2组
实验处理 60 ℃恒温箱处理土壤1 h ＋ －
将落叶埋入土壤 ＋ ＋
实验结果 落叶是否腐烂 否 是
注：“＋”表示进行处理，“－”表示不进行处理。
A．该实验中第1组为对照组，第2组为实验组
B．将落叶埋入土壤前要用塑料袋进行密封处理
C．若第1组落叶也有轻微腐烂，可能是落叶携带的微生物所致
D．60 ℃恒温箱处理土壤1 h，土壤的理化性质不会发生任何改变
一、知识构建评价
二、学情随堂评价
1.(2024·江门联考)如图为某生态系统的碳循环示意图，图中汉字为生态系统的组成成分，字母表示丙中的部分生物，数字代表生理过程。下列分析正确的是(　 　)
A．碳元素在群落中的生物之间主要以CO2的形式进行流动
B．丁为分解者，该生态系统中的分解者就是腐生细菌和真菌
C．图中生物B灭绝，短时间内生物D的数量一定减少
D．图中①为生产者的呼吸作用，③为分解者的分解作用
2.(2024·东莞模拟)为实现“碳达峰”“碳中和”目标(“碳中和”是指通过植树造林、节能减排等形式，抵消CO2排放总量，实现相对“零排放”)，我国科研人员采取了“碳减排”“碳捕集”“碳封存”和“碳利用”等多种措施。如图为某生态系统碳元素流动模型，图中数字表示生理过程或化学反应过程。下列叙述错误的是(　 　)
A．图中生态系统的基石是A，B在生态系统的物质循环中具有重要作用
B．若图中⑧＝①＋②＋③＋④，则达成“碳中和”
C．图中碳元素以含碳有机物形式流动的过程有⑤⑥⑦⑨
D．植树造林、使用清洁能源等都是达成碳减排的重要措施
3.下列关于生物富集的叙述，错误的是(　 　)
A．所有元素都会出现生物富集现象
B．铅与碳元素的循环过程不同
C．营养级越高的生物，生物富集现象越明显
D．人类活动可能改变物质的循环与分布，引发生物富集现象
4.(2024·湛江期末)某小组开展了“探究土壤微生物的分解作用”实验。下列相关叙述错误的是(　 　)
A．为了更好地控制实验变量，一般选择在实验室中进行探究
B．处理时，可将土壤用塑料袋包好，放在60 ℃恒温箱中处理1 h
C．实验组和对照组最好选择洗净后的同种落叶进行实验
D．实验组中落叶的分解速度明显高于对照组的分解速度
5.如图为某生态系统的碳循环示意图，其中序号表示过程，字母表示生态系统的成分。下列相关分析错误的是(　 　)
A．图示固定CO2的过程①可表示绿色植物的光合作用
B．图中各序号表示的过程中，碳不只以CO2的形式存在
C．a、c的生物类群复杂，包括植物、动物和微生物
D．碳循环平衡被破坏而产生温室效应的原因是①<(②＋④＋⑤)
第3节　生态系统的物质循环
目标导学
目标一　碳循环是如何进行的
1．(1)生产者、消费者　(2)c和e　g　d　化石燃料的燃烧
(3)c、d、e、f、g　从a和b出来所有未标注字母的箭头　(4)f　大力植树造林
例1　C　解析：根据双向箭头可判断出，1是生产者，6表示光合作用或化能合成作用，A错误；碳元素在1(生产者)、2(消费者)、3(分解者)之间是以含碳有机物的形式传递的，而它们与4(无机环境)之间是以二氧化碳的形式传递的，B错误；1为生产者，能将无机物转化为有机物，同时储存能量，而3为分解者，能将有机物转化为无机物，并释放能量，因此1、3是实现生物群落与无机环境沟通的关键环节，C正确；能量是物质循环的动力，D错误。
[素养养成]　C　解析：碳元素在生物群落和无机环境之间主要是以二氧化碳的形式进行循环，实现“碳中和”后生态系统的碳循环还是可以顺利进行，不会明显减慢，A错误；“碳中和”是指生产者固定的CO2的总量与消费者、分解者等呼吸释放的CO2的总量和化石燃料燃烧释放的CO2的总量达到动态平衡，B错误；提高秸秆还田率，增加农田土壤储碳量，减少碳的释放，可缓解温室效应，C正确；碳循环指碳元素不断地在生物群落和无机环境之间进行循环的过程，具有全球性，D错误。
目标二　能量流动和物质循环的关系
生物圈　有机物　二氧化碳　单向流动、逐级递减　全球性、循环往复运动　同时　物质　能量
例2　C　解析：生态系统的物质可循环利用，而能量是单向流动的，不可循环利用，故任何生态系统都需要源源不断地补充能量；物质是能量的载体，使能量沿着食物链(网)流动，物质循环是生态系统的基础；生产者所固定的太阳能总量是指生产者总的同化量，③的能量属于②，②③总和小于生产者固定的太阳能总量。
目标三　(实验)探究土壤微生物的分解作用
(1)分解者　温度和湿度　(2)实验　对照　落叶腐烂　不腐烂　(3)适量淀粉糊＋30 mL土壤浸出液　不变蓝　变蓝　产生砖红色沉淀　不产生砖红色沉淀
例3　D　解析：除去实验组中的土壤微生物时，要尽可能排除土壤微生物的作用，可将土壤用塑料袋包好，放在60 ℃的恒温箱中灭菌1 h，A错误；自然状态下土壤微生物对落叶的分解作用是处在自然状态空气下，所以应将实验组和对照组的土壤放在自然状态空气的条件下进行实验，B错误；土壤微生物具有分解落叶的作用，采用普通土壤为对照组，采用排除微生物的土壤为实验组，可以预测对照组中落叶的分解速度明显高于实验组的分解速度，C错误；落叶的种类、处理时间为无关变量，无关变量应保持相同且适宜，减法原理是指与常态相比，人为去除某种影响因素，排除土壤中微生物的为实验组，故该实验控制自变量用到减法原理，D正确。
[素养养成]　C　解析：根据题意可知，实验目的是探究土壤微生物的分解作用，根据实验目的分两组，实验组应去除土壤中微生物，即对实验组进行灭菌处理，尽可能排除土壤微生物的作用，对照组对土壤不做任何处理。据表分析可知，第1组土壤有处理，第2组未做任何处理，因此第1组应为实验组，第2组为对照组，A错误。落叶埋入土壤前不能用塑料袋进行密封处理，否则落叶无法接触到土壤，也无法验证土壤微生物的分解作用，B错误。实验中灭菌处理的是土壤，落叶并未做灭菌处理，因此相同条件下，若实验组叶片也有轻微腐烂，可能是叶片携带的微生物所致，C正确。60 ℃恒温处理土壤1 h，土壤的理化性质会有小幅改变，但对实验影响较小，D错误。
随堂内化
一、①组成生物体的元素　②生物圈　③全球性、循环往复运动　④同时　⑤不可分割　⑥某些元素　⑦多
二、1.D　解析：碳元素在群落中的生物之间主要以含碳有机物的形式进行流动，A错误；丁为分解者，生态系统中的分解者包括营腐生生活的生物，主要是细菌和真菌，也有腐食性动物等，B错误；D的食物来源有两条途径：A→B→D和A→D，若题图中生物B灭绝，则生物A的能量直接传递到生物D，故短时间内生物D的数量不一定减少，C错误；题图中的甲为非生物的物质和能量，在碳循环中主要指大气中的 CO2 库，乙为生产者，丙为消费者，丁为分解者，故①为生产者的呼吸作用，③为分解者的分解作用，D正确。
2．D　解析：由图可知，D是大气中的CO2库，A是生产者，A是生态系统的基石，遗体残骸能被C利用，故C为分解者，B是消费者，在生态系统的物质循环中具有重要作用，A正确；“碳中和”是指通过植树造林、节能减排等形式，抵消CO2排放总量，实现相对“零排放”，用图中数字构建数学模型即为⑧＝①＋②＋③＋④，B正确；碳元素在生物群落间以含碳有机物形式流动，在图中的序号是⑤⑥⑦⑨，C正确；植树造林是“碳捕集”的重要措施，D错误。
3．A　解析：生物富集通常是难以降解的有机物或重金属元素等。
4．D　解析：该实验的自变量是土壤微生物的有无，为了尽量避免改变土壤的理化性质，对实验组土壤的处理方法是将土壤用塑料袋包好，放在60 ℃恒温箱中处理1 h，B正确；对实验组进行灭菌处理，尽可能排除土壤微生物的作用，对照组对土壤不做任何处理，土壤中存在微生物，因此对照组中落叶的分解速度明显高于实验组中落叶的分解速度，D错误。
5．C　解析：绿色植物通过光合作用固定CO2，A正确；碳元素在无机环境与生物群落之间是以二氧化碳的形式进行循环的，在生物群落内，碳元素以含碳有机物的形式存在，B 正确； a、c属于分解者和化石燃料，后者属于非生物成分，C错误；碳循环平衡被破坏，释放的二氧化碳大于植物固定的二氧化碳，即①<(②＋④＋⑤)，D正确。(共24张PPT)
第3章
生态系统及其稳定性
第3节　生态系统的物质循环
知识目标 素养目标
1.以碳循环为例，分析生态系统中的物质循环过程、特点及实践意义(重点)； 2.说明能量流动和物质循环的关系(难点)； 3.举例说明利用物质循环和能量流动规律，人们能够更科学、有效地利用生态系统中的资源； 4.尝试探究土壤微生物的分解作用(难点)； 5.阐明某些有害物质的富集现象及其对相关实践的指导意义 生命观念：建立生态系统的物质观；通过分析能量流动与物质循环的关系，建立物质与能量观；认同物质循环与生态系统的成分、营养结构等相关，进一步认识结构与功能观；
科学思维：利用模型方法说明生态系统物质循环、能量流动的过程和特征；能分析有害物质富集现象、规律和危害；
科学探究：尝试探究土壤微生物的分解作用；
社会责任：通过分析生物富集的过程，说明生物富集的危害，认同应采取措施减少危害
核心概念
1.碳循环
光合作用
呼吸作用
分解作用
化石燃料
2.生物富集
概念 生物体从周围环境吸收、积蓄的某种_______或难以降解的_________，使其在机体内浓度超过环境浓度的现象
渠道 _________
终点 _______营养级生物的体内
3. 物质循环具有循环往复运动、_________的特点。
元素
化合物
食物链
最高
全球性
[概 念 辨 析]
(1)碳可在森林群落和无机环境之间进行循环。 (　　)
(2)二氧化碳是生物群落与非生物环境中碳循环的唯一形式。 (　　)
(3)海洋能够调节大气中二氧化碳的含量。 (　　)
(4)二氧化碳进入生物群落的途径只有光合作用。 (　　)
(5)生物群落中的碳进入无机环境的方式是呼吸作用和微生物的分解作用。
(　　)
(6)碳元素在生物群落中不能循环，只能沿着食物链或食物网传递给捕食者。
(　　)
(7)温室效应是碳循环中生物呼吸作用和分解作用过强造成的。 (　　)
(8)生态系统的物质循环指的是各种化合物在生物群落与无机环境之间往复循环。 (　　)
√
×
√
×
√
×
×
×
(9)铅在生物体内的浓度沿食物链不断升高。 (　　)
(10)在南极企鹅体内的脂肪中发现了DDT，说明生物富集也具有全球性。
(　　)
(11)生态系统中存在生物富集现象，即营养级越高，体内相关元素或难降解化合物的浓度越高。 (　　)
(12)物质循环和能量流动是两个独立的过程。 (　　)
(13)生态系统的物质循环和能量流动的渠道都是食物链和食物网，所以物质和能量都是循环往复的。 (　　)
√
√
√
×
×
目标导学
教材P61～62“思考·讨论”“图3-10”及P63“与社会的联系”——碳循环
下面为构建的碳循环模式图，请分析：
(1)a、b代表的生物类群分别是_________________。
(2)代表呼吸作用的是_______，代表分解作用是____，代表光合作用是____，f表示_________________。
碳循环是如何进行的
生产者、消费者
c和e
g
d
化石燃料的燃烧
目标
一
(3)箭头________________表示的物质是CO2，表示含碳有机物的箭头是_________________________________。
(4)造成温室效应的最直接的因素可用箭头____表示。解决温室效应的主要措施是_______________(d)、减少化石燃料的燃烧(f)、开发清洁能源。
c、d、e、f、g
从a和b出来所有未标注字母的箭头
f
大力植树造林
(2024·广东一模)下图为生态系统中碳循环的模式图。下列相关叙述正确的是 (　　)
A．1代表生产者，6一定是光合作用
B．碳元素在1、2、3、4间以含碳有机物的形式传递
C．1、3是实现生物群落与无机环境沟通的关键环节
D．1、2、3中含有的有机物可以作为动力来促进碳
元素在生物群落和无机环境之间循环
1
C
解析：根据双向箭头可判断出，1是生产者，6表示光合作用或化能合成作用，A错误；碳元素在1(生产者)、2(消费者)、3(分解者)之间是以含碳有机物的形式传递的，而它们与4(无机环境)之间是以二氧化碳的形式传递的，B错误；1为生产者，能将无机物转化为有机物，同时储存能量，而3为分解者，能将有机物转化为无机物，并释放能量，因此1、3是实现生物群落与无机环境沟通的关键环节，C正确；能量是物质循环的动力，D错误。
归纳总结 碳循环的过程
素养养成——社会责任
(2024·中山期末)做好“碳达峰”“碳中和”工作是我国政府应对全球气候变化问题而对全世界做出的郑重承诺，体现了大国担当。下列有关叙述正确的是
(　　)
A．增加生产者数量是“碳中和”的有效措施，“碳达峰”后生态系统的碳循环会明显减慢
B．“碳中和”是指生产者固定CO2的量与所有生物呼吸产生的CO2量相等
C．提高秸秆还田率，增加农田土壤储碳量，可缓解温室效应
D．碳循环是指CO2在生物圈的循环过程，具有全球性
C
解析：碳元素在生物群落和无机环境之间主要是以二氧化碳的形式进行循环，实现“碳中和”后生态系统的碳循环还是可以顺利进行，不会明显减慢，A错误；“碳中和”是指生产者固定的CO2的总量与消费者、分解者等呼吸释放的CO2的总量和化石燃料燃烧释放的CO2的总量达到动态平衡，B错误；提高秸秆还田率，增加农田土壤储碳量，减少碳的释放，可缓解温室效应，C正确；碳循环指碳元素不断地在生物群落和无机环境之间进行循环的过程，具有全球性，D错误。
项目 能量流动 物质循环
范围 生物群落(生态系统各营养级之间) _________
形式 主要以_________中化学能的形式 主要以___________、含碳有机物的形式
特点 _____________________ _______________________
过程 沿食物链、食物网单向流动 在生物群落和非生物环境之间循环往复
联系 二者是生态系统的主要功能，它们_______进行，相互依存，不可分割： ①能量的固定、储存、转移和释放都离不开物质的合成和分解等过程； ②_______作为能量的载体，使能量沿着食物链(网)流动； ③_______作为动力，使物质能够不断地在生物群落和非生物环境之间循环往返 能量流动与物质循环的区别与联系
能量流动和物质循环的关系
生物圈
有机物
二氧化碳
单向流动、逐级递减
全球性、循环往复运动
同时
物质
能量
目标
二
分析以下生态系统的能量流动和物质循环的关系简图，不能得到的结论是 (　　)
A．生物圈的物质是自给自足的，能量是需要不断补充的
B．物质作为能量的载体，使能量沿着食物链(网)流动
C．能量②③的总和便是生产者所固定的太阳能总量
D．碳在生物群落和无机环境之间的循环主要是以CO2的形式进行的
2
C
解析：生态系统的物质可循环利用，而能量是单向流动的，不可循环利用，故任何生态系统都需要源源不断地补充能量；物质是能量的载体，使能量沿着食物链(网)流动，物质循环是生态系统的基础；生产者所固定的太阳能总量是指生产者总的同化量，③的能量属于②，②③总和小于生产者固定的太阳能总量。
提出问题 落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？
实验假设 落叶在土壤微生物的作用下可以腐烂
实验 设计 自变量 土壤中是否含微生物
_______组 对土壤高温处理(灭菌)
_______组 对土壤不做处理(自然状态)
实验现象 相同时间内对照组___________，实验组_________
结论分析 土壤微生物对落叶有分解作用
教材P65“探究·实践”——探究土壤微生物的分解作用
(1)实验原理：土壤中存在种类、数目繁多的细菌、丝状真菌和呈放射状的放线菌，它们在生态系统中的成分为_________。分解速度主要与环境_____________等有关。
(2)参考案例1
(实验)探究土壤微生物的分解作用
分解者
温度和湿度
实验
对照
落叶腐烂
不腐烂
目标
三
(3)参考案例2
提出问题 土壤微生物能分解淀粉吗？ 实验假设 土壤微生物能分解淀粉 实验 设计 适量淀粉糊＋30 mL土壤浸出液 自变量 土壤中是否含有分解淀粉的微生物
实验组 A杯中加入______________________________
对照组 B杯中加入等量淀粉糊＋30 mL蒸馏水
实验 现象 加入碘液 A _________
B _______
加入斐林 试剂后加热 A _________________
B ___________________
结论分析 土壤浸出液中的微生物能分解淀粉 适量淀粉糊＋30 mL土壤浸出液
不变蓝
变蓝
产生砖红色沉淀
不产生砖红色沉淀
某兴趣小组为探究土壤微生物的分解作用，用带有落叶的土壤为实验材料，设计实验组和对照组进行实验。下列操作及分析正确的是 (　　)
A．采用90 ℃高温加热的方法除去实验组土壤中的微生物
B．实验组和对照组均需置于隔绝空气的环境中进行实验
C．落叶的分解速度为因变量，实验组明显高于对照组
D．该实验控制自变量用到减法原理，无关变量有落叶种类、处理时间等
3
D
解析：除去实验组中的土壤微生物时，要尽可能排除土壤微生物的作用，可将土壤用塑料袋包好，放在60 ℃的恒温箱中灭菌1 h，A错误；自然状态下土壤微生物对落叶的分解作用是处在自然状态空气下，所以应将实验组和对照组的土壤放在自然状态空气的条件下进行，B错误；土壤微生物具有分解落叶的作用，采用普通土壤为对照组，采用排除微生物的土壤为实验组，可以预测对照组中落叶的分解速度明显高于实验组的分解速度，C错误；落叶的种类、处理时间为无关变量，无关变量应保持相同且适宜，减法原理是指与常态相比，人为去除某种影响因素，排除土壤中微生物的为实验组，故该实验控制自变量用到减法原理，D正确。
素养养成——科学实验
(2024·深圳期中)下表为“探究土壤微生物的分解作用”实验处理，下列有关叙述正确的是 (　　)


注：“＋”表示进行处理，“－”表示不进行处理。
A．该实验中第1组为对照组，第2组为实验组
B．将落叶埋入土壤前要用塑料袋进行密封处理
C．若第1组落叶也有轻微腐烂，可能是落叶携带的微生物所致
D．60 ℃恒温箱处理土壤1 h，土壤的理化性质不会发生任何改变
C
第1组 第2组
实验处理 60 ℃恒温箱处理土壤1 h ＋ －
将落叶埋入土壤 ＋ ＋
实验结果 落叶是否腐烂 否 是
解析：根据题意可知，实验目的是探究土壤微生物的分解作用，根据实验目的分两组，实验组应去除土壤中微生物，即对实验组进行灭菌处理，尽可能排除土壤微生物的作用，对照组对土壤不做任何处理。据表分析可知，第1组土壤有处理，第2组未做任何处理，因此第1组应为实验组，第2组为对照组，A错误。落叶埋入土壤前不能用塑料袋进行密封处理，否则落叶无法接触到土壤，也无法验证土壤微生物的分解作用，B错误。实验中灭菌处理的是土壤，落叶并未做灭菌处理，因此相同条件下，若实验组叶片也有轻微腐烂，可能是叶片携带的微生物所致，C正确。60 ℃恒温处理土壤1 h，土壤的理化性质会有小幅改变，但对实验影响较小，D错误。
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