3.3 生态系统的物质循环-【新课程能力培养】2025-2026学年高中生物选择性必修2 生物与环境学习手册（人教版）

工生态系统，其中的动植物和人类活动可以对 a生态系统产生强烈的千扰，C正确；人类活 动对城市生态系统的发展起支配作用，因为城 市生态系统中动植物的种类和数量都很少，分 解者的功能较弱，所以对其他生态系统有很高 的依赖性，需要人们对其进行科学的管理，以 维持其动态平衡，D正确。 答案：B B变式训练2 如图为某一生态农业系统模式图，据图 回答问题： 太阳辐射 排泄物、杂屑（肥料） 作物桔秆家面美眉，食用间杂眉 蚯蚓 籽实 产品输出 产品输出 产品输出 第3节 生态 核心索养 1.生命观念：分析物质循环和能量流动的关 系，树立生命系统的物质与能量观。 2.科学思维：通过探究实验增强实验设计及 分析能力。 3.社会责任：合理利用物质循环原理、增强 环保意识。 川知识点一生态系统的物质循环 知识梳理 1.碳循环 第3章生态系统及其稳定性。 (1)此生态系统的能量金字塔为 金字塔形 (2)流经此生态系统的总能量为 (3)每一级生产环节都获得产品，提高了生 态经济效益，这是否意味着物质和能量 可循环利用？ (4)与自然生态系统相比，食物链延长，能 量逐级损耗，系统总能量利用率如何变 化？能量传递效率如何变化？ 系统的物质循环 循环在生物群落与非生物环境间主要以 的形式循环 范围 在生物群落内以含碳有机物的形式传递 大气中的二氧化碳库 ①② ⑤ 燃 图解 ③→④ 煤、石油、 等化石燃料 碳 过程 环 动植物的遗体、粪便 ① ② 解读③ ④ ⑤ ⑥ 大大增 成因 世界范围内， 加了二氧化碳的排放，加剧了温 温室 室效应，引起全球性的气候变化 效应 一方面采取积极措施减少 措施排放，另一方面大力植树种草， 提高 这在吸收和固定二 氧化碳方面发挥了重要作用 学 45 高中生物学选择性必修2（人教版） 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具有 因此又叫生物地球化学 循环。 ②循环往复运动。 教材拓展 1.碳循环过程 大气中的二氧化碳库 光合呼吸 呼吸 分解 作用作用 作用 作用 燃烧 生产者 消费者 分解者 化石燃料 2.碳循环的形式 类别 进入 生物群落 返回非生物环境 项目 生物群落 内部 含碳 形式 二氧化碳 有机物 生产者和消费者的 光合作用 方式 和化能合 呼吸作用，分解者 的分解作用，化石 成作用 燃料的燃烧 要点精析 1.物质循环中“物质”和“范围”的认识 误区 (1)物质循环的范围并不是特指哪个生态系 统，而是指整个生物圈。 (2)碳循环的物质特指碳元素，而不是二氧 46)学 化碳，因为碳在生态系统中有很多存在 形式，如有机物中的碳、二氧化碳、碳 酸盐等。 2.碳循环常见变式图解分析 b 丙 (1)图甲：先根据双向箭头判断，a和b分 别为生产者和非生物的物质和能量，不 能写“非生物环境”，也不能写“生物 类别”；再根据a和c均指向d,判断d 为分解者，剩下的c为消费者。 (2)图乙：根据a与c之间的双向箭头以及 其他成分均有指向c的箭头判断，a是 生产者，℃是非生物的物质和能量；根 据a、b、d都有箭头指向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)图丙：根据a与e之间的双向箭头以及 其他成分均有指向a的箭头判断，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，其中各成分都 有箭头指向c,所以c是分解者，剩余 的b、d、f则为消费者。整个图解中， 食物链是e→f→d→b。 (4)图丁：根据CO2与A之间的双向箭头 判断，A是生产者，A、B、C均有箭头 指向动植物遗体和动物的排遗物，其箭 头又指向D,说明D是分解者，进一步 判断B为初级消费者，C为次级消费者。 CO2 0 B 动植物遗体和动物的排遗物 D 煤、石油 丁 例1如图为某生态系统中的碳循环示意 图。下列相关叙述正确的是（) a b 大气中的C02 化石燃料 A.缺少丁则生态系统的物质循环不能正常 进行 B.图中b、c、d过程均可表示不同生物的呼 吸作用 C.图中甲、乙、丙的全部生物构成了该生 态系统的生物群落 D.使用杀虫剂可提高生产者和消费者之间 的能量传递效率 解析：本题考查碳循环、能量流动等知识， 意在考查考生的理解能力。根据题图可知， 甲为生产者，乙为初级消费者，丙为次级消 费者，丁为分解者。缺少丁则生态系统中大 量腐殖质有机物不能转化为无机物，所以物 质循环不能正常进行，A正确；图中c、d 分别表示消费者乙、丙的捕食过程，含碳有 机物随其传递，b表示生产者（甲）的呼吸 第3章生态系统及其稳定性。 作用过程，B错误；图中甲、乙、丙、丁等 全部生物，构成该生态系统的生物群落，C 错误；使用杀虫剂不能提高生产者与消费者 之间的能量传递效率，D错误。 答案：A 例2下图是生态系统中的碳循环示意图， “→”表示碳的流动方向，下列说法正确的 是( A B E A.图中A是生产者，B、D、E是消费者， C是分解者 B.该生态系统的成分包括A、B、C、D及 非生物的物质和能量 C.该生态系统中的食物链可表示为A→D→E D.A和B的种间关系为捕食 解析：图中A、C之间为双向箭头，A、C 分别为生产者和大气中的二氧化碳库的其中 之一，由于生产者、消费者、分解者均能进 行呼吸作用产生C02流向大气中的二氧化碳 库，因此C是大气中的二氧化碳库，A是生 产者，则D、E为消费者，B为分解者，A 错误；该生态系统的成分包括A、B、D、E 及非生物的物质（包括C)和能量，B错 误；该生态系统中的一条食物链可表示为 A→D→E,C正确；B为分解者，所以A和 B的种间关系不是捕食关系，D错误。 答案：C 学 47 高中生物学选择性必修2（人教版） 知识点二 生物富集及能量流动和物质 循环的关系 知识梳理 1.生物富集 (1)概念：生物体从 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 环境浓度的现象。 (2)实例：铅、镉、汞等 DDT 六六六等 以及一些 等。 (3)进入生物体的方式 ①动植物直接 ②沿 在生物体内逐渐聚集，积累在 食物链的 (4)在生物体的分布：形成稳定化合物分布 于多种组织细胞中 被排出 在体内。 (5)特点：全球性。 2.物质循环与能量流动的关系 项目 能量流动 物质循环 形式 光能→化学能→热 以化学元素的形式流 能（一般形式）》 动 过程 沿食物链（网）单 在非生物环境和生物 向流动 群落间往复循环 范围 单向流动、逐级递 特点 反复利用、循环流动 减 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 联系开物质的合成和分解； ②物质是能量流动的 ③能量是物质循环往返的 48)学 教材拓展 如图为生态系统中能量流动和碳循环的 关系图，据图回答下列问题： 大气中的二氧化碳库 能量5 大气中的二氧化碳库② ④ ③ ① 能量2 物质 因 c 能量1 遗体 残枝败叶 d 遗体 1⑤ 大气中的二氧化碳库 能量4 (1)对物质循环起关键作用的成分是[a] 和[d] 0 (2)图中的①③⑤表示的生理过程分别是 ① ③ ⑤ (3)这个生态系统的 和 都 保持相对平衡，是维持生态系统相对稳 定的重要保证。 要点精析 (1)生物圈是指地球上所有生物与其非生物 环境的总和，是可通过物质循环实现物 质上自给自足的系统。生物圈在能量上 不是一个自给自足的系统，因为能量是 不可循环的，必须依赖太阳能的不断 输入。 (2)任何一个生态系统的能量流动和物质循 环都保持着相对的平衡，这是一个生态 系统维持相对稳定的重要保证。 例1（不定项）下列关于物质循环和能量 流动的说法，正确的是（) A.物质是能量的载体，能量是物质循环的 动力 B.生物圈不需要从外界获得任何物质补给， 就能长期维持其正常功能 C.食物链和食物网是能量流动和物质循环 的渠道 D.仅通过绿色植物的光合作用，就可完成 生态系统的碳循环 解析：生态系统中，物质是能量的载体，使 能量沿着食物链（网）流动，能量作为动 力，使物质在生物群落与非生物环境之间循 环往返，A正确；物质是可循环的，生物圈 不需要从外界获得任何物质补给，就能长期 维持其正常功能，B正确；在生态系统中， 能量流动和物质循环均可沿着食物链和食物 网进行，C正确；通过绿色植物的光合作 用、生产者和消费者的呼吸作用、分解者的 分解作用等，可完成生态系统的碳循环，D 错误。 答案：ABC 例2综合利用沼气池是改变农村环境的重 要途径。下图是一个农业生态系统模式图， 下列相关叙述错误的是() 农作物 ①饲料 →家禽、家畜 沼液 ③秸秆 沼渣 ②粪便 沼气池 (含多种微生物)》 A.①②③过程中，碳都以有机物的形式流动 B.①~④过程中都伴随着能量流动 C.用沼液、沼渣肥田可减少化肥的使用 D.综合利用沼气池有利于提高能量的利用率 解析：①为捕食，②③为分解者的分解作 第3章生态系统及其稳定性。 用，三个过程中的碳均以有机物的形式流 动，A正确；①②③过程伴随着能量的流 动，④过程为农作物利用沼气池中的沼液、 沼渣，只是利用其中的无机物，没有能量流 动，B错误；沼液、沼渣中含有农作物所需 的无机盐，因此用沼液、沼渣肥田可减少化 肥的使用，C正确；综合利用沼气池有利于 提高能量的利用率，D正确。 答案：B 川知识点三探究土壤微生物的分解作用， 知识梳理 1.实验原理 (1)土壤中生活着细菌、真菌、放线菌等 微生物，它们在生态系统中主要充当 在不同的气候与环境条件 下，落叶在土壤中被分解的时间也 不同。 (2)淀粉 生物昏，还原糖林试剂砖红色 加热 沉淀 2.案例设计 案例 案例1 案例2 项目 实验 土壤微生物能分土壤微生物能分解淀 假设 解落叶使之腐烂 乡 实验 对土壤进行高温 A烧杯中加入30mL 组 灭菌处理 +淀粉糊 实 验 对照对土壤不做任何 B烧杯中加入30mL 设 组 处理 蒸馏水+与A烧杯中 计 的淀粉糊 自变 是否加土壤浸出液 量 学 49 N 高中生物学选择性必修2（人教版） 续表 Al 不变蓝 实 在相同时间内 A 验实验组落叶腐 A2 现烂程度 B1 变蓝 象 对照组 B B2 不产生砖红色沉淀 结微生物对落叶 土壤浸出液中的微生物能分解 论有分解作用 淀粉 注：在A1、B1中加入碘液，在A2、B2中 加入斐林试剂并加热。 要点精析 1.探究活动最好在实验室中进行，以便控制 变量，避免环境中不可控因素的影响。 2.各地气候与环境等因素不同，微生物分解 落叶的能力不同，分解的时间也有差异， 一般需要适宜的温度、湿润的条件等。 例1（不定项）为探究落叶是否是在土壤 微生物的作用下腐烂的，下列实验设计中， 正确的是() A.可选择带有落叶的土壤为实验材料，筛 选出落叶和土壤 B.将落叶平均分成两份，置于网兜中 C.把土壤分成两组，对照组土壤进行接种 微生物处理，实验组土壤不做处理 D.将落叶连同网兜分别埋入对照组和实验 组两组土壤中，观察腐烂情况 解析：实验组和对照组的单一变量为土壤中 是否含有微生物。所以对照组应为不做处理 的自然土壤，而实验组应将土壤进行灭菌处 50)学 理，尽可能排除土壤微生物的作用。 答案：ABD 例2某生物兴趣小组以带有落叶的表层土 壤（深5cm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 理情况如下表所示。下列有关叙述不正确的 是( 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组的落叶不被分解，2、 4组中的落叶被不同程度分解 解析：题中表格有两个自变量：土壤是否灭 菌和土壤湿度，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。 答案：B高中生物学选择性必修2（人教版） 2.提示：第三、四、五营养级；捕食和种间竞争。 3.提示：其他生物的数量都减少 4.提示：兔、食草鸟、蛇的数量先增加后趋于稳 定，但结果比原来的数量要增大。 5.提示：不会；因为鹰有多种食物来源。 ·"第2节生态系统的能量流动 知识点一能量流动的概念和过程 知识梳理 1.输入传递转化散失 2.(1)光合作用(2)①呼吸作用②生长、发 育和繁殖③a.分解者b.第二 3.热能下一营养级分解者 教材拓展 1.提示：摄入量=粪便量+同化量。 2.提示：初级消费者粪便中的能量属于第一营养级 的能量；第三营养级粪便中的能量属于第二营养级的 能量。 3.提示：三个：自身呼吸作用散失、被分解者利用 和流向下一营养级。 知识点二能量流动的特点 知识梳理 1.单向的逆转循环流动逐级递减逐级减少 10%-20% 2.(2)10%~20% 3.系统外 变式训练1 (1)捕食生产者植食性动物肉食性动物单 向 (2)464.6、62.8、12.6越高越少逐级递减 (3)13.5%一部分通过呼吸作用散失，一部分被 分解者分解利用，一部分未被利用 知识点三生态金字塔 知识梳理 1.(1)能量数值生物量生物个体的数目能量 生物量数量(2)能量生物量数目倒置 2.(1)空间总能量立体农业空间和资源 (2)人工生态系统最有效多级利用率(3)对人 类最有益 50 变式训练2 (1)上窄下宽的正 (2)作物固定的太阳能 (3)否；每一级都获得产品，充分实现了物质的再 利用和能量的多级利用，但能量是逐级递减的，不能循 环利用。 (4)题中延长的食物链使原来作为废弃物的能量得 到了利用，提高了能量的利用率。能量传递效率是相邻 两个营养级同化量之比，为10%-20%，这是不能改变的。 n 第3节生态系统的物质循环 知识点一 生态系统的物质循环 知识梳理 1.二氧化碳①光合作用②呼吸作用③植物 (生产者)④动物（消费者）⑤呼吸作用⑥微生 物的分解作用化石燃料的开采和使用二氧化碳 森林覆盖率 2.(1)碳、氢、氧、氮、磷、硫非生物环境生 物群落生物群落非生物环境(2)①全球性 教材拓展 2.二氧化碳食物链和食物网 知识点二生物富集及能量流动和物质循环的关系 知识梳理 1.(1)周围环境超过(2)重金属有机化合 物放射性物质(3)①吸收②食物链顶端 (4)不易积蓄 2.生态系统各营养级全球性②载体③动力 教材拓展 (1)生产者分解者 (2)①光合作用③呼吸作用⑤分解作用 (3)能量流动物质循环 知识点三探究土壤微生物的分解作用 知识梳理 1.(1)分解者 2.土壤浸出液等量土壤中是否含有微生物小 于产生砖红色沉淀