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(二)生态系统中的物质循环课标领航学习目标：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能力目标：1.学会分析生态系统中的碳循环的过程及其特点2．能进行生态系统中的物质循环和能量流动的关系分析和应用3．联系实际分析温室效应产生的原因及造成的危害，探讨避免温室效应的措施情感目标：1.通过探究活动学习，培养开拓创新精神和创新能力的意识2．通过了解土壤微生物的分解作用，形成对自然和社会的责任感，树立人与自然和谐发展的观念，形成科学的价值观情景导引秋天，勤劳的环卫工人清扫街道上,的落叶后运往垃圾场，落叶中的各种,营养被“运走了”，使得土壤中的含量,有所减少，说明人类的活动可以影响物质循环和不同库中物质的含量。你认为这种分析有道理吗？核心要点突破实验探究创新知能过关演练（二）基础自主梳理基础自主梳理一、生态系统中的物质循环1．概念：又称为_______________，是指在生态系统中，组成生物体的C、H、O、N、P、Ca等元素，不断进行着从________到__________，再回到__________的循环。2．与能量流动的关系物质循环的_____来自能量，而物质又是能量的_____，保证能量从一种形式转变为另一种形式，物质循环与能量流动相伴随。生物地球化学循环无机环境生物群落无机环境动力载体思考感悟1．既然物质是循环的，为什么人们还不断向农田中施加氮肥？【提示】物质在生物圈范围内是循环的。农田中不断有粮食产出，所以要不断施加氮肥。3．举例(1)水循环①影响因素：太阳能、__________等②主要环节：降水和______③意义满足生物体的各种__________影响各类___________在地球上的分布大气环流蒸发生命活动营养物质4．人类活动影响——水体富营养化(1)原因：水体中______含量过多。(2)结果：______等过度繁殖导致生态系统的稳态被破坏。思考感悟2．碳在生物群落中以什么形式传递？【提示】碳水化合物。N、P藻类二、物质循环与能量流动的区别与联系1．区别：物质循环的特点不同于能量流动，物质可以被生物群落_________，而能量流动是_____的、逐级递减的，是_______的。2．联系：生态系统的主要功能是进行能量流动和物质循环，二者同时进行，彼此相互依存，不可分割。使生态系统的各组成成分紧密地联系在一起，形成一个统一的整体。物质循环的动力来自能量，而物质又是能量的______，以保证能量从一种形式转变为另一种形式。反复利用单向不循环载体核心要点突破几种物质的循环参考图解1．碳循环过程(1)由上图可知①生产者将CO2转化为碳水化合物中的碳，可表示为：CO2＋H2O――→生产者糖类、蛋白质、脂肪。②含碳有机物――→食物链各级消费者。③有机物――→生产者、消费者、分解者呼吸作用CO2＋H2O――→释放大气中。④生产者、消费者遗体、排泄物等――→分解者CO2――→释放大气中。⑤煤、石油等化石燃料――→燃烧CO2――→排放大气中。(2)特点①碳循环的形式：主要是CO2。②碳在自然界中的存在形式：CO2和碳酸盐。③碳在生物体内的存在形式：含碳有机物。④碳进入生物体的主要途径：绿色植物的光合作用。⑤碳在生物体之间传递的途径：食物链和食物网。⑥碳进入大气的途径：a．动、植物的呼吸作用；b．分解者的分解作用；c．化石燃料等的燃烧。2．氮循环的过程【规律总结】两种物质循环的比较比较项目碳循环氮循环进入生态系统的途径植物等的光合作用，某些细菌的化能合成作用植物对矿质元素的吸收，固氮微生物的固氮作用进入生态系统的形式CO2NH3、NO、NO、N2返回无机自然界的形式CO2NH3、NO、NO、N2返回途径分解者分解、生物的呼吸作用、燃烧分解者分解、细菌(包括硝化细菌和亚硝化细菌)的代谢3.水循环水是组成生物体的重要成分，约占体重的60%～95%，体内进行的一切生化反应都离不开水。地球上的水通过蒸发、降雨、植物的蒸腾、吸收等过程反复循环，如下图。特别提醒(1)物质循环中的物质是指组成生物体的基本元素，而不是化合物。(2)物质循环的范围是生物圈，具有全球性、循环性的特点。(2009年高考重庆卷)如图是某森林生态系统物质和能量流向示意图，h、i、j、k表示不同用途的有机物(j是未利用部分)，方框大小表示使用量，下列叙述正确的是()例1A．进入该生态系统的CO2量与各h产生的CO2总量相等B．生产者i的量大于被初级消费者同化的有机物的量C．流向分解者的k可被生产者直接吸收利用D．流经该生态系统的物质和能量可循环利用【思路点拨】本题考查某森林生态系统的物质循环和能量流动的相关问题。解答本题可从以下几个方面分析：(1)明确每一营养级的能量来源和去路。(2)明确碳循环的具体途径。(3)正确分析示意图所提供的信息解答问题。【尝试解答】B【解析】据图判断：h表示各营养级呼吸消耗的有机物；i表示被下一个营养级摄入的有机物；k表示通过生物的遗体、粪便等流入分解者的有机物。进入该系统的二氧化碳量，即生产者固定的二氧化碳量，大于各营养级的h分解产生的二氧化碳总量，故A错误；流向分解者的有机物(k)经分解者分解为二氧化碳和无机盐后才能被生产者利用，故C错误；在生态系统中，物质可循环利用，能量只能单向流动，不能循环利用，故D错误。跟踪训练下图为生态系统碳循环示意图，其中甲、乙、丙表示生态系统中的三种成分。请据图回答：(1)生态系统的碳循环是指碳元素在______________________________之间不断循环的过程。(2)X与甲中图示生物类群的能量来源不同，X代表的生物为____________________；Y的细胞结构与丙中图示生物不同，Y的细胞结构最主要的特点是___________________________________。(3)大气中的CO2在甲中图示的______________________________处(在a～d中选择)合成有机物；含碳有机物在甲中图示的____________________处(在a～d中选择)可以分解为CO2。(4)化石燃料除燃烧外，还可以通过____________________途径产生CO2。解析：通过绿色植物光合作用或某些化能自养型生物的合成作用(常见的有硝化细菌等)，把大气中的二氧化碳和水合成为糖类等有机物。生产者合成的含碳有机物被各级消费者所利用。生产者和消费者在生命活动过程中，通过呼吸作用，又把二氧化碳释放到大气中。生产者和消费者的遗体被分解者所利用，分解后产生的二氧化碳也返回到大气中。另外，由古代动植物遗体变成的煤和石油等，被人们开采出来后，通过燃烧把大量的二氧化碳排放到大气中，也加入到生态系统的碳循环中。由此可见，碳在生物群落与无机环境之间的循环主要是以二氧化碳的形式进行的。在植物细胞中，二氧化碳在叶绿体中被利用，又可通过呼吸作用在细胞质基质和线粒体中分解产生。答案：(1)生物群落与无机环境(2)化能自养型细菌(或硝化细菌等)有核膜包围的细胞核(3)ca和b(4)微生物的分解项目能量流动物质循环形式以有机物的形式流动以无机物的形式流动过程沿食物链(网)单向流动在无机环境生物群落间往复循环范围生态系统各营养级全球性特点单向流动、逐级递减反复出现、循环流动联系(1)能量的固定、转移、释放都离不开物质的合成和分解(2)物质是能量沿食物链(网)流动的载体(3)能量是物质在生态系统中往复循环的动力总之，二者互为因果、相辅相成，不可分割生态系统的能量流动与物质循环的关系生态系统中的各种组成成分——非生物成分、生产者、消费者和分解者，正是通过能量流动和物质循环，才紧密地联系在一起，形成一个统一的整体，图解如下：特别提醒任何一个生态系统的能量流动和物质循环都保持着相对的平衡，这是一个生态系统相对稳定的重要保证。下图为某生态系统中，能量流动与物质循环关系示意图[图中△为有毒物质浓度百万分之一(即10－6)，能量单位：kJ·cm－2·a－1]。请回答：例2(1)从完成生态系统功能的角度，简要说明生产者的重要作用是________________________________________________________________________________________________________________________。(2)该生态系统的总能量是__________kJ·cm－2·a－1。(3)用图中数值计算能量从A到B的传递效率是____________________，其余的能量最终通过生物的__________散失。由于生物在代谢中不能再利用__________，因此能量流动具有____________________的特点。(4)图中无机物箭头指__________、__________和CO2等物质的流动过程。图中D是__________，通过它们的__________和__________两种分解方式，将生物组织内的碳放回空气中。(5)在生态系统中，碳循环始终与__________结合在一起进行。(6)从生态因素的角度看，存在于__________中的有毒物质，经__________高度浓缩，在__________越高的生物体内浓度越大。【尝试解答】(1)能量流动、物质循环的基础(2)466(3)13.5%细胞呼吸热能单向流动、逐级递减(4)水无机盐分解者有氧呼吸无氧呼吸(发酵)(5)能量流动(6)无机环境食物链营养级【解析】这是一道全面考查生态系统结构和功能知识的学科内综合题。首先要分析图中各符号所代表的含义，图中所示的是一个生态系统，箭头所示为这个生态系统的能量流动和物质循环的方向。我们知道流经该生态系统的总能量是来自生产者所固定的太阳能，能量在各营养级的传递过程中是单向流动、逐级递减的，其去路有三个方向：一是各营养级的生物在分解有机物用于生命活动时，总有一部分能量以热能的形式散失；二是大部分的能量未被下一个营养级所利用，其排泄物等流入分解者中；三是只有小部分流入下一个营养级。所以流经该生态系统的总能量应该是生产者中能量的三个去路之和：97＋306＋63＝466。由A到B的能量传递效率＝63÷466×100%＝13.5%，依此类推。跟踪训练(2011年江苏启东中学高二检测)在自然生态系统中，物质是能量的载体，下列叙述正确的是()A．能量可驱动物质循环B．物质和能量可循环利用C．能量只能沿捕食链流动D．能量和生物数量金字塔均可倒置解析：选A。物质是能量的载体，物质循环伴随着能量流动，所以能量可驱动物质循环。在生态系统中，物质可循环利用，而能量是单向流动的，可沿捕食链流动，也可沿寄生、腐生链流动；一般情况下，随着食物链延长，能量越来越少，且不可逆。实验探究创新水体富营养化的实验探究你面前有A、B、C三个水样，它们是通过如下处理获得的：从泛着绿色的池塘取水，静置4小时，倒去上清液，留下藻类。再加清水，静置4小时，再倒去上清液，留下藻类。重复3次。最后加水至900mL。将900mL藻液搅拌均匀，分别倒入3只300mL烧杯中继续培养。A烧杯中加入0.3g洗衣粉和0.3g尿素，B烧杯加入0.3g尿素，C烧杯中不加其他物质。在向阳的窗台上培养5天，得到水样A、B、C。根据上述处理过程回答如下问题。(1)如何通过实验大致计算出3个水样中绿藻的密度哪个大哪个小？________________________________________________________________________________________________________________________。(2)前处理中第一步处理的目的是什么？____________________________________________________________________________________。(3)如果已知洗衣粉中含有一定量的磷，并且你的检测结果表明加入洗衣粉和