第3章 第4节 生态系统中的物质能被循环利用-（课件PPT+Word教案）【步步高】2024-2025学年高二生物学选择性必修第二册教师用书（浙科版2019）

第三章 生态系统 <<< 第四节 生态系统中的物质能被循环利用 学习目标 1.分析生态系统物质循环的过程和特点。 2.举例说明人类运用生态系统的物质循环规律的意义。 内容索引 一、生态系统的物质循环 课时对点练 二、人类运用生态系统的物质循环规律，在生产实践中实现资源多层次利用 生态系统的物质循环 一 4 梳理　教材新知 1.生物在水循环中起的作用很小 (1)水循环 蒸发、冷凝 雨、雪、冰雹 蒸发 太阳能 水的流动 (2)过程分析 a.① 和② 是水循环的两种方式。 b.海洋亏损的水分通过 的汇集流 入海洋而得以弥补。 c.生物在全球水循环过程中起的作用 。 蒸发 降水 陆地江河 很小 2.碳循环 (1)地球上的碳绝大部分是以 的形式存在于岩石圈中，其次是储存在化石燃料中。生物可直接利用的碳是水圈和大气圈中以 形式存在的碳。 (2)大气圈中的CO2经生产者的① 进入生物群落。部分碳通过生物的② 回归大气圈。 碳酸盐 二氧化碳 光合作用 呼吸作用 (3)动、植物残体内的碳和动物的排泄物等通过分解者的③ 回到大气圈，也可能慢慢形成泥炭、煤和石油等。人类对④ ，又将这些碳释放到大气中。 (4)碳在生态系统中的含量，能通过________的自我调节机制得到调整，并恢复到原来的平衡状态。 分解作用 化石燃料的使用 碳循环 3.氮循环 (1)氮循环的过程：固氮、氨化、硝化、反硝化等。 ①固氮途径：主要有高能固氮、工业固氮和生物固氮。 a.高能固氮是通过闪电、宇宙射线、陨石、火山爆发等所释放的能量进行固氮， ，属于天然固氮方式。 b.工业固氮是在高温、高压、催化剂的作用下，将氮气还原为氨气。工业固氮产量的不断提高，对生态系统中氮的循环产生了重要影响。 c.生物固氮是通过固氮菌和蓝藻等自养或异养微生物进行固氮，是最重要的固氮途径。 形成的氨或硝酸盐随着降雨到达地球表面 ②氨化作用是指尿素和尿酸等通过土壤和水中的 细菌、放线菌和真菌的代谢活动，转变为无机化合物(氨)并把它释放出来的过程。 ③硝化作用是指氨和铵盐被 氧化为亚硝酸盐和硝酸盐的过程。 ④反硝化作用是指硝酸盐等含氮化合物在 的作用下转化为N2、NO和N2O的过程。 (2)意义：在自然生态系统中，一方面通过各种 使氮可以被生物利用，另一方面又通过 使氮不断重返大气，从而使氮的循环处于一种平衡状态。 异养 硝化细菌 反硝化细菌 固氮作用 反硝化作用 (3)过程分析 a.固氮作用生成的氨或铵盐，通过①② 才能被生物利用。 b.动、植物死体和动物的排泄物中的含氮有机物通过③ 转变为无机化合物(氨)。 c.硝酸盐等含氮化合物通过④ 重返大气。 硝化作用 氨化作用 反硝化作用 (1)碳在生物群落与非生物环境之间主要以CO2的形式循环(　　) (2)光合作用推动碳循环的过程，促进了生物群落中的能量循环(　　) × 提示　生态系统的能量流动是单向的，且逐级递减，不能循环利用。 (3)在碳循环中，非生物环境和生物群落相联系的生物作用主要是光合作用和呼吸作用(　　) √ √ 判断正误 12 任务一：分析碳循环的过程 1.二氧化碳能溶于水，因此可在大气和海洋、河流之间进行交换。此外，碳还可以长期固定或保存在非生命系统中，如固定于煤、石油或木材中。人类对煤和石油等的利用，向大气中排放了大量的二氧化碳。根据上述信息回答下列问题： (1)碳在生物体内主要以 的形式存在；碳主要以 的形式存在于大气中和溶解于水中。 探究　核心知识 有机物 二氧化碳 (2)非生物环境中的碳元素以 的形式通过 形成_______进入生产者体内；消费者通过捕食，使食物中的有机物进入自身体内；生产者、消费者残体和排出物中的 可以被 分解利用。生产者、消费者和分解者都通过呼吸消耗，将 分解为 等，使碳元素返回非生物环境。 二氧化碳 光合作用 有机物 有机物 分解者 有机物 二氧化碳 (3)结合教材“碳循环示意图”，用关键词、线段、箭头等完善碳循环的过程。 提示　如图所示 2.化石燃料的过量使用对环境可能产生的影响和缓解措施： 在燃烧过程中，化石燃料中的碳转变为二氧化碳进入大气，使大气中的二氧化碳浓度 。而二氧化碳作为一种温室气体具有吸热和隔热的功能，其结果是 。缓解措施：____________________ _______________________________________(至少答出两点)等。 增大 使地球表面温度升高 开发清洁能源，减少化石燃料的燃烧；植树造林，增加绿地面积 3.以碳循环为例概括物质循环的特点。 提示　物质循环具有全球性和循环往复运动的特点。 4.农田是人工生态系统，是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的。_____________________________________ _________________________________________________________________________，所以要往农田中不断施加氮肥。这与物质循环并不矛盾。 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 核心归纳 1.碳循环相关知识点小结 (1)存在形式 ①非生物环境中：CO2和碳酸盐。 ②生物群落内部：含碳有机物。 (2)流动形式 ①生物群落与非生物环境之间：CO2。 ②生物群落内部：含碳有机物。 核心归纳 (3)进入生物群落的途径 ①光合作用。 ②化能合成作用。 (4)返回非生物环境的方式 ①生产者、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。 核心归纳 2.碳循环示意图中各组成成分的判断 (1)图甲——先根据A、B之间为双向箭头 且指向B的箭头最多可判断：B为大气中 的CO2库，A为生产者。再根据A、C的箭头都指向D判断：D为分解者，C为消费者。 (2)图乙——根据A、C之间为双向箭头且指向C的箭头最多可判断：A是生产者，C是大气中的CO2库。根据A、B、D的箭头都指向E可进一步判断：E是分解者，B是初级消费者，D是次级消费者。 核心归纳 3.能量流动和物质循环的比较 项目 能量流动 物质循环 范围 生态系统各营养级 全球性 特点 单向流动、逐级递减 反复利用 联系 同时进行、相互依存，不可分割：①能量的固定、储存、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能量是物质在生物群落和非生物环境间循环往复的动力 1.下列关于生态系统中的物质循环的叙述，不正确的是 A.生态系统中的物质循环主要有水循环、碳循环和氮循环等 B.所说的生态系统是地球上最大的生态系统——生物圈 C.物质循环具有全球性 D.物质在循环过程中不断递减 √ 落实　思维方法 物质循环的实质为组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素在生物圈这个最大的生态系统中循环往复运动，在这个过程中物质是守恒的。 2.生态系统中总是不断地进行物质循环，这种循环是指物质 A.在特定生态系统中循环的过程 B.在群落的生物体内循环的过程 C.在生态系统各营养级之间循环的过程 D.在群落与非生物环境之间循环的过程 √ 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。 人类运用生态系统的物质循环规律，在生产实践中实现资源多层次利用 二 24 1.运用物质循环规律可以帮助人们合理地调整生态系统的 和__________，使物质中的能量更多地流向对 的方向。 2.人们根据生态学的原理，用系统工程的方法和技术指导生产实践，就可以实现资源的 或 ，使人和自然环境共同受益。 梳理　教材新知 物质循环 能量流动 人类有益 多层次利用 循环利用 (1)流向分解者的物质中的能量不能被人类再度利用(　　) (2)农业生态工程可以实现物质和能量的多层次、循环利用(　　) 提示　生态系统中流向分解者的能量，还有一部分可以以生活能源或食物中化学能的形式被人类再度利用。 × 提示　物质可以循环利用，能量可以多级利用，但不可以循环利用。 × 判断正误 26 任务二：生态农业的实例分析 “四位一体”(人居—种植—养殖—沼气)生态农业是我国北方典型的生态农业模式，它以沼气为纽带，将沼气池、猪禽舍、蔬菜栽培与日光温室有机地组合在一起。如图是该系统物质循环的示意图。 探究　核心知识 (1)和普通的农业生态系统相比，“四位一体”生态系统具有更大的产出投入比的原因是什么？ (2)这种生产模式对环境污染小的理由是什么？ 提示　废弃物及人畜粪便中的能量被多级利用(或充分利用了废弃物及人畜粪便中的能量)。 提示　生产一种产品时产生的有机废物可作为另一种产品的投入(原料)。 3.如图是某农业生态系统模式图，下列关于该系统的叙述错误的是 A.微生物利用的是农作物通过光 　合作用固定的能量 B.多途径利用农作物可提高该系 　统中能量的传递效率 C.沼渣、沼液作为肥料还田可以 　促进物质循环再利用 D.食用菌、产甲烷菌及蚯蚓是该生态系统中的分解者 √ 落实　思维方法 多途径利用农作物可提高该系统中能量的利用率，但不能提高能量的传递效率，B错误。 4.(2023·宁波高二期末)野生草本植物多具有根系发达、生长较快、抗逆性强的特点，除用于生态治理外，其中一些可替代木材栽培食用菌，收获后剩余的菌渣可作肥料或饲料。下列相关叙述错误的是 A.种植此类草本植物可以减少水土流失 B.菌渣作为农作物的肥料可实现能量的循环利用 C.食用菌属于生态系统组成成分中的分解者 D.菌渣作饲料实现了物质在植物、真菌和动物间的转移 √ 此类草本植物根系发达，可以固定更多的土壤，故种植此类草本植物可以减少水土流失，A正确； 能量可多级利用，但不能循环利用，B错误； 食用菌是腐生真菌，属于生态系统组成成分中的分解者，C正确； 草本植物可栽培食用菌，而菌渣可作肥料或饲料，故实现了物质在植物、真菌和动物间的转移，D正确。 网络构建 课时对点练 三 34 题组一　生态系统的物质循环 1.下列关于生态系统中水循环的说法，错误的是 A.主要循环路线是从地球表面进入大气中，从大气中回到地球表面 B.生物在水循环过程中起着重要作用 C.水循环带动了大量物质在地球上运动 D.地球表面的蒸发量和降水量基本持平 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 生物在全球水循环过程中所起的作用很小，B错误。 2.(2023·宁波高二检测)碳循环是物质循环的主要类型，在生态系统的物质循环中具有重要作用。下列关于碳循环的叙述，错误的是 A.碳循环过程中伴随着能量流动 B.碳元素主要是依靠生产者光合作用固定的 C.由于海洋的含碳量高，所以对大气圈中含碳量的调节起着非常重要的 　作用 D.生产者固定的CO2与自身呼吸作用释放的CO2相等时，可维持大气中的 　CO2稳定 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 生产者固定的CO2大于自身呼吸作用释放的CO2量时，可维持大气中的CO2稳定，因为消费者和分解者都产生CO2，D错误。 3.(2024·绍兴高二期末)我国二氧化碳排放力争于2030年前实现“碳达峰”，努力争取2060年前实现“碳中和”。下列相关叙述错误的是 A.二氧化碳排放增多会导致气温升高 B.每个生态系统都可依靠自身实现“碳中和” C.碳循环中的无机碳被生物群落反复利用 D.发展低碳经济是实现碳平衡的有效手段 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 √ 碳循环具有全球性，“碳中和”是全球性的，不是单独某个生态系统就可实现的，B错误。 4.氮循环过程中，氮元素由生物群落到非生物环境的主要过程是 A.固氮微生物将N2还原成为NH3的过程 B.硝化细菌将NH3氧化成为HNO3的过程 C.植物吸收并利用硝酸盐和铵盐的过程 D.氨化细菌将含氮有机物分解成NH3的过程 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 5.如图为氮循环示意图，下列有关叙述不正确的是 A.①过程中通过生物固定氮素是最重要的固氮途径 B.进行②过程的生物的代谢类型为异养需氧型 C.进行③和④过程的生物分别主要是生产者和消费者 D.⑤过程能增加土壤的肥力，有利于农业生产 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 进行②过程的生物是硝化细菌，是自养需氧型生物，B错误。 6.物质循环主要有水循环、碳循环和氮循环等，它们具有各自的特征和路径。下列叙述错误的是 A.生物在碳循环、氮循环及水循环中均起着重要作用 B.水圈中的碳酸氢根离子被植物过量利用后，可从大气圈中得到补偿 C.物质循环是指生态系统中的物质在群落和非生物环境之间的循环 D.将生活垃圾及人畜粪便转化为优质有机肥，可实现资源多层次利用 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 水的主要循环路线是从地球表面通过蒸发进入大气圈，同时又不断地从大气圈中通过降水回到地球表面，生物在全球水循环过程中所起的作用很小，A错误。 题组二　物质循环规律的应用 7.蚯蚓分解处理技术可实现固体废物的减量化和资源化。如图为某农业生态系统的示意图，下列叙述正确的是 A.该技术实现了资源的多层次利用 B.影响蚯蚓分解处理效率的因素只 　有含水量 C.由于物质不断循环，无需给该生 　态系统施加氮肥 D.该技术可增加食物链中营养级数量，以提高能量传递效率 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 影响蚯蚓分解处理效率的因素有温度和含水量等，B错误； 该农业生态系统中，土壤中的氮元素随农产品输出，这些氮元素不能都归还土壤， 因此需要给该生态系统施加氮肥，C错误； 蚯蚓分解处理技术没有增加食物链中营养级数量，且即使增加食物链中营养级数量，也不能提高能量传递效率，D错误。 8.选择合适的鱼苗放养在水稻田里，通过鱼除草、除虫、活水、松土、增肥等，可减少水稻的病虫害，使水稻增收。下列叙述正确的是 A.生态系统中的物质循环和能量流动是两个相对独立的过程 B.该稻田生态系统中的所有水稻和杂草构成不同的营养级 C.与普通稻田相比，该系统的能量传递效率较高 D.农民利用鱼吃掉稻田中的杂草和害虫，是为了使物质中的能量更多地 　流向对人类有益的方向 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 在生态系统中，物质循环和能量流动是相互依存、不可分割的整体，A错误； 该稻田生态系统中的所有水稻和杂草均为生产者，同为第一个营养级，B错误； 与普通稻田相比，该系统的能量利用率提高，能量传递效率并未改变，C错误； 农民利用鱼吃掉稻田中的杂草和害虫，可调整物质循环和能量流动，使物质中的能量更多地流向对人类有益的方向，D正确。 9.(2024·宁波高二期末)如图为某生态系统碳循环的过程示意图(其中c是一种生物成分)。下列有关叙述正确的是 A.碳循环是指CO2和含碳有机物在生物群落与 　无机环境之间的循环 B.在食物链中，含有碳元素最多的通常是c C.对e的过度开发利用会打破生物圈中碳循环的平衡，导致d的含量迅速 　增加 D.将d的含义改为热能，该图可表示该生态系统的能量流动 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 碳在无机环境和生物群落之间的循环主要是以CO2的形式进行的，A错误； 图中a表示生产者，b表示消费者，c表示分解者， d表示大气中的二氧化碳库，e表示化石燃料的燃烧。在食物链中，含有碳元素最多的通常是a生产者，B错误； 将d的含义改为“热能”，该图也不能表示能量流动的过程，因为能量只能单向流动，呼吸作用散失的热能不能被生产者再度利用，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 10.分析以下生态系统的能量流动和物质循环的关系简图，不能得到的结论是 A.物质作为能量的载体，使能量 　沿着食物链(网)流动 B.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 　之间循环往复 C.能量①②③④的总和便是生产者所固定的太阳能总量 D.碳在生物群落和非生物环境之间的循环主要是以CO2的形式进行的 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 生产者所固定的太阳能总量是指生产者总的同化量，③的能量属于②，无法比较能量①②③④的总和与生产者所固定的太阳能总量的大小关系，C符合题意。 11.(2023·杭州高二检测)如图是地球大气CO2浓度的变化曲线图，下列有关叙述错误的是 A.曲线段2和3呈现的CO2浓度的变化 　表明，推行植树造林的举措对实现 　碳中和意义重大 B.碳循环具有全球性，因此碳循环失 　衡影响的是整个地球的生态环境 C.曲线段5呈现的CO2浓度的变化与化石燃料的燃烧等密切相关 D.CO2是碳往返于生物群落与非生物环境之间及在生物群落内流动的主要形式 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 在曲线段2和3中，随着植物登陆、出现森林，植物通过光合作用固定的CO2增多，CO2浓度倍数下降，表明推行植树造林的举措对实现碳中和意义重大，A正确； 化石燃料的燃烧等会导致CO2浓度升高，C正确； 碳主要以CO2的形式往返于生物群落与非生物环境之间，在生物群落内主要以含碳有机物的形式流动，D错误。 12.氮和碳都是组成氨基酸、蛋白质、核酸的主要成分，是构成生物有机体的重要元素。两者的主要储存库都是大气，但是氮循环和碳循环存在若干方面的不同。据图分析，下列说法错误的是 A.氮循环和碳循环一样都具有全球性 B.氮一定是通过生物固氮的途径进入 　生物群落的 C.氮在生物群落中的传递是以含氮化 　合物的形式进行的 D.生物群落中的氮最终通过反硝化作用返回大气中 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 碳、氢、氧、氮等元素的物质循环都具有全球性，A正确； 由题图可知，大气中的氮既可以通过生物固氮的途径进入生物群落，也可以通过高能固氮、工业固氮等途径进入生物群落，B错误。 13.为积极应对全球气候变化，我国政府在2020年的联合国大会上宣布，中国力争于2030年前实现碳达峰(CO2排放量达到峰值)，2060年前实现碳中和(CO2排放量与减少量相等)。这是中国向全世界的郑重承诺，彰显了大国责任。回答下列问题： (1)在自然生态系统中，植物等从大气中摄取碳的速率与生物的呼吸作用和分解作用释放碳的速率大致相等，可以自我维持________。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 碳平衡 (2)生态系统中的生产者、消费者和分解者获取碳元素的方式不同，生产者通过___________________________，消费者通过食物网(链)取食利用，分解者通过_____________________________________。 (3)全球变暖是当今国际社会共同面临的重大问题，从全球碳循环的主要途径来看，减少________和增加_________是实现碳达峰和碳中和的重要举措。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 光合作用或化能合成作用获取 分解动植物的残体、动物的排泄物等获取 碳释放 碳存储 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 14.如图是生态系统的物质循环中氮循环过程示意图。回答下列问题： (1)根瘤菌和硝化细菌分别属于生态系统组成成分中的______________。 (2)“生态系统的氮循环”中的生态系统指的是_______。氮元素进入生 消费者、生产者 生物圈 产者体内后，能参与合成的有机化合物是__________________(写出3种)。 蛋白质、核酸、磷脂 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 (3)虽然氮元素能在生物群落和非生物环境之间不断循环，但在种植小麦时仍要适量向农田中施加氮肥，原因是_________________________ ___________________________。 农产品不断地输出使部分氮元素不能返回农田生态系统 第三章 生态系统 <<< $$ 第四节　生态系统中的物质能被循环利用 [学习目标]　1.分析生态系统物质循环的过程和特点。2.举例说明人类运用生态系统的物质循环规律的意义。 一、生态系统的物质循环 1．生物在水循环中起的作用很小 (1)水循环 (2)过程分析 a．①蒸发和②降水是水循环的两种方式。 b．海洋亏损的水分通过陆地江河的汇集流入海洋而得以弥补。 c．生物在全球水循环过程中起的作用很小。 2．碳循环 (1)地球上的碳绝大部分是以碳酸盐的形式存在于岩石圈中，其次是储存在化石燃料中。生物可直接利用的碳是水圈和大气圈中以二氧化碳形式存在的碳。 (2)大气圈中的CO2经生产者的①光合作用进入生物群落。部分碳通过生物的②呼吸作用回归大气圈。 (3)动、植物残体内的碳和动物的排泄物等通过分解者的③分解作用回到大气圈，也可能慢慢形成泥炭、煤和石油等。人类对④化石燃料的使用，又将这些碳释放到大气中。 (4)碳在生态系统中的含量，能通过碳循环的自我调节机制得到调整，并恢复到原来的平衡状态。 3．氮循环 (1)氮循环的过程：固氮、氨化、硝化、反硝化等。 ①固氮途径：主要有高能固氮、工业固氮和生物固氮。 a．高能固氮是通过闪电、宇宙射线、陨石、火山爆发等所释放的能量进行固氮，形成的氨或硝酸盐随着降雨到达地球表面，属于天然固氮方式。 b．工业固氮是在高温、高压、催化剂的作用下，将氮气还原为氨气。工业固氮产量的不断提高，对生态系统中氮的循环产生了重要影响。 c．生物固氮是通过固氮菌和蓝藻等自养或异养微生物进行固氮，是最重要的固氮途径。 ②氨化作用是指尿素和尿酸等通过土壤和水中的异养细菌、放线菌和真菌的代谢活动，转变为无机化合物(氨)并把它释放出来的过程。 ③硝化作用是指氨和铵盐被硝化细菌氧化为亚硝酸盐和硝酸盐的过程。 ④反硝化作用是指硝酸盐等含氮化合物在反硝化细菌的作用下转化为N2、NO和N2O的过程。 (2)意义：在自然生态系统中，一方面通过各种固氮作用使氮可以被生物利用，另一方面又通过反硝化作用使氮不断重返大气，从而使氮的循环处于一种平衡状态。 (3)过程分析 a．固氮作用生成的氨或铵盐，通过①②硝化作用才能被生物利用。 b．动、植物死体和动物的排泄物中的含氮有机物通过③氨化作用转变为无机化合物(氨)。 c．硝酸盐等含氮化合物通过④反硝化作用重返大气。 判断正误 (1)碳在生物群落与非生物环境之间主要以CO2的形式循环(　　) (2)光合作用推动碳循环的过程，促进了生物群落中的能量循环(　　) (3)在碳循环中，非生物环境和生物群落相联系的生物作用主要是光合作用和呼吸作用(　　) 答案　(1)√　(2)×　(3)√ 提示　(2)生态系统的能量流动是单向的，且逐级递减，不能循环利用。 任务一：分析碳循环的过程 1．二氧化碳能溶于水，因此可在大气和海洋、河流之间进行交换。此外，碳还可以长期固定或保存在非生命系统中，如固定于煤、石油或木材中。人类对煤和石油等的利用，向大气中排放了大量的二氧化碳。根据上述信息回答下列问题： (1)碳在生物体内主要以有机物的形式存在；碳主要以二氧化碳的形式存在于大气中和溶解于水中。 (2)非生物环境中的碳元素以二氧化碳的形式通过光合作用形成有机物进入生产者体内；消费者通过捕食，使食物中的有机物进入自身体内；生产者、消费者残体和排出物中的有机物可以被分解者分解利用。生产者、消费者和分解者都通过呼吸消耗，将有机物分解为二氧化碳等，使碳元素返回非生物环境。 (3)结合教材“碳循环示意图”，用关键词、线段、箭头等完善碳循环的过程。 提示　如图所示 2．化石燃料的过量使用对环境可能产生的影响和缓解措施： 在燃烧过程中，化石燃料中的碳转变为二氧化碳进入大气，使大气中的二氧化碳浓度增大。而二氧化碳作为一种温室气体具有吸热和隔热的功能，其结果是使地球表面温度升高。缓解措施：开发清洁能源，减少化石燃料的燃烧；植树造林，增加绿地面积(至少答出两点)等。 3．以碳循环为例概括物质循环的特点。 提示　物质循环具有全球性和循环往复运动的特点。 4．农田是人工生态系统，是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，所以要往农田中不断施加氮肥。这与物质循环并不矛盾。 1．碳循环相关知识点小结 (1)存在形式 ①非生物环境中：CO2和碳酸盐。 ②生物群落内部：含碳有机物。 (2)流动形式 ①生物群落与非生物环境之间：CO2。 ②生物群落内部：含碳有机物。 (3)进入生物群落的途径 ①光合作用。 ②化能合成作用。 (4)返回非生物环境的方式 ①生产者、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。 2．碳循环示意图中各组成成分的判断 (1)图甲——先根据A、B之间为双向箭头且指向B的箭头最多可判断：B为大气中的CO2库，A为生产者。再根据A、C的箭头都指向D判断：D为分解者，C为消费者。 (2)图乙——根据A、C之间为双向箭头且指向C的箭头最多可判断：A是生产者，C是大气中的CO2 库。根据A、B、D的箭头都指向E可进一步判断：E是分解者，B是初级消费者，D是次级消费者。 3．能量流动和物质循环的比较 项目 能量流动 物质循环 范围 生态系统各营养级 全球性 特点 单向流动、逐级递减 反复利用 联系 同时进行、相互依存，不可分割：①能量的固定、储存、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能量是物质在生物群落和非生物环境间循环往复的动力 1．下列关于生态系统中的物质循环的叙述，不正确的是(　　) A．生态系统中的物质循环主要有水循环、碳循环和氮循环等 B．所说的生态系统是地球上最大的生态系统——生物圈 C．物质循环具有全球性 D．物质在循环过程中不断递减 答案　D 解析　物质循环的实质为组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素在生物圈这个最大的生态系统中循环往复运动，在这个过程中物质是守恒的。 2．生态系统中总是不断地进行物质循环，这种循环是指物质(　　) A．在特定生态系统中循环的过程 B．在群落的生物体内循环的过程 C．在生态系统各营养级之间循环的过程 D．在群落与非生物环境之间循环的过程 答案　D 解析　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。 二、人类运用生态系统的物质循环规律，在生产实践中实现资源多层次利用 1．运用物质循环规律可以帮助人们合理地调整生态系统的物质循环和能量流动，使物质中的能量更多地流向对人类有益的方向。 2．人们根据生态学的原理，用系统工程的方法和技术指导生产实践，就可以实现资源的多层次利用或循环利用，使人和自然环境共同受益。 判断正误 (1)流向分解者的物质中的能量不能被人类再度利用(　　) (2)农业生态工程可以实现物质和能量的多层次、循环利用(　　) 答案　(1)×　(2)× 提示　(1)生态系统中流向分解者的能量，还有一部分可以以生活能源或食物中化学能的形式被人类再度利用。(2)物质可以循环利用，能量可以多级利用，但不可以循环利用。 任务二：生态农业的实例分析 “四位一体”(人居—种植—养殖—沼气)生态农业是我国北方典型的生态农业模式，它以沼气为纽带，将沼气池、猪禽舍、蔬菜栽培与日光温室有机地组合在一起。如图是该系统物质循环的示意图。 (1)和普通的农业生态系统相比，“四位一体”生态系统具有更大的产出投入比的原因是什么？ 提示　废弃物及人畜粪便中的能量被多级利用(或充分利用了废弃物及人畜粪便中的能量)。 (2)这种生产模式对环境污染小的理由是什么？ 提示　生产一种产品时产生的有机废物可作为另一种产品的投入(原料)。 3．如图是某农业生态系统模式图，下列关于该系统的叙述错误的是(　　) A．微生物利用的是农作物通过光合作用固定的能量 B．多途径利用农作物可提高该系统中能量的传递效率 C．沼渣、沼液作为肥料还田可以促进物质循环再利用 D．食用菌、产甲烷菌及蚯蚓是该生态系统中的分解者 答案　B 解析　多途径利用农作物可提高该系统中能量的利用率，但不能提高能量的传递效率，B错误。 4．(2023·宁波高二期末)野生草本植物多具有根系发达、生长较快、抗逆性强的特点，除用于生态治理外，其中一些可替代木材栽培食用菌，收获后剩余的菌渣可作肥料或饲料。下列相关叙述错误的是(　　) A．种植此类草本植物可以减少水土流失 B．菌渣作为农作物的肥料可实现能量的循环利用 C．食用菌属于生态系统组成成分中的分解者 D．菌渣作饲料实现了物质在植物、真菌和动物间的转移 答案　B 解析　此类草本植物根系发达，可以固定更多的土壤，故种植此类草本植物可以减少水土流失，A正确；能量可多级利用，但不能循环利用，B错误；食用菌是腐生真菌，属于生态系统组成成分中的分解者，C正确；草本植物可栽培食用菌，而菌渣可作肥料或饲料，故实现了物质在植物、真菌和动物间的转移，D正确。 课时对点练 　[分值：100分] 第1～11题，每题6分；第12题7分，共73分。 题组一　生态系统的物质循环 1．下列关于生态系统中水循环的说法，错误的是(　　) A．主要循环路线是从地球表面进入大气中，从大气中回到地球表面 B．生物在水循环过程中起着重要作用 C．水循环带动了大量物质在地球上运动 D．地球表面的蒸发量和降水量基本持平 答案　B 解析　生物在全球水循环过程中所起的作用很小，B错误。 2．(2023·宁波高二检测)碳循环是物质循环的主要类型，在生态系统的物质循环中具有重要作用。下列关于碳循环的叙述，错误的是(　　) A．碳循环过程中伴随着能量流动 B．碳元素主要是依靠生产者光合作用固定的 C．由于海洋的含碳量高，所以对大气圈中含碳量的调节起着非常重要的作用 D．生产者固定的CO2与自身呼吸作用释放的CO2相等时，可维持大气中的CO2稳定 答案　D 解析　生产者固定的CO2大于自身呼吸作用释放的CO2量时，可维持大气中的CO2稳定，因为消费者和分解者都产生CO2，D错误。 3．(2024·绍兴高二期末)我国二氧化碳排放力争于2030年前实现“碳达峰”，努力争取2060年前实现“碳中和”。下列相关叙述错误的是(　　) A．二氧化碳排放增多会导致气温升高 B．每个生态系统都可依靠自身实现“碳中和” C．碳循环中的无机碳被生物群落反复利用 D．发展低碳经济是实现碳平衡的有效手段 答案　B 解析　碳循环具有全球性，“碳中和”是全球性的，不是单独某个生态系统就可实现的，B错误。 4．氮循环过程中，氮元素由生物群落到非生物环境的主要过程是(　　) A．固氮微生物将N2还原成为NH3的过程 B．硝化细菌将NH3氧化成为HNO3的过程 C．植物吸收并利用硝酸盐和铵盐的过程 D．氨化细菌将含氮有机物分解成NH3的过程 答案　D 5．如图为氮循环示意图，下列有关叙述不正确的是(　　) A．①过程中通过生物固定氮素是最重要的固氮途径 B．进行②过程的生物的代谢类型为异养需氧型 C．进行③和④过程的生物分别主要是生产者和消费者 D．⑤过程能增加土壤的肥力，有利于农业生产 答案　B 解析　进行②过程的生物是硝化细菌，是自养需氧型生物，B错误。 6．物质循环主要有水循环、碳循环和氮循环等，它们具有各自的特征和路径。下列叙述错误的是(　　) A．生物在碳循环、氮循环及水循环中均起着重要作用 B．水圈中的碳酸氢根离子被植物过量利用后，可从大气圈中得到补偿 C．物质循环是指生态系统中的物质在群落和非生物环境之间的循环 D．将生活垃圾及人畜粪便转化为优质有机肥，可实现资源多层次利用 答案　A 解析　水的主要循环路线是从地球表面通过蒸发进入大气圈，同时又不断地从大气圈中通过降水回到地球表面，生物在全球水循环过程中所起的作用很小，A错误。 题组二　物质循环规律的应用 7．蚯蚓分解处理技术可实现固体废物的减量化和资源化。如图为某农业生态系统的示意图，下列叙述正确的是(　　) A．该技术实现了资源的多层次利用 B．影响蚯蚓分解处理效率的因素只有含水量 C．由于物质不断循环，无需给该生态系统施加氮肥 D．该技术可增加食物链中营养级数量，以提高能量传递效率 答案　A 解析　影响蚯蚓分解处理效率的因素有温度和含水量等，B错误；该农业生态系统中，土壤中的氮元素随农产品输出，这些氮元素不能都归还土壤，因此需要给该生态系统施加氮肥，C错误；蚯蚓分解处理技术没有增加食物链中营养级数量，且即使增加食物链中营养级数量，也不能提高能量传递效率，D错误。 8．选择合适的鱼苗放养在水稻田里，通过鱼除草、除虫、活水、松土、增肥等，可减少水稻的病虫害，使水稻增收。下列叙述正确的是(　　) A．生态系统中的物质循环和能量流动是两个相对独立的过程 B．该稻田生态系统中的所有水稻和杂草构成不同的营养级 C．与普通稻田相比，该系统的能量传递效率较高 D．农民利用鱼吃掉稻田中的杂草和害虫，是为了使物质中的能量更多地流向对人类有益的方向 答案　D 解析　在生态系统中，物质循环和能量流动是相互依存、不可分割的整体，A错误；该稻田生态系统中的所有水稻和杂草均为生产者，同为第一个营养级，B错误；与普通稻田相比，该系统的能量利用率提高，能量传递效率并未改变，C错误；农民利用鱼吃掉稻田中的杂草和害虫，可调整物质循环和能量流动，使物质中的能量更多地流向对人类有益的方向，D正确。 9.(2024·宁波高二期末)如图为某生态系统碳循环的过程示意图(其中c是一种生物成分)。下列有关叙述正确的是(　　) A．碳循环是指CO2和含碳有机物在生物群落与无机环境之间的循环 B．在食物链中，含有碳元素最多的通常是c C．对e的过度开发利用会打破生物圈中碳循环的平衡，导致d的含量迅速增加 D．将d的含义改为热能，该图可表示该生态系统的能量流动 答案　C 解析　碳在无机环境和生物群落之间的循环主要是以CO2的形式进行的，A错误；图中a表示生产者，b表示消费者，c表示分解者，d表示大气中的二氧化碳库，e表示化石燃料的燃烧。在食物链中，含有碳元素最多的通常是a生产者，B错误；将d的含义改为“热能”，该图也不能表示能量流动的过程，因为能量只能单向流动，呼吸作用散失的热能不能被生产者再度利用，D错误。 10．分析以下生态系统的能量流动和物质循环的关系简图，不能得到的结论是(　　) A．物质作为能量的载体，使能量沿着食物链(网)流动 B．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复 C．能量①②③④的总和便是生产者所固定的太阳能总量 D．碳在生物群落和非生物环境之间的循环主要是以CO2的形式进行的 答案　C 解析　生产者所固定的太阳能总量是指生产者总的同化量，③的能量属于②，无法比较能量①②③④的总和与生产者所固定的太阳能总量的大小关系，C符合题意。 11．(2023·杭州高二检测)如图是地球大气CO2浓度的变化曲线图，下列有关叙述错误的是(　　) A．曲线段2和3呈现的CO2浓度的变化表明，推行植树造林的举措对实现碳中和意义重大 B．碳循环具有全球性，因此碳循环失衡影响的是整个地球的生态环境 C．曲线段5呈现的CO2浓度的变化与化石燃料的燃烧等密切相关 D．CO2是碳往返于生物群落与非生物环境之间及在生物群落内流动的主要形式 答案　D 解析　在曲线段2和3中，随着植物登陆、出现森林，植物通过光合作用固定的CO2增多，CO2浓度倍数下降，表明推行植树造林的举措对实现碳中和意义重大，A正确；化石燃料的燃烧等会导致CO2浓度升高，C正确；碳主要以CO2的形式往返于生物群落与非生物环境之间，在生物群落内主要以含碳有机物的形式流动，D错误。 12．氮和碳都是组成氨基酸、蛋白质、核酸的主要成分，是构成生物有机体的重要元素。两者的主要储存库都是大气，但是氮循环和碳循环存在若干方面的不同。据图分析，下列说法错误的是(　　) A．氮循环和碳循环一样都具有全球性 B．氮一定是通过生物固氮的途径进入生物群落的 C．氮在生物群落中的传递是以含氮化合物的形式进行的 D．生物群落中的氮最终通过反硝化作用返回大气中 答案　B 解析　碳、氢、氧、氮等元素的物质循环都具有全球性，A正确；由题图可知，大气中的氮既可以通过生物固氮的途径进入生物群落，也可以通过高能固氮、工业固氮等途径进入生物群落，B错误。 13．(15分)为积极应对全球气候变化，我国政府在2020年的联合国大会上宣布，中国力争于2030年前实现碳达峰(CO2排放量达到峰值)，2060年前实现碳中和(CO2排放量与减少量相等)。这是中国向全世界的郑重承诺，彰显了大国责任。回答下列问题： (1)在自然生态系统中，植物等从大气中摄取碳的速率与生物的呼吸作用和分解作用释放碳的速率大致相等，可以自我维持____________。 (2)生态系统中的生产者、消费者和分解者获取碳元素的方式不同，生产者通过_______________________________________________________________________________，消费者通过食物网(链)取食利用，分解者通过_______________________________________。 (3)全球变暖是当今国际社会共同面临的重大问题，从全球碳循环的主要途径来看，减少________和增加__________是实现碳达峰和碳中和的重要举措。 答案　(1)碳平衡　(2)光合作用或化能合成作用获取　分解动植物的残体、动物的排泄物等获取　(3)碳释放　碳存储 14．(12分)如图是生态系统的物质循环中氮循环过程示意图。回答下列问题： (1)根瘤菌和硝化细菌分别属于生态系统组成成分中的__________________________。 (2)“生态系统的氮循环”中的生态系统指的是__________。氮元素进入生产者体内后，能参与合成的有机化合物是________________________________________________(写出3种)。 (3)虽然氮元素能在生物群落和非生物环境之间不断循环，但在种植小麦时仍要适量向农田中施加氮肥，原因是______________________________________________________________。 答案　(1)消费者、生产者　(2)生物圈　蛋白质、核酸、磷脂　(3)农产品不断地输出使部分氮元素不能返回农田生态系统 学科网（北京）股份有限公司 $$