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[学习目标]1.举例说明生态系统的物质循环的过程及其特点。2.理解生态系统的碳循环。3.理解生态系统的物质循环和能量流动的关系。知识点一碳循环知识梳理1.物质循环(1)物质循环的概念：组成生物体的□01，都不断进行着从□02到□03，又从□04到□05的循环过程。C、H、O、N、P、S等元素无机环境生物群落生物群落无机环境(2)物质循环的范围：□06。(3)渠道：□07。(4)特点①□08——因此物质循环又称为生物地球化学循环。②□09——物质可被生物群落反复利用。生物圈食物链和食物网全球性循环性2．碳循环(1)碳循环的存在形式①在无机环境中：主要以□14的形式存在。②在生物群落内部：以□15的形式传递。③在生物群落和无机环境之间：以□16的形式循环。(2)碳出入生物群落的途径①碳进入生物群落的途径生产者的□17作用。CO2和碳酸盐含碳有机物CO2光合作用或化能合成②碳返回无机环境的途径生产者、消费者的□18呼吸作用分解者的□19分解作用化石燃料的□20燃烧3．碳循环的失衡——温室效应(1)产生原因①化石燃料的大量燃烧，产生大量CO2②植被破坏，降低了对大气中CO2的调节能力(2)危害：气温升高加快□21的融化，导致□22上升，进而对人类和其他许多生物的生存构成威胁。极地和高山冰川海平面[问题思考]1.生态系统的物质循环中所说的“生态系统”可以是一个草原生态系统或森林生态系统吗？提示：不可以。“生态系统”是指最大生态系统——生物圈。提示2．生态系统的物质循环中所说的“物质”可以是化合物吗？与自然界的碳循环关系最密切的细胞器是什么？提示：不可以。“物质”是指化学元素。线粒体和叶绿体。提示典题分析题型一物质循环过程相关图解中各成分的判断[例1]如图表示某生态系统的碳循环过程中4种成分之间的关系。以下相关叙述中正确的是()A．1和2包含着所有种群构成的群落B．3代表的一定是原核生物C．①代表光合作用，②代表呼吸作用D．4可以表示大气中的CO2库[答案]D答案[解题分析]据图分析，1是生产者，2是消费者，3是分解者，4是非生物的物质和能量，而群落是指一定区域内的全部生物，A错误；3是分解者，主要指腐生的细菌和真菌，另外也包括一些动物，如蚯蚓，真菌、动物不是原核生物，B错误；①代表1被2捕食，②代表2进行呼吸作用向大气中释放CO2，C错误；生态系统中，通过生物的呼吸作用向大气中释放CO2，同时又通过光合作用将CO2转化成有机物进入生物群落，所以4可以表示大气中的CO2库，D正确。解析[例2]如图为生态系统碳循环的示意图，甲、乙、丙、丁代表生态系统的四种成分，①～⑦表示碳元素的流动过程，其中主要以CO2形式流动的是()A．①②⑤⑥B．②③⑥⑦C．②③⑤⑥D．①④⑤⑦[答案]A答案[解题分析]由题图分析可知，甲表示生产者，乙表示消费者，丙表示分解者，丁表示非生物的物质和能量；①表示生产者的光合作用或化能合成作用将二氧化碳转化成有机物进入生物群落中，②⑤⑥表示呼吸作用将二氧化碳释放到大气中，③表示动物摄食，④⑦表示消费者和生产者的有机物流向分解者。所以主要以CO2形式流动的是①②⑤⑥。解析规律总结“三看法”确认碳循环各成分①图1——先根据双向箭头且向内箭头最多的判断：B为CO2库，A为生产者。再根据A、C的箭头都流向D判断：D为分解者，C为消费者。②图2——根据A与C之间的双向箭头且向内箭头最多的判断：A是生产者，C是CO2库。根据A、B、D的箭头都流向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。③图3——根据A与E之间的双向箭头且向内箭头最多的判断：A为CO2库，E为生产者。然后观察剩余的几个成分，其中其他生物部分的箭头都指向C，所以C是分解者，剩余的B、D、F则为消费者。图解中的食物链是E→F→D→B。知识点二物质循环与能量流动的关系知识梳理物质循环和能量流动的关系[问题思考]能量在沿食物链流动时逐级递减，环境中的重金属和DDT等农药浓度是不是也越来越低？提示：不是。农药或重金属在食物链中则存在“生物富集作用”，即营养级越高，该物质浓度越高。提示典题分析题型二物质循环与能量流动的关系[例3]如图为某生态系统的部分物质循环简图，其中M表示非生物的物质和能量。相关叙述正确的是()A．若M表示大气中的CO2，则碳元素在图中④过程中是以有机物形式传递的B．从图中我们可以看出能量伴随着物质循环而循环C．若M表示大气中的CO2，则碳元素可在生物群落中反复循环利用D．若M表示无机环境中的能量，则①的能量值为②与③对应的能量值之和[答案]A答案[解题分析]碳元素在生物群落中是以含碳有机物的形式传递的，A正确；能量在生态系统中沿食物链单向流动，而不能循环利用，B错误；碳元素是在无机环境和生物群落之间反复循环利用的，而不是在生物群落的内部，C错误；①代表的是生态系统中固定的总能量，它不仅包括②③，还包括消费者通过呼吸作用散失到无机环境中的能量以及用于生物群落生长、发育和繁殖的能量，D错误。解析题后归纳知识点三探究土壤微生物的分解作用知识梳理1.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，它们在生态系统中的成分主要为□01。(2)分解者的分解速度与环境中的□02等生态因子相关。(3)土壤微生物能分泌淀粉酶将淀粉分解成还原糖(麦芽糖)，淀粉遇碘变□03。还原糖遇斐林试剂，在水浴加热条件下，产生□04沉淀。分解者温度、水分蓝砖红色2．实验流程注：A1、B1中加入碘液，A2、B2中加入斐林试剂并水浴加热。3．基本技术要求(1)探究活动最好在实验室中进行，以便控制变量，避免环境中不可控制因素的影响。(2)各地气候与环境等因素不同，微生物分解落叶的功能不同，分解的时间也有差异，一般需要适宜的温度、湿润的条件等。[问题思考]碘液与斐林试剂的检测作用是不是一样？提示：不一样。前者检测淀粉的分解是否彻底完成，后者检测淀粉的分解是否发生。提示典题分析题型三探究土壤微生物的分解作用[例4]为了解土壤微生物能否分解农药，并尽快得出实验结论，有人用“敌草隆”(一种除草剂)进行实验：取等量砂土分装于相同的两个容器中，a组高压灭菌，b组不灭菌。下列有关事项的叙述中正确的是()A．向a、b组中喷入等量的“敌草隆”，再置于同一恒温箱中培养相同时间B．检测“敌草隆”的消失情况，预计a组的“敌草隆”全部消失，b组的基本不变C．只用砂土实验效果比用几种典型土壤混合后的好D．再增加c组作为对照，不喷入“敌草隆”，其他处理与a、b组相同[答案]A答案[解题分析]实验组为a组，对照组为b组，本实验的自变量是有无土壤微生物，而敌草隆的使用量和培养条件是无关变量，无关变量应保持一致且适宜，所以应向a、b中喷入等量敌草隆，再置于同一恒温箱中培养相同时间，A正确；a组的“敌草隆”应该是不变，b组的“敌草隆”可能会部分减少，B错误；因为典型土壤中含微生物多，所以用几种典型土壤混合后的效果好，C错误；没有必要再加一个对照组，D错误。解析规律总结实验组、对照组的确定(1)验证实验中二者如何确定：根据题意首先弄清实验研究的自变量是什么，然后找到进行自变量处理的为实验组，没进行自变量处理，仅为排除无关变量干扰而设置的实验为对照组。(2)探究实验中二者如何确定：接受自变量处理的，实验结果是未知的为实验组；未接受自变量处理的，实验结果是已知的为对照组。课堂小结当堂检测查漏补缺巩固提升1．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答案B答案解析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。解析2．生态系统中C、N等元素流动的特点是()①单向的②全球性的③逐级递减④循环的，可由一种形式转化成另一种形式A．①④B．②③C．①③D．②④解析物质循环具有全球性、循环性的特点。解析答案D答案3．下面有关温室效应的叙述，不恰当的是()A．化石燃料的燃烧是导致温室效应的主要原因B．碳元素在生物群落和无机环境之间主要以CO2的形式循环C．碳元素在生物群落中主要以有机物的形式存在D．植树造林、退耕还林是解决温室效应的最主要措施解析温室效应是由于大气中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燃烧，所以开发新能源，减少化石燃料的燃烧是减少温室气体排放的最主要措施。解析答案D答案4．下列关于能量流动和物质循环的表述正确的是()A．在物质循环过程中，无机环境中的能量可以被生物群落反复利用B．物质循环与能量流动先后进行C．物质是能量的载体，能量随着物质在无机环境和生物群落之间循环流动D．物质循环与能量流动相互依存解析物质循环和能量流动相互依存，同时进行。物质可以在无机环境和生物群落之间循环，但能量不能循环，而是逐级递减，最终以热能形式散失。解析答案D答案5．如图是生态系统的碳循环图解。图中A～D代表生态系统的4种成分，①～⑦代表碳元素在生态系统中循环的途径。请仔细分析图并回答下列问题。(1)图中A代表________，碳在C中以________形式存在。(2)图中代表光合作用的是________，代表分解作用的是________，代表呼吸作用的是________。(3)图中B代表________，它在生态系统中的作用是__________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)碳元素在⑤和⑦中是以________形式流动，在①和⑥中是以________的形式流动。答案(1)生产者有机物(2)③⑦②⑤(3)分解者将动植物的遗体和动物的排遗物中的有机物分解为无机物(4)CO2有机物答案解析图中A和D进行双向的物质传递，而且A指向B、C、D，而A、B、C指向D，可知A是生产者，C是消费者，B为分解者，D为无机环境。图中的箭头表现了生物群落中的不同生物与无机环境的相互作用。③是生产者利用光合作用或化能合成作用，将无机环境中的CO2转化为含碳有机物。分解者能将动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物。②⑤为生物群落中的各种生物将有机物通过细胞呼吸分解为CO2返回无机环境的过程，即细胞呼吸。解析