1、第 3 节 生态系统的物质循环 1 生态系统的物质循环是指组成生物体的化学元素在生物群落与无机环境之间不断循环的过程。 2 物质循环的特点是具有全球性、循环性。 3 大气中的 CO2进入生物群落的途径有光合作用和化能合成作用。 4 生物群落中的碳返回大气的途径有动植物的呼吸作用，微生物的分解作用及化石燃料的燃烧。 5 碳在生物群落与无机环境之间主要以 CO2的形式循环，在群落内部以含碳有机物的形式传递。 6 温室效应形成的主要原因是化石燃料短时间内大量燃烧使大气中 CO2含量迅速增加，打破了生物圈碳循环的平衡。 7 物质循环是能量流动的载体，能量流动是物质循环的动力。 一、物质循环的概念 二、
2、物质循环的实例 碳循环 1 循环形式 ( 1) 在生物群落与无机环境间：主要以 的形式循环。 ( 2) 在生物群落内：以 的形式传递。 CO2 含碳有机物 2 过程图解 据图填空 图中： ， ， ， ， ， 。 光合作用 呼吸作用 呼吸作用 分解者的分解作用 植物 (生产者 ) 动物 (消费者 ) 3 温室效应 ( 1) 形成原因：主要是 短时间内大量燃烧使大气中_ 含量迅速增加，打破了生物圈 的平衡。 ( 2) 危害：加快 的融化，导致 上升，进而对人类和其他许多生物的生存构成威胁。 三、物质循环和能量流动的关系 二者是同时进行的，彼此相互依存，不可分割。 ( 1) 物质作为能量的 ，使能量
3、沿着食物链 ( 网 ) 流动。 ( 2) 能量作为 ，使物质能够不断地在生物群落和无机环境之间 。 化石燃料 CO 2 碳循环 极地和高山冰川 海平面 载体 动力 循环往返 1 判断下列叙述的正误 ( 1) 参与循环的物质是组成生物体的各种化合物 ( ) ( 2) 碳循环在生物群落内部以 CO2形式进行 ( ) ( 3) 植物可通过呼吸作用和光合作用参与生态系统的碳循环 ( ) ( 4) 碳循环中由于生物的呼吸作用和微生物的分解作用，导致了温室效应现象的出现 ( ) ( 5) 能量流动与物质循环是两个独立的过程 ( ) ( 6) 能量流动伴随着物质循环在生态系统中反复利用 ( ) 2 生态系统
4、中的物质循环所指的物质是 ( ) A 组成生物体的各种有机物 B 组成生物体的各种无机物 C 组成生物体的各种大分子 D 组成生物体的化学元素 解析： 生态系统中的物质循环指的是组成生物体的化学元素在生物群落与无机环境之间的反复循环运动。 答案 ： D 3 在生态系统的碳循环中，既能使碳进入生物群落，又能使碳返回大气中的生物是 ( ) A 绿色植 物 B 植食动物 C 肉食动物 D 营腐生生活的真菌 解析： 碳以 CO 2 的形式从大气中进入生物群落，这一过程主要依靠生产者的光合作用；碳从生物群落又以 CO 2 的形式释放到大气中去，这一过程主要依靠各级消费者和生产者的呼吸作用，以及分解者的分
5、解作用。能够同时完成碳进入和离开生物群落这两个过程的只有生产者。 答案 ： A 4 与生态系统的能量流动相比较，物质循环具有的特点是 ( ) A 循环流动 B 单向流动 C 逐级递减 D 不能循环 解析： 物质循环的特点是循环性和全球性，能量流动的特点是单向流动、逐级递减。 答案 ： A 5 下列不属于生物群落中的碳返回大气中途径的是 ( ) A 生物的呼吸作用 B 某些细菌的化能合成作用 C 分解者的分解作用 D 森林火灾 解析： 生物群落中的碳返回大气中的途径有动植物的呼吸作用、微生物的分解作用以及燃烧。硝化细菌的化能合成作用是将无机环境中的碳进入生物群落中的途径。 答案 ： B 核心要点
6、 一 生态系统的物质循环 1 物质循环的概念分析 ( 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 等元素。 ( 3) 碳在生态系统各成分之间传递并不都是双向的，只有生产者与无机环境之间的传递是双向的，在生物群落内部，沿食物链 ( 网 ) 传递时，只能由低营养级向高营养级单向传递。 2 碳循环 ( 1) 碳存在形式无机环境中：主要是 CO 2 和碳酸盐生
7、物群落内部：含碳有机物( 2) 碳循环形式生物群落与无机环境之间：主要是 CO 2生物群落内部：含碳有机物( 3) 碳进入生物群落的途径光合作用化能合成作用 4 碳返回无机环境的途径 生产者、消费者的呼吸作用 分解者的分解作用 实质是呼吸作用 化石燃料的燃烧3 温室效应 ( 1) 产生原因 化石燃料的大量燃烧，产生大量 CO 2 植被破坏，降低了对大气中 CO 2 的调节能力( 2) 减缓措施 减少化石燃料的燃烧，开发新能源 大力植树造林 思考探究 ( 1) 与自然界的碳循环关系最密切的两种细胞器是什么？ 提示： 线粒体和叶绿体。 ( 2) 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
8、？ 提示： 物质循环具有全球性，是指在生物圈内进行的循环，而农田是一个较小的生态系统，不断有粮食作物的输出，即物质的输出大于物质的自然输入，因此要不断施加肥料。 4 能量流动和物质循环的关系 项目 能量流动 物质循环 形式 光能 化学能 热能 (主要形式 ) 化学元素 (无机物 有机物 ) 过程 沿食物链 (网 )单向流动 在无机环境和生物群落间 往复循环 特点 单向流动、逐级递减 全球性、循环性 范围 生态系统各营养级 生物圈 联系 同时进行，相互依存，不可分割。 能量的固定、储存、转移和释放，离不开物质的合成和分解； 物质是能量沿食物链 (网 )流动的载体； 能量是物质在生态系统中往复循环
9、的动力 名师点拨 重金属和 DDT 等农药的生物富集 生物富集问题与能量流动相反，能量沿食物链流动时逐级递减，而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。 题组冲关 解析： 物质循环的实质为化学元素在生物圈这个最大的生态系统中反复利用、循环流动，在这个过程中物质是守恒的。 1 关于生态系统的物质循环的叙述，错误的是 ( ) A 所说的物质是指组成生物体的化学元素 B 所说的生态系统是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与无机环境之间反复利用、循环流动 D 物质在循环过程中不断递减 答案 ： D 2 下列关于能量流动和物质循环的表述
10、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。 答案 ： D 3 如图表示生物圈中碳元素的循环过程，下列有关叙述正确的是 ( ) A 过程代表绿色植物的光合作用 B 图中甲、乙分别代表消费者和生产者 C 温室效应主要是由 过程造成的 D 农业生产中的中耕松土可以增强 过程 解析： 过程代表生产者的呼
11、吸作用；图中甲、乙分别代表分解者和生产者；温室效应主要是由 过程造成的；农业生产中的中耕松土可以增强 过程。 答案 ： C ( 1) 首先找双向箭头：双向箭头的两端分别是生产者和大气中的CO 2 ，依据是只有生产者既能通过光合作用或化能合成作用从大气中吸收 CO 2 ，又能通过呼吸作用向大气中释放 CO 2 ， ( 如图 1 中的A 与 B 、图 2 中的 A 与 C 、图 3 中的 A 与 E 、图 4 中的 A 与 B ) 。 方法技巧 碳循环模式图中生态系统成分的判断 ( 2) 在此基础上，其他成分都有箭头指向的为大气中的 CO 2 ，因为生产者、消费者、分解者都可通过呼吸作用向大气中释
12、放CO 2 ( 如图 1 中的 B 、图 2 中的 C 、图 3 中的 A 、图 4 中的 A ) ，双向箭头的另一端则为生产者 ( 如图 1 中的 A 、图 2 中的 A 、图 3中的 E 、图 4 中的 B ) 。 ( 3) 除大气中的 CO 2 外其他生物成分都有箭头指向的为分解者，因为动植物的遗体、排遗物都要被分解者分解 ( 如图 1 中的 D 、图 2 中的 E 、图 3 中的 C 、图 4 中的 D ) ，剩下的成分为消费者 ( 如图 1 中的 C 、图 2 中的 B 、 D ，图 3 中的 B 、 D 、 F ，图 4 中的 C ) 。 核心要点 二 探究土壤微生物的分解作用 1
13、 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，它们绝大多数是生态系统中的分解者。 ( 2) 分解者的作用是将环境中的有机物分解为无机物，其分解速度与环境中的温度、水分等生态因子相关。 2 实验流程 项目 案例 1 案例 2 实验假设 微生物能分解落叶使之腐烂 微生物能分解淀粉 实验设计 实验组 对土壤高温处理 A烧杯中加入 30 mL土壤浸出液 对照组 对土壤不做任何处理 B烧杯中加入 30 mL蒸馏水 自变量 土壤中是否含微生物 溶液中是否含有分解淀粉的微生物 项目 案例 1 案例 2 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 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 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。
