2021高中生物第5章生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性第3節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)學(xué)案

第3節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)

生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)

1.了解碳循環(huán)的過程。

碳在無機(jī)界

解

學(xué)2.理解物質(zhì)循環(huán)的特點(diǎn)。的存在形式

讀

習(xí)

主

導(dǎo)3.關(guān)注碳循環(huán)平衡失調(diào)與溫室效應(yīng)的關(guān)系。

線

航

4.（重點(diǎn)）掌握生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)的過程。|致—應(yīng)

5.（難點(diǎn)）理解能量流動和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系。

概念

（物質(zhì)循環(huán)卜國反

課堂探究破工難/本欄目通過課堂講練互動，聚焦重點(diǎn)，剖析難點(diǎn)，全線突破

知識點(diǎn)一碳循環(huán)

［新知導(dǎo)學(xué)］

1.碳的存在形式

（1）無機(jī)自然環(huán)境：以C02和碳酸鹽（石灰?guī)r、珊瑚礁）等形

式存在.

（2）生物群落：主要以含碳有機(jī)物的形式存在。

2.碳的循環(huán)形式

⑴生物群落與無機(jī)環(huán)境之間:C5。

（2）生物群落內(nèi)部：含碳有機(jī)物。

3.過程圖解

微生物的

分解作用

4.溫室效應(yīng)

⑴形成原因：化學(xué)燃料大量燃燒.

(2)形成結(jié)果：大氣中二氧化碳含量迅速增加,打破了碳循

我的平衡.

(3)

氣溫升高

冰川融化

海平面上升

國學(xué)后反思A

1.碳元素在無機(jī)環(huán)境和生物群落中分別以什么形式存在？

在無機(jī)環(huán)境和生物群落之間以及在群落內(nèi)部分別以什么形式進(jìn)

行循環(huán)？

提示：碳元素在無機(jī)環(huán)境中以二氧化碳或碳酸鹽的形式存

在，在生物群落中以含碳有機(jī)物的形式存在；在無機(jī)環(huán)境和生

物群落之間以二氧化碳的形式進(jìn)行循環(huán)，在群落內(nèi)部以含碳有

機(jī)物的形式流動。

2.造成溫室效應(yīng)的原因是什么？減緩溫室效應(yīng)可以采取哪

些措施？

提示：溫室效應(yīng)主要是由于化學(xué)燃料的大量燃燒以及森林草

原等植被的破壞造成了大氣中二氧化碳濃度的升高。減緩溫室

效應(yīng)可以采取以下措施:一是開發(fā)新能源,減少化學(xué)燃料的使用;

二是大力植樹造林，增加對二氧化碳的吸收。

［重難探究］

1.碳循環(huán)分析

(1)圖示：碳循環(huán)過程。

大氣中的CO2庫

光合作用co2靠箭呼吸

作用82蠲CO?

化

學(xué)

費(fèi)

消

生產(chǎn)者者分解者

燃

料

A

⑵表解:碳循環(huán)的形式。

別進(jìn)入生生物群返回?zé)o

項(xiàng)“\

物群落落內(nèi)部機(jī)環(huán)境

形式co2含碳有機(jī)物co2

生產(chǎn)者和消費(fèi)者的

光合作用

食物鏈和呼吸作用，分解者的

方式和化能合

食物網(wǎng)分解作用，化學(xué)燃料

成作用

的燃燒

2.碳平衡分析及對環(huán)境的影響

(1)碳平衡的含義：

指碳的排放和吸收在數(shù)量或質(zhì)量上相等，大氣中的C02濃度

相對穩(wěn)定。

(2)碳平衡的失調(diào)一-溫室效應(yīng)：

形成原因?qū)?yīng)措施

、改善能源結(jié)構(gòu),

’化學(xué)燃料的大量］匚二>減少化學(xué)燃料

、燃燒,排酸過量co?J燃燒,開發(fā)

'新能源/

植被破壞，降低了植物］匚~>|大力推進(jìn)

對CO2含量質(zhì)曲節(jié)能力J—L建樹造林

名師點(diǎn)撥叼物質(zhì)循環(huán)中“物質(zhì)”和“范圍”的認(rèn)識誤

區(qū)

(1)物質(zhì)循環(huán)的范圍并不是特指哪個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，而是指整個(gè)生

物圈。

(2)碳循環(huán)的物質(zhì)特指碳元素,而不是C02,因?yàn)樘荚谏鷳B(tài)系

統(tǒng)中有很多存在形式，如有機(jī)物中的碳、C02、碳酸鹽等.

(3)對碳在生物群落和無機(jī)環(huán)境之間實(shí)現(xiàn)循環(huán)的關(guān)鍵成分

是生產(chǎn)者和分解者。

［典題演練］

1.下圖表示生物圈中碳元素的循環(huán)過程，下列有關(guān)敘述不正

確的是(C)

A.B是生態(tài)系統(tǒng)的主要成分，增加B有利于減緩溫室效應(yīng)

B.③⑤⑧均屬于細(xì)胞呼吸

C.A和B屬于捕食關(guān)系

D.溫室效應(yīng)主要是由⑦過程造成的

解析油物質(zhì)循環(huán)的箭頭指向可以看出B是生產(chǎn)者，在生態(tài)系

統(tǒng)中處于主導(dǎo)地位。A是分解者，不可能與B構(gòu)成捕食關(guān)系.

2.如圖表示生物圈中碳循環(huán)的部分示意圖。圖中甲、乙、

丙、丁分別代表生態(tài)系統(tǒng)中不同的組成成分，其中甲是生產(chǎn)者,

表示碳的流動方向，下列敘述正確的是（A）

A.甲主要是指綠色植物

B.甲、乙、丙、丁構(gòu)成生物群落

C.乙是分解者，丙是消費(fèi)者

D.碳在甲、丁之間以有機(jī)物形式流動

解析：甲是生產(chǎn)者，在生態(tài)系統(tǒng)中，生產(chǎn)者是自養(yǎng)生物，主

要是指綠色植物；甲是生產(chǎn)者，乙是消費(fèi)者，丙是分解者，丁代

表非生物的物質(zhì)和能量，生物群落不包括丁（非生物的物質(zhì)和能

量）；碳在甲和丁之間以二氧化碳的形式流動，在生物群落中以

有機(jī)物的形式流動.

知識點(diǎn)二能量流動與物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系

［新知導(dǎo)學(xué)］

1.物質(zhì)循環(huán)

（物質(zhì):組成生物體的C、H、O、N、P、S等元素

（i）X循環(huán)途徑：生物群落『無機(jī)環(huán)境

理Tffl解］范圍:生物南一

中土占［具有遁生隹，物質(zhì)可以被生物群落反復(fù)利用

2寸八I具有全球性，因此又叫生物地球化學(xué)循環(huán)

2.物質(zhì)循環(huán)與能量流動的關(guān)系［判斷］

⑴能量流動與物質(zhì)循環(huán)是兩個(gè)獨(dú)立的過程.（x）

（2）物質(zhì)循環(huán)是能量流動的載體。（Y）

（3）能量流動是物質(zhì)循環(huán)的動力。（Y）

《學(xué)后反思A

3.生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)中的“生態(tài)系統(tǒng)”和“物質(zhì)”分別是指什

么？

提示:“生態(tài)系統(tǒng)”指的是地球上最大的生態(tài)系統(tǒng)——生物圈；

“物質(zhì)”是指組成生物體的基本元素，如C、H、0、N、P、S等,

而不是指生物體內(nèi)的糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)等化合物.

4.生物圈在物質(zhì)上是一個(gè)自給自足的系統(tǒng)嗎?為什么？在能

量上呢？

提示：是。因?yàn)樯锶κ侵傅厍蛏纤猩锱c其無機(jī)環(huán)境的

總和，是可通過物質(zhì)循環(huán)實(shí)現(xiàn)物質(zhì)上自給自足的系統(tǒng)。生物圈

在能量上不是一個(gè)自給自足的系統(tǒng)，因?yàn)槟芰渴遣豢裳h(huán)的，

必須依賴太陽能的不斷輸入。

［重難探究］

1.區(qū)別

項(xiàng)

能量流動物質(zhì)循環(huán)

目

形光能一化學(xué)能一熱能

以化學(xué)元素形式流動

式（一般形式）

過沿食物鏈（網(wǎng)）單向流在無機(jī)環(huán)境和生物群

程動落間往復(fù)循環(huán)

范

生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級生物圈

圍

特

單向流動，逐級遞減反復(fù)利用，循環(huán)流動

八占、、

2o聯(lián)系

⑴能量的固定、儲存、轉(zhuǎn)移、釋放離不開物質(zhì)的合成和分解。

（2）物質(zhì)是能量沿食物鏈（網(wǎng)）流動的載體.

（3）能量是物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)中往復(fù)循環(huán)的動力.

（4）圖示（如下圖）：

大大氣中的co2能量①

氣

中

的

光白

co2

太陽能

能量④

名師點(diǎn)撥叼生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量流動“平衡”

的理解

(1)一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動和物質(zhì)循環(huán)保持著相對的平

衡，這是生態(tài)系統(tǒng)相對穩(wěn)定的重要保證.

(2)在生物圈范圍內(nèi)物質(zhì)是循環(huán)的，但是農(nóng)田中不斷有糧食

產(chǎn)出，所以要不斷地補(bǔ)充物質(zhì)，如施加氮肥.

［典題演練］

3.下圖為某生態(tài)系統(tǒng)能量流動示意圖［單位:J/(cm2-a)］,以

下分析不正確的是(D)

T

A.甲通過光合作用固定在有機(jī)物中的總能量為1250

J/(cm2-a)

B.甲到乙的能量傳遞效率為16%

C.每一營養(yǎng)級的能量大部分用于呼吸作用和被丁利用

D.在此生態(tài)系統(tǒng)中，一只狼捕食一只野兔，獲得的能量只能

在10%?20%之間

解析：生態(tài)系統(tǒng)中，能量傳遞效率為10%?20%,指上一營

養(yǎng)級傳遞到下一營養(yǎng)級的能量，而不是針對個(gè)體來說。一只狼

捕食一只野兔，獲得的能量要多于10%?20%.

4.如圖為碳循環(huán)示意圖，圖中A、B代表生態(tài)系統(tǒng)的組成

成分。請據(jù)圖回答問題：

④遺體

(1)圖中A表示生產(chǎn)者。碳在過程①和過程②中的流動形

式分別是CO2、含碳有機(jī)物。

⑵圖中③代表的生理過程是呼吸作用。自然生態(tài)系統(tǒng)的碳循

環(huán)過程中，碳從大氣進(jìn)入生物群落的速率與返回大氣中的速率

大致相同.

(3)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性大小主要是由圖中A、B組成的生態(tài)

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度來決定的。

解析：圖中A為生產(chǎn)者、B為消費(fèi)者；①主要表示光合作用,

②為捕食，③為生產(chǎn)者和消費(fèi)者的呼吸作用。碳元素在光合作

用中以C02的形式被利用，在食物鏈中以有機(jī)物的形式流動。生

態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的大小主要由A、B組成的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜

程度決定。

知識點(diǎn)三探究土壤微生物的分解作用

［新知導(dǎo)學(xué)］

1.實(shí)驗(yàn)原理

(1)土壤中存在種類、數(shù)目繁多的細(xì)菌、真菌等微生物，

它們在生態(tài)系統(tǒng)中的成分為分解者.

(2)分解者的作用是將環(huán)境中的有機(jī)物分解為無機(jī)物，其分

解速度與環(huán)境中的溫度、水分等生態(tài)因子相關(guān)。

2.實(shí)驗(yàn)流程

別

案例1案例2

項(xiàng)

實(shí)驗(yàn)土壤微生物能分解土壤微生物能分解

假設(shè)落葉使之腐爛淀粉

對土壤進(jìn)行高溫滅A燒杯中加入30mL

實(shí)驗(yàn)組

菌處理土壤浸出液+淀粉糊

實(shí)

B燒杯中加入30mL

驗(yàn)對土壤不做任何

對照組蒸儲水+與A等量

設(shè)處理

的淀粉糊

計(jì)

土壤中是否含有微

自變量是否加土壤浸出液

生物

［典題演練］

5.為探究落葉是否在土壤微生物的作用下腐爛，下列實(shí)驗(yàn)

設(shè)計(jì)中，正確的是（D）

A.該實(shí)驗(yàn)的自變量是葉片中是否含有微生物

B.實(shí)驗(yàn)組落葉要進(jìn)行滅菌處理，土壤不處理

C.對照組落葉不做處理，土壤進(jìn)行滅菌處理

D.該實(shí)驗(yàn)的因變量是土壤中落葉的腐爛情況

解析：為探究落葉是否在土壤微生物的作用下腐爛，該實(shí)驗(yàn)

的自變量是土壤中是否含有微生物，故實(shí)驗(yàn)組土壤要進(jìn)行滅菌

處理，對照組土壤不做處理；該實(shí)驗(yàn)的因變量是土壤中落葉的腐

爛情況.

6.為了了解土壤微生物能否分解農(nóng)藥，并盡快得出實(shí)驗(yàn)結(jié)

論，有人用“敵草隆”（一種除草齊U）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：取等量砂土分裝

于相同的兩個(gè)容器中，a組高壓滅菌，b組不滅菌.下列有關(guān)事項(xiàng)

的敘述中正確的是（A）

A.向a、b中噴入等量的“敵草隆”，再置于同一恒溫箱中培

養(yǎng)相同時(shí)間

B.檢測“敵草隆”的消失情況，預(yù)計(jì)a的“敵草隆，全部消失,

b的基本不變

C.只用砂土實(shí)驗(yàn)效果比用幾種典型土壤混合后的好

D.再增加c組作為對照,不噴入“敵草隆”，其他處理與a、b

組相同

解析：實(shí)驗(yàn)組為a組，對照組為b組，控制單一變量，故A

正確；a應(yīng)該是不變，b可能會部分減少，故B不正確；因?yàn)榈?/p>

型土壤中含微生物多，所以用幾種典型土壤混合后的效果好，故

C不正確;沒有必要再加一個(gè)對照組,和本實(shí)驗(yàn)無關(guān)，故D不正確。

±-------------——本欄目通過課堂自主達(dá)標(biāo)，巧練經(jīng)典.強(qiáng)基提能，全面提升

一、選擇題

1.生態(tài)系統(tǒng)中，C元素進(jìn)入生物群落開始于（B）

A.C02在生物體內(nèi)的擴(kuò)散作用

B.綠色植物固定CCh的光合作用

C.各種動物對有機(jī)物的同化作用

D.生物分解有機(jī)物的呼吸作用

解析:因?yàn)镃02進(jìn)入生物群落首先通過綠色植物的光合作用

將C02和H2O合成儲存能量的有機(jī)物，在生物群落內(nèi)部,碳以有

機(jī)物的形式流動，最后通過動植物的呼吸作用和微生物的分解

作用將有機(jī)物轉(zhuǎn)變成C02和H2。而重新釋放到大氣中，所以C02

進(jìn)入生物群落的循環(huán)開始于綠色植物固定C02的光合作用。

2.若用甲代表生產(chǎn)者，乙代表消費(fèi)者，丙代表分解者，丁代

表大氣中的C02庫。下圖中能正確表示甲、乙、丙、丁在碳循

環(huán)中的關(guān)系的是（B）

ABCD

解析：生產(chǎn)者從無機(jī)環(huán)境中獲得C02,自身又通過呼吸作用

產(chǎn)生C02,所以是雙向的，消費(fèi)者以生產(chǎn)者為食，箭頭指向消

費(fèi)者.

3.關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)的敘述，不正確的是（D）

A.所說的物質(zhì)是指組成生物體的一些基本化學(xué)元素

B.所說的生態(tài)系統(tǒng)是地球最大的生態(tài)系統(tǒng)——生物圈

C.所說的循環(huán)是指物質(zhì)在生物群落與無機(jī)環(huán)境之間反復(fù)利

用、循環(huán)流動

D.物質(zhì)在循環(huán)過程中不斷遞減

解析:物質(zhì)循環(huán)的實(shí)質(zhì)為元素在生物圈這個(gè)最大的生態(tài)系統(tǒng)

中反復(fù)利用、循環(huán)流動，在這個(gè)過程中物質(zhì)是守恒的.

4.生物地球化學(xué)循環(huán)是指組成生物的元素(D)

A.在陸地生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)和能量流動的復(fù)雜過程

B.在能量流動到生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級時(shí)逐級遞減的全過程

C.在組成生態(tài)系統(tǒng)的生物群落生物體內(nèi)的反復(fù)循環(huán)運(yùn)動

D.在生物圈的生物群落與無機(jī)環(huán)境之間的反復(fù)循環(huán)運(yùn)動

解析：生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)是指組成生物體的C、H、0、N、

P、S等元素在生態(tài)系統(tǒng)的生物群落與無機(jī)環(huán)境之間反復(fù)循環(huán)運(yùn)

動.其中物質(zhì)循環(huán)具有全球性，所以叫“生物地球化學(xué)循環(huán)”.

二、非選擇題

5.如圖為生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)示意圖，其中甲、乙、丙表示生

態(tài)系統(tǒng)中的三種成分。

大氣中CO2庫

請據(jù)圖回答：

(1)生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)是指碳元素在生物群落與無機(jī)環(huán)境

之間不斷循環(huán)的過程。

(2)X與甲中圖示生物類群的能量來源不同，X代表的生物為

化能自養(yǎng)細(xì)菌(或硝化細(xì)菌等);Y的細(xì)胞結(jié)構(gòu)與丙中圖示生物不

同，Y的細(xì)胞結(jié)構(gòu)最主要的特點(diǎn)是有由核膜包圍的細(xì)胞核。

(3)大氣中的C02在甲中圖示的￡處(在a?d中選擇)合成有

機(jī)物:含碳有機(jī)物在甲中圖示的a、b處(在a?d中選擇)可以分

解成為CO2o

⑷化學(xué)燃料除燃燒外,還可以通過微生物的分解途徑產(chǎn)生

CO2o

解析:由題目獲得的信息有:①生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)途徑；②生

態(tài)系統(tǒng)的三種成分,甲為生產(chǎn)者、乙為消費(fèi)者、丙為分解者.解答

本題時(shí)，要從碳循環(huán)的概念、生態(tài)系統(tǒng)的成分等方面進(jìn)行比較

分析。

(1)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)是指組成生物體的基本元素在生物

群落和無機(jī)環(huán)境之間的不斷循環(huán)過程。

(2)X與甲為生產(chǎn)者，甲所示的生物類群因細(xì)胞中含有葉綠

體，可進(jìn)行光合作用，判斷為綠色植物，所利用的能源為光能。

X為自養(yǎng)型生物，但不是綠色植物，所