20.3 生态系统的物质循环-【大鹏生物】2024高考生物一轮复习讲义

第3节 生态系统的物质循环 3.1 碳循环 1.物质循环的概念 组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素，都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，这就是生态系统的物质循环。 对生态系统物质循环的理解 （1）参与循环的物质：组成生物体的化学元素，如C、H、O、N、P、S等元素，并非这些元素组成的单质或化合物。组成生物体的这些元素在生物群落及无机环境之间循环，同时伴随着复杂的物质变化与能量变化。 （2）循环范围（两个支点）：在生物群落和无机环境之间。 （3）特点 ①全球性：生态系统物质循环是在地球上最大的生态系统－生物圈内进行的，故又称为生物地球化学循环； ②循环性：化学元素从无机环境到生物群落之间可以反复循环，不会消失。 2.碳循环示意图 （1）碳循环的形式：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（网）。 （6）碳进入大气的途径： ①生物的呼吸作用； ②分解者的分解作用； ③化石燃料的燃烧。 ※大鹏老师提示※ 不能认为微生物的分解作用就是细胞呼吸。微生物的分解作用主要是指通过分泌胞外酶分解外界环境中的有机物，以及通过氧化分解（细胞呼吸）将体内的有机物分解为无机物。 3.温室效应 （1）形成原因： ①大量化石燃料的燃烧，大气中的二氧化碳含量迅速增加； ②森林、草原等植被遭到了大面积破坏，降低了植被对大气中CO2的调节力。 （2）影响：导致气温升高，加快极地和高山冰川的融化，导致海平面上升，进而对人类和其他许多生物的生存构成威胁。 （3）防治措施： ①调整能源结构，减少化石燃料的燃烧； ②保护植被、增加绿地面积； ③开发新能源。 3.2 生物富集 1.概念 生物体从周围环境吸收、积蓄某种元素或难以降解的化合物，使其在机体内浓度超过环境浓度的现象，称作生物富集。 2.造成生物富集的元素和化合物 ①元素：铅镉、汞等重金属 ②人工合成的有机化合物：DDT、六六六等 ③一些放射性物质 3.铅的循环及其生物富集 （1）铅的循环：铅原本以比较稳定的形式存在于环境中，但人类活动加速了铅的循环，改变了铅在环境中的分布。 （2）铅的来源及进入生物体的途径 （3）铅的生物富集：一旦含有铅的生物被更高营养级的动物食用，铅就会沿着食物链逐渐在生物体内聚集，最终积累在食物链的顶端。 4.生物富集的特点 （1）全球性：有害物质可以通过大气、水和生物迁移等途径扩散到世界各地。 （2）有害物质沿着食物链逐级递增，最终积累在最高营养级。 注：镉、汞等重金属，DDT、六六六等有机化合物以及一些放射性物质，也存在这样的生物富集现象。由于这些有害物质可以通过大气、水和生物迁移等途径扩散到世界各地，因此，这种现象也是全球性的。 3.3 能量流动与物质循环的关系 1.能量流动与物质循环之间的区别 项目 能量流动 物质循环（以碳循环为例） 形式 以有机物为载体 进出生物群落是无机物，生物群落内部是有机物 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（全球性） 2.能量流动与物质循环之间的联系 （1）能量流动和物质循环是生态系统的主要功能，它们同时进行，彼此相互依存，不可分割。 （2）能量的固定、储存、转移和释放，都离不开物质的合成和分解等过程。 （3）物质作为能量的载体，使能量沿着食物链（网）流动；能量作为动力，使物质能够不断地在生物群落和非生物环境之间循环往返。 3.4 探究土壤微生物的分解作用 1.实验原理 （1）土壤中生活着种类繁多的细菌、丝状真菌、放线菌等，对土壤中的物质分解起着重要的作用。 （2）淀粉在土壤微生物的作用下分解为还原糖，还原糖与斐林试剂在水浴加热条件下生成砖红色沉淀。 2.实验过程 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 将土壤放在60℃恒温箱中1h A烧杯中加入适量淀粉糊和30 mL 土壤浸出液 对照组 对土壤不做任何处理 B烧杯中加入等量淀粉糊和 30 mL蒸馏水 自变量 土壤中是否含微生物 土壤中是否含有分解淀粉的微生物 3.实验结果 （1）案例1中，不做处理的土壤中树叶分解得较多，高温处理的土壤中，树叶数量基本保持不变。 （2）案例2中，分别取A、B烧杯中实验后的液体，加入斐林试剂并水浴加热，A烧杯中有砖红色沉淀生成，B烧杯中没有砖红色沉淀生成。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$