第15期 生态系统的物质循环-2019-2020学年高二生物必修三数理报(人教版)

书书书 生态系统的物质循环是高中生物的重点，也是高考 的热点，主要内容包括物质循环的概念、特点、实例以及 与能量流动的关系等，下面我们就对此部分内容进行具 体地了解． 一、概念的内涵 在生态系统中，组成生物体的 Ｃ、Ｈ、Ｏ、Ｎ、Ｐ、Ｓ等元 素，不断进行着从无机环境到生物群落，又从生物群落 到无机环境的循环过程，叫生态系统的物质循环． １．参与物质循环中的“物质”是指组成生物体的 Ｃ、 Ｈ、Ｏ、Ｎ、Ｐ、Ｓ等元素，不是指单质，也不是指糖类、脂肪、 蛋白质等生物体内所特有的化合物．“物质”可以在无机 环境和生物群落之间反复循环． ２．这里的“生态系统”是指生物圈，因此，生态系统 的物质循环又称生物地球化学循环． ３．循环的具体形式是指组成生物体的基本元素在 生物群落与无机环境之间的往返运动，其中伴随着复杂 的物质变化和能量变化． ４．生态系统的物质循环离不开能量的驱动． ５．循环范围：生物圈． ６．循环特点：全球性和循环性． ７．循环过程：无机环境 元素 幑幐 元素 生物群落． 二、实例———碳循环 碳循环是生物圈中基本的物质循环之一． １．循环过程 无机环境 光合作用、化能合成作用 呼吸作用、微生物的分解作用、 幑 幐帯帯帯帯帯帯帯帯帯帯帯 燃烧 生物群落 （１）碳元素在无机环境中的存在形式有２种：①单 质：以金刚石或石墨等形式存在，但它们不参与碳循环； ②化合物：以ＣＯ２、碳酸盐等形式存在．碳在无机环境和 生物群落之间主要以ＣＯ２的形式进行循环． （２）大气中的 ＣＯ２来源有３个：①生产者和消费者 的呼吸作用；②分解者的分解作用；③化石燃料的燃烧． 大气中的ＣＯ２进入生物群落，绝大部分是通过绿色植物 的光合作用，少部分是通过硝化细菌和硫细菌等的化能 合成作用． 注意：微生物的分解作用和呼吸作用并不等同．分 解作用是指大分子物质分解成小分子物质，包括微生物 体外的分解作用和体内的细胞呼吸． （３）碳在生物群落中的传递主要沿着食物链和食物 网进行，传递的形式是含碳有机物． （４）碳元素以化石燃料的形式储藏在地层．化石燃 料又叫矿石燃料，是指埋藏在地层中的不同地质年代的 古生物（主要指植物、动物）的遗体，在高温、高压、缺氧 并有微生物作用的条件下，经过漫长的地质年代，通过 一系列的化学变化形成的可作燃料和化工原料的沉积 矿产．包括煤、石油、天然气及油页岩等． （５）与碳循环关系最为密切的两种细胞器是叶绿体 和线粒体．这是因为，连接碳在生物群落和无机环境之 间循环的生物类群主要是生产者和分解者，与此相关的 两大生理过程主要是光合作用和呼吸作用． ２．碳循环的图解 ３．碳循环失衡———温室效应 因大气中的二氧化碳过多而导致生物圈中碳循环 的平衡被打破时，即可形成温室效应．应对的措施有： （１）控制化石燃料的使用；（２）开发太阳能、风能等新能 源；（３）植树造林． 三、能量流动和物质循环的关系 １．二者的比较 能量流动 物质循环 形式 主要以有机物的形式 流动 组成生物体的基本元素 在生物群落与无机环境 间反复循环 特点 单向流动、逐级递减 具有全球性、反复循环 范围 生态系统的各营养级 生物圈 联系 二者同时进行，相互依存，是不可分割的统一整 体．①能量的固定、转移和释放，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反复循环 的动力 ２．图示 大气中的 !" # 太阳能 光合作用 生产者 能量 有机物 初级 消费者 能量 有机物 次级 消费者 大气中的 !" # 大气中的 !" # 呼吸 呼吸 残枝败叶 遗体 能量 分解者 能量 分解 作用 呼吸 遗 体 大气中的二氧化碳库 微 生 物 的 分 解 作 用 光合 作用 呼吸 作用 动植物的遗体和排出物 植物 动物 呼吸 作用 化石燃料 ! 江西 曾应军 书书书 实验原理：土壤微生物主要聚集在表土层中，主要 是细菌和真菌两大类．微生物通过分泌细胞外酶，把复 杂的有机物分解成了简单的分子，如大多数真菌具有分 解纤维素的酶，它们能分解植物纤维素． 实验方案：此实验包含两个探究案例，即探究落叶 是不是在土壤微生物的作用下腐烂和探究土壤微生物 对淀粉的分解作用． 案例一：探究落叶是不是在土壤微生物的作用下腐 烂 （１）提出假设 落叶在土壤中被分解掉，不是土壤中理化因素的作 用，而是土壤中微生物的分解作用． （２）变量分析 自变量：土壤中微生物的有无；设置自变量的方法： 取两份相同的土壤，一份为自然状态（对照组），一份进 行灭菌处理（实验组）；因变量：落叶是否腐烂；无关变 量：落叶的种类、土壤的性质、埋入土壤的时间等． （３）结果预测：埋入土壤中一段时间后，如果对照组 落叶腐烂而实验组落叶不腐烂，则说明落叶腐烂是土壤 微生物的分解作用． 案例二：探究土