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(共46张PPT)
第3节　生态系统的物质循环
第1课时　碳循环和生物富集
1.分析生态系统的物质循环过程。2.说明生物富集的危害,认同应采取措施减少危害。
[学习目标]
预习案·自主学习
一、碳循环
1.循环形式:在生物群落与非生物环境间主要以 的形式循环。
2.过程图解
二氧化碳
图中:① ,② ,③植物(生产者),④动物(消费者),⑤ ,⑥ 。
光合作用
呼吸作用
呼吸作用
分解者的分解作用
3.大气和海洋在碳循环之间的关系
当大气中二氧化碳含量增加, 中的二氧化碳含量也随之增加;如果大气中的二氧化碳发生局部短缺,水圈中的二氧化碳也能及时 。
4.温室效应
(1)形成原因:主要是 的开采和使用使大气中 含量迅速增加,打破了生物圈碳循环的平衡。
(2)应对方法:一方面要 ,另一方面要大力植树种草,提高 。
水圈
进入大气
化石燃料
二氧化碳
减少二氧化碳的排放
森林覆盖率
5.物质循环
(1)物质:组成生物体的 等元素。
(2)范围: 与 之间循环。
(3)特点:具有 性、 性。又称为生物地球化学循环。
(4)应用:例如农业生产中采用 的模式。
碳、氢、氧、氮、磷、硫
生物群落
非生物环境
全球
循环
种养结合
二、生物富集
1.概念:生物体从周围环境 某种元素或难以降解的化合物,使其在机体内浓度 环境浓度的现象。
2.列举具有生物富集现象的物质
(1) :如铅、镉、汞等。
(2) :如DDT、六六六等。
(3)一些放射性物质。
吸收、积蓄
超过
重金属
人工合成的有机化合物
3.实例(以铅元素为例)
4.生物体内铅富集的原因
进入体内的铅,能够形成多种比较稳定的铅化合物,分布于生物体的多种组织细胞中,导致铅 被生物体排出,从而 在体内。
5.特点
(1)沿着食物链逐渐在生物体内 ,最终积累在食物链的 。
(2)具有 。
不易
积蓄
聚集
顶端
全球性
判断正误
(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非生物环境之间。
×
(3)物质循环具有全球性,物质循环的范围是生物圈。(　　)
(4)具有生物富集现象的物质会沿着食物链、食物网在生物体内聚集。(　　)
√
√
(5)生态系统的物质循环指的是各种化合物在生物群落与非生物环境之间循环。(　　)
【提示】 生态系统的物质循环指的是组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素在生物群落与非生物环境之间循环。
×
探究案·互动探究
任务一　分析碳循环的过程及特点,强化社会责任
下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,且乙、丙都有箭头指向丁,所以丁为大气中的二氧化碳库,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含碳有机物,碳在甲(或乙或丙)与丁之间的流动形式主要是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代表呼吸作用,f代表分解者的分解作用,a代表捕食,e和g代表动植物的遗体、动物的排遗物等提供给分解者。
(4)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】 农田土壤中氮、磷等元素的含量不足以使作物高产,加之农产品源源不断地自农田生态系统输出,其中的氮、磷等元素并不能都归还土壤,所以还需要经常施肥。
(5)生物圈是不是一个在物质上自给自足的系统 生物圈在能量上能否自给自足呢 为什么
【提示】 生物圈在物质上可自给自足,但在能量上不能自给自足,因为物质可以在生物圈内循环利用,而能量不能循环利用,必须由生物圈外源源不断地输入太阳能方可维持正常运转。
「核心归纳」
1.碳循环分析
(2)碳循环形式。
项目 进入生物群落 生物群落内部 返回非生物环境
途径 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.化石燃料的燃烧
方向 在生物群落内部单向,生物群落与非生物环境之间双向
(3)碳元素的传递规律:碳元素在非生物环境与生物群落之间传递时,只有生产者与非生物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)。
2.辨析物质循环的两个易错点
(1)生态系统的物质循环中所说的“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。
(2)生态系统的物质循环中所说的“物质”并不是指组成生物体的化合物,而是指组成生物体的化学元素,如C、H、O、N、P、S等。
「典型例题」
1.下列有关碳循环的叙述,错误的是(　　)
[A] 化石燃料的开采和使用是导致温室效应加剧的主要原因
[B] 碳元素在生物群落内部以有机物的形式流动
[C] CO2能够随着大气环流在全球范围内流动,故碳循环具有全球性
[D] 只要植树种草、秸秆还田就可以治理温室效应
D
【解析】 温室效应是大气中CO2等气体含量增加,使全球气温升高的现象,产生的主要原因是化石燃料的开采和使用,治理温室效应除了植树种草、秸秆还田外,还应减少化石燃料的开采和使用等。
2.(2025·洛阳期中)下图是生态系统中碳循环示意图,“→”表示碳的流动方向,下列说法正确的是(　　)
[A] 图中a是生产者,b、d、e是消费者,c是分解者
[B] 该生态系统的成分包括a、b、c、d、非生物的物质和能量
[C] 该生态系统中的食物链可表示为a→d→e
[D] a和b的种间关系为捕食
C
【解析】 题图中a、c之间为双箭头,a、b、d、e均有箭头指向c,因此c是大气中二氧化碳库,a是生产者,则d、e为消费者,b为分解者;该生态系统的成分包括a、b、d、e、非生物的物质(包括c)和能量;该生态系统中的一条食物链可表示为a→d→e;b为分解者,所以a和b的种间关系不是捕食关系。
【方法指导】
碳循环示意图中各组成成分的判断
(1)图甲——先根据A、B之间为双向箭头且指向B的箭头最多可判断:B为大气中的二氧化碳库,A为生产者。再根据A、C都有箭头指向D可判断:D为分解者,C为消费者。
(2)图乙——根据A、C之间为双向箭头且指向C的箭头最多可判断:A是生产者,C是大气中的二氧化碳库。根据A、B、D都有箭头指向E可进一步判断:E是分解者,B是初级消费者,D是次级消费者。
任务二　分析生物富集的特点及成因
以下为水体和多种水生生物体内的铅浓度示意图,据图思考:
(1)图中所示结果显示,铅可以沿着什么途径累积 此现象称为什么
【提示】 铅可以沿食物链累积。此现象称为生物富集。
(2)为什么营养级越高,铅浓度越高
【提示】 铅进入体内会形成比较稳定的化合物,不易被生物体排出,一旦含有铅的生物被更高营养级的动物食用,铅就会沿着食物链逐渐在生物体内聚集,因此营养级越高,铅浓度越高。
(3)生物富集现象有全球性的特点吗 为什么
【提示】 有全球性特点。因为这些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。
(4)生物富集现象危害严重,试提出防治生物富集现象的可行措施。
【提示】 ①从源头上进行防治(少产生含重金属的物质,工厂排污达标等);②切断传播途径(不吃污染的鱼等)。
「典型例题」
3.环境中的汞、铅等重金属随食物、饮水进入生物体内,能够形成多种比较稳定的化合物,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浓度,结果如图。下列关于该生态系统的说法正确的是(　　)
[A] 甲在该生态系统中处于第二营养级
[B] 该重金属在极地生态系统的生物体内也可检测到
[C] 该重金属可以通过食物链回归非生物环境
[D] 丁属于该生态系统的分解者
B
【解析】 营养级越高的生物,体内积累的重金属就越多,该生态系统中甲属于第三营养级;物质循环具有全球性,有害物质可通过水、大气和生物迁移等多种途径扩散到世界各地,因此,该重金属在极地生态系统的生物体内也可检测到;重金属会沿食物链和食物网在生物体内富集,营养级越高的生物体内重金属浓度的相对值越高,但不会通过食物链回到非生物环境;甲、乙、丙、丁为四个营养级,食物链中无分解者,所以丁不可能是该生态系统的分解者。
4.(2025·佛山期末)多氯联苯(PCB)是人工合成、不易被降解的有机物,有强致畸性,某近海海域及生物体内PCB的含量如下表。下列叙述错误的是(　　)
D
采样点 海域PCB平均 含量/(ng·g-1) 肌肉组织PCB平均含量/(ng·g-1)
鱼类 软体类 虾类
1 6.58 116.4 97.5 90.8
2 10.76 547.3 386.7 121.4
3 9.16 524.9 138.3 154.7
[A] PCB在生物体内积累造成生物富集现象
[B] 根据结果推测鱼类可能处于较高营养级
[C] 若PCB扩散到远海水域,则体现了物质循环具有全球性
[D] PCB污染说明PCB在环境中的存在形式不稳定
【解析】 由题意可知,PCB不易被降解,其在环境中的存在形式较稳定,会在生物体内积累造成生物富集现象;由题表可知,鱼类肌肉组织PCB平均含量最多,推测鱼类可能处于较高营养级;若PCB扩散到远海水域,则可随洋流等扩散至全球,体现了物质循环具有全球性。
思维导图
随堂检测反馈
1.下列有关生态系统物质循环的叙述,错误的是(　　)
[A] 生态系统的物质循环中的“生态系统”是指生物圈
[B] 生态系统的物质循环中的“物质”是指组成生物体的化合物
[C] 生态系统的物质循环是在生物群落与非生物环境之间进行的
[D] 物质在生态系统中具有循环往复运动的特点
B
【解析】 生态系统的物质循环中所说的生态系统是指地球上最大的生态系统——生物圈;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等元素,而不是化合物;生态系统的物质循环是组成生物体的元素不断从非生物环境进入生物群落,又从生物群落回到非生物环境的过程;物质循环的特点是全球性、循环往复运动。
2.(2025·长沙期末)碳循环的部分示意图如图所示,下列相关叙述正确的是
(　　)
[A] 伴随甲过程的进行,能量输入生物群落中
[B] 乙过程只代表生物的呼吸作用
[C] 能完成该循环的生物一定含有叶绿体和线粒体
[D] 群落内部、群落与非生物环境之间碳循环形式相同
A
【解析】 伴随甲过程(光合作用或化能合成作用)的进行,能量输入生物群落中;乙过程可以代表生物的呼吸作用或分解者的分解作用,还包括化石燃料的燃烧等;蓝细菌或硝化细菌等原核生物也能完成该循环,但蓝细菌和硝化细菌没有叶绿体和线粒体;碳在非生物环境与生物群落之间主要以CO2形式进行循环,而在生物群落内部以含碳有机物形式进行传递。
3.施用农药DDT的地区,虽然占陆地面积的一小部分,可是在远离施药地区的南极地区,动物体内也发现了明显高于环境含量的DDT,这种现象说明了(　　)
[A] DDT是挥发性物质
[B] DDT已加入全球性的生物地球化学循环
[C] 人类活动将DDT带到了南极地区
[D] 南极地区的动物也偶尔到施用农药的地区寻食
B
【解析】 DDT是一种不易分解并能长期残存的农药,在远离施药地区的南极也发现了DDT,说明DDT已加入全球性的生物地球化学循环。
4.(多选)在煤燃烧、有色金属冶炼过程中铅会以微小颗粒的形式被排放进入大气,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非生物环境
[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
ABD
【解析】 铅化学性质稳定,不易分解,很难通过动植物呼吸作用返回非生物环境。
5.(多选)科研人员研究了东南景天与樱桃萝卜两种植物在单作及间作模式下对铅污染土壤的修复效果,结果如图所示。若铅不影响这两种植物的生长发育,下列说法正确的是(　 　)
[A] 铅会沿食物链逐渐在生物体内递减
[B] 与单作相比,间作可提高樱桃萝卜对铅的吸收程度
[C] 植物修复具有不会引起二次污染、安全可持续的优点
[D] 东南景天与樱桃萝卜间作修复可获得生态价值
CD
【解析】 铅进入体内会形成比较稳定的铅化合物,不易被排出,会沿食物链逐渐在生物体内积累;据题图可知,与单作相比,间作条件下无论是根部还是地上部,樱桃萝卜的铅质量浓度降低,说明间作可降低樱桃萝卜对铅元素的吸收程度。
联系实际 迁移应用
土壤是人类赖以生存的自然环境和农业生产的重要资源,为研究重金属离子污染对当地农作物的影响,研究者测定了某矿区附近农田不同种类蔬菜的铅、镉富集系数(生物体内污染物的平衡浓度与其生存环境中该污染物浓度的比值),结果如下表所示。
蔬菜类型 蔬菜种类 重金属的富集系数
铅 镉
叶菜类 大白菜 0.001 3 0.022 8
卷心菜 0.001 1 0.013 2
菠菜 0.001 8 0.184 3
生菜 0.001 1 0.063 3
果蔬类 番茄 0 0.003 6
南瓜 0.000 1 0.000 2
辣椒 0.000 1 0.021 7
茄子 0.000 4 0.038 1
请回答下列问题。
(1)根据表中数据分析叶菜类和果蔬类植物对重金属铅和镉的富集系数的差异:
。
不同种类蔬菜的重金属富集能力不同,叶菜类和果蔬类蔬菜对镉的富集能力均大于铅,其中叶菜类蔬菜对铅的富集能力均强于果蔬类蔬菜
(2)根据表中数据,为减少重金属污染对人体健康的危害,请提出对当地蔬菜种植生产的合理化建议:
。
可根据不同蔬菜种类对重金属富集和吸收的差异,
合理调整种植布局,减少种植叶菜类蔬菜,优先选择种植对重金属吸收少的蔬菜,如番茄、南瓜第3节　生态系统的物质循环
第1课时　碳循环和生物富集
课时作业
(时间:30分钟　分值:54分)
第1～8题每题3分,第9～11题每题6分,共计42分。
基础对点练
知识点1　生态系统的碳循环
1.下列有关碳循环的叙述错误的是(　　)
[A] 生产者合成的含碳有机物通过食物链(网)被各级消费者所利用
[B] 碳在生物群落与非生物环境之间循环主要是以CO2的形式进行的
[C] CO2能够随着大气环流在全球范围内流动,因此碳循环具有全球性
[D] 生态系统的物质循环中所说的“生态系统”是指地球上的森林生态系统
【答案】 D
【解析】 生态系统的物质循环中所说的“生态系统”是指地球上最大的生态系统——
生物圈。
2.(2025·青岛月考)下图为生态系统碳循环示意图,图中A、B、C代表生态系统成分,数字表示碳的流动。下列叙述正确的是(　　)
[A] 图中生产者和B、C构成了两条食物链
[B] 该生态系统平衡时,⑥⑦的总量等于①的总量
[C] ①②⑥⑦为CO2形式,③④⑤为含碳有机物形式
[D] 经③流向B的碳全部储存于B体内的有机物中
【答案】 C
【解析】 据图分析,B表示消费者,C表示分解者,它们不能构成食物链,食物链包含生产者和消费者;该生态系统平衡时,输入生物群落的碳等于输出的,输入的为生产者同化的碳的总量①,输出的为生产者、消费者呼吸作用以及分解者分解作用释放的,即②⑥⑦,①=②⑥⑦;①表示光合作用或化能合成作用,②表示呼吸作用,⑥表示分解者的分解作用,⑦表示消费者的呼吸作用,这些过程的碳元素为CO2形式;③表示捕食关系,④⑤表示动植物遗体和动物的排遗物流向分解者,这些过程碳元素都为含碳有机物形式;经③流向B的碳一部分通过呼吸作用以二氧化碳形式进入非生物环境,一部分储存于B体内的有机物中,另一部分流入分解者。
3.在生态系统的碳循环过程中,以含碳有机物形式流动一般不发生在(　　)
[A] 大气和生产者之间
[B] 生产者和植食动物之间
[C] 肉食动物和分解者之间
[D] 生产者和分解者之间
【答案】 A
【解析】 碳元素在大气和生产者之间主要以二氧化碳的形式往返。
4.下图为生物圈碳循环的部分示意图。下列叙述错误的是(　　)
[A] ①过度排放可打破自然界碳循环的平衡
[B] 当“碳中和”(CO2排放量与减少量相等)时,③的强度大于②的强度
[C] 大气中的CO2增多,会加剧温室效应
[D] 碳元素主要以含碳有机物形式在群落内部循环流动
【答案】 D
【解析】 碳元素主要以含碳有机物形式在群落内部流动,但不能实现循环,碳循环是指碳元素在生物群落和非生物环境之间循环往复的过程。
5.(2025·洛阳期中)下图表示某生态系统的碳循环,其中字母表示生物或物质,下列相关说法正确的是(　　)
[A] 图中A为生产者,C为分解者
[B] 碳在食物链中以无机物的形式存在
[C] 图中的食物链是E→F→D→B
[D] 图中E→C箭头表示的是呼吸作用
【答案】 C
【解析】 A和E间为双箭头,且指向A的箭头最多,故图中A为大气中的二氧化碳库,E是生产者,B、D、F为消费者,C为分解者;碳在食物链中以有机物的形式存在,碳在非生物环境与生物群落之间主要以二氧化碳的形式存在;图中食物链是E→F→D→B;C表示分解者,图中 E→C的箭头表示生产者的含碳有机物流向分解者。
知识点2　生物富集
6.有关生物富集现象,下列叙述错误的是(　　)
[A] 营养级越高,越容易积蓄难以降解的化合物
[B] 生物富集现象受生物食性及环境因素的影响
[C] 除了重金属,一些农药、放射性物质也会出现富集现象
[D] 生物富集现象出现的根本原因是这些被富集的物质不参与物质循环
【答案】 D
【解析】 被富集的物质一进入环境便参与生态系统的物质循环,但是进入体内的被富集的物质能够形成多种比较稳定的化合物,分布于生物体的多种组织细胞中,导致被富集的物质不易被生物体排出,从而积蓄在体内,导致生物富集现象。
7.(2025·黄石期末)下图中食物网所代表的生态系统中,施用了某杀虫剂,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的浓度最高的是(　　)
[A] a [B] h [C] g [D] f
【答案】 B
【解析】 该杀虫剂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现象,生物所处的营养级越高,杀虫剂在该生物体内的浓度越高。由题图可知,h所处的营养级最高,因此杀虫剂在其体内的浓度最高。
8.铀是一种危险的环境污染物,具有化学和放射的双重毒性。实验小组调查了某被铀污染的海域中鳕鱼不同器官的铀含量,实验结果如图所示,下列有关叙述正确的是(　　)
[A] 食物链是海水中的铀进入鳕鱼体内的唯一途径
[B] 人类捕食鳕鱼后,体内的铀相对含量低于鳕鱼
[C] 铀进入体内会影响细胞内其他元素的相对含量
[D] 各种物质都会随着食物链的延长产生富集效应
【答案】 C
【解析】 海水中的铀进入鳕鱼体内的途径不只有食物链,还可能通过鳕鱼的呼吸、体表接触等方式进入体内;人类处于更高的营养级,由于生物富集作用,人类捕食鳕鱼后,体内的铀相对含量往往高于鳕鱼;铀作为一种有害物质进入鳕鱼体内,可能会干扰细胞的正常生理功能,从而影响细胞内其他元素的相对含量;不是各种物质都会随着食物链的延长产生富集效应,只有某些难以降解的物质才会。
综合提升练
9.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”。下图为碳循环示意图,其中A～D组成生物群落,①～⑦表示相关生理过程。下列有关叙述错误的是(　　)
[A] 达到“碳中和”时,①②③⑤过程释放的CO2总量等于④过程固定的CO2总量
[B] 图中碳元素流动形式与其他过程不同的是⑥
[C] D为分解者,主要是腐生的细菌和真菌,能将动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物
[D] ⑦过程大幅增强是产生温室效应的主要原因,增强④过程利于维持大气中的碳氧
平衡
【答案】 A
【解析】 达到“碳中和”时,④过程吸收的CO2总量应等于CO2排放总量,而CO2排放总量除包括①②③⑤过程释放的CO2,还包括⑦化石燃料的燃烧过程中排放的CO2,故达到“碳中和”时,图中①②③⑤过程释放的CO2总量小于④过程固定的CO2总量;图中①②③④⑤⑦过程中,碳元素均以二氧化碳的形式流动,而过程⑥碳元素以含碳有机物的形式流动;D为分解者,主要是腐生的细菌和真菌,分解者能将动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物;⑦过程表示化石燃料的燃烧,大幅度增强⑦过程会打破碳氧平衡,从而加剧温室效应,增强④过程有利于维持大气中的碳氧平衡。
10.(多选)为揭示林分密度(可反映林木间的拥挤程度)对大气中的CO2的影响,科研人员测定了不同林分密度下植被碳储量(碳的留存量)及土壤碳储量,结果如图所示。下列分析错误的是(　　)
[A] 随着林分密度的增大,植被碳储量逐渐升高
[B] 1 000株·hm-2时,由于密度过大,净光合速率低,土壤碳储量降低
[C] 1 600株·hm-2时,由于土壤微生物分解能力强,植被碳储量降低
[D] 适宜的林分密度能较好地实现土壤对碳的固存,缓解温室效应
【答案】 ABC
【解析】 分析题图可知,随着林分密度的增大,植被碳储量先升高后降低;林分密度为
1 200株·hm-2、1 400株·hm-2时的植被碳储量及土壤碳储量均高于林分密度为
1 000株·hm-2时,说明1 000株·hm-2时,土壤碳储量降低不是由植被密度过大引起的;在
1 600株·hm-2时,植被碳储量较低,原因可能是密度过大,净光合速率下降;适宜的林分密度能较好地实现土壤对碳的固存,缓解温室效应。
11.(多选)某地土壤和水体中镉超标,镉进入生态系统后蓄积在动物肝、肾中引发“痛痛病”。某生态系统有甲、乙、丙、丁四个营养级,在某一时间测得所含镉的相对浓度如图所示。下列相关叙述正确的是(　　)
[A] 当地人要预防“痛痛病”应少吃动物肝、肾等内脏
[B] 丙营养级所含能量最少
[C] 该生态系统一定没有分解者
[D] 四个营养级所同化的能量值的关系可表示为丁<甲+乙+丙
【答案】 AB
【解析】 由题意可知,镉进入生态系统后蓄积在动物肝、肾中,所以人类要预防该病应少吃动物肝、肾等内脏;丙营养级所含镉浓度最高,说明丙营养级最高,而能量是单向流动、逐级递减的,所以丙营养级所含能量最少;任何一个生态系统中都必须有分解者;四个营养级同化的能量值的关系可以表示为丁>甲+乙+丙。
12.(12分)组成生物体的元素不断进行着从非生物环境到生物群落,又从生物群落到非生物环境的循环过程。下图是某生态系统部分碳循环的示意图,其中①②等序号表示有关生理过程,请分析图中信息,回答下列问题。
(1)生产者将大气中的碳转化为生物中的碳的生理过程为　　　　　　　　　　　　　,可用图中序号　　　　表示。
(2)图示碳循环中,碳以CO2的形式进行传递的过程有　　　　,碳以有机物的形式进行传递的过程有　　　　　　。(均填图中序号)
(3)图中仅显示了碳循环的一部分环节,缺少的环节为　　　　　　　　(用图中内容和箭头表示)。
(4)生态系统物质循环的特点为　　　　　　　　　　　　　　　。
【答案】 (每空2分)
(1)光合作用和化能合成作用　①
(2)①⑦⑧　②③④⑤⑥
(3)Ⅱ→Ⅰ和Ⅲ→Ⅰ
(4)全球性和循环性
【解析】 (1)生产者通过光合作用和化能合成作用将大气中的CO2转化为自身体内的有机物,即图中的①过程。
(2)碳由非生物环境进入生物群落的过程(①)和由生物群落返回非生物环境的过程(⑦⑧)均以CO2的形式进行,碳在生物群落内的流动过程(②③④⑤⑥)都以含碳有机物的形式
进行。
(3)图中缺少初级消费者和次级消费者通过呼吸作用产生CO2并将碳返还到大气中的环节,即缺少Ⅱ→Ⅰ和Ⅲ→Ⅰ。
(4)生态系统物质循环具有全球性和循环性的特点。第2课时　能量流动和物质循环的关系
课时作业
(时间:30分钟　分值:60分)
第1～8题每题3分,第9～10题每题6分,共计36分。
基础对点练
知识点1　能量流动和物质循环的关系
1.下列有关能量流动和物质循环的叙述,正确的是(　　)
[A] 物质是能量的载体,使能量只能沿食物链(网)单向流动
[B] 能量是物质循环的动力,推动物质在生物群落内循环往返
[C] 能量流动和物质循环是两个相对独立的过程
[D] 物质的合成与分解伴随着能量的储存和释放
【答案】 D
【解析】 物质是能量的载体,食物链(网)是物质循环和能量流动的渠道,但除食物链之外,能量也能从生产者和消费者传递给分解者;物质在生物群落和非生物环境之间循环往返;物质循环和能量流动是同时进行,相互依存,不可分割的。
2.关于生态系统的物质循环和能量流动,下列叙述错误的是(　　)
[A] 碳在生物群落与非生物环境之间主要是以二氧化碳的形式进行循环的,具有全球性
[B] 除了碳循环,其他物质如氮、硫等,在生态系统中也反复循环
[C] 没有太阳能,自然界的能量流动难以维持
[D] 狼捕食兔,兔体内的能量就全部流入到狼体内
【答案】 D
【解析】 狼捕食兔后,其粪便中的能量以及兔残骸中的能量会流向分解者,即兔体内的全部能量不会全部流入狼体内。
3.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,所以要经常施加氮肥,这与物质循环并不矛盾
【答案】 A
【解析】 粪便被微生物分解产生的无机盐可以被植物再利用,但其中的能量不能被植物再度利用。
4.下列关于能量流动和物质循环的关系的叙述,错误的是(　　)
[A] 能量以有机物中的化学能的形式,沿着食物链和食物网流动
[B] 能量的固定、储存、转移和释放,都与物质的合成和分解有关
[C] 能量作为动力,使物质不断地在生物群落和非生物环境之间循环
[D] 物质是能量的载体,因而通过物质循环可实现能量的循环利用
【答案】 D
【解析】 能量单向流动、逐级递减,不能循环利用。
知识点2　探究土壤微生物的分解作用
5.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
【答案】 D
【解析】 该实验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。
6.(2025·东营月考)为探究落叶是否是在土壤微生物的作用下腐烂的,下列实验设计中,错误的是(　　)
[A] 实验选用种类相同的落叶
[B] 将落叶平均分成两份,置于网兜中
[C] 把土壤分成两组,对照组土壤进行接种微生物处理,实验组土壤不做处理
[D] 对照组和实验组中落叶被埋入土壤的时间相同
【答案】 C
【解析】 本实验的自变量是土壤中是否有微生物,且自然土壤中本身就有微生物,因此实验组土壤要进行灭菌处理,对照组土壤要保持自然状态,不做处理。
7.下列关于“探究土壤微生物对淀粉的分解作用”的实验,设计不合理的是(　　)
[A] 用等量土壤浸出液和蒸馏水处理等量淀粉糊
[B] 实验应分别对土壤浸出液和蒸馏水进行高温灭菌后再处理淀粉糊
[C] 应在20 ℃左右下处理7 d后,再进行相关检测
[D] 用碘液检测淀粉,用斐林试剂检测还原糖
【答案】 B
【解析】 对土壤浸出液和蒸馏水进行高温灭菌后,土壤浸出液中的微生物被杀死,无法达到实验目的。
8.(2025·深圳期中)某兴趣小组的同学为证明某细菌对树叶的分解作用,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,其他实验条件和步骤如表所示。下列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,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,以便对比分析得出结论。
综合提升练
9.(多选)(2025·衡水期中)下图为一个简化的生态系统能量流动和物质循环示意图,下列对图中箭头的含义表述正确的是(　　)
[A] ④和⑤可表示生物群落中能量的散失
[B] ⑤可表示生物群落中的物质回归非生物环境
[C] ②可表示能量在生物体之间单向流动
[D] ①可表示碳元素从二氧化碳转变为含碳有机物的过程
【答案】 BCD
【解析】 分析题图可知,④可表示呼吸作用中以热能的形式散失的能量,⑤表示微生物通过分解作用为草提供无机物,使生物群落中的物质回归非生物环境再被生产者利用;能量沿着食物链单向流动,因此②可表示能量在生物体之间单向流动;①可表示光合作用,经过该过程碳元素从二氧化碳转变为含碳有机物。
10.(多选)下图为某农业生态系统模式图。下列关于该系统的叙述,正确的是(　　)
[A] 微生物利用的不是农作物通过光合作用固定的能量
[B] 多途径利用农作物可提高该系统中能量的传递效率
[C] 沼渣、沼液作为肥料还田可以促进物质循环再利用
[D] 食用菌、产甲烷菌及蚯蚓是该生态系统中的分解者
【答案】 CD
【解析】 由题图可知,流经该生态系统的总能量是生产者固定的太阳能,因此微生物利用的是农作物通过光合作用固定的能量;多途径利用农作物,可提高能量的利用率,但不能提高能量的传递效率;营腐生生活的食用菌、产甲烷菌及蚯蚓都是该生态系统中的分解者。
11.(12分)图1为某草原生态系统的部分碳循环示意图,甲～丁为生态系统的组成成分;图2为该生态系统的部分能量流动示意图(不考虑未利用的能量)。据图分析回答。
(1)图1中,乙属于生态系统中的　　 　　(填组成成分);碳元素进入非生物环境的途径是　　　　(填序号),能量进入生物群落的主要途径是　　　　(填序号)。
(2)图2中B表示　　　　　　　　　　　　。若兔摄入的能量为2.2×109 kJ,A中能量为1.6×109 kJ,B中能量为1.2×109 kJ,狼同化的能量为2.4×108 kJ,则该生态系统中兔到狼的能量传递效率为　　　　。
(3)由图2可以总结出生态系统能量流动的主要特点是　　　　　　　　　　　　。人类研究生态系统中能量流动,可以实现对能量的　　　　,从而大大提高能量的利用率。
(4)生态系统的能量流动和物质循环是同时进行的:物质作为能量的　　 　　,使能量沿着　　　　流动;能量作为　　　　,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。
【答案】 (除标注外,每空1分)
(1)生产者　②③④　①
(2)(兔)用于生长、发育和繁殖的能量　15%
(3)单向流动、逐级递减(2分)　多级利用(2分)
(4)载体　食物链(网)　动力
【解析】 (1)图1中乙、丙和丁都有箭头指向甲,故甲是非生物环境,甲与乙双向箭头,故乙是生产者;碳元素主要通过②③④呼吸作用进入非生物环境,能量主要通过①光合作用进入生物群落。
(2)图2中B是兔同化的能量减去呼吸作用散失的能量,故表示兔用于自身生长、发育和繁殖的能量(储存在体内的能量);A中能量为1.6×109 kJ,即兔的同化量,狼同化的能量为2.4×108 kJ,则该生态系统中兔到狼的能量传递效率为(2.4×108)÷(1.6×109)×100%=15%。
(3)由图2可以总结出生态系统能量流动的主要特点是单向流动、逐级递减。通过对生态系统中能量流动的研究,人类可以实现能量的多级利用,提高能量利用率。
(4)物质作为能量的载体,使能量沿着食物网(链)流动;能量作为动力,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。
12.(12分)同学们在课外活动中发现植物的落叶在土壤里会逐渐腐烂,形成腐殖质。他们猜测落叶的腐烂是土壤微生物的作用,并设计了实验进行验证。
(1)实验设计首先要遵循的是　　　　　原则和　　　　原则。
(2)在相同地点采集带有同种落叶的土壤,均分为A、B两组。A组不做处理(自然状态);B组用塑料袋包好,放在60 ℃的恒温箱中处理1 h。B组处理的目的是　　　 　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)该实验的自变量是　　　　　　　 　　　,因变量是　　　　　　 　　,无关变量是　　　　　　　　　　　　　　　(至少答出2点)。
(4)如果同学们的猜测是正确的,若干天后,B组落叶的腐烂程度　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)对照组。
(5)
为了探究不同生态系统的土壤微生物的分解能力差异,同学们用北极冻原和热带雨林的等量土壤为实验材料,分别在相同且适宜的非生物环境条件下进行C组和D组的实验,定期抽样检测样品土壤中未腐烂的落叶的含量。请根据预期结果在图中绘出相应的曲线。
【答案】 (除标注外,每空1分)
(1)单一变量　对照
(2)尽可能杀死土壤微生物,同时避免土壤理化性质的改变
(3)土壤中微生物的数量　落叶的腐烂程度　土壤温度、含水量、pH、落叶的种类和大小等(合理即可)(2分)
(4)小于(2分)
(5)如下图
　(3分)
【解析】 (1)(2)(3)由题意可知,该实验的目的是验证落叶的腐烂是土壤微生物的作用结果,实验的自变量是土壤中微生物的数量,因变量是落叶的腐烂程度。B组将土壤用塑料袋包好,放在60 ℃的恒温箱中处理1 h的目的是尽可能杀死土壤微生物,同时避免土壤理化性质的改变。为遵循生物实验设计的对照原则和单一变量原则,所以应尽量减少无关变量对实验的影响,如土壤温度、含水量、pH、落叶的种类和大小等。(4)由于A组土壤含有的微生物较多,B组土壤几乎不含微生物,因此,若干天后,B组落叶的腐烂程度小于对照组。(5)在绘制曲线时,应注意以下几点:①明确横坐标和纵坐标的意义,其中纵坐标为未腐烂落叶的比例;②两曲线的起点相同,注意纵坐标初始值不为0;③由于微生物的分解作用,两曲线呈下降趋势,且D组下降速度比C组快;④随时间的延长,微生物的数量增多,故两曲线的下降趋势都是由慢到快。第2课时　能量流动和物质循环的关系
[学习目标]　1.说明能量流动与物质循环的关系。2.尝试探究土壤微生物的分解作用。
一、能量流动和物质循环的关系
1.图示关系
2.能量流动和物质循环对比
二、探究土壤微生物的分解作用
1.实验原理
(1)土壤中生活着肉眼看不见的细菌、丝状真菌和呈放射状的放线菌等微生物,它们在生态系统中主要充当分解者。
(2)在不同的气候与环境条件下,落叶在土壤中被分解的时间也不同。
2.案例设计
项目 案例1 案例2
实验假设 土壤微生物能分解落叶使之腐烂 土壤微生物能分解淀粉
实验 设计 实验组 对土壤进行处理(如将土壤用塑料袋包好,放在60 ℃恒温箱中处理1 h) A烧杯中加入30 mL土壤浸出液+淀粉糊;室温放置7 d后,取20 mL样液放入两支试管中,编号A1、A2
对照组 对土壤不做处理(自然状态) B烧杯中加入30 mL 蒸馏水+与A等量的淀粉糊;室温放置7 d后,取20 mL样液放入两支试管中,编号B1、B2
自变量 土壤中微生物的数量 是否加土壤浸出液
实验现象 在相同时间内实验组落叶腐烂程度小于对照组 A A1 不变蓝
A2 产生砖红色沉淀
B B1 变蓝
B2 不产生砖红色沉淀
结论分析 土壤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
注:在A1、B1中加入碘液,在A2、B2中加入斐林试剂并加热。
判断正误
(1)物质循环和能量流动是两个独立的过程。(　　)
【答案】 ×
【提示】 生态系统中的物质循环和能量流动是同时进行的,彼此相互依存,不可分割。
(2)只有在光照条件下,生态系统的物质循环和能量流动才是同时进行的。(　　)
【答案】 ×
【提示】 无论光照条件还是黑暗条件,生态系统的物质循环和能量流动都是同时进行的。
(3)光合作用推动碳循环过程,促进了生物群落中的能量循环。(　　)
【答案】 ×
【提示】 生态系统的能量是单向流动,且逐级递减的,不能循环利用。
(4)可采用高温烘干的方法除去实验组中的土壤微生物。(　　)
【答案】 ×
【提示】 高温烘干可能造成土壤理化性质的改变,可以将土壤用塑料袋包好,放在60 ℃恒温箱中处理1 h。
(5)应将实验组和对照组的土壤放在隔绝空气的条件下。(　　)
【答案】 ×
【提示】 实验组和对照组土壤都不能放在隔绝空气的条件下进行实验,因为隔绝空气会影响土壤微生物的正常代谢活动。
(6)对照组中落叶的分解速度明显高于实验组。(　　)
【答案】 √
任务一　分析生态系统能量流动和物质循环的关系
　　下图为生态系统能量流动和物质循环的关系图,据图思考回答。
(1)③④是否既能表示能量流动也能表示物质循环 说出理由。
【提示】 不能。物质循环是指组成生物体的碳、氢、氧、氮、磷、硫等元素,都在不断进行着从非生物环境到生物群落,又从生物群落到非生物环境的循环过程。而③④只是在生物群落中,不能表示物质循环。
(2)不易被分解的有害物质会沿着什么途径发生生物富集,说出判断的依据。
【提示】 沿③④传递发生生物富集。不易被分解的有害物质会随着食物链和食物网进行积累,出现生物富集现象。
(3)怎样理解能量流动和物质循环在生态系统中相依相伴进行。
【提示】 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;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非生物环境之间循环往返的动力。
典型例题
1.下列有关生态系统物质循环和能量流动的叙述,错误的是(　　)
[A] 参与能量流动的总能量大小与生产者数量有关,与食物链长短无关
[B] 处于最高营养级的生物所同化的能量不会再提供给其他生物
[C] 农民拔草或杀灭害虫,虽然影响了食物链但可以调整能量流动关系
[D] 食物链既是物质传递链又是能量传递链,物质与能量相互依存、不可分割
【答案】 B
【解析】 生产者固定的太阳能是流入自然生态系统的总能量,因此参与能量流动的总能量大小与生产者数量有关,与食物链长短无关;处于最高营养级的生物所同化的能量会流向分解者;农民拔草或杀灭害虫,可以使能量更多地流向对人类有益的部分。
2.(多选)(2025·淮安期中)分析如图所示的生态系统能量流动和物质循环的关系简图,能得到的结论是(　　)
[A] 物质作为能量的载体,使能量沿着食物链(网)流动
[B] 能量作为动力,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
[C] 能量①②③④的总和便是生产者所固定的太阳能总量
[D] 碳在生物群落和非生物环境之间的循环主要是以CO2的形式进行的
【答案】 ABD
【解析】 图中生产者固定的能量还有一部分未被利用,图中没有表示出来,且②中的能量已经包括了③以及部分①、④中的能量,所以能量①②③④的总和不等于生产者所固定的太阳能总量。
【方法指导】
分析能量流动和物质循环关系的方法
(1)能量流动和物质循环相伴而行,但能量在传递过程中由光能→化学能→热能;而物质在循环中,由无机物(CO2)→有机物→无机物(CO2)。
(2)能量流动的终点是以热能散失到非生物环境中,不能再利用;而物质循环产生的CO2又被重新利用,所以没有终点。
任务二　探究土壤微生物的分解作用
　　某兴趣小组以带有落叶的表层土壤(距离地面约6 cm)为实验材料,研究土壤微生物对落叶的分解作用,每组土壤的处理情况如表所示,其中1、2组的土壤较为湿润,3、4组的土壤是干燥的。回答下列问题。
组别 1 2 3 4
土壤 处理 不处理 60 ℃放 置1 h 不处理 60 ℃放 置1 h
(1)该实验的自变量是土壤中微生物的数量和土壤湿度,因变量是落叶的腐烂程度。
(2)通过表格中的处理方式来控制自变量时用到了减法原理(填“加法原理”或“减法原理”),60 ℃放置处理的目的是既尽可能排除土壤中微生物的作用,又避免过高的温度改变土壤的理化性质。
(3)预期上述各组的实验结果:落叶的腐烂程度为1组>3组>2组、4组。
(4)微生物种类、环境温度、湿度及pH等均会对落叶的分解速率产生影响,不同地块的微生物种类存在差异。现欲证明不同地块微生物对淀粉的分解速率不同,请以碘液作为检验试剂,以不同地块的土壤制成的土壤浸出液、淀粉溶液等为材料,设计实验,写出实验思路。
【提示】 用等量不同地块的土壤制成的土壤浸出液分别与等量淀粉溶液混合,在相同且适宜的温度、湿度及pH条件下作用相同时间,用碘液检测并观察各组溶液变蓝的程度。
典型例题
3.为探究落叶是否在土壤微生物的作用下腐烂,下列各项构成了一个实验设计,其中不符合实验目的的步骤是(　　)
[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
【答案】 C
【解析】 分解落叶的微生物往往在含有落叶的土壤中较多,所以可选择带有落叶的土壤为实验材料,筛选出落叶和土壤;由实验目的可知,实验分两组,一组实验组,一组对照组,所以要将落叶平均分成两份,把土壤也平均分成两份;应将灭菌的土壤设为实验组,不做处理的土壤设为对照组;将落叶分别埋入两组土壤中,观察腐烂情况。
4.(2025·衡水期中)为探究土壤微生物的分解作用,某班学习小组设计了两个实验方案。方案1:以带有落叶的土壤为实验材料,观察落叶在土壤微生物的作用下的腐烂情况。方案2:以土壤浸出液为材料,检测土壤微生物对淀粉的分解情况。下列关于这两个方案的分析,不合理的是(　　)
[A] 方案1应设置两组,对照组土壤不做处理,实验组土壤进行处理,尽可能排除微生物的作用,一段时间后观察两组落叶的腐烂情况
[B] 方案2中实验组取30 mL土壤浸出液加到含淀粉糊的烧杯中,一段时间后取出适量液体,可滴加碘液后观察溶液是否变蓝
[C] 方案2中对照组向装有淀粉糊的烧杯中加入30 mL蒸馏水,一段时间后取出适量液体,加入斐林试剂即可观察到砖红色沉淀
[D] 在实验过程中要注意控制变量,如方案1实验组土壤处理要尽可能避免土壤理化性质的改变,这属于控制无关变量
【答案】 C
【解析】 用斐林试剂进行还原糖检测时,必须水浴加热,然后观察颜色变化。
随堂检测反馈
1.能量流动和物质循环是生态系统的主要功能。下列相关叙述错误的是(　　)
[A] 物质循环发生在生物群落与非生物环境之间
[B] 生态系统中的能量流动一般不超过5个营养级
[C] 生态系统中的消费者能够加快物质的循环过程
[D] 能量作为动力,使能量能够不断地在生物群落和非生物环境之间循环往返
【答案】 D
【解析】 生态系统中,物质作为能量载体,使能量沿着食物链(网)流动,能量作为动力,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。
2.下图表示在某生态系统中,能量流经第二营养级的示意图。下列对该图分析不合理的是(　　)
[A] 图中甲为初级消费者同化的能量
[B] 能量流动是伴随着物质利用同时进行的
[C] 该图不够完善,缺少甲中因呼吸作用以热能形式散失的能量
[D] 乙比甲的能量少的原因主要是甲的遗体残骸中的能量未全部传递下去
【答案】 D
【解析】 乙为初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量,即甲(同化的能量)减去因呼吸作用以热能形式散失的能量,故乙比甲的能量少。
3.(2025·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(　　)
项目 处理 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
【答案】 C
【解析】 据表分析可知,第1组土壤有处理,第2组土壤未做任何处理,因此第1组应为实验组,第2组为对照组;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;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,若实验组落叶也有轻微腐烂,可能是落叶携带的微生物所致;60 ℃恒温箱处理土壤1 h,土壤的理化性质会有小幅改变,但对实验影响较小。
4.下列关于生态系统物质循环和能量流动过程的说法,错误的是(　　)
[A] 生物圈中的物质可以循环利用,但能量不能循环利用
[B] 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
[C] 任何生态系统都需要不断得到来自系统外的能量补充
[D] 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
【答案】 D
【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。
5.(多选)(2024·黑吉辽卷)下图为某红松人工林能量流动的调查结果。此森林的初级生产量有很大部分是沿着碎屑食物链流动的,表现为枯枝落叶和倒木被分解者分解,剩余积累于土壤。据图分析,下列叙述正确的是(　　)
注:植物所固定的太阳能或所制造的有机物质称为初级生产量,其包括净初级生产量和自身呼吸消耗的能量。
[A] E是太阳照射到生态系统的能量
[B] E2属于未被利用的能量
[C] E3占净初级生产量的36%
[D] E3的产生过程是物质循环的必要环节
【答案】 CD
【解析】 E是生产者固定的太阳能;E2属于自身呼吸作用消耗的能量;E3占净初级生产量(E1)的比例为18×1010÷(50×1010)×100%=36%;E3的产生过程是依靠分解者的分解作用实现的,是物质循环的必要环节。
　　种养结合是典型的生态农业模式,该模式主要由畜禽养殖、农田种植、秸秆综合处理和养殖废物处理几个模块组成,这是一种可获得较高的经济效益、生态效益和社会效益的现代化农业生产方式。回答下列问题。
(1)组成生物体的(碳、氢、氧、氮、磷、硫等)元素,都在不断进行着从非生物环境到生物群落,又从生物群落到非生物环境的循环过程,这就是生态系统的物质循环。物质作为能量的载体,使能量沿着食物链(网)流动;能量作为动力,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。
(2)该生态农业模式中,秸秆综合处理以后的用途包括作为饲料饲喂牲畜、制作堆肥返田(答出2点即可)。在该模式四个模块的相互关系中,能量多级利用可体现在秸秆综合处理、畜禽养殖这两个模块之间。
(3)用箭头完善四个模块之间的关系。物质在生态系统中循环往复运动的特点,对种养结合有很大启示,具体表现在作物的秸秆作为饲料供畜禽食用,畜禽排出的粪便和其他一些废物经过处理后可以为农田种植提供肥料,这种有机肥经微生物分解后既可为植物提供无机盐,也可为植物光合作用提供CO2。
【提示】
课时作业
(时间:30分钟　分值:60分)
第1～8题每题3分,第9～10题每题6分,共计36分。
基础对点练
知识点1　能量流动和物质循环的关系
1.下列有关能量流动和物质循环的叙述,正确的是(　　)
[A] 物质是能量的载体,使能量只能沿食物链(网)单向流动
[B] 能量是物质循环的动力,推动物质在生物群落内循环往返
[C] 能量流动和物质循环是两个相对独立的过程
[D] 物质的合成与分解伴随着能量的储存和释放
【答案】 D
【解析】 物质是能量的载体,食物链(网)是物质循环和能量流动的渠道,但除食物链之外,能量也能从生产者和消费者传递给分解者;物质在生物群落和非生物环境之间循环往返;物质循环和能量流动是同时进行,相互依存,不可分割的。
2.关于生态系统的物质循环和能量流动,下列叙述错误的是(　　)
[A] 碳在生物群落与非生物环境之间主要是以二氧化碳的形式进行循环的,具有全球性
[B] 除了碳循环,其他物质如氮、硫等,在生态系统中也反复循环
[C] 没有太阳能,自然界的能量流动难以维持
[D] 狼捕食兔,兔体内的能量就全部流入到狼体内
【答案】 D
【解析】 狼捕食兔后,其粪便中的能量以及兔残骸中的能量会流向分解者,即兔体内的全部能量不会全部流入狼体内。
3.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,所以要经常施加氮肥,这与物质循环并不矛盾
【答案】 A
【解析】 粪便被微生物分解产生的无机盐可以被植物再利用,但其中的能量不能被植物再度利用。
4.下列关于能量流动和物质循环的关系的叙述,错误的是(　　)
[A] 能量以有机物中的化学能的形式,沿着食物链和食物网流动
[B] 能量的固定、储存、转移和释放,都与物质的合成和分解有关
[C] 能量作为动力,使物质不断地在生物群落和非生物环境之间循环
[D] 物质是能量的载体,因而通过物质循环可实现能量的循环利用
【答案】 D
【解析】 能量单向流动、逐级递减,不能循环利用。
知识点2　探究土壤微生物的分解作用
5.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
【答案】 D
【解析】 该实验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。
6.(2025·东营月考)为探究落叶是否是在土壤微生物的作用下腐烂的,下列实验设计中,错误的是(　　)
[A] 实验选用种类相同的落叶
[B] 将落叶平均分成两份,置于网兜中
[C] 把土壤分成两组,对照组土壤进行接种微生物处理,实验组土壤不做处理
[D] 对照组和实验组中落叶被埋入土壤的时间相同
【答案】 C
【解析】 本实验的自变量是土壤中是否有微生物,且自然土壤中本身就有微生物,因此实验组土壤要进行灭菌处理,对照组土壤要保持自然状态,不做处理。
7.下列关于“探究土壤微生物对淀粉的分解作用”的实验,设计不合理的是(　　)
[A] 用等量土壤浸出液和蒸馏水处理等量淀粉糊
[B] 实验应分别对土壤浸出液和蒸馏水进行高温灭菌后再处理淀粉糊
[C] 应在20 ℃左右下处理7 d后,再进行相关检测
[D] 用碘液检测淀粉,用斐林试剂检测还原糖
【答案】 B
【解析】 对土壤浸出液和蒸馏水进行高温灭菌后,土壤浸出液中的微生物被杀死,无法达到实验目的。
8.(2025·深圳期中)某兴趣小组的同学为证明某细菌对树叶的分解作用,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,其他实验条件和步骤如表所示。下列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,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,以便对比分析得出结论。
综合提升练
9.(多选)(2025·衡水期中)下图为一个简化的生态系统能量流动和物质循环示意图,下列对图中箭头的含义表述正确的是(　　)
[A] ④和⑤可表示生物群落中能量的散失
[B] ⑤可表示生物群落中的物质回归非生物环境
[C] ②可表示能量在生物体之间单向流动
[D] ①可表示碳元素从二氧化碳转变为含碳有机物的过程
【答案】 BCD
【解析】 分析题图可知,④可表示呼吸作用中以热能的形式散失的能量,⑤表示微生物通过分解作用为草提供无机物,使生物群落中的物质回归非生物环境再被生产者利用;能量沿着食物链单向流动,因此②可表示能量在生物体之间单向流动;①可表示光合作用,经过该过程碳元素从二氧化碳转变为含碳有机物。
10.(多选)下图为某农业生态系统模式图。下列关于该系统的叙述,正确的是(　　)
[A] 微生物利用的不是农作物通过光合作用固定的能量
[B] 多途径利用农作物可提高该系统中能量的传递效率
[C] 沼渣、沼液作为肥料还田可以促进物质循环再利用
[D] 食用菌、产甲烷菌及蚯蚓是该生态系统中的分解者
【答案】 CD
【解析】 由题图可知,流经该生态系统的总能量是生产者固定的太阳能,因此微生物利用的是农作物通过光合作用固定的能量;多途径利用农作物,可提高能量的利用率,但不能提高能量的传递效率;营腐生生活的食用菌、产甲烷菌及蚯蚓都是该生态系统中的分解者。
11.(12分)图1为某草原生态系统的部分碳循环示意图,甲～丁为生态系统的组成成分;图2为该生态系统的部分能量流动示意图(不考虑未利用的能量)。据图分析回答。
(1)图1中,乙属于生态系统中的　　 　　(填组成成分);碳元素进入非生物环境的途径是　　　　(填序号),能量进入生物群落的主要途径是　　　　(填序号)。
(2)图2中B表示　　　　　　　　　　　　。若兔摄入的能量为2.2×109 kJ,A中能量为1.6×109 kJ,B中能量为1.2×109 kJ,狼同化的能量为2.4×108 kJ,则该生态系统中兔到狼的能量传递效率为　　　　。
(3)由图2可以总结出生态系统能量流动的主要特点是　　　　　　　　　　　　。人类研究生态系统中能量流动,可以实现对能量的　　　　,从而大大提高能量的利用率。
(4)生态系统的能量流动和物质循环是同时进行的:物质作为能量的　　 　　,使能量沿着　　　　流动;能量作为　　　　,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。
【答案】 (除标注外,每空1分)
(1)生产者　②③④　①
(2)(兔)用于生长、发育和繁殖的能量　15%
(3)单向流动、逐级递减(2分)　多级利用(2分)
(4)载体　食物链(网)　动力
【解析】 (1)图1中乙、丙和丁都有箭头指向甲,故甲是非生物环境,甲与乙双向箭头,故乙是生产者;碳元素主要通过②③④呼吸作用进入非生物环境,能量主要通过①光合作用进入生物群落。
(2)图2中B是兔同化的能量减去呼吸作用散失的能量,故表示兔用于自身生长、发育和繁殖的能量(储存在体内的能量);A中能量为1.6×109 kJ,即兔的同化量,狼同化的能量为2.4×108 kJ,则该生态系统中兔到狼的能量传递效率为(2.4×108)÷(1.6×109)×100%=15%。
(3)由图2可以总结出生态系统能量流动的主要特点是单向流动、逐级递减。通过对生态系统中能量流动的研究,人类可以实现能量的多级利用,提高能量利用率。
(4)物质作为能量的载体,使能量沿着食物网(链)流动;能量作为动力,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。
12.(12分)同学们在课外活动中发现植物的落叶在土壤里会逐渐腐烂,形成腐殖质。他们猜测落叶的腐烂是土壤微生物的作用,并设计了实验进行验证。
(1)实验设计首先要遵循的是　　　　　原则和　　　　原则。
(2)在相同地点采集带有同种落叶的土壤,均分为A、B两组。A组不做处理(自然状态);B组用塑料袋包好,放在60 ℃的恒温箱中处理1 h。B组处理的目的是　　　 　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)该实验的自变量是　　　　　　　 　　　,因变量是　　　　　　 　　,无关变量是　　　　　　　　　　　　　　　(至少答出2点)。
(4)如果同学们的猜测是正确的,若干天后,B组落叶的腐烂程度　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)对照组。
(5)
为了探究不同生态系统的土壤微生物的分解能力差异,同学们用北极冻原和热带雨林的等量土壤为实验材料,分别在相同且适宜的非生物环境条件下进行C组和D组的实验,定期抽样检测样品土壤中未腐烂的落叶的含量。请根据预期结果在图中绘出相应的曲线。
【答案】 (除标注外,每空1分)
(1)单一变量　对照
(2)尽可能杀死土壤微生物,同时避免土壤理化性质的改变
(3)土壤中微生物的数量　落叶的腐烂程度　土壤温度、含水量、pH、落叶的种类和大小等(合理即可)(2分)
(4)小于(2分)
(5)如下图
　(3分)
【解析】 (1)(2)(3)由题意可知,该实验的目的是验证落叶的腐烂是土壤微生物的作用结果,实验的自变量是土壤中微生物的数量,因变量是落叶的腐烂程度。B组将土壤用塑料袋包好,放在60 ℃的恒温箱中处理1 h的目的是尽可能杀死土壤微生物,同时避免土壤理化性质的改变。为遵循生物实验设计的对照原则和单一变量原则,所以应尽量减少无关变量对实验的影响,如土壤温度、含水量、pH、落叶的种类和大小等。(4)由于A组土壤含有的微生物较多,B组土壤几乎不含微生物,因此,若干天后,B组落叶的腐烂程度小于对照组。(5)在绘制曲线时,应注意以下几点:①明确横坐标和纵坐标的意义,其中纵坐标为未腐烂落叶的比例;②两曲线的起点相同,注意纵坐标初始值不为0;③由于微生物的分解作用,两曲线呈下降趋势,且D组下降速度比C组快;④随时间的延长,微生物的数量增多,故两曲线的下降趋势都是由慢到快。(共42张PPT)
第2课时　能量流动和物质循环的关系
1.说明能量流动与物质循环的关系。2.尝试探究土壤微生物的分解作用。
[学习目标]
预习案·自主学习
一、能量流动和物质循环的关系
1.图示关系
2.能量流动和物质循环对比
单向流动、逐级
递减
全球性、循环往复
运动
载体
二、探究土壤微生物的分解作用
1.实验原理
(1)土壤中生活着肉眼看不见的细菌、丝状真菌和呈放射状的放线菌等微生物,它们在生态系统中主要充当分解者。
(2)在不同的气候与环境条件下,落叶在土壤中被分解的时间也不同。
2.案例设计
项目 案例1 案例2
实验假设 土壤微生物能分解落叶使之腐烂 土壤微生物能分解淀粉
实验 设计 实验组 对土壤进行处理(如将土壤用塑料袋包好,放在60 ℃恒温箱中处理1 h) A烧杯中加入30 mL土壤浸出液+淀粉糊;室温放置7 d后,取20 mL样液放入两支试管中,编号A1、A2
对照组 对土壤 处理(自然状态) B烧杯中加入 +与A等量的淀粉糊;室温放置7 d后,取20 mL样液放入两支试管中,编号B1、B2
自变量 土壤中微生物的数量 是否加土壤浸出液
不做
30 mL 蒸馏水
实验现象 在相同时间内实验组落叶腐烂程度 对照组 A A1 不变蓝
A2
B B1 变蓝
B2
结论分析
注:在A1、B1中加入碘液,在A2、B2中加入斐林试剂并加热。
小于
产生砖红色沉淀
不产生砖红色沉淀
土壤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
判断正误
(1)物质循环和能量流动是两个独立的过程。(　　)
【提示】 生态系统中的物质循环和能量流动是同时进行的,彼此相互依存,不可分割。
×
(2)只有在光照条件下,生态系统的物质循环和能量流动才是同时进行的。
(　　 )
×
【提示】 无论光照条件还是黑暗条件,生态系统的物质循环和能量流动都是同时进行的。
(3)光合作用推动碳循环过程,促进了生物群落中的能量循环。(　　)
【提示】 生态系统的能量是单向流动,且逐级递减的,不能循环利用。
×
(4)可采用高温烘干的方法除去实验组中的土壤微生物。(　　)
【提示】 高温烘干可能造成土壤理化性质的改变,可以将土壤用塑料袋包好,放在60 ℃恒温箱中处理1 h。
×
(5)应将实验组和对照组的土壤放在隔绝空气的条件下。(　　)
【提示】 实验组和对照组土壤都不能放在隔绝空气的条件下进行实验,因为隔绝空气会影响土壤微生物的正常代谢活动。
×
(6)对照组中落叶的分解速度明显高于实验组。(　　)
√
探究案·互动探究
任务一　分析生态系统能量流动和物质循环的关系
下图为生态系统能量流动和物质循环的关系图,据图思考回答。
(1)③④是否既能表示能量流动也能表示物质循环 说出理由。
【提示】 不能。物质循环是指组成生物体的碳、氢、氧、氮、磷、硫等元素,都在不断进行着从非生物环境到生物群落,又从生物群落到非生物环境的循环过程。而③④只是在生物群落中,不能表示物质循环。
(2)不易被分解的有害物质会沿着什么途径发生生物富集,说出判断的依据。
【提示】 沿③④传递发生生物富集。不易被分解的有害物质会随着食物链和食物网进行积累,出现生物富集现象。
(3)怎样理解能量流动和物质循环在生态系统中相依相伴进行。
【提示】 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;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非生物环境之间循环往返的动力。
「典型例题」
1.下列有关生态系统物质循环和能量流动的叙述,错误的是(　　)
[A] 参与能量流动的总能量大小与生产者数量有关,与食物链长短无关
[B] 处于最高营养级的生物所同化的能量不会再提供给其他生物
[C] 农民拔草或杀灭害虫,虽然影响了食物链但可以调整能量流动关系
[D] 食物链既是物质传递链又是能量传递链,物质与能量相互依存、不可分割
B
【解析】 生产者固定的太阳能是流入自然生态系统的总能量,因此参与能量流动的总能量大小与生产者数量有关,与食物链长短无关;处于最高营养级的生物所同化的能量会流向分解者;农民拔草或杀灭害虫,可以使能量更多地流向对人类有益的部分。
2.(多选)(2025·淮安期中)分析如图所示的生态系统能量流动和物质循环的关系简图,能得到的结论是(　 　)
[A] 物质作为能量的载体,使能量沿着食物链(网)流动
[B] 能量作为动力,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
[C] 能量①②③④的总和便是生产者所固定的太阳能总量
[D] 碳在生物群落和非生物环境之间的循环主要是以CO2的形式进行的
ABD
【解析】 图中生产者固定的能量还有一部分未被利用,图中没有表示出来,且②中的能量已经包括了③以及部分①、④中的能量,所以能量①②③④的总和不等于生产者所固定的太阳能总量。
【方法指导】
分析能量流动和物质循环关系的方法
(1)能量流动和物质循环相伴而行,但能量在传递过程中由光能→化学能→热能;而物质在循环中,由无机物(CO2)→有机物→无机物(CO2)。
(2)能量流动的终点是以热能散失到非生物环境中,不能再利用;而物质循环产生的CO2又被重新利用,所以没有终点。
任务二　探究土壤微生物的分解作用
某兴趣小组以带有落叶的表层土壤(距离地面约6 cm)为实验材料,研究土壤微生物对落叶的分解作用,每组土壤的处理情况如表所示,其中1、2组的土壤较为湿润,3、4组的土壤是干燥的。回答下列问题。
组别 1 2 3 4
土壤 处理 不处理 60 ℃放 置1 h 不处理 60 ℃放
置1 h
(1)该实验的自变量是 ,因变量是
。
(2)通过表格中的处理方式来控制自变量时用到了 (填“加法原理”或“减法原理”),60 ℃放置处理的目的是
。
(3)预期上述各组的实验结果: 。
土壤中微生物的数量和土壤湿度
落叶的腐烂程度
减法原理
既尽可能排除土壤中微生
物的作用,又避免过高的温度改变土壤的理化性质
落叶的腐烂程度为1组>3组>2组、4组
(4)微生物种类、环境温度、湿度及pH等均会对落叶的分解速率产生影响,不同地块的微生物种类存在差异。现欲证明不同地块微生物对淀粉的分解速率不同,请以碘液作为检验试剂,以不同地块的土壤制成的土壤浸出液、淀粉溶液等为材料,设计实验,写出实验思路。
【提示】 用等量不同地块的土壤制成的土壤浸出液分别与等量淀粉溶液混合,在相同且适宜的温度、湿度及pH条件下作用相同时间,用碘液检测并观察各组溶液变蓝的程度。
「典型例题」
3.为探究落叶是否在土壤微生物的作用下腐烂,下列各项构成了一个实验设计,其中不符合实验目的的步骤是(　　)
[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
C
【解析】 分解落叶的微生物往往在含有落叶的土壤中较多,所以可选择带有落叶的土壤为实验材料,筛选出落叶和土壤;由实验目的可知,实验分两组,一组实验组,一组对照组,所以要将落叶平均分成两份,把土壤也平均分成两份;应将灭菌的土壤设为实验组,不做处理的土壤设为对照组;将落叶分别埋入两组土壤中,观察腐烂情况。
4.(2025·衡水期中)为探究土壤微生物的分解作用,某班学习小组设计了两个实验方案。方案1:以带有落叶的土壤为实验材料,观察落叶在土壤微生物的作用下的腐烂情况。方案2:以土壤浸出液为材料,检测土壤微生物对淀粉的分解情况。下列关于这两个方案的分析,不合理的是(　　)
[A] 方案1应设置两组,对照组土壤不做处理,实验组土壤进行处理,尽可能排除微生物的作用,一段时间后观察两组落叶的腐烂情况
[B] 方案2中实验组取30 mL土壤浸出液加到含淀粉糊的烧杯中,一段时间后取出适量液
体,可滴加碘液后观察溶液是否变蓝
[C] 方案2中对照组向装有淀粉糊的烧杯中加入30 mL蒸馏水,一段时间后取出适量液体,加入斐林试剂即可观察到砖红色沉淀
[D] 在实验过程中要注意控制变量,如方案1实验组土壤处理要尽可能避免土壤理化性质的改变,这属于控制无关变量
C
【解析】 用斐林试剂进行还原糖检测时,必须水浴加热,然后观察颜色变化。
思维导图
随堂检测反馈
1.能量流动和物质循环是生态系统的主要功能。下列相关叙述错误的是(　　)
[A] 物质循环发生在生物群落与非生物环境之间
[B] 生态系统中的能量流动一般不超过5个营养级
[C] 生态系统中的消费者能够加快物质的循环过程
[D] 能量作为动力,使能量能够不断地在生物群落和非生物环境之间循环往返
D
【解析】 生态系统中,物质作为能量载体,使能量沿着食物链(网)流动,能量作为动力,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。
2.下图表示在某生态系统中,能量流经第二营养级的示意图。下列对该图分析不合理的是(　　)
[A] 图中甲为初级消费者同化的能量
[B] 能量流动是伴随着物质利用同时进行的
[C] 该图不够完善,缺少甲中因呼吸作用以热能形式散失的能量
[D] 乙比甲的能量少的原因主要是甲的遗体残骸中的能量未全部传递下去
D
【解析】 乙为初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量,即甲(同化的能量)减去因呼吸作用以热能形式散失的能量,故乙比甲的能量少。
3.(2025·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
项目 处理 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】 据表分析可知,第1组土壤有处理,第2组土壤未做任何处理,因此第1组应为实验组,第2组为对照组;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;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,若实验组落叶也有轻微腐烂,可能是落叶携带的微生物所致;60 ℃恒温箱处理土壤1 h,土壤的理化性质会有小幅改变,但对实验影响较小。
4.下列关于生态系统物质循环和能量流动过程的说法,错误的是(　　)
[A] 生物圈中的物质可以循环利用,但能量不能循环利用
[B] 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
[C] 任何生态系统都需要不断得到来自系统外的能量补充
[D] 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
D
【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。
5.(多选)(2024·黑吉辽卷)下图为某红松人工林能量流动的调查结果。此森林的初级生产量有很大部分是沿着碎屑食物链流动的,表现为枯枝落叶和倒木被分解者分解,剩余积累于土壤。据图分析,下列叙述正确的是(　 　)
[A] E是太阳照射到生态系统的能量
[B] E2属于未被利用的能量
[C] E3占净初级生产量的36%
[D] E3的产生过程是物质循环的必要环节
CD
注:植物所固定的太阳能或所制造的有机物质称为初级生产量,其包括净初级生产量和自身呼吸消耗的能量。
【解析】 E是生产者固定的太阳能;E2属于自身呼吸作用消耗的能量;E3占净初级生产量(E1)的比例为18×1010÷(50×1010)×100%=36%;E3的产生过程是依靠分解者的分解作用实现的,是物质循环的必要环节。
联系实际 迁移应用
种养结合是典型的生态农业模式,该模式主要由畜禽养殖、农田种植、秸秆综合处理和养殖废物处理几个模块组成,这是一种可获得较高的经济效益、生态效益和社会效益的现代化农业生产方式。回答下列问题。
(1)组成生物体的 ,都在不断进行着从非生物环境到生物群落,又从生物群落到非生物环境的循环过程,这就是生态系统的物质循环。物质作为能量的载体,使能量沿着 流动;能量作为动力,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。
(2)该生态农业模式中,秸秆综合处理以后的用途包括
(答出2点即可)。在该模式四个模块的相互关系中,能量多级利用可体现在 这两个模块之间。
(碳、氢、氧、氮、磷、硫等)元素
食物链(网)
作为饲料饲喂牲畜、
制作堆肥返田
秸秆综合处理、畜禽养殖
(3)用箭头完善四个模块之间的关系。物质在生态系统中循环往复运动的特点,对种养结合有很大启示,具体表现在
。
作物的秸秆作为饲料供畜禽食用,畜禽排出的粪便和其他一些废物经过处理后可以为农田种植提供肥料,这种有机肥经微生物分解后既可为植物提供无机盐,也可为植物光合作用提供CO2
【提示】第3节　生态系统的物质循环
第1课时　碳循环和生物富集
[学习目标]　1.分析生态系统的物质循环过程。2.说明生物富集的危害,认同应采取措施减少危害。
一、碳循环
1.循环形式:在生物群落与非生物环境间主要以二氧化碳的形式循环。
2.过程图解
图中:①光合作用,②呼吸作用,③植物(生产者),④动物(消费者),⑤呼吸作用,⑥分解者的分解作用。
3.大气和海洋在碳循环之间的关系
当大气中二氧化碳含量增加,水圈中的二氧化碳含量也随之增加;如果大气中的二氧化碳发生局部短缺,水圈中的二氧化碳也能及时进入大气。
4.温室效应
(1)形成原因:主要是化石燃料的开采和使用使大气中二氧化碳含量迅速增加,打破了生物圈碳循环的平衡。
(2)应对方法:一方面要减少二氧化碳的排放,另一方面要大力植树种草,提高森林覆盖率。
5.物质循环
(1)物质:组成生物体的碳、氢、氧、氮、磷、硫等元素。
(2)范围:生物群落与非生物环境之间循环。
(3)特点:具有全球性、循环性。又称为生物地球化学循环。
(4)应用:例如农业生产中采用种养结合的模式。
二、生物富集
1.概念:生物体从周围环境吸收、积蓄某种元素或难以降解的化合物,使其在机体内浓度超过环境浓度的现象。
2.列举具有生物富集现象的物质
(1)重金属:如铅、镉、汞等。
(2)人工合成的有机化合物:如DDT、六六六等。
(3)一些放射性物质。
3.实例(以铅元素为例)
4.生物体内铅富集的原因
进入体内的铅,能够形成多种比较稳定的铅化合物,分布于生物体的多种组织细胞中,导致铅不易被生物体排出,从而积蓄在体内。
5.特点
(1)沿着食物链逐渐在生物体内聚集,最终积累在食物链的顶端。
(2)具有全球性。
判断正误
(1)碳在生物群落内主要以有机物的形式存在。(　　)
【答案】 √
(2)碳在生物群落内部可以实现循环。(　　)
【答案】 ×
【提示】 碳循环发生在生物群落和非生物环境之间。
(3)物质循环具有全球性,物质循环的范围是生物圈。(　　)
【答案】 √
(4)具有生物富集现象的物质会沿着食物链、食物网在生物体内聚集。(　　)
【答案】 √
(5)生态系统的物质循环指的是各种化合物在生物群落与非生物环境之间循环。(　　)
【答案】 ×
【提示】 生态系统的物质循环指的是组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素在生物群落与非生物环境之间循环。
任务一　分析碳循环的过程及特点,强化社会责任
　　下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,且乙、丙都有箭头指向丁,所以丁为大气中的二氧化碳库,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含碳有机物,碳在甲(或乙或丙)与丁之间的流动形式主要是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代表呼吸作用,f代表分解者的分解作用,a代表捕食,e和g代表动植物的遗体、动物的排遗物等提供给分解者。
(4)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】 农田土壤中氮、磷等元素的含量不足以使作物高产,加之农产品源源不断地自农田生态系统输出,其中的氮、磷等元素并不能都归还土壤,所以还需要经常施肥。
(5)生物圈是不是一个在物质上自给自足的系统 生物圈在能量上能否自给自足呢
为什么
【提示】 生物圈在物质上可自给自足,但在能量上不能自给自足,因为物质可以在生物圈内循环利用,而能量不能循环利用,必须由生物圈外源源不断地输入太阳能方可维持正常运转。
核心归纳
1.碳循环分析
(1)碳存在形式
(2)碳循环形式。
项目 进入生物群落 生物群落内部 返回非生物环境
途径 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.化石燃料的燃烧
方向 在生物群落内部单向,生物群落与非生物环境之间双向
(3)碳元素的传递规律:碳元素在非生物环境与生物群落之间传递时,只有生产者与非生物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)。
2.辨析物质循环的两个易错点
(1)生态系统的物质循环中所说的“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。
(2)生态系统的物质循环中所说的“物质”并不是指组成生物体的化合物,而是指组成生物体的化学元素,如C、H、O、N、P、S等。
典型例题
1.下列有关碳循环的叙述,错误的是(　　)
[A] 化石燃料的开采和使用是导致温室效应加剧的主要原因
[B] 碳元素在生物群落内部以有机物的形式流动
[C] CO2能够随着大气环流在全球范围内流动,故碳循环具有全球性
[D] 只要植树种草、秸秆还田就可以治理温室效应
【答案】 D
【解析】 温室效应是大气中CO2等气体含量增加,使全球气温升高的现象,产生的主要原因是化石燃料的开采和使用,治理温室效应除了植树种草、秸秆还田外,还应减少化石燃料的开采和使用等。
2.(2025·洛阳期中)下图是生态系统中碳循环示意图,“→”表示碳的流动方向,下列说法正确的是(　　)
[A] 图中a是生产者,b、d、e是消费者,c是分解者
[B] 该生态系统的成分包括a、b、c、d、非生物的物质和能量
[C] 该生态系统中的食物链可表示为a→d→e
[D] a和b的种间关系为捕食
【答案】 C
【解析】 题图中a、c之间为双箭头,a、b、d、e均有箭头指向c,因此c是大气中二氧化碳库,a是生产者,则d、e为消费者,b为分解者;该生态系统的成分包括a、b、d、e、非生物的物质(包括c)和能量;该生态系统中的一条食物链可表示为a→d→e;b为分解者,所以a和b的种间关系不是捕食关系。
【方法指导】
碳循环示意图中各组成成分的判断
(1)图甲——先根据A、B之间为双向箭头且指向B的箭头最多可判断:B为大气中的二氧化碳库,A为生产者。再根据A、C都有箭头指向D可判断:D为分解者,C为消费者。
(2)图乙——根据A、C之间为双向箭头且指向C的箭头最多可判断:A是生产者,C是大气中的二氧化碳库。根据A、B、D都有箭头指向E可进一步判断:E是分解者,B是初级消费者,D是次级消费者。
任务二　分析生物富集的特点及成因
　　以下为水体和多种水生生物体内的铅浓度示意图,据图思考:
(1)图中所示结果显示,铅可以沿着什么途径累积 此现象称为什么
【提示】 铅可以沿食物链累积。此现象称为生物富集。
(2)为什么营养级越高,铅浓度越高
【提示】 铅进入体内会形成比较稳定的化合物,不易被生物体排出,一旦含有铅的生物被更高营养级的动物食用,铅就会沿着食物链逐渐在生物体内聚集,因此营养级越高,铅浓度越高。
(3)生物富集现象有全球性的特点吗 为什么
【提示】 有全球性特点。因为这些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。
(4)生物富集现象危害严重,试提出防治生物富集现象的可行措施。
【提示】 ①从源头上进行防治(少产生含重金属的物质,工厂排污达标等);②切断传播途径(不吃污染的鱼等)。
典型例题
3.环境中的汞、铅等重金属随食物、饮水进入生物体内,能够形成多种比较稳定的化合物,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浓度,结果如图。下列关于该生态系统的说法正确的是(　　)
[A] 甲在该生态系统中处于第二营养级
[B] 该重金属在极地生态系统的生物体内也可检测到
[C] 该重金属可以通过食物链回归非生物环境
[D] 丁属于该生态系统的分解者
【答案】 B
【解析】 营养级越高的生物,体内积累的重金属就越多,该生态系统中甲属于第三营养级;物质循环具有全球性,有害物质可通过水、大气和生物迁移等多种途径扩散到世界各地,因此,该重金属在极地生态系统的生物体内也可检测到;重金属会沿食物链和食物网在生物体内富集,营养级越高的生物体内重金属浓度的相对值越高,但不会通过食物链回到非生物环境;甲、乙、丙、丁为四个营养级,食物链中无分解者,所以丁不可能是该生态系统的分解者。
4.(2025·佛山期末)多氯联苯(PCB)是人工合成、不易被降解的有机物,有强致畸性,某近海海域及生物体内PCB的含量如下表。下列叙述错误的是(　　)
采样点 海域PCB平均 含量/(ng·g-1) 肌肉组织PCB平均 含量/(ng·g-1)
鱼类 软体类 虾类
1 6.58 116.4 97.5 90.8
2 10.76 547.3 386.7 121.4
3 9.16 524.9 138.3 154.7
[A] PCB在生物体内积累造成生物富集现象
[B] 根据结果推测鱼类可能处于较高营养级
[C] 若PCB扩散到远海水域,则体现了物质循环具有全球性
[D] PCB污染说明PCB在环境中的存在形式不稳定
【答案】 D
【解析】 由题意可知,PCB不易被降解,其在环境中的存在形式较稳定,会在生物体内积累造成生物富集现象;由题表可知,鱼类肌肉组织PCB平均含量最多,推测鱼类可能处于较高营养级;若PCB扩散到远海水域,则可随洋流等扩散至全球,体现了物质循环具有全球性。
随堂检测反馈
1.下列有关生态系统物质循环的叙述,错误的是(　　)
[A] 生态系统的物质循环中的“生态系统”是指生物圈
[B] 生态系统的物质循环中的“物质”是指组成生物体的化合物
[C] 生态系统的物质循环是在生物群落与非生物环境之间进行的
[D] 物质在生态系统中具有循环往复运动的特点
【答案】 B
【解析】 生态系统的物质循环中所说的生态系统是指地球上最大的生态系统——生物圈;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等元素,而不是化合物;生态系统的物质循环是组成生物体的元素不断从非生物环境进入生物群落,又从生物群落回到非生物环境的过程;物质循环的特点是全球性、循环往复运动。
2.(2025·长沙期末)碳循环的部分示意图如图所示,下列相关叙述正确的是(　　)
[A] 伴随甲过程的进行,能量输入生物群落中
[B] 乙过程只代表生物的呼吸作用
[C] 能完成该循环的生物一定含有叶绿体和线粒体
[D] 群落内部、群落与非生物环境之间碳循环形式相同
【答案】 A
【解析】 伴随甲过程(光合作用或化能合成作用)的进行,能量输入生物群落中;乙过程可以代表生物的呼吸作用或分解者的分解作用,还包括化石燃料的燃烧等;蓝细菌或硝化细菌等原核生物也能完成该循环,但蓝细菌和硝化细菌没有叶绿体和线粒体;碳在非生物环境与生物群落之间主要以CO2形式进行循环,而在生物群落内部以含碳有机物形式进行传递。
3.施用农药DDT的地区,虽然占陆地面积的一小部分,可是在远离施药地区的南极地区,动物体内也发现了明显高于环境含量的DDT,这种现象说明了(　　)
[A] DDT是挥发性物质
[B] DDT已加入全球性的生物地球化学循环
[C] 人类活动将DDT带到了南极地区
[D] 南极地区的动物也偶尔到施用农药的地区寻食
【答案】 B
【解析】 DDT是一种不易分解并能长期残存的农药,在远离施药地区的南极也发现了DDT,说明DDT已加入全球性的生物地球化学循环。
4.(多选)在煤燃烧、有色金属冶炼过程中铅会以微小颗粒的形式被排放进入大气,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非生物环境
[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
【答案】 ABD
【解析】 铅化学性质稳定,不易分解,很难通过动植物呼吸作用返回非生物环境。
5.(多选)科研人员研究了东南景天与樱桃萝卜两种植物在单作及间作模式下对铅污染土壤的修复效果,结果如图所示。若铅不影响这两种植物的生长发育,下列说法正确的是(　　)
[A] 铅会沿食物链逐渐在生物体内递减
[B] 与单作相比,间作可提高樱桃萝卜对铅的吸收程度
[C] 植物修复具有不会引起二次污染、安全可持续的优点
[D] 东南景天与樱桃萝卜间作修复可获得生态价值
【答案】 CD
【解析】 铅进入体内会形成比较稳定的铅化合物,不易被排出,会沿食物链逐渐在生物体内积累;据题图可知,与单作相比,间作条件下无论是根部还是地上部,樱桃萝卜的铅质量浓度降低,说明间作可降低樱桃萝卜对铅元素的吸收程度。
　　土壤是人类赖以生存的自然环境和农业生产的重要资源,为研究重金属离子污染对当地农作物的影响,研究者测定了某矿区附近农田不同种类蔬菜的铅、镉富集系数(生物体内污染物的平衡浓度与其生存环境中该污染物浓度的比值),结果如下表所示。
蔬菜类型 蔬菜种类 重金属的富集系数
铅 镉
叶菜类 大白菜 0.001 3 0.022 8
卷心菜 0.001 1 0.013 2
菠菜 0.001 8 0.184 3
生菜 0.001 1 0.063 3
果蔬类 番茄 0 0.003 6
南瓜 0.000 1 0.000 2
辣椒 0.000 1 0.021 7
茄子 0.000 4 0.038 1
请回答下列问题。
(1)根据表中数据分析叶菜类和果蔬类植物对重金属铅和镉的富集系数的差异:不同种类蔬菜的重金属富集能力不同,叶菜类和果蔬类蔬菜对镉的富集能力均大于铅,其中叶菜类蔬菜对铅的富集能力均强于果蔬类蔬菜。
(2)根据表中数据,为减少重金属污染对人体健康的危害,请提出对当地蔬菜种植生产的合理化建议:可根据不同蔬菜种类对重金属富集和吸收的差异,合理调整种植布局,减少种植叶菜类蔬菜,优先选择种植对重金属吸收少的蔬菜,如番茄、南瓜。
课时作业
(时间:30分钟　分值:54分)
第1～8题每题3分,第9～11题每题6分,共计42分。
基础对点练
知识点1　生态系统的碳循环
1.下列有关碳循环的叙述错误的是(　　)
[A] 生产者合成的含碳有机物通过食物链(网)被各级消费者所利用
[B] 碳在生物群落与非生物环境之间循环主要是以CO2的形式进行的
[C] CO2能够随着大气环流在全球范围内流动,因此碳循环具有全球性
[D] 生态系统的物质循环中所说的“生态系统”是指地球上的森林生态系统
【答案】 D
【解析】 生态系统的物质循环中所说的“生态系统”是指地球上最大的生态系统——
生物圈。
2.(2025·青岛月考)下图为生态系统碳循环示意图,图中A、B、C代表生态系统成分,数字表示碳的流动。下列叙述正确的是(　　)
[A] 图中生产者和B、C构成了两条食物链
[B] 该生态系统平衡时,⑥⑦的总量等于①的总量
[C] ①②⑥⑦为CO2形式,③④⑤为含碳有机物形式
[D] 经③流向B的碳全部储存于B体内的有机物中
【答案】 C
【解析】 据图分析,B表示消费者,C表示分解者,它们不能构成食物链,食物链包含生产者和消费者;该生态系统平衡时,输入生物群落的碳等于输出的,输入的为生产者同化的碳的总量①,输出的为生产者、消费者呼吸作用以及分解者分解作用释放的,即②⑥⑦,①=②⑥⑦;①表示光合作用或化能合成作用,②表示呼吸作用,⑥表示分解者的分解作用,⑦表示消费者的呼吸作用,这些过程的碳元素为CO2形式;③表示捕食关系,④⑤表示动植物遗体和动物的排遗物流向分解者,这些过程碳元素都为含碳有机物形式;经③流向B的碳一部分通过呼吸作用以二氧化碳形式进入非生物环境,一部分储存于B体内的有机物中,另一部分流入分解者。
3.在生态系统的碳循环过程中,以含碳有机物形式流动一般不发生在(　　)
[A] 大气和生产者之间
[B] 生产者和植食动物之间
[C] 肉食动物和分解者之间
[D] 生产者和分解者之间
【答案】 A
【解析】 碳元素在大气和生产者之间主要以二氧化碳的形式往返。
4.下图为生物圈碳循环的部分示意图。下列叙述错误的是(　　)
[A] ①过度排放可打破自然界碳循环的平衡
[B] 当“碳中和”(CO2排放量与减少量相等)时,③的强度大于②的强度
[C] 大气中的CO2增多,会加剧温室效应
[D] 碳元素主要以含碳有机物形式在群落内部循环流动
【答案】 D
【解析】 碳元素主要以含碳有机物形式在群落内部流动,但不能实现循环,碳循环是指碳元素在生物群落和非生物环境之间循环往复的过程。
5.(2025·洛阳期中)下图表示某生态系统的碳循环,其中字母表示生物或物质,下列相关说法正确的是(　　)
[A] 图中A为生产者,C为分解者
[B] 碳在食物链中以无机物的形式存在
[C] 图中的食物链是E→F→D→B
[D] 图中E→C箭头表示的是呼吸作用
【答案】 C
【解析】 A和E间为双箭头,且指向A的箭头最多,故图中A为大气中的二氧化碳库,E是生产者,B、D、F为消费者,C为分解者;碳在食物链中以有机物的形式存在,碳在非生物环境与生物群落之间主要以二氧化碳的形式存在;图中食物链是E→F→D→B;C表示分解者,图中 E→C的箭头表示生产者的含碳有机物流向分解者。
知识点2　生物富集
6.有关生物富集现象,下列叙述错误的是(　　)
[A] 营养级越高,越容易积蓄难以降解的化合物
[B] 生物富集现象受生物食性及环境因素的影响
[C] 除了重金属,一些农药、放射性物质也会出现富集现象
[D] 生物富集现象出现的根本原因是这些被富集的物质不参与物质循环
【答案】 D
【解析】 被富集的物质一进入环境便参与生态系统的物质循环,但是进入体内的被富集的物质能够形成多种比较稳定的化合物,分布于生物体的多种组织细胞中,导致被富集的物质不易被生物体排出,从而积蓄在体内,导致生物富集现象。
7.(2025·黄石期末)下图中食物网所代表的生态系统中,施用了某杀虫剂,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的浓度最高的是(　　)
[A] a [B] h [C] g [D] f
【答案】 B
【解析】 该杀虫剂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现象,生物所处的营养级越高,杀虫剂在该生物体内的浓度越高。由题图可知,h所处的营养级最高,因此杀虫剂在其体内的浓度最高。
8.铀是一种危险的环境污染物,具有化学和放射的双重毒性。实验小组调查了某被铀污染的海域中鳕鱼不同器官的铀含量,实验结果如图所示,下列有关叙述正确的是(　　)
[A] 食物链是海水中的铀进入鳕鱼体内的唯一途径
[B] 人类捕食鳕鱼后,体内的铀相对含量低于鳕鱼
[C] 铀进入体内会影响细胞内其他元素的相对含量
[D] 各种物质都会随着食物链的延长产生富集效应
【答案】 C
【解析】 海水中的铀进入鳕鱼体内的途径不只有食物链,还可能通过鳕鱼的呼吸、体表接触等方式进入体内;人类处于更高的营养级,由于生物富集作用,人类捕食鳕鱼后,体内的铀相对含量往往高于鳕鱼;铀作为一种有害物质进入鳕鱼体内,可能会干扰细胞的正常生理功能,从而影响细胞内其他元素的相对含量;不是各种物质都会随着食物链的延长产生富集效应,只有某些难以降解的物质才会。
综合提升练
9.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”。下图为碳循环示意图,其中A～D组成生物群落,①～⑦表示相关生理过程。下列有关叙述错误的是(　　)
[A] 达到“碳中和”时,①②③⑤过程释放的CO2总量等于④过程固定的CO2总量
[B] 图中碳元素流动形式与其他过程不同的是⑥
[C] D为分解者,主要是腐生的细菌和真菌,能将动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物
[D] ⑦过程大幅增强是产生温室效应的主要原因,增强④过程利于维持大气中的碳氧
平衡
【答案】 A
【解析】 达到“碳中和”时,④过程吸收的CO2总量应等于CO2排放总量,而CO2排放总量除包括①②③⑤过程释放的CO2,还包括⑦化石燃料的燃烧过程中排放的CO2,故达到“碳中和”时,图中①②③⑤过程释放的CO2总量小于④过程固定的CO2总量;图中①②③④⑤⑦过程中,碳元素均以二氧化碳的形式流动,而过程⑥碳元素以含碳有机物的形式流动;D为分解者,主要是腐生的细菌和真菌,分解者能将动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物;⑦过程表示化石燃料的燃烧,大幅度增强⑦过程会打破碳氧平衡,从而加剧温室效应,增强④过程有利于维持大气中的碳氧平衡。
10.(多选)为揭示林分密度(可反映林木间的拥挤程度)对大气中的CO2的影响,科研人员测定了不同林分密度下植被碳储量(碳的留存量)及土壤碳储量,结果如图所示。下列分析错误的是(　　)
[A] 随着林分密度的增大,植被碳储量逐渐升高
[B] 1 000株·hm-2时,由于密度过大,净光合速率低,土壤碳储量降低
[C] 1 600株·hm-2时,由于土壤微生物分解能力强,植被碳储量降低
[D] 适宜的林分密度能较好地实现土壤对碳的固存,缓解温室效应
【答案】 ABC
【解析】 分析题图可知,随着林分密度的增大,植被碳储量先升高后降低;林分密度为
1 200株·hm-2、1 400株·hm-2时的植被碳储量及土壤碳储量均高于林分密度为
1 000株·hm-2时,说明1 000株·hm-2时,土壤碳储量降低不是由植被密度过大引起的;在
1 600株·hm-2时,植被碳储量较低,原因可能是密度过大,净光合速率下降;适宜的林分密度能较好地实现土壤对碳的固存,缓解温室效应。
11.(多选)某地土壤和水体中镉超标,镉进入生态系统后蓄积在动物肝、肾中引发“痛痛病”。某生态系统有甲、乙、丙、丁四个营养级,在某一时间测得所含镉的相对浓度如图所示。下列相关叙述正确的是(　　)
[A] 当地人要预防“痛痛病”应少吃动物肝、肾等内脏
[B] 丙营养级所含能量最少
[C] 该生态系统一定没有分解者
[D] 四个营养级所同化的能量值的关系可表示为丁<甲+乙+丙
【答案】 AB
【解析】 由题意可知,镉进入生态系统后蓄积在动物肝、肾中,所以人类要预防该病应少吃动物肝、肾等内脏;丙营养级所含镉浓度最高,说明丙营养级最高,而能量是单向流动、逐级递减的,所以丙营养级所含能量最少;任何一个生态系统中都必须有分解者;四个营养级同化的能量值的关系可以表示为丁>甲+乙+丙。
12.(12分)组成生物体的元素不断进行着从非生物环境到生物群落,又从生物群落到非生物环境的循环过程。下图是某生态系统部分碳循环的示意图,其中①②等序号表示有关生理过程,请分析图中信息,回答下列问题。
(1)生产者将大气中的碳转化为生物中的碳的生理过程为　　　　　　　　　　　　　,可用图中序号　　　　表示。
(2)图示碳循环中,碳以CO2的形式进行传递的过程有　　　　,碳以有机物的形式进行传递的过程有　　　　　　。(均填图中序号)
(3)图中仅显示了碳循环的一部分环节,缺少的环节为　　　　　　　　(用图中内容和箭头表示)。
(4)生态系统物质循环的特点为　　　　　　　　　　　　　　　。
【答案】 (每空2分)
(1)光合作用和化能合成作用　①
(2)①⑦⑧　②③④⑤⑥
(3)Ⅱ→Ⅰ和Ⅲ→Ⅰ
(4)全球性和循环性
【解析】 (1)生产者通过光合作用和化能合成作用将大气中的CO2转化为自身体内的有机物,即图中的①过程。
(2)碳由非生物环境进入生物群落的过程(①)和由生物群落返回非生物环境的过程(⑦⑧)均以CO2的形式进行,碳在生物群落内的流动过程(②③④⑤⑥)都以含碳有机物的形式
进行。
(3)图中缺少初级消费者和次级消费者通过呼吸作用产生CO2并将碳返还到大气中的环节,即缺少Ⅱ→Ⅰ和Ⅲ→Ⅰ。
(4)生态系统物质循环具有全球性和循环性的特点。

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