3.3 生态系统的物质循环-【正禾一本通】2024-2025学年高中生物选择性必修2同步课堂高效讲义配套课件 （人教版2019 单选）

第3章　 生态系统及其稳定性 第3节　生态系统的物质循环 任务一　物质循环 自主预习 合作探究 学以致用 任务二　 生物富集　能量流动和物质循环的关系 自主预习 合作探究 任务三　探究土壤微生物的分解作用 自主预习 学以致用 新情境命题 水体富营养化的治理(社会责任) 课堂小结　巩固提升 课下巩固训练(十二)　 生态系统的物质循环 【学习目标】1.生命观念：分析碳循环过程与能量流动、物质循环的关系，培养物质与能量观、结构与功能观等生命观念。 2.科学思维：分析生态系统中的物质在生物群落与非生物环境之间不断循环的规律，培养归纳与概括等科学思维，建构概念模型。 3.科学探究：探究土壤微生物的分解作用。 4.社会责任：通过对温室效应的原因和治理的学习，培养关注环境的问题、生物学社会议题等社会责任感，并阐明生物富集的成因和危害，提出科学的防治建议。 光合作用 有机物 食物链和食物网 CO2 一、碳循环 1.非生物环境中的碳 (1)存在形式：主要以 形式存在。 (2)大气中的碳进入生物群落的途径：生产者的 以及化能合成作用。 2.生物群落中的碳 (1)主要存在形式： 。 (2)传递渠道： 。 (3)返回非生物环境的形式： 。 CO2 全球性 呼吸作用 分解作用 化石燃料 CO2 生物群落 生物群落 非生物环境 全球性 生物圈 二、物质循环 1.概念：组成生物体的 等元素，都在不断进行着从 到 ，又从 到 的循环过程。 2.特点 (1) ：物质循环中所说的“生态系统”指的是地球上最大的生态系统—— ，因此物质循环又叫 。 (2)物质在生态系统中 运动，对于 有多方面的启示。 生物地球化学循环 循环往复 改进农业生产方式 碳、氢、氧、氮、磷、硫 非生物 环境 【深挖教材·P63】 【点拨】　物质循环的三个易误点 (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。 (3)碳在生态系统各成分之间传递并不都是双向的，只有生产者与非生物环境之间的传递是双向的，其他各成分间的传递均是单向的。 如图为碳元素在生态系统中循环的模式图，图中甲、乙、丙表示生态系统的生物成分，箭头表示生理过程。 提示：甲和丁之间有双向箭头，且其他几种成分都有箭头指向丁，所以丁为大气中的CO2库，甲为生产者；甲和乙都有箭头指向丙，所以丙为分解者，则乙为消费者。 (1)甲、乙、丙、丁分别代表生态系统的什么成分？并简述判断的理由。 (2)图中的字母分别表示什么过程？ 提示：b代表光合作用或化能合成作用，d和c代表呼吸作用，f代表微生物的分解作用，a代表捕食，e和g代表动植物的遗体、动物的排遗物等提供给分解者。 (3)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。 (4)既然物质是循环的，为什么农田生态系统还需要经常施肥？ 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。 【归纳总结】 生态系统的碳循环图解的判断方法 (1)图1——先根据双向箭头判断：A和B为生产者和非生物的物质和能量，再结合A均为指出的箭头，B均为指入的箭头可确定A和B分别为生产者和非生物的物质和能量。再根据A→D、C→D判断：C为消费者，剩下的D为分解者。 (2)图2——根据A与C之间的双向箭头及A、C的指入和指出箭头判断：A是生产者，C是非生物的物质和能量。根据A、B、D的箭头都流向E，可进一步判断：B是初级消费者，D是次级消费者，E是分解者。 (3)图3——根据A与E之间的双向箭头及A、E的指入和指出箭头判断：A为非生物的物质和能量，E为生产者。然后观察剩余的几个成分，其中其他生物部分的箭头都指向C，所以C是分解者，剩余的B、D、F则为消费者。 1.(2024·河南开封高二期末)下列关于生态系统中物质循环的叙述，错误的是(　　) A.一个生态系统中先有物质循环再有能量流动 B.物质循环具有全球性、循环流动等特点 C.物质循环使生态系统中的各种组成成分紧密地联系在一起，形成一个统一的整体 D.物质循环指组成生物体的碳、氢、氧、氮、磷、硫等元素，在非生物环境和生物群落之间的循环过程 解析：选A。生态系统的物质循环和能量流动是同时进行、相互依存、不可分割的，A错误；物质循环特点是循环往复、反复利用，具有全球性，B正确；生态系统的物质循环指组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素，都不断进行着从非生物环境到生物群落，又从生物群落到非生物环境的循环过程，该过程使生态系统中的各种组成成分紧密地联系在一起，形成一个统一的整体，C、D正确。 2.(2024·广东珠海高二期末)下图为某沼泽生态系统的碳循环简图，字母表示生态系统的成分，下列叙述正确的是(　　) A.若C代表分解者，则该图中的A、B、D、F为消费者 B.植物都是生产者，微生物都是分解者 C.图中包含一条食物链，生物E是生态系统的基石 D.碳主要以CO2的形式在生物群落和非生物环境之间循环 解析：选D。分析题图可知，A表示大气中的CO2库，E表示生产者，F、D、B都是消费者，C表示分解者，A错误。植物不都是生产者，如菟丝子是消费者；微生物也并不都是分解者，如硝化细菌是生产者，B错误。图中E→F→D→B，这可能是一条食物链，也可能会构成食物网，其中生物E表示生产者，是生态系统的基石，C错误。生态系统的碳元素，在生物群落和非生物环境之间主要是以CO2的形式进行循环，即碳以CO2的形式被植物吸收从而进入生物群落，最后通过生物的呼吸作用，碳又以CO2的形式返回非生物环境，如此循环往复，D正确。 【方法规律】　“三看法”确认碳循环各成分 3.(2024·重庆高二期末)为实现“碳达峰”“碳中和”目标(“碳中和”是指通过植树种草、节能减排等形式，抵消 CO2排放总量，实现相对“零排放”)，我国科研人员采取了“碳减排”“碳捕集”“碳封存”和“碳利用”等多种措施。如图为某生态系统碳元素流动模型，图中数字表示生理过程或化学反应过程。下列叙述错误的是(　　) A.图中生态系统的基石是A，B在生态系统的物质循环中具有重要作用 B.若图中⑧＝①＋②＋③＋④，则达成“碳中和” C.图中碳元素以含碳有机物形式流动的过程有⑤⑥⑦⑨ D.植树造林、使用清洁能源等都是达成“碳减排”的重要措施 解析：选D。由图可知，A、B、C都有箭头指向D，故D是大气中的CO2库，D有箭头指向A，故A是生产者，是生态系统的基石，遗体残骸能被C利用，故C为分解者，B是消费者，B在生态系统的物质循环中具有重要作用，A正确；“碳中和”是指通过植树种草、节能减排等形式，抵消CO2排放总量，实现相对“零排放”，用图中数字构建数学模型即为⑧＝①＋②＋③＋④，B正确；碳元素在生物群落间以含碳有机物形式流动，在图中的序号是⑤⑥⑦⑨，C正确；植树造林是“碳捕集”的重要措施，D错误。 重金属 有机化合物 越大 全球性 一、生物富集 1.概念：生物体从周围环境吸收、积蓄 ，使其在机体内浓度超过环境浓度的现象。 2.物质种类 (1) ：如铅、镉、汞等。 (2)人工合成的 ：如DDT、六六六等。 (3)某些放射性物质。 3.特点 (1)食物链中营养级越高，生物富集的某种物质浓度就 。 (2)具有 。 某种元素或难以降解的化合物 同时进行 固定 储存 载体 食物链(网) 二、能量流动和物质循环的关系 1.区别 在物质循环过程中，非生物环境中的物质可以被生物群落 利用；能量在流经生态系统各营养级时是 的，而且流动是 的。 2.联系 (1)能量流动和物质循环是生态系统的主要功能，它们 ，彼此相互依存，不可分割。 (2)能量的 、 、转移和释放，都离不开物质的合成和分解等过程。 ①物质作为能量的 ，使能量沿着 流动。 ②能量作为 ，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。 动力 反复 逐级递减 单方向不循环 【深挖教材·P65】 能量流动和物质循环的关系分析 (1)能量流动和物质循环相伴而行，但能量在传递过程中由光能→化学能→热能，而物质在循环过程中，由无机物(CO2)→有机物→无机物(CO2)。 (2)能量流动的终点是热能散失到非生物环境中，不能循环利用。而物质循环产生的CO2又被重新利用，所以没有终点。 1.如图所示为DDT通过某条食物链的积累过程(单位：mg/kg)。 (1)请写出图中所示食物链： 。 浮游生物→小鱼→大鱼→鱼鹰 体内的浓度随着营养级的提高而逐渐增高 DDT是生物体难以降解的化合物且不易排 出 (2)图中生物体内DDT浓度 (填“高于”或“低于”)水体中DDT的浓度，这种现象称为 。 (3)该食物链中各营养级的DDT浓度大小关系是浮游生物(第一营养级)＜小鱼(第二营养级)＜大鱼(第三营养级)＜鱼鹰(第四营养级)，由此可得出的结论是 。 (4)DDT在生物体内会产生富集的原因： 。 高于 生物富集 DDT在生物 (5)如何有效地减少生物富集现象？ 提示：合理利用资源，减少排放，实施垃圾分类，种植能吸收有害重金属元素的植物等。 2.如图为碳循环过程的模型。根据示意图用虚线箭头画出能量流动的方向。 提示：如图所示 【归纳总结】　物质循环与能量流动的联系 (1)物质循环与能量流动的区别 项目 能量流动 物质循环 形式 太阳能→化学能→热能 过程 沿食物链(网)单向流动 在非生物环境与生物群落之间反复循环 范围 生态系统各营养级 全球(生物圈) 特点 单向流动、逐级递减 全球性、循环往复 (2)物质循环与能量流动的联系 1.(2024·山东潍坊高二期中)DDT是一种不易被分解的有机氯杀虫剂，是最常见的环境污染物之一。研究人员对某海域及三类生物体内的DDT含量进行了相关调查，结果如图。下列叙述错误的是(　　) A.海水中的DDT含量均低于图中三类生物体内的 B.图中鱼类可能处于该海域食物链的较高营养级 C.该实验结果说明生物体对DDT具有富集作用 D.生物富集与生态系统的能量流动都是全球性的 解析：选D。据图可知，在三个采样点，海水中的DDT含量均低于图中三类生物体内，A正确；根据DDT在食物链中的富集现象及特点，鱼类中DDT含量最高，说明其在食物链中的营养级较高，B正确；依据图示信息可知，DDT的含量在较低的营养级中含量低，在较高的营养级中含量高，说明生物体对DDT具有富集作用，C正确；生物的富集具有全球性，能量流动没有全球性，D错误。 2.多氯联苯(PCB)是人工合成、不易被降解的有机物，有强致癌性，某地近海海域及生物体内PCB的含量如表。下列叙述错误的是(　　) 采样点 海域PCB平均含量/(ng·g－1) 肌肉组织PCB平均含量/(ng·g－1) 鱼类 软体类 虾类 1 6.58 116.4 97.5 90.8 2 10.76 547.3 386.7 121.4 3 9.16 524.9 138.3 154.7 A.PCB在生物体内积累造成生物富集现象 B.根据结果推测鱼类可能处于较高营养级 C.若PCB扩散到远海海域，则体现了物质循环具有全球性 D.PCB污染说明PCB在环境中的存在形式不稳定 解析：选D。由题意可知，PCB不易被降解，其在环境中的存在形式较稳定，在生物体内积累造成生物富集现象，A正确，D错误；有毒物质会沿食物链流动并逐级积累，营养级越高有毒物质积累越多，由表可知，鱼类体内PCB平均含量最多，所以鱼类可能处于较高营养级，B正确；若PCB扩散到远海海域，则可随洋流等扩散至全球，体现了物质循环具有全球性，C正确。 3.下列有关生态系统物质循环和能量流动的叙述，错误的是(　　) A.参与能量流动的总能量大小与生产者数量有关，与食物链长短无关 B.处于最高营养级的生物所同化的能量不会再提供给其他生物 C.拔草或杀灭害虫虽然影响了食物链但可以调整能量流动关系 D.食物链既是物质传递链又是能量传递链，物质与能量相互依存、不可分割 解析：选B。生产者固定的太阳能是流入自然生态系统的总能量，因此参与能量流动的总能量大小与生产者数量有关，与食物链长短无关，A正确；处于最高营养级的生物不会再被捕食，但是其所同化的能量会流向分解者，B错误；拔草或杀灭害虫可以使能量更多地流向对人类有益的部分，C正确；食物链是能量流动和物质循环的渠道，D正确。 温度、水分 蓝 砖红色 1.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，它们在生态系统中的成分主要为 。 (2)分解者的分解速度与环境中的 等生态因子相关。 (3)土壤微生物能分泌淀粉酶将淀粉分解成还原糖(麦芽糖)，淀粉遇碘变 。还原糖遇斐林试剂，在水浴加热条件下，产生 沉淀。 分解者 含有土壤中的微生物 2.实验方案 项目 案例一 案例2 提出问题 落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？ 土壤微生物能否分解淀粉？ 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 处理 在A烧杯中加入30 mL土壤浸出液＋淀粉糊 对照组 对土壤 处理 在B烧杯中加入30 mL蒸馏水＋与A等量的淀粉糊 自变量 溶液中是否 高温 不做任何 土壤中是否含微生物 项目 案例一 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 B B1 变蓝 B2 结论分析 土壤微生物对落叶有 作用 土壤浸出液中的微生物能分解淀粉 注：在A1、B1中加入碘液，在A2、B2中加入斐林试剂并水浴加热。 产生砖红色沉淀 无砖红色沉淀产生 分解 【归纳总结】　实验组、对照组的确定 (1)验证实验中二者如何确定：根据题意首先弄清实验研究的自变量是什么，然后找到进行自变量处理的为实验组，没进行自变量处理，仅为排除无关变量干扰而设置的实验为对照组。 (2)探究实验中二者如何确定：接受自变量处理的，实验结果是未知的为实验组；未接受自变量处理的，实验结果是已知的为对照组。 1.(2024·河北邯郸高二期中)为探究土壤微生物的分解作用，某班学习小组设计了两个实验方案。方案1：以带有落叶的土壤为实验材料，观察落叶在土壤微生物的作用下的腐烂情况。方案2：以土壤浸出液为材料，检测土壤微生物对淀粉的分解情况。下列关于这两个方案的分析，错误的是(　　) A.方案1应设置两组，对照组土壤不做处理，实验组土壤进行处理，尽可能排除微生物的作用，一段时间后观察两组落叶的腐烂情况 B.方案2中实验组取30 mL土壤浸出液加到含淀粉糊的烧杯中，一段时间后取出适量液体，可滴加碘液后观察溶液是否变蓝 C.方案2中对照组向装有淀粉糊的烧杯中加入30 mL蒸馏水，一段时间后取出适量液体，加入斐林试剂即可观察到砖红色沉淀 D.在实验过程中要注意控制变量，如方案1实验组土壤处理要尽可能避免土壤理化性质的改变，这属于控制无关变量 解析：选C。进行实验时应遵循单一变量和控制无关变量原则，方案1应设置两组，对照组土壤不做处理，实验组应对土壤进行灭菌，防止土壤中的微生物对落叶的分解作用影响实验，一段时间后观察两组落叶的腐烂情况，在实验过程中要注意控制变量，如方案1实验组土壤处理要尽可能避免土壤理化性质的改变，这属于控制无关变量，A、D正确；淀粉遇碘液变蓝，方案2中实验组取30 mL土壤浸出液加到含淀粉糊的烧杯中，一段时间后取出适量液体，可滴加碘液后观察溶液是否变蓝，B正确；用斐林试剂检测还原糖时，检测中必须水浴加热，然后观察颜色变化，C错误。 2.(2024·黑龙江大庆高二期中)下表为“探究土壤微生物的分解作用”实验处理，下列有关叙述错误的是(　　) 组别 第1组 第2组 实验处理 60 ℃恒温箱处理土壤1 h ＋ － 将落叶埋入土壤 ＋ ＋ 实验结果 落叶是否腐烂 否 是 注：“＋”表示进行处理，“－”表示不进行处理。 A.该实验中第2组起对照作用 B.该实验控制自变量的原理是加法原理 C.60 ℃放置处理目的是既排除土壤中微生物的作用，又避免改变土壤的理化性质 D.适当提高第2组的温度和湿度，落叶达到相同腐烂程度所需要的时间可能会缩短 解析：选B。该实验中第2组土壤不做任何处理，起对照作用，A正确；加法原理是给研究对象施加自变量进行干预，减法原理是排除自变量对研究对象的干扰，同时尽量保持被研究对象的稳定，该实验控制自变量的原理是减法原理，B错误；60 ℃放置处理目的是既排除土壤中微生物的作用，又避免过高的温度改变土壤的理化性质，C正确；适当提高第2组的温度和湿度，可使土壤微生物的分解作用增强，故落叶达到相同腐烂程度所需要的时间可能会缩短，D正确。 3.某兴趣小组以带有落叶的表层土壤(深5 cm左右)为实验材料，研究土壤微生物在适宜温度下的分解作用，对土壤处理情况如表所示。下列有关叙述错误的是(　　) 组别 1组 2组 3组 4组 土壤处理 灭菌 不灭菌 灭菌 不灭菌 土壤湿度 湿润 湿润 较干燥 较干燥 A.该实验能探究不同土壤湿度条件下，土壤微生物对落叶的分解作用 B.该实验的自变量为土壤是否灭菌，因变量是土壤的湿度 C.为了控制实验中的无关变量，作为实验材料的落叶也应进行灭菌处理 D.预期结论是1、3组中的落叶不被分解，2、4组中的落叶被不同程度分解 解析：选B。该实验有两个自变量：土壤是否灭菌和土壤的湿度，因此可以探究不同土壤湿度条件下，土壤微生物对落叶的分解作用，A正确，B错误；作为实验材料的落叶也应进行灭菌处理，防止落叶中的微生物影响实验结果，C正确；1组和3组土壤灭菌，没有微生物分解落叶，2组和4组土壤没有灭菌，土壤中有微生物分解落叶，只是在湿润和较干燥的环境中分解程度不同，D正确。 过量饲料和鱼类粪便中的氨氮类物质可以使鱼塘水质恶化，严重时会造成水体富营养化，发生水华。选用吸附性较强材料制成的水稻浮床可明显优化水体微生物结构，浮床附近水体、水稻根系及基质中的好氧细菌和真菌数量明显高于无浮床处水体。 【命题设计】 1.考查知识迁移能力及生命观念 (1)在鱼塘生态系统中，水稻浮床微生物大多数属于分解者，流经该生态系统的能量是________________________________________________；从物质循环的角度分析，鱼的作用是____________________________。 2.考查对水体富营养化的分析能力及科学思维 (2)从生态系统的组成成分分析，引起水体富营养化的物质属于__________________。水稻浮床可通过______________________和______________有效防止浮游藻类大量繁殖。 3.考查对表格的分析能力及社会责任 DDT在不同水生生物体内的平均富集系数 生物 浮游生物 腹足纲生物 贻贝 牡蛎 鱼类 生物富集系数 2.84 0.54 1.71 1.52 26.95 注：生物富集系数＝生物体内DDT浓度/水体中DDT浓度。 (3)研究表明，水体中的DDT会对水生生物造成影响。上表为DDT在不同水生生物体内的富集情况，其中鱼类DDT富集系数最高，原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________。 有同学认为，含有DDT的水体中所有生物都存在富集现象，你认同这一观点吗？请据图判断并阐释你的理由：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 解析：(1)在鱼塘生态系统中，流经该生态系统的能量是生产者固定的太阳能和人工投入的有机物中的化学能；从物质循环的角度分析，鱼类属于消费者，将有机物转化为无机物，加快鱼塘物质循环。(2)从生态系统的组成成分分析，组成成分包括非生物的物质和能量、生产者、消费者和分解者，引起水体富营养化的物质属于非生物的物质和能量。浮游藻类大量繁殖的原因是水体N、P等化学元素的含量高，水稻浮床可以通过降低水体N、P等化学元素的含量、遮挡阳光降低光合作用，这两方面有效防止浮游藻类大量繁殖。(3)鱼类的营养级较高，DDT会随着食物链的延长逐渐积累，所以鱼类DDT富集系数最高。分析表格可知，由DDT生物富集系数可知，腹足纲生物DDT浓度低于水体中DDT浓度，说明并不是所有的生物都能对DDT进行富集，所以不同意该同学的观点。 答案：(1)生产者固定的太阳能和人工投入的有机物中的化学能　将有机物转化为无机物，加快鱼塘物质循环　(2)非生物的物质和能量　降低水体N、P等化学元素的含量　遮挡阳光　(3)鱼类的营养级较高，DDT会随着食物链的延长逐渐积累　不认同，由DDT生物富集系数可知，腹足纲生物DDT浓度低于水体中DDT浓度 【教材答疑】 问题探讨　　　　　　　　　　 P61 1.荒漠中缺乏水分，分解者的数量很少，因此死亡后的胡杨无法被快速分解。 2.荒漠中生产者的种类与数量很少，能制造的有机物总量就少；消费者与分解者也少、物质循环缓慢；土壤中可供分解者分解的动植物遗体等很少，且分解速度较慢，因此土壤中积累的营养物质很少；而且，胡杨还会从土壤中吸收营养物质。因此，长有胡杨的荒漠土壤比草原的更为贫瘠。 思考·讨论 P61 1.碳在非生物环境中主要以CO2的形式存在，在生物体内主要以有机物的形式存在。 2.如图所示。 3.人类活动对煤和石油等能源的利用，会向大气中排放大量的CO2；大力开展植树造林、开发新能源、发展节能产业等，有利于降低大气中的CO2浓度，维持生物圈的碳氧平衡。 [练习与应用·P67] 一、概念检测 1.(1)√　(2)×　2.(1)C　(2)D　3.D 二、拓展应用 1.是。生物圈是指地球上所有生物与其非生物环境的总和，它们通过物质循环构成一个物质上自给自足的系统。 2.农田是人工生态系统，以提高农作物的产量，使能量更多地流向人类，满足人类需要为目的。农田土壤中氮的含量往往不足以使作物高产，加之农产品源源不断地自农田生态系统输出，其中的氮元素并不能都归还土壤，所以需要施加氮肥。这与物质循环并不矛盾。 3.A　B和C　D和E 这三种重金属(Hg、Pb、Cd)会富集在鱼体内，并沿食物链逐渐在鱼体内聚集，营养级越高，它们的相对含量越高。A鱼体内三种重金属的含量都是最低的，因此A为草食性鱼，B和C鱼体内，三种重金属的含量都高于A，但低于D和E，因此B和C可能是杂食性鱼；D和E鱼体内，三种重金属的含量都远高于A、B和C，因此D和E可能是肉食性鱼。 【体系构建】 【核心语句】 1.生态系统的物质循环是指组成生物体的碳、氢、氧、氮、磷、硫等元素，都在不断进行着从非生物环境到生物群落，又从生物群落到非生物环境的循环过程。 2.物质循环的特点是具有全球性、循环性。 3.生物富集是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。 4.食物链中营养级越高，生物富集的某种物质浓度就越大。 5.物质循环是能量流动的载体，能量流动是物质循环的动力。 【基础巩固练】 一、选择题 1.大气中的碳进入生物群落的形式和作用方式是(　　) A.CO2；参与分解作用 B.碳酸盐；参与呼吸作用 C.含碳有机物；参与光合作用 D.CO2；参与光合作用和化能合成作用 解析：选D。生态系统中的碳在生物群落与非生物环境之间是以CO2的形式循环的，大气中的碳进入生物群落的形式是CO2；光合作用是CO2从非生物环境进入生物群落的主要途径，其次碳还可以通过化能合成作用进入生物群落。 2.下列有关碳循环的叙述，错误的是(　　) A.化石燃料的开采和使用是导致温室效应的主要原因 B.碳元素在生物群落和非生物环境之间主要以CO2的形式循环 C.CO2能够随着大气环流在全球范围内流动，故碳循环具有全球性 D.只要植树种草、秸秆还田就可以治理温室效应 解析：选D。温室效应是大气中CO2等气体含量增加，使全球气温升高的现象，产生的主要原因是化石燃料的开采和使用，治理温室效应除了植树种草、秸秆还田外，还应减少化石燃料的开采和使用等，A正确，D错误；碳元素在生物群落和非生物环境之间主要以CO2的形式循环，B正确；CO2能够随着大气环流在全球范围内流动，故碳循环具有全球性，C正确。 3.(2024·湖南长沙高二期中)如图为碳循环的部分示意图，下列相关叙述正确的是(　　) A.伴随甲过程的进行，能量输入到生物群落中 B.乙过程只代表生物的呼吸作用 C.能完成该循环的生物一定含有叶绿体和线粒体 D.群落内部、群落与非生物环境之间碳循环形式相同 解析：选A。伴随甲过程(光合作用或化能合成作用)的进行，能量输入到生物群落中，A正确；乙过程可以代表生物的呼吸作用、分解者的分解作用，还包括化石燃料的燃烧等，B错误；蓝细菌或硝化细菌等原核生物也能完成该循环，蓝细菌和硝化细菌没有叶绿体和线粒体，C错误；碳在非生物环境与生物群落之间以CO2形式进行循环，而在生物群落内部以含碳有机物形式进行传递，D错误。 4.下图是某河流生态系统部分碳循环示意图，下列相关叙述错误的是(　　) A.图中浮游植物等是构成该河流生态系统的基石 B.图中以含碳有机物进行的过程是③④⑤ C.图中的鱼、虾均处于食物链的第二营养级 D.河泥中微生物的分解作用在碳循环中起重要作用 解析：选C。图中浮游植物等是生产者，是构成该河流生态系统的基石，A正确；生物和生物之间都是以含碳有机物进行流动的，由图可知，图中以含碳有机物进行的过程是③④⑤，B正确；鱼、虾属于消费者，但由于食性不同，可能处于不同营养级，C错误；河泥中的微生物属于该生态系统的分解者，其作用是将动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物，所以河泥中微生物的分解作用在碳循环中起重要作用，D正确。 5.(2024·广东江门高二期中)如图为某生态系统的碳循环示意图，字母表示丙中部分生物，数字代表生理过程。下列分析正确的是(　　) A.碳元素在群落中的生物之间主要以CO2的形式进行流动 B.丁为分解者，该生态系统中的分解者是指腐生细菌和真菌 C.图中生物B灭绝，短时间内生物D的数量一定减少 D.图中①为生产者的呼吸作用，③为分解者的分解作用 解析：选D。碳元素在群落中的生物之间主要以含碳有机物的形式进行流动，在生物群落和非生物环境之间以CO2形式流动，A错误。图示为某生态系统的碳循环示意图，甲和乙之间为双箭头且乙、丙、丁都有箭头指向甲，故甲为大气中的 CO2 库，乙为生产者，乙、丙都有箭头指向丁，故丁为分解者，则丙为消费者。丁为分解者，生态系统中的分解者包括营腐生生活的生物，主要是腐生细菌和真菌，也有腐食性动物等，B错误。D的食物来源有两条途径：A→B→D和A→D，若题图中生物B灭绝，则生物A的能量直接传递到生物D(食物链缩短)，故短时间内生物D的数量可能会增加，C错误。①为生产者的呼吸作用，③为分解者的分解作用，D正确。 6.(2024·北京大兴高二期末)下列有关生态系统的物质循环和能量流动的叙述，正确的是(　　) A.能量流动和物质循环是生态系统的主要功能，彼此相互依存，不可分割 B.生态系统的物质循环、能量流动都是沿着食物链循环进行的 C.生物圈中有机物在非生物环境和生物群落之间循环往复 D.秸秆还田提高农田土壤储碳量加剧了温室效应 解析：选A。生态系统的功能中，物质循环和能量流动同时进行，彼此相互依存、不可分割，A正确；生态系统的物质循环、能量流动都是沿着食物链进行的，但能量流动不具有循环性，B错误；生物圈中的化学元素不断在非生物环境和生物群落之间循环往复，C错误；秸秆还田能增加土壤有机质的含量，进而提高了农田土壤储碳量，不会引起大气中CO2含量的上升，也不会加剧温室效应，D错误。 7.某地土壤和水体中镉超标，镉进入生态系统后积累在动物肝、肾中引发“痛痛病”。某生态系统有甲、乙、丙、丁四个营养级，在某一时间测得所含镉的相对浓度如图所示。下列相关叙述正确的是(　　) A.当地人要预防“痛痛病”应少吃动物肝、肾等内脏 B.丙营养级所含能量最多 C.该生态系统一定没有分解者 D.四个营养级所同化的能量值的关系可表示为丁<甲＋乙＋丙 解析：选A。由题意可知，镉进入生态系统后积累在动物肝、肾中引发“痛痛病”，所以人类预防该病应少吃动物肝、肾等内脏，A正确；丙营养级所含镉浓度最高，说明丙营养级最高，而能量是单向流动、逐级递减的，所以丙营养级所含能量最少，B错误；任何一个生态系统中都必须有分解者，C错误；四个营养级同化的能量值的关系可以表示为丁>甲＋乙＋丙，D错误。 8.(2024·河南开封高二期末)某同学利用学校花园土壤研究“土壤中微生物对枯枝落叶的分解作用”。下列相关叙述正确的是(　　) A.土壤中的微生物均依靠分解土壤中的有机物而获取能量 B.该实验中对照组为高温灭菌后的土壤，实验组为不做任何处理 C.为防止土壤理化性质的改变，实验所用土样应敞开置于室温下保存 D.用碘液检测土壤微生物对淀粉的分解作用，加入土壤浸出液的淀粉溶液蓝色变浅 解析：选D。土壤中的微生物包括生产者、消费者和分解者，不全是分解者，A错误；土壤经过高温灭菌后的组别是实验组，不做任何处理的是对照组，B错误；为防止土壤理化性质的改变，应将土壤用塑料袋包好，放在60 ℃恒温箱中处理1 h，C错误；用碘液检测土壤微生物对淀粉的分解作用，加入土壤浸出液后，由于微生物的分解作用，淀粉被分解为还原糖，溶液蓝色变浅，D正确。 二、非选择题 9.(2024·江西南昌高二期中)推动碳达峰、碳中和已成为全球共识，生态系统中碳循环示意图如下。碳中和是指在一定时间内产生的CO2排放总量，与通过一定形式吸收的CO2相抵消，达到相对“零排放”。回答下列问题： (1)生态系统的碳循环是指组成生物的__________不断进行着_______________________________________________________________________________________________________________________________________________的循环过程，生物群落中碳的主要存在形式是____________。 (2)图中可体现碳循环均具有____________的特点。 (3)达到碳中和时，生物圈内所有生物呼吸释放的CO2量______(填“大于”“小于”或“等于”)生产者吸收的CO2量。实现碳中和的途径有植树种草、________________________________________(答出2点)等。据图分析，为实现碳中和，大量植树种草等可抵消____(填图中序号)过程产生的CO2。 解析：(1)碳循环指的是组成生物的碳元素不断从非生物环境进入到生物群落，再由生物群落返回到非生物环境的循环过程。碳在生物群落中主要以含碳有机物的形式存在，在生物群落与非生物环境之间的循环过程，主要是以CO2的形式进行。(2)由示意图可知，碳元素可以从生物群落到非生物环境，又可以从非生物环境到生物群落，体现了碳循环具有循环往复运动的特点。(3)达到碳中和时，生产者吸收的CO2总量应等于CO2排放总量，而CO2排放总量除包括生产者、消费者和分解者呼吸作用释放的CO2总量外，还包括化石燃料的开采和使用过程中排放的CO2，故图中生产者吸收的CO2总量大于生物圈内所有生物呼吸释放的CO2总量。过程③主要是光合作用，大力植树种草是实现碳中和的有效措施，还可通过开发清洁能源、减少化石燃料的燃烧等实现碳中和。通过大量植树种草主要是抵消④化石燃料燃烧过程的影响，实现碳中和。 答案：(1)碳元素　从非生物环境到生物群落，又从生物群落到非生物环境　含碳有机物　(2)循环往复运动　(3)小于　减少化石燃料的燃烧、开发清洁能源　④ 【综合提升练】 一、选择题 1.(2024·安徽蚌埠高二期中)图1是某生态系统各组分关系的示意图，图2是某生态系统碳循环示意图，其中a、b、c、d是生态系统内各生物成分，①②③④⑤⑥表示有关的生理过程。下列相关叙述错误的是(　　) A.图1中的A、图2中的c均代表生产者，其一定是自养生物 B.大气中的CO2主要来自②③④⑤过程和化石燃料燃烧 C.组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素可以在生态系统中循环往复 D.图2中碳以有机碳的形式沿食物链c→d→a→b循环 解析：选D。分析题图可知，图1中的A、图2中的c均代表生产者，生产者主要是绿色植物，也可以是某些原核生物如蓝细菌，生产者一定是自养生物，A正确；大气中的CO2主要来自②③④⑤，即呼吸作用过程，以及化石燃料燃烧，B正确；组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素可以在生物群落与非生物环境之间循环往复利用，即元素可以在生态系统中循环往复，C正确；b为分解者，不属于食物链的环节，且图2中碳以含碳有机物的形式沿食物链c→d→a移动，而不是循环，循环发生在生物群落和非生物环境之间，D错误。 2.(2024·陕西西安高二期中)下列有关生物富集的叙述，正确的是(　　) A.DDT等物质进入食物链后，在不同营养级生物体内积累，不参与物质循环 B.物质循环具有富集作用，随着食物链的延长，各物质在生物体内的积累量增加 C.应用无土栽培技术种植的生态浮床植物会吸收水体中的N、P并富集重金属 D.有毒生活垃圾中的重金属进入农田系统，不会通过食物链在人的体内富集 解析：选C。DDT等物质进入食物链后，在不同营养级生物体内积累，参与物质循环，A错误；只有生物富集的物质随着食物链的延长，在生物体内的积累量增加，不是所有物质循环具有富集作用，B错误；应用无土栽培技术种植的生态浮床植物会吸收水体中的N、P并富集重金属，C正确；有毒生活垃圾中的重金属进入农田系统，会通过食物链在人的体内富集，D错误。 3.(2024·广西桂林高二期中)氮是组成细胞的基本元素之一，在自然界以多种形式存在。氮循环是生态系统物质循环的重要组成部分，如图所示为氮循环部分过程。下列说法正确的是(　　) A.生物固氮和硝化作用可增加土壤的肥力 B.氮循环指氮气在生物群落和非生物环境之间的循环 C.氮在农田生态系统中能够循环往复利用 D.氮循环具有全球性的特点，生物富集不具全球性特点 解析：选A。生物固氮可将空气中的氮气固定形成氨，硝化作用则将氨转化为植物可吸收的NO eq \o\al(\s\up24(－),\s\do8(3)) 和NH eq \o\al(\s\up24(＋),\s\do8(4)) ，因此生物固氮和硝化作用可增加土壤的肥力，A正确；氮循环是指氮元素在生物群落和非生物环境之间的循环过程，B错误；由于农田生态系统中N元素伴随农作物输出，故氮在农田生态系统中不能够循环往复利用，C错误；一些有害物质在生物体内难以分解，具有生物富集的特点，由于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，因此有害物质的循环也具有全球性，即生物富集也具全球性特点，D错误。 4.(2024·山东潍坊高二期末)土壤微生物可降解有机磷农药。某兴趣小组用有机磷农药“敌百虫”进行验证实验：将几种典型土壤混合后，取等量土壤混合物分装于相同的两容器中，甲组高压灭菌，乙组不灭菌。下列说法错误的是(　　) A.甲、乙两组中应喷入等量的“敌百虫”，再置于同一恒温箱中培养相同时间 B.不同土壤中微生物的种类和数量不同，将几种土壤混合后效果可能会更好 C.应再增加一组作为对照，不喷入“敌百虫”，其他处理与甲、乙两组相同 D.实验预期结果应该是甲组“敌百虫”含量不变，乙组含量会降低 解析：选C。为遵循对照实验的等量原则和单一变量原则，应向甲、乙两组中喷入等量的“敌百虫”，再置于同一恒温培养箱中培养相同时间，A正确；土壤微生物可降解有机磷农药，由于不同土壤中微生物的种类和数量不同，故将几种土壤混合后效果可能会更好，B正确；由题意可知：甲组高压灭菌，没有土壤微生物，乙组不灭菌，存在土壤微生物，所以甲组为实验组，乙组为对照组，两组相互对照即可得出结论，没有必要再增加一组对照，C错误；甲组高压灭菌，没有土壤微生物，乙组不灭菌，存在土壤微生物，实验预期结果可能是甲组“敌百虫”含量不变，乙组“敌百虫”的含量将降低，D正确。 二、非选择题 5.蚯蚓是森林中的土壤动物之一，主要以植物的枯枝败叶为食。 (1)为探究蚯蚓对森林凋落物的作用，研究者选择4个树种的叶片做不同处理，于6～9月进行了室外实验，结果如图所示。 完善实验思路：将上述4个树种的叶片平均分四组，每组半分解叶片和未分解叶片称重后分别置于两个盆中，_______________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (2)①实验时所选蚯蚓生长状况应基本一致，目的是________________________________________________________________________。 ②由实验结果可知，蚯蚓对半分解叶的消耗量明显________(填“高于”或“低于”)对未分解叶的消耗量，在不同叶片中，最不喜欢______________________。由此说明________________________是影响蚯蚓摄食偏好的主要因素。 (3)依据上述研究实验，若在红松林和蒙古栎林中种植一些杨树，有利于__________(填“增加”或“减少”)蚯蚓的数量。 解析：(1)设计实验时应遵循对照原则、等量原则和单一变量原则等，本实验的目的是探究蚯蚓对森林凋落物的作用，实验自变量为叶片的种类和分解程度，因此实验思路为将上述4个树种的叶片平均分四组，每组半分解叶片和未分解叶片称重后分别置于两个盆中，与土壤混合均匀，将数目相等的蚯蚓置于其中饲养，一段时间后统计蚯蚓的食物消耗量。(2)①为排除蚯蚓个体差异对实验结果的影响，实验所选择蚯蚓的生长状况应基本一致。②分析图中数据可知，蚯蚓对半分解叶的消耗量明显高于对未分解叶的消耗量，在不同叶片中，对蒙古栎未分解叶的消耗量最少，说明蚯蚓最不喜欢蒙古栎未分解叶，由此说明蚯蚓对叶片的种类和分解程度的喜好不同。(3)分析图中数据可知，蚯蚓对杨半分解叶的消耗量最大，说明蚯蚓最喜欢杨半分解叶，若在红松林和蒙古栎林中种植一些杨树，有利于增加蚯蚓的数量。 答案：(1)与土壤混合均匀，将数目相等的蚯蚓置于其中饲养，一段时间后统计蚯蚓的食物消耗量　(2)①排除蚯蚓个体差异对实验结果的影响　②高于　蒙古栎未分解叶　叶片种类和分解程度　(3)增加 $$