第3章 第3节 第1课时 生态系统的物质循环及与能量流动的关系-（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（人教版2019）

第3章 生态系统及其稳定性 <<< 第1课时 生态系统的物质循环 及与能量流动的关系 学习目标 1.通过分析碳循环的过程，建构概念模型，概述物质循环的概念、过程和特点。 2.通过分析比较生态系统能量流动与物质循环的过程，说明两者的关系。 内容索引 一、生态系统的物质循环 二、能量流动和物质循环的关系 课时对点练 生态系统的物质循环 一 4 1.碳循环 (1)图中：① ，②_____ ______，③ ，④ ，⑤ 。 (2)此外， 对于调节大气中的碳含量起着非常重要的作用。 梳理　教材新知 光合作用 呼吸 作用 消费者 呼吸作用 分解作用 海洋 2.生态系统的物质循环 (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全球性：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——生物圈，因此又叫 。 ②物质在生态系统中循环往复运动。 (3)应用：在农业生产中可以采用 的模式。 碳、氢、氧、氮、磷、硫 非生物环境 生物群落 生物群落 非生物环境 生物地球化学循环 种养结合 (1)参与物质循环的对象是含有碳的糖类、脂肪、蛋白质等有机物 (　　) (2)物质循环的范围是生物圈，而不是具体的某一生态系统(　　) (3)沼渣等作为肥料还田，使物质能够循环利用(　　) (4)海洋对于调节大气中的碳含量起着非常重要的作用(　　) × √ √ 提示　参与物质循环的是组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素。 √ 判断正误 7 任务一：分析碳循环的过程及特点 1.构建碳循环模型 (1)碳在非生物环境和生物体内分别以什么形式存在？碳以什么形式在非生物环境和生物群落之间循环？ 探究　核心知识 提示　碳在非生物环境中主要以CO2和碳酸盐的形式存在，在生物体内主要以含碳有机物的形式存在。碳在非生物环境和生物群落之间主要是以CO2的形式进行循环。 (2)碳在生物群落内部传递的主要途径和形式分别是什么？ 提示　途径：食物链、食物网；形式：含碳有机物。 (3)碳进入生物群落的主要途径是什么？除此之外，碳还可以通过什么途径进入生物群落？ 提示　碳进入生物群落的主要途径是光合作用。除此之外，碳还可以通过化能合成作用进入生物群落。 (4)生物群落中的碳以什么途径回归大气圈？ 提示　生产者和消费者的呼吸作用，分解者的分解作用。 (5)结合教材P62图3－10，用关键词、线段、箭头等构建碳循环的过程。 提示　如图所示 2.化石燃料的过量使用对环境有什么影响？怎么缓解这种影响？ 提示　化石燃料过量使用会加剧温室效应。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，其结果是地球表面温度升高，加重了温室效应。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。 3.同碳元素一样，氮元素在生物群落和非生物环境之间也是不断循环的。那么为什么还要往农田中不断地施加氮肥呢？这与物质循环矛盾吗？ 提示　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。农田土壤中氮元素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，其中的氮元素并不都能归还土壤，所以需要不断地施加氮肥。这与物质循环并不矛盾。 “三看法”巧判碳循环模型中的成分 核心归纳 1.如图是自然界碳循环的简图。据图分析，下列叙述错误的是 A.甲为分解者，乙为消费者，丙为生产者 B.①②③表示CO2通过甲、丙、乙的呼吸 作用进入大气中 C.④主要表示大气中CO2通过光合作用进 入生物群落 D.碳元素以无机物的形式在丙→乙→甲所示的渠道流动 √ 落实　思维方法 根据丙和大气中的二氧化碳库间存在双向箭头，可判断丙为生产者，根据围绕甲的箭头“多进一出”可判断甲为分解者，则乙为消费者，A正确； 碳元素以有机物的形式在丙→乙→甲所示的渠道流动，D错误。 2.(2024·汕头高二期末)氮是组成细胞的基本元素之一，在自然界中以多种形式存在。氮循环是生态系统物质循环的重要组成部分，图示为氮循环部分过程。下列说法正确的是 A.氮循环是指氮气在生物群落和非生物 环境之间的循环 B.氮元素在农田生态系统中能够循环往 复利用 C.硝化作用主要由分解者完成，同时伴随着能量流动 D.无机氮进入生物群落的途径有生物固氮和植物根系吸收 √ 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，A错误； 由于农田生态系统中氮元素不断随农 作物输出，故氮元素在农田生态系统 中不能够循环往复利用，B错误； 硝化作用主要由生产者(硝化细菌)完成，C错误。 二 能量流动和物质循环的关系 19 1.联系 (1)能量的固定、储存、转移和释放，都离不开物质的 等过程。 (2)能量流动和物质循环 ，彼此相互依存，不可分割。 (3)物质作为能量的 ，使能量沿着 流动；能量作为 ，使物质能够不断地在 之间循环往返。 梳理　教材新知 合成和分解 同时进行 载体 食物链(网) 动力 生物群落和非生物环境 2.区别 (1)在物质循环过程中，非生物环境中的物质可以被生物群落 。 (2)能量在流经生态系统各营养级时，是 的，而且流动是____ ________的。 反复利用 逐级递减 单方 向不循环 (1)物质循环和能量流动是两个独立的过程(　　) (2)只有在光照的条件下，生态系统的物质循环和能量流动才是同时进行的(　　) × × 提示　生态系统中的物质循环和能量流动是同时进行，彼此相互依存，不可分割的。 提示　无论光照条件还是黑暗条件，生态系统的物质循环和能量流动都是同时进行的。 判断正误 22 (3)光合作用推动碳循环过程，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流动，且逐级递减的，不能循环利用。 判断正误 23 任务二：比较物质循环和能量流动，阐释二者的区别和联系 1.请在碳循环过程模型上绘制能量流动过程。 探究　核心知识 提示　如图所示 2.请比较能量流动和物质循环的关系并完善表格。 项目 能量流动 物质循环 形式 主要以有机物为载体 无机物、有机物 特点 ___________________ _________ 范围 生态系统的各营养级之间 ______________ 联系 同时进行，相互依存，不可分割。 ①能量的 ，都离不开物质的合成和分解等过程； 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循环往返的动力 单向流动，逐级递减 循环往复 生物圈(全球性) 固定、储存、转移和释放 3.分析如图所示的生态系统能量流动和物质循环的关系简图，不能得出的结论是 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返 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 √ 落实　思维方法 图中生产者固定的能量还有一 部分能量未被利用，图中没有 表示出来，且②中的能量已经 包括了③以及④中的部分能量， 所以能量①②③④的总和不等于生产者所固定的太阳能总量，C不符合题意。 4.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.农民拔草或杀灭害虫，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 √ 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所同化的能量不会再被捕食，但是会流向分解者，B错误； 农民拔草或杀灭害虫，可以使能量更多地流向对人类有益的部分，C正确。 网络构建 课时对点练 三 32 题组一　生态系统的物质循环 1.下列关于生态系统物质循环的叙述，不正确的是 A.所指的物质是指组成生物体的C、H、O、N、P、S等化学元素 B.所说的生态系统是指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群落与非生物环境之间反复出现、循环流动 D.物质在循环过程中不断递减 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 物质在循环过程中是不变的，能量在流动过程中是不断递减的，D错误。 对点训练 2.(2024·新课标，4)采用稻田养蟹的生态农业模式既可提高水稻产量又可收获螃蟹。下列叙述错误的是 A.该模式中水稻属于第一营养级 B.该模式中水稻和螃蟹处于相同生态位 C.该模式可促进水稻对二氧化碳的吸收 D.该模式中碳循环在无机环境和生物间进行 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 生态位是指一个物种在群落中的地位或作用，包括所处的空间位置，占用资源的情况，以及与其他物种的关系等。水稻属于生产者，螃蟹属于消费者，二者的地位和作用不相同，B错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 3.(2023·武安高二期中)如图表示碳循环过程，其中数字表示生理过程或化学变化。下列叙述不正确的是 A.碳进入生物群落的主要生理过程是① B.光合作用和呼吸作用推动着碳循环 C.图中①②③④能充分体现碳循环的全过程 D.全球碳循环失衡的主要原因是⑤过程加快 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 碳进入生物群落的主要生理过程是①即绿色 植物的光合作用，A正确； 光合作用将大气中的碳元素固定到生物群落 中，呼吸作用将碳元素以二氧化碳的形式释 放到空气中去，光合作用和呼吸作用推动着碳循环，B正确； 图中①②③④只体现了碳循环的部分过程，C错误； 全球碳循环失衡的主要原因是煤和石油等化石燃料的过量燃烧，即⑤过程加快，加剧了温室效应，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 4.(2024·太原高二期末)如图为生物圈碳循环的部分示意图。下列叙述错误的是 A.①过度排放可打破自 然界碳循环的平衡 B.当“碳中和”(CO2排放量与减少量相等)时，③的强度大于②的强度 C.大气中的CO2增多，使大气捕获的热能增多 D.碳元素主要以有机物形式在群落内部循环流动 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 “碳中和”时，CO2 的吸收量与排放量相 等，生产者所固定的CO2量应大于所有生物呼吸作用释放的CO2量之和，B正确； 碳元素主要以有机物形式在群落内部流动，但不能实现循环，碳循环是指碳元素在生物群落和非生物环境之间循环往复的过程，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 题组二　能量流动和物质循环的关系 5.下列关于物质循环和能量流动关系的叙述，错误的是 A.物质为能量的载体，物质的循环具有全球性 B.能量作为动力，流经生态系统的各营养级时逐级递减 C.生态系统中先进行物质循环，后发生能量流动 D.二者相互依存、不可分割 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 物质循环的过程中伴随能量流动，能量为物质循环提供动力，它们同时进行，没有先后之分，C错误。 对点训练 6.(2023·黄石高二期中)下列有关能量流动和物质循环的叙述，正确的是 A.物质是能量的载体，使能量只能沿食物链(网)单向流动 B.能量是物质循环的动力，推动物质在生物群落内循环往返 C.能量流动和物质循环是两个相对独立的过程 D.物质的合成与分解伴随着能量的储存和释放 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 物质是能量的载体，食物链(网)是物质循环和能量流动的渠道，但除食物链之外，能量也能从生产者和消费者传递给分解者，A错误； 物质在生物群落和非生物环境之间循环往返，在生物群落内是沿食物链(网)进行单向传递的，B错误； 物质循环和能量流动是同时进行，相互依存，不可分割的，C错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 7.(2024·内江高二期末)下列关于生态系统中物质循环和能量流动的相关叙述，错误的是 A.秸秆作饲料喂牲畜，粪便还田后能量可流向植物，实现了对能量的多级利用 B.物质作为能量的载体，能量作为动力，能量流动和物质循环是同时进行的 C.没有物质输出的生态系统，也需要来自系统外的能量补充才能维持功能正常 D.因农产品的输出使氮元素等不能归还农田生态系统，这与物质循环并不矛盾 √ 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 使用粪便作肥料，其被微生物分解产生的物质可以被植物再利用，实现了物质的循环利用，但能量却散失到了大气中，不能被植物再度利用，A错误。 对点训练 8.如图为生态系统能量流动和物质循环的关系图，下列相关叙述错误的是 A.图中黑色箭头可表示能量流动过程， 白色箭头可表示物质循环过程 B.能量流动和物质循环可借助生物之间 的取食过程相依相伴进行 C.②表示热能散失的过程，生态系统需 要通过①过程从外界获得能量 D.若图中物质循环表示碳循环，则碳在③④⑤过程的传递形式为CO2 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 图中黑色箭头②③④单向流动，可表 示能量流动过程，白色箭头⑤循环往 复，可表示物质循环过程，A正确； 能量流动和物质循环可借助生物之间 的取食过程(即捕食关系)相依相伴进 行，能量是物质循环的动力，物质是能量流动的载体，B正确； ②表示热能散失的过程，①主要表示生产者通过光合作用固定太阳能，生态系统需要通过①过程从外界获得能量，C正确； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 碳在生物群落内部是以含碳有机物的形式流动的，故碳在③④之间以含碳有机物的形式流动，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 9.(2024·三门峡高二期末)2023全球滨海论坛会议将“绿色办会”作为核心理念，将通过绿色交通、林业碳汇等方式完全实现“碳中和”(CO2零排放)。“碳汇”是指能吸收大气中的CO2、减少大气CO2浓度的活动、过程或机制。下列相关叙述正确的是 A.碳元素在生产者与分解者之间以含碳有机物的形式进行双向传递 B.碳循环过程中属于“碳汇”的主要途径是植树造林 C.由题意可知，实现“碳中和”的重要途径之一是减少“碳汇” D.“碳中和”时生产者固定的CO2量等于生物呼吸作用释放的CO2量 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 碳元素从分解者传递给生产者的形式是CO2，A错误； 由题意可知，实现“碳中和”的重要途径之一是增加“碳汇”，C错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 10.为研究森林生态系统的碳循环，对西黄松老龄生态系统(50～250年未砍伐)和幼龄(砍伐后22年)生态系统的有机碳库及年碳收支进行检测，结果如表所示。据表分析，以下结论正确的是 注：生产者活生物量：某一时刻单位面积内实存生产者的有机物总量； 净初级生产力：生产者光合作用固定总碳的速率减去自身呼吸作用消耗碳的速率。 项目 生产者活生物量/(g/m2) 净初级生产力/ [g/(m2·年)] 消费者和分解者的 呼吸/[g/(m2·年)] 老龄 12 730 470 440 幼龄 1 460 360 390 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 A.西黄松老龄群落每年每平方米有30 g碳用于生产者当年的生长、发育和繁殖 B.储存在生产者活生物量中的碳最终均会以CO2的形式返回大气中的CO2库 C.西黄松幼龄群落中每克生产者活生物量的净初级生产力小于老龄群落 D.根据年碳收支分析，西黄松老龄群落不能降低大气碳总量 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 项目 生产者活生物量/(g/m2) 净初级生产力/ [g/(m2·年)] 消费者和分解者的 呼吸/[g/(m2·年)] 老龄 12 730 470 440 幼龄 1 460 360 390 综合强化 根据题意可知，西黄松老龄群落每年每平方米用于生产者当年的生长、发育和繁殖的碳量可用图中的净初级生产力来表示，即470 g，A错误； 分析表中数据可知，西黄松幼龄群落中每克生产者活生物量的净初级生产力为360÷1 460≈0.247，西黄松老龄群落中每克生产者活生物量的净初级生产力为470÷12 730≈0.037，前者大于后者，C错误； 西黄松老龄群落的净初级生产力为470 g/(m2·年)，大于消费者和分解者的呼吸440 g/(m2·年)，大气碳总量的输入量大于输出量，因此西黄松老龄群落能降低大气碳总量，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 11.(2023·东莞高二月考)如图为某农业生态系统模式图。下列关于该系统的叙述，不正确的是 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、产甲烷杆菌及蚯蚓是该生态系统中的分解者 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 由题图可知，流经该生态系统 的总能量是生产者固定的太阳 能，因此微生物利用的是农作 物通过光合作用固定的能量； 多途径利用农作物，可提高能 量的利用率，但不能提高能量 的传递效率；营腐生生活的食用菌、产甲烷杆菌及蚯蚓都是该生态系统中的分解者。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 12.如图为生态系统中的碳循环示意图，其中甲、乙、丙是生态系统中的三种成分，1～4是乙中的四种生物。下列分析正确的是 A.甲、乙、丙构成该生态系统的组成成分 B.该生态系统的食物网可表示为 C.分解作用可用箭头甲指向丙表示 D.该示意图可体现物质在生态系统中循环 往复运动的特点 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 甲、乙、丙分别是生产者、消费者和分解者，属于生态系统的生物群落部分，生态系统的组成成分还包括非生物的物质和能量，A错误； 生态系统的营养结构是食物链和食物网， 包括生产者和消费者，即除了消费者1、2、3、4外还应包括生产者甲，B错误； 箭头甲指向丙表示生产者流向分解者的能量，C错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 13.如图表示生态系统中的碳循环，请据图回答下列问题： (1)大气中CO2进入生物群落是通过图中___(填 序号)实现的。 (2)碳元素在生物群落和非生物环境之间的循环 形式主要是_____。 (3)进行①过程的生物在生态系统中的成分是 _______。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 ④ CO2 分解者 综合强化 (4)人类活动对碳循环干扰最大的是[　 ] _________________________途径，这一 干扰增加了_____的含量，造成________ _________________。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 ⑤ 煤和石油等化石燃料的燃烧 CO2 温室效 应加剧，全球变暖 综合强化 14.(2024·合肥高二期末)近百年来，随着大气CO2浓度不断增加，全球变暖加剧。为减缓全球变暖，我国政府提出了“碳达峰”和“碳中和”的CO2排放目标，彰显了大国责任。回答下列问题： (1)增加碳存储是实现碳中和的重要举措，碳存储离不开碳循环。生态系统的碳循环是指碳元素在______________________之间循环往复的过程。生态系统中的生产者、消费者和分解者获取碳元素的方式分别是：生产者通过____________________________________________，消费者通过食物网(链)摄食获取有机物、分解者通过___________________________ _________________。 生物群落和非生物环境 光合作用或化能合成作用将CO2固定为含碳有机物 分解动植物的遗体和动物的排遗物等获取碳元素 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 (2)在太阳光的作用下无机环境中的碳才能通过生产者进入到生物群落，说明物质循环和能量流动的关系是_________________________。 (3)从物质循环特点的角度分析，要实现“碳达峰”和“碳中和”需要世界各国共同参与环境保护，理由是_________________。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 能量流动是物质循环的动力 碳循环具有全球性 综合强化 第3章 生态系统及其稳定性 <<< $$ 第3节　生态系统的物质循环 第1课时　生态系统的物质循环及与能量流动的关系 [学习目标]　1.通过分析碳循环的过程，建构概念模型，概述物质循环的概念、过程和特点。2.通过分析比较生态系统能量流动与物质循环的过程，说明两者的关系。 一、生态系统的物质循环 1．碳循环 (1)图中：①光合作用，②呼吸作用，③消费者，④呼吸作用，⑤分解作用。 (2)此外，海洋对于调节大气中的碳含量起着非常重要的作用。 2．生态系统的物质循环 (1)概念：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)特点 ①全球性：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——生物圈，因此又叫生物地球化学循环。 ②物质在生态系统中循环往复运动。 (3)应用：在农业生产中可以采用种养结合的模式。 判断正误 (1)参与物质循环的对象是含有碳的糖类、脂肪、蛋白质等有机物(　　) (2)物质循环的范围是生物圈，而不是具体的某一生态系统(　　) (3)沼渣等作为肥料还田，使物质能够循环利用(　　) (4)海洋对于调节大气中的碳含量起着非常重要的作用(　　) 答案　(1)×　(2)√　(3)√　(4)√ 提示　(1)参与物质循环的是组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素。 任务一：分析碳循环的过程及特点 1．构建碳循环模型 (1)碳在非生物环境和生物体内分别以什么形式存在？碳以什么形式在非生物环境和生物群落之间循环？ 提示　碳在非生物环境中主要以CO2和碳酸盐的形式存在，在生物体内主要以含碳有机物的形式存在。碳在非生物环境和生物群落之间主要是以CO2的形式进行循环。 (2)碳在生物群落内部传递的主要途径和形式分别是什么？ 提示　途径：食物链、食物网；形式：含碳有机物。 (3)碳进入生物群落的主要途径是什么？除此之外，碳还可以通过什么途径进入生物群落？ 提示　碳进入生物群落的主要途径是光合作用。除此之外，碳还可以通过化能合成作用进入生物群落。 (4)生物群落中的碳以什么途径回归大气圈？ 提示　 生产者和消费者的呼吸作用，分解者的分解作用。 (5)结合教材P62图3－10，用关键词、线段、箭头等构建碳循环的过程。 提示　如图所示 2．化石燃料的过量使用对环境有什么影响？怎么缓解这种影响？ 提示　化石燃料过量使用会加剧温室效应。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，其结果是地球表面温度升高，加重了温室效应。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。 3．同碳元素一样，氮元素在生物群落和非生物环境之间也是不断循环的。那么为什么还要往农田中不断地施加氮肥呢？这与物质循环矛盾吗？ 提示　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。农田土壤中氮元素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，其中的氮元素并不都能归还土壤，所以需要不断地施加氮肥。这与物质循环并不矛盾。 　“三看法”巧判碳循环模型中的成分 1. 如图是自然界碳循环的简图。据图分析，下列叙述错误的是(　　) A．甲为分解者，乙为消费者，丙为生产者 B．①②③表示CO2通过甲、丙、乙的呼吸作用进入大气中 C．④主要表示大气中CO2通过光合作用进入生物群落 D．碳元素以无机物的形式在丙→乙→甲所示的渠道流动 答案　D 解析　根据丙和大气中的二氧化碳库间存在双向箭头，可判断丙为生产者，根据围绕甲的箭头“多进一出”可判断甲为分解者，则乙为消费者，A正确；碳元素以有机物的形式在丙→乙→甲所示的渠道流动，D错误。 2．(2024·汕头高二期末)氮是组成细胞的基本元素之一，在自然界中以多种形式存在。氮循环是生态系统物质循环的重要组成部分，图示为氮循环部分过程。下列说法正确的是(　　) A．氮循环是指氮气在生物群落和非生物环境之间的循环 B．氮元素在农田生态系统中能够循环往复利用 C．硝化作用主要由分解者完成，同时伴随着能量流动 D．无机氮进入生物群落的途径有生物固氮和植物根系吸收 答案　D 解析　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，A错误；由于农田生态系统中氮元素不断随农作物输出，故氮元素在农田生态系统中不能够循环往复利用，B错误；硝化作用主要由生产者(硝化细菌)完成，C错误。 二、能量流动和物质循环的关系 1．联系 (1)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。 (2)能量流动和物质循环同时进行，彼此相互依存，不可分割。 (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。 2．区别 (1)在物质循环过程中，非生物环境中的物质可以被生物群落反复利用。 (2)能量在流经生态系统各营养级时，是逐级递减的，而且流动是单方向不循环的。 判断正误 (1)物质循环和能量流动是两个独立的过程(　　) (2)只有在光照的条件下，生态系统的物质循环和能量流动才是同时进行的(　　) (3)光合作用推动碳循环过程，促进了生物群落中的能量循环(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)× 提示　(1)生态系统中的物质循环和能量流动是同时进行，彼此相互依存，不可分割的。(2)无论光照条件还是黑暗条件，生态系统的物质循环和能量流动都是同时进行的。(3)生态系统的能量流动是单向流动，且逐级递减的，不能循环利用。 任务二：比较物质循环和能量流动，阐释二者的区别和联系 1．请在碳循环过程模型上绘制能量流动过程。 提示　如图所示 2．请比较能量流动和物质循环的关系并完善表格。 项目 能量流动 物质循环 形式 主要以有机物为载体 无机物、有机物 特点 单向流动，逐级递减 循环往复 范围 生态系统的各营养级之间 生物圈(全球性) 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，都离不开物质的合成和分解等过程； 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循环往返的动力 3．分析如图所示的生态系统能量流动和物质循环的关系简图，不能得出的结论是(　　) 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返 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　图中生产者固定的能量还有一部分能量未被利用，图中没有表示出来，且②中的能量已经包括了③以及④中的部分能量，所以能量①②③④的总和不等于生产者所固定的太阳能总量，C符合题意。 4．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．农民拔草或杀灭害虫，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 答案　B 解析　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所同化的能量不会再被捕食，但是会流向分解者，B错误；农民拔草或杀灭害虫，可以使能量更多地流向对人类有益的部分，C正确。 课时对点练　[分值：100分] 第1题5分；第2～12题，每题6分，共71分。 题组一　生态系统的物质循环 1．下列关于生态系统物质循环的叙述，不正确的是(　　) A．所指的物质是指组成生物体的C、H、O、N、P、S等化学元素 B．所说的生态系统是指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群落与非生物环境之间反复出现、循环流动 D．物质在循环过程中不断递减 答案　D 解析　物质在循环过程中是不变的，能量在流动过程中是不断递减的，D错误。 2．(2024·新课标，4)采用稻田养蟹的生态农业模式既可提高水稻产量又可收获螃蟹。下列叙述错误的是(　　) A．该模式中水稻属于第一营养级 B．该模式中水稻和螃蟹处于相同生态位 C．该模式可促进水稻对二氧化碳的吸收 D．该模式中碳循环在无机环境和生物间进行 答案　B 解析　生态位是指一个物种在群落中的地位或作用，包括所处的空间位置，占用资源的情况，以及与其他物种的关系等。水稻属于生产者，螃蟹属于消费者，二者的地位和作用不相同，B错误。 3．(2023·武安高二期中)如图表示碳循环过程，其中数字表示生理过程或化学变化。下列叙述不正确的是(　　) A．碳进入生物群落的主要生理过程是① B．光合作用和呼吸作用推动着碳循环 C．图中①②③④能充分体现碳循环的全过程 D．全球碳循环失衡的主要原因是⑤过程加快 答案　C 解析　碳进入生物群落的主要生理过程是①即绿色植物的光合作用，A正确；光合作用将大气中的碳元素固定到生物群落中，呼吸作用将碳元素以二氧化碳的形式释放到空气中去，光合作用和呼吸作用推动着碳循环，B正确；图中①②③④只体现了碳循环的部分过程，C错误；全球碳循环失衡的主要原因是煤和石油等化石燃料的过量燃烧，即⑤过程加快，加剧了温室效应，D正确。 4．(2024·太原高二期末)如图为生物圈碳循环的部分示意图。下列叙述错误的是(　　) A．①过度排放可打破自然界碳循环的平衡 B．当“碳中和”(CO2排放量与减少量相等)时，③的强度大于②的强度 C．大气中的CO2增多，使大气捕获的热能增多 D．碳元素主要以有机物形式在群落内部循环流动 答案　D 解析　“碳中和”时，CO2的吸收量与排放量相等，生产者所固定的CO2量应大于所有生物呼吸作用释放的CO2量之和，B正确；碳元素主要以有机物形式在群落内部流动，但不能实现循环，碳循环是指碳元素在生物群落和非生物环境之间循环往复的过程，D错误。 题组二　能量流动和物质循环的关系 5．下列关于物质循环和能量流动关系的叙述，错误的是(　　) A．物质为能量的载体，物质的循环具有全球性 B．能量作为动力，流经生态系统的各营养级时逐级递减 C．生态系统中先进行物质循环，后发生能量流动 D．二者相互依存、不可分割 答案　C 解析　物质循环的过程中伴随能量流动，能量为物质循环提供动力，它们同时进行，没有先后之分，C错误。 6．(2023·黄石高二期中)下列有关能量流动和物质循环的叙述，正确的是(　　) A．物质是能量的载体，使能量只能沿食物链(网)单向流动 B．能量是物质循环的动力，推动物质在生物群落内循环往返 C．能量流动和物质循环是两个相对独立的过程 D．物质的合成与分解伴随着能量的储存和释放 答案　D 解析　物质是能量的载体，食物链(网)是物质循环和能量流动的渠道，但除食物链之外，能量也能从生产者和消费者传递给分解者，A错误；物质在生物群落和非生物环境之间循环往返，在生物群落内是沿食物链(网)进行单向传递的，B错误；物质循环和能量流动是同时进行，相互依存，不可分割的，C错误。 7．(2024·内江高二期末)下列关于生态系统中物质循环和能量流动的相关叙述，错误的是(　　) A．秸秆作饲料喂牲畜，粪便还田后能量可流向植物，实现了对能量的多级利用 B．物质作为能量的载体，能量作为动力，能量流动和物质循环是同时进行的 C．没有物质输出的生态系统，也需要来自系统外的能量补充才能维持功能正常 D．因农产品的输出使氮元素等不能归还农田生态系统，这与物质循环并不矛盾 答案　A 解析　使用粪便作肥料，其被微生物分解产生的物质可以被植物再利用，实现了物质的循环利用，但能量却散失到了大气中，不能被植物再度利用，A错误。 8．如图为生态系统能量流动和物质循环的关系图，下列相关叙述错误的是(　　) A．图中黑色箭头可表示能量流动过程，白色箭头可表示物质循环过程 B．能量流动和物质循环可借助生物之间的取食过程相依相伴进行 C．②表示热能散失的过程，生态系统需要通过①过程从外界获得能量 D．若图中物质循环表示碳循环，则碳在③④⑤过程的传递形式为CO2 答案　D 解析　图中黑色箭头②③④单向流动，可表示能量流动过程，白色箭头⑤循环往复，可表示物质循环过程，A正确；能量流动和物质循环可借助生物之间的取食过程(即捕食关系)相依相伴进行，能量是物质循环的动力，物质是能量流动的载体，B正确；②表示热能散失的过程，①主要表示生产者通过光合作用固定太阳能，生态系统需要通过①过程从外界获得能量，C正确；碳在生物群落内部是以含碳有机物的形式流动的，故碳在③④之间以含碳有机物的形式流动，D错误。 9．(2024·三门峡高二期末)2023全球滨海论坛会议将“绿色办会”作为核心理念，将通过绿色交通、林业碳汇等方式完全实现“碳中和”(CO2零排放)。“碳汇”是指能吸收大气中的CO2、减少大气CO2浓度的活动、过程或机制。下列相关叙述正确的是(　　) A．碳元素在生产者与分解者之间以含碳有机物的形式进行双向传递 B．碳循环过程中属于“碳汇”的主要途径是植树造林 C．由题意可知，实现“碳中和”的重要途径之一是减少“碳汇” D．“碳中和”时生产者固定的CO2量等于生物呼吸作用释放的CO2量 答案　B 解析　碳元素从分解者传递给生产者的形式是CO2，A错误；由题意可知，实现“碳中和”的重要途径之一是增加“碳汇”，C错误。 10．为研究森林生态系统的碳循环，对西黄松老龄生态系统(50～250年未砍伐)和幼龄(砍伐后22年)生态系统的有机碳库及年碳收支进行检测，结果如表所示。据表分析，以下结论正确的是(　　) 项目 生产者活生物量/(g/m2) 净初级生产力/[g/(m2·年)] 消费者和分解者的呼吸/[g/(m2·年)] 老龄 12 730 470 440 幼龄 1 460 360 390 注：生产者活生物量：某一时刻单位面积内实存生产者的有机物总量； 净初级生产力：生产者光合作用固定总碳的速率减去自身呼吸作用消耗碳的速率。 A．西黄松老龄群落每年每平方米有30 g碳用于生产者当年的生长、发育和繁殖 B．储存在生产者活生物量中的碳最终均会以CO2的形式返回大气中的CO2库 C．西黄松幼龄群落中每克生产者活生物量的净初级生产力小于老龄群落 D．根据年碳收支分析，西黄松老龄群落不能降低大气碳总量 答案　B 解析　根据题意可知，西黄松老龄群落每年每平方米用于生产者当年的生长、发育和繁殖的碳量可用图中的净初级生产力来表示，即470 g，A错误；分析表中数据可知，西黄松幼龄群落中每克生产者活生物量的净初级生产力为360÷1 460≈0.247，西黄松老龄群落中每克生产者活生物量的净初级生产力为470÷12 730≈0.037，前者大于后者，C错误；西黄松老龄群落的净初级生产力为470 g/(m2·年)，大于消费者和分解者的呼吸440 g/(m2·年)，大气碳总量的输入量大于输出量，因此西黄松老龄群落能降低大气碳总量，D错误。 11．(2023·东莞高二月考)如图为某农业生态系统模式图。下列关于该系统的叙述，不正确的是(　　) 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、产甲烷杆菌及蚯蚓是该生态系统中的分解者 答案　B 解析　由题图可知，流经该生态系统的总能量是生产者固定的太阳能，因此微生物利用的是农作物通过光合作用固定的能量；多途径利用农作物，可提高能量的利用率，但不能提高能量的传递效率；营腐生生活的食用菌、产甲烷杆菌及蚯蚓都是该生态系统中的分解者。 12．如图为生态系统中的碳循环示意图，其中甲、乙、丙是生态系统中的三种成分，1～4是乙中的四种生物。下列分析正确的是(　　) A．甲、乙、丙构成该生态系统的组成成分 B．该生态系统的食物网可表示为 C．分解作用可用箭头甲指向丙表示 D．该示意图可体现物质在生态系统中循环往复运动的特点 答案　D 解析　甲、乙、丙分别是生产者、消费者和分解者，属于生态系统的生物群落部分，生态系统的组成成分还包括非生物的物质和能量，A错误；生态系统的营养结构是食物链和食物网，包括生产者和消费者，即除了消费者1、2、3、4外还应包括生产者甲，B错误；箭头甲指向丙表示生产者流向分解者的能量，C错误。 13．(14分)如图表示生态系统中的碳循环，请据图回答下列问题： (1)大气中CO2进入生物群落是通过图中________(填序号)实现的。 (2)碳元素在生物群落和非生物环境之间的循环形式主要是____________。 (3)进行①过程的生物在生态系统中的成分是____________________。 (4)人类活动对碳循环干扰最大的是[　　]___________________途径，这一干扰增加了________的含量，造成__________________________。 答案　(1)④　(2)CO2　(3)分解者　(4)⑤　煤和石油等化石燃料的燃烧　CO2　温室效应加剧，全球变暖 14．(每空3分，共15分)(2024·合肥高二期末)近百年来，随着大气CO2浓度不断增加，全球变暖加剧。为减缓全球变暖，我国政府提出了“碳达峰”和“碳中和”的CO2排放目标，彰显了大国责任。回答下列问题： (1)增加碳存储是实现碳中和的重要举措，碳存储离不开碳循环。生态系统的碳循环是指碳元素在______________________之间循环往复的过程。生态系统中的生产者、消费者和分解者获取碳元素的方式分别是：生产者通过_________________________________________，消费者通过食物网(链)摄 食获取有机物、分解者通过________________________________________________________。 (2)在太阳光的作用下无机环境中的碳才能通过生产者进入到生物群落，说明物质循环和能量流动的关系是_________________________________________________________________。 (3)从物质循环特点的角度分析，要实现“碳达峰”和“碳中和”需要世界各国共同参与环境保护，理由是________________________。 答案　(1)生物群落和非生物环境　光合作用或化能合成作用将CO2固定为含碳有机物　分解动植物的遗体和动物的排遗物等获取碳元素　(2)能量流动是物质循环的动力　(3)碳循环具有全球性 学科网（北京）股份有限公司 $$