第3章 第3节 生态系统的物质循环-【金版教程】2025-2026学年高中生物选择性必修2 生物与环境创新导学案word（单选版）

该高中生物学导学案聚焦生态系统的物质循环，涵盖碳循环过程与特点、物质循环的概念及全球性，能量流动与物质循环的关系，生物富集现象，以及探究土壤微生物分解作用的实验，通过联系生态系统结构知识，搭建从结构到功能的学习支架。 资料以实验探究（如土壤微生物分解淀粉的案例设计）培养探究实践能力，对比分析能量流动与物质循环的异同训练科学思维，结合生物富集与温室效应体现态度责任，助力学生构建物质与能量观，提升解决实际生态问题的能力。

生物学　选择性必修2 RJ 第3节　生态系统的物质循环 1.概述生态系统的物质循环过程。2.通过分析生物富集的过程，说明生物富集的危害，认同应采取措施减少危害。3.说明能量流动和物质循环的关系。4.尝试探究土壤微生物的分解作用。 知识点一　碳循环 1．碳循环过程 (1)碳的存在形式与循环形式 (2)碳进入生物群落的途径：生产者的光合作用和化能合成作用。 (3)碳返回非生物环境的途径 2．碳循环特点 碳循环具有全球性。 知识点二　物质循环 1．物质循环的概念：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，这就是生态系统的物质循环。 2．特点 (1)全球性：生态系统的物质循环中的生态系统指的是地球上最大的生态系统——生物圈，物质循环具有全球性，因此又叫生物地球化学循环。 (2)循环性：物质在生态系统中循环往复运动。 3．渠道：食物链和食物网。 4．应用：物质在生态系统中循环往复运动的特点，对于改进农业生产方式有多方面的启示。例如农业生产中采用种养结合的模式。 知识点三　能量流动和物质循环的关系 1．联系：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。 (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：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；能量流动则不同，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。 知识点四　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。 2．物质种类 (1)重金属：如铅、镉、汞等。 (2)人工合成的有机化合物：如DDT、六六六等。 (3)某些放射性物质。 3．特点 (1)营养级越高，富集的物质浓度越高。富集的物质会沿食物链逐渐在生物体内聚集，最终积累在食物链的顶端。 (2)全球性。这些有害物质可通过大气、水和生物迁移等途径扩散到世界各地。 知识点五　实验：探究土壤微生物的分解作用 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分解者。 (2)分解者的分解速度与环境中的温度、水分等生态因子相关。 (3)土壤微生物能分泌淀粉酶将淀粉分解成还原糖(麦芽糖)，淀粉遇碘变蓝。还原糖与斐林试剂，在水浴加热条件下，产生砖红色沉淀。 2．实验流程 (1)案例1：落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？ 实验假设 落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的 实验 设计 自变量 土壤中是否含微生物 因变量 相同时间内落叶的腐烂程度 实验组 对土壤高温处理 对照组 对土壤不做任何处理 实验现象 在相同时间内实验组落叶的腐烂程度小于对照组 结论分析 土壤微生物对落叶有分解作用 (2)案例2：土壤微生物能否分解淀粉？ 实验假设 土壤微生物能分解淀粉 实验设计 自变量 有无土壤微生物 因变量 淀粉的分解情况 实验组 A杯中加入30 mL土壤浸出液 对照组 B杯中加入30 mL蒸馏水 实验现象 加入 碘液 A1 不变蓝 B1 变蓝 加入斐林 试剂，加热 A2 产生砖红色沉淀 B2 不变色 结论分析 土壤微生物能分解淀粉 3.基本技术要求 (1)探究活动最好在实验室中进行，以便控制变量，避免环境中不可控制因素的影响。 (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，分解的时间有差异，一般需要适宜的温度、湿润的条件等。 1．(P61思考·讨论)碳进出生产者、消费者、分解者。 2．(P63与社会的联系)世界范围内，化石燃料的开采和使用大大增加了二氧化碳的排放，加剧了温室效应，引起全球性的气候变化。我国一方面采取积极措施减少二氧化碳排放，另一方面大力植树种草，提高森林覆盖率，这在吸收和固定二氧化碳方面发挥了重要作用。 3．(P63相关信息)DDT，即双对氯苯基三氯乙烷，是一种人工合成的有机氯杀虫剂，它不易分解，易溶于脂肪并积累在动物脂肪中。六六六的成分是六氯环已烷，主要用于防治蝗虫、稻螟虫、蚊、蝇等。 1.组成生物体的C、H、O、N、P、S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，这就是生态系统的物质循环。这里所说的生态系统指的是地球上最大的生态系统——生物圈，物质循环具有全球性，因此又叫生物地球化学循环。(课本P63) 练习1　(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)物质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。(√) (4)生态系统的生物成分中，只有消费者可以加快物质循环。(×) 2.碳在生物群落中主要以含碳有机物的形式传递，碳在生物群落与非生物环境之间的循环主要是以二氧化碳的形式进行的。由于二氧化碳能够随着大气环流在全球范围内流动，因此，碳循环具有全球性。(课本P62) 练习2　(1)碳在生物群落内主要以有机物的形式存在。(√) (2)碳在生物群落内部可以实现循环。(×) (3)光合作用和呼吸作用推动着碳循环。(√) 3.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。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。(课本P64) 练习3　(1)生物富集的物质会沿着食物链、食物网在生物体内聚集。(√) (2)镉、汞等重金属可沿着食物链不断积累和浓缩。(√) (3)铅通过动植物呼吸作用、分解者分解作用和化石燃料燃烧等返回非生物环境。(×) 4.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。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。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。(课本P65) 练习4　(1)生态系统的物质循环和能量流动是独立进行的。(×) (2)光合作用推动碳循环过程，促进了生物群落中的能量循环。(×) (3)能量流动伴随着物质循环在生态系统中反复利用。(×) 重难一　分析碳循环的过程，概述生态系统的物质循环过程 1．碳循环分析 (1)表解碳循环过程 项目 进入生物群落 生物群落内部 返回非生物环境 形式 CO2 含碳有机物 CO2 方式 光合作用和化能合成作用 营养关系 生产者和消费者的呼吸作用、分解者的分解作用、化石燃料的燃烧 (2)碳循环的“物质”特指碳元素，而不是二氧化碳，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。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．碳循环平衡的破坏——温室效应 (1)成因 ①对化石燃料的大量使用，向大气中释放大量的CO2。 ②植被大面积被破坏，降低了对大气中CO2的调节能力。 (2)危害：加快极地和高山冰川融化，导致海平面上升，对陆地生态系统和人类的生存构成威胁。 (3)缓解措施 ①植树造林，增加绿地面积。 ②开发清洁能源，减少化石燃料的燃烧。 [例1]　如图表示生物圈中碳元素的循环过程，下列有关叙述正确的是(　　) A．④过程代表绿色植物的光合作用，③过程代表呼吸作用 B．图中A、B、C分别代表消费者、生产者和分解者 C．碳循环是指碳元素在A、B、C间以有机物的形式传递 D．图中A、B、C包含的所有种群共同构成生物群落 解析：根据图中双向箭头可以判断B为生产者，④过程表示绿色植物的光合作用和微生物的化能合成作用等，③过程代表生产者的呼吸作用；根据箭头的方向可判断A为分解者，C为消费者，A、B、C包含的所有种群共同构成生物群落，A、B错误，D正确。碳循环是指碳元素在生物群落和非生物环境之间循环，碳通过含碳有机物的形式在A、B、C之间传递，主要通过CO2的形式在非生物环境与群落之间传递，C错误。 答案：D [例2]　气候变化与生态系统的碳循环密切相关，下表为甲、乙两个不同时期陆地生态系统与大气环境中的碳交换情况。下列叙述不正确的是(　　) 时期 碳吸收量(kgC·a－1) 碳释放量(kgC·a－1) 甲 1.20×1014 1.20×1014 乙 1.20×1014 1.26×1014 A．生态系统碳的吸收主要通过光合作用实现，碳的释放主要通过呼吸作用实现 B．甲时期陆地碳吸收量等于碳释放量，说明此时海洋在调节大气碳含量中无作用 C．乙时期大量植树造林可以使碳的吸收量和释放量趋于平衡，有利于碳循环 D．如果化石燃料的燃烧使碳释放量远远大于碳吸收量，会引起温室效应 解析：生物群落主要通过生产者的光合作用吸收非生物环境中的CO2，主要通过生物的呼吸作用释放CO2，A正确；海洋对于调节大气中的碳含量起着非常重要的作用，当大气中CO2增加，海洋能吸收CO2，当大气中的CO2发生局部短缺，水圈中的CO2也能及时进入大气，甲时期陆地碳吸收量和碳释放量相等，海洋参与了调节，B错误；乙时期大量植树造林可增加碳吸收量，使碳的吸收量和释放量趋于平衡，有利于碳循环，C正确；碳释放量远远大于碳吸收量会导致大气中CO2增多，引起温室效应，D正确。 答案：B 规律总结 “三看法”确认碳循环各成分 重难二　说明能量流动和物质循环的关系 1．图示关系 2．能量流动和物质循环的关系 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 [例3]　如图为生态系统能量流动和物质循环的关系图，下列叙述不正确的是(　　) A．图中白色箭头可表示能量流动过程 B．②表示热能散失的过程，生态系统一般需要通过①过程从外界获得能量 C．不易被分解的有害物质沿③④传递会表现出生物富集作用 D．若图中物质循环表示碳循环，则碳在⑤过程的传递形式主要为CO2 解析：能量流动是单向的，题图中白色箭头有循环过程，表示物质循环，黑色箭头表示能量流动过程，A错误；⑤表示碳在生物群落与非生物环境间循环的过程，该过程碳主要以CO2的形式传递，D正确。 答案：A [例4]　如图是一个草原生态系统的物质循环示意图，其中甲、乙、丙为生态系统中的三种组成成分。a～d代表4种动物的种群。下列相关叙述错误的是(　　) A．不同营养级之间的能量流动以有机物为载体 B．图中涉及的食物网为 C．a与其下一个营养级之间的能量传递效率为20% D．若该图表示的是生态系统的碳循环，则缺少“乙”指向“大气中的CO2库”的箭头 解析：根据双向箭头和a～d种群的能量可知，甲是生产者，乙是消费者(a是初级消费者，b、c是次级消费者，d是三级消费者)，丙是分解者。食物网由生产者(食物链的起点)和消费者组成，分解者不参与食物网的构成，图中涉及的食物网为，B错误；a与其下一个营养级(b、c)之间的能量传递效率为(10×106＋10×106)÷(100×106)×100%＝20%，C正确；消费者能进行呼吸作用产生CO2，CO2被释放到非生物环境，题图缺少“乙”指向“大气中的CO2库”的箭头，D正确。 答案：B 重难三　食物链(网)的构建 食物链(网)的构建方法 (1)根据捕食关系曲线构建食物链(网) 先上升先下降者为被捕食者，后上升后下降者为捕食者，故可以确定图中食物链为：乙→丙→甲。 (2)根据能量的含量“由多到少”构建食物链(网) 营养级 A B C D 能量(kJ) 15.9 870.7 0.9 141.0 生态系统中的能量流动是单向传递、逐级递减的，能量值大者为被捕食者，少者为捕食者。该表中食物链为：B→D→A→C。 (3)根据生物量(有机物的总干重)构建食物链(网) 图1和图2都是以每个营养级中有机物多少为依据的，图1中的食物链是丙→甲→乙；若两营养级的生物量相差不大，不足以构成10%～20%的比例，则两者应为同一营养级，故可以确定图2中的食物网是。 (4)根据有害物质的浓度“由少到多”构建食物链(网) 生物体 A B C D E 有机汞浓度(ppm) 0.06 7 0.51 68 0.39 生态系统中存在生物富集现象，即营养级越高，体内有害物质的浓度越高，两者在数值上呈正相关，故可以确定该表中食物网为：。 [例5]　如图显示某生态系统中四种生物体内不易分解的有害物质浓度比例。假设这四种生物构成一条食物链，则(　　) A．该食物链可以写成：丙→丁→甲→乙 B．丙与丁之间具有捕食关系 C．乙所需的能量最终来自丙 D．若甲的数量增加，可能引起乙的数量增加 解析：生态系统中的有害物质会沿食物链不断积累，因此营养级最高的生物，其体内积累的有害物质会最多，假设图中这四种生物构成一条食物链，则为乙→甲→丁→丙，A错误；丙与丁之间是捕食关系，丙捕食丁，B正确；乙是生产者，其所需的能量最终来自太阳能，C错误；甲以乙为食，若甲的数量增加，会导致乙的数量减少，D错误。 答案：B [例6]　某生态系统中，除分解者外，仅有甲、乙、丙、丁、戊五个种群，每个种群只处于一个营养级，相邻营养级之间的能量传递效率为10%～20%，一年内各种群同化的能量数值如下表所示(表中能量的单位相同)。下列相关叙述正确的是(　　) 种群 甲 乙 丙 丁 戊 能量 2.64 11.8 10.2 0.48 226.5 A．甲是初级消费者 B．乙和丙之间有捕食和种间竞争关系 C．表中缺少的生态系统成分是非生物的物质和能量 D．第二营养级和第三营养级之间的能量传递效率为12% 解析：能量流动是逐级递减的，若两营养级的能量相差不大，不足以形成10%～20%的比例，则两者应为同一营养级。由表中能量相对值分析可知，戊是生产者，该生态系统由两条食物链组成，这两条食物链分别是：戊→乙→甲→丁和戊→丙→甲→丁，甲是次级消费者，乙、丙之间存在种间竞争关系，A、B错误；表中缺少的生态系统成分除了非生物的物质和能量，还缺少分解者，C错误；能量传递效率是指两个营养级之间同化量的比值，所以第二营养级与第三营养级之间的能量传递效率是2.64÷(11.8＋10.2)×100%＝12%，D正确。 答案：D 重难四　探究土壤微生物的分解作用 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。 [例7]　某生物兴趣小组以带有落叶的表层土壤(深5 cm左右)为实验材料，研究土壤微生物的分解作用，对土壤处理情况见表。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 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．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 C．该实验的自变量为土壤是否进行灭菌处理，实验中的对照组是1组和3组 D．预期结论是1组、3组中的落叶不被分解，2组、4组中的落叶被不同程度地分解 解析：题述实验有两个变量：土壤是否灭菌和土壤湿度，其中2、4组对照可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；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，消除其他微生物的影响，B正确；题述实验有两个变量：土壤是否灭菌和土壤湿度，自变量为土壤是否灭菌时，湿润条件下1、2组形成对照，较干燥条件下3、4组形成对照，1、3组分别是两组对照实验的实验组，C错误；1组和3组由于没有微生物，落叶不被分解，2组和4组由于有微生物且土壤湿度不同，落叶被不同程度地分解，D正确。 答案：C 课时作业 题号 1 2 3 4 5 6 难度 ★ ★ ★★ ★ ★★ ★ 题点 物质循环的概念、范围、特点 碳循环的形式，生物在碳循环中的作用 碳循环过程图解，各生物成分的作用 生物富集作用 生物富集作用 物质循环和能量流动的关系 题号 7 8 9 10 11 12 13 难度 ★ ★ ★★ ★★ ★★ ★★ ★★★ 题点 探究土壤微生物的分解作用实验 探究土壤微生物的分解作用实验 碳循环示意图分析 探究土壤微生物的分解作用 氮循环过程分析 碳循环示意图分析 验证细菌对落叶的分解作用 [基础对点] 知识点一　碳循环与物质循环 1．关于生态系统的物质循环的叙述，不正确的是(　　) A．所指的物质是组成生物体的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．由于生物营养级越高得到的能量越少，故物质在循环过程中是不断递减的 答案：D 解析：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，不存在不断递减过程，D错误。 2．(全国卷Ⅲ改编)生态系统的物质循环包括碳循环和氮循环等过程。下列有关碳循环的叙述，错误的是(　　) A．消费者没有参与碳循环的过程 B．生产者的光合作用是碳循环的重要环节 C．土壤中微生物的呼吸作用是碳循环的重要环节 D．碳在非生物环境与生物群落之间主要以CO2形式循环 答案：A 解析：消费者能通过呼吸作用将有机物中的碳转化为无机物CO2，释放到非生物环境中，参与了碳循环，A错误；生产者的光合作用能将非生物环境中的无机碳转化为含碳有机物，是碳进入生物群落的重要途径，因此是碳循环的重要环节，B正确；土壤中的微生物的分解作用，能将有机物中的碳转化为无机物释放到非生物环境中，是碳返回非生物环境的重要过程，C正确；碳在非生物环境与生物群落之间主要以CO2的形式循环，在生物群落内部的传递形式是含碳有机物，D正确。 3．生物圈中的碳循环如图所示，下列相关分析正确的是(　　) A．图中a、b、c均表示生物进行呼吸作用释放CO2的过程 B．A是消费者，与B、C共同构成生态系统的所有组成成分 C．若E是化石燃料，则d过程的大量发生是加快全球变暖的原因之一 D．B主要通过c过程为生产者提供能量，有利于能量流动 答案：C 解析：题图中各组分的判断： 双向箭头指向生产者、大气中的CO2库 ↓ 其他所有成分都指向的为大气中的CO2库(D) 另一个是生产者(C) ↓ 除了大气中的CO2库之外， 有最多箭头指进的为分解者(B) ↓ A为消费者 题图中a表示环境中的CO2被生产者吸收、固定的过程，A错误；生态系统的组成成分包括非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者，B错误；E化石燃料的大量燃烧会释放大量的CO2，是加快全球变暖的原因之一，C正确；分解者(B)将有机物分解为无机物供生产者利用，而不是为生产者提供能量，D错误。 知识点二　生物富集以及能量流动与物质循环的关系 4．在煤燃烧、有色金属冶炼过程中铅会以微小颗粒被排放进入大气，然后沉降在土壤和植物表面，而铅进入植物和动物体内后将不易被排出。下列叙述错误的是(　　) A．铅能沿食物链在生物体内聚集，营养级越高的生物体内铅浓度越高 B．铅随大气、水和生物迁移等途径扩散，生态系统中铅循环具有全球性 C．铅通过动植物呼吸作用、分解者分解作用和化石燃料燃烧等返回非生物环境 D．减少化石燃料的燃烧、开发清洁能源是减少铅的生物富集现象的有效措施 答案：C 解析：铅化学性质稳定，不易被分解，不能最终通过动植物呼吸作用返回非生物环境，C错误。 5．(浙江1月，7)由于DDT严重危害生物的健康且不易降解，许多国家禁用DDT。但DDT能杀灭按蚊，有效控制疟疾的传播，因此2006年世界卫生组织宣布允许非洲国家重新使用DDT，使得非洲疟疾的新增病例大幅下降。下列叙述不合理的是(　　) A．喷施低浓度的DDT，也会在生物体内积累 B．DDT不易降解，不会在生物圈中大面积扩散 C．在严格管控的情况下，DDT可以局部用于预防疟疾 D．与第二营养级相比，第三营养级生物体内的DDT含量更高 答案：B 解析：因为生物体难以分解DDT，所以喷施低浓度的DDT，也会在生物体内积累，A正确；DDT不易降解，会沿着食物链进入到其他生物体内，生态系统中的物质循环具有全球性，DDT会在生物圈中大面积扩散，B错误；在严格管控的情况下，DDT可以局部用于预防疟疾，C正确；随着食物链的延长和营养级的增加，处于高营养级的生物体内DDT浓度高于处于低营养级的生物体内，因此与第二营养级相比，第三营养级生物体内的DDT含量更高，D正确。 6．物质循环与能量流动是生态系统的两大功能，两者同时进行，密不可分。下列有关物质循环与能量流动的说法，错误的是(　　) A．生产者通过光合作用合成有机物时，能量就从非生物环境流入生物群落 B．碳循环伴随着能量流动，由于生物体不能在代谢中利用散失的热能，导致温室效应 C．二氧化碳能够随着大气环流在全球范围内流动 D．能量流动和物质循环是同时进行的，彼此相互依存，不可分割 答案：B 解析：植物利用太阳能进行光合作用合成有机物时，能量就从非生物环境流入生物群落，A正确；碳循环过程中伴随着能量流动，温室效应产生的原因主要是化石燃料的大量燃烧和植被破坏造成的，B错误。 知识点三　实验：探究土壤微生物的分解作用 7．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，错误的是(　　) 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 答案：C 解析：实验组和对照组的单一变量是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，而实验组应为排除微生物作用的土壤。 8．某小组开展了“探究土壤微生物的分解作用”实验。下列相关叙述，错误的是(　　) A．为了更好地控制实验变量，一般选择在实验室中进行探究 B．处理时，可将土壤用塑料袋包好放在60 ℃恒温箱中处理1 h C．实验组和对照组最好选择洗净后的同种落叶进行实验 D．实验组中落叶的分解速度明显高于对照组的分解速度 答案：D 解析：将土壤埋在实验室设置的环境中，能更好地控制实验变量，保证实验结果的准确性，A正确；该实验的自变量是土壤微生物的有无，为了尽量避免改变土壤的理化性质，对实验组土壤的处理方法是将土壤放在60 ℃恒温箱中处理1 h，B正确；实验设计要遵循单一变量原则，无关变量保持相同且适宜，因此实验组和对照组最好选择洗净后的同种落叶进行实验，C正确；实验组应去除土壤中的微生物，即对实验组进行处理，尽可能排除土壤微生物的作用，对照组对土壤不作任何处理，存在土壤中的微生物，因此对照组中落叶的分解速度明显高于实验组的分解速度，D错误。 [能力提升] 9.我国政府在2020年的联合国大会上宣布，中国将于2030年前实现碳达峰(CO2排放量达到峰值)，力争在2060年前实现碳中和(CO2排放量与吸收量相等)。如图是生物圈中的碳循环示意图(图中生态系统的组成成分完整，但缺少部分途径)。下列相关分析错误的是(　　) A．增加E对CO2的吸收是实现碳中和的重要举措 B．若增加途径“A→E”，则成分C表示分解者 C．碳在E、D、B间主要以有机物的形式沿食物链传递 D．图中增加途径“C→A”和“A→E”后即可表示完整的碳循环 答案：D 解析：图中A、C向内箭头最多，则A、C可能为大气中CO2库或分解者，E为生产者。E表示生产者，主要是植物，生产者能吸收CO2，因此增加生产者对CO2的吸收，是实现碳中和的重要途径之一，A正确；若增加途径“A→E”，则“A→E”指生产者通过光合作用等固定CO2形成有机物，使碳从非生物环境进入生物群落，成分C表示分解者，B正确；E表示生产者，D表示初级消费者，B表示次级消费者，碳在E、D、B间主要以有机物的形式沿食物链传递，C正确；图中增加途径“C→A”和“A→E”后，还需要增加化石燃料等的燃烧途径才能表示完整的碳循环，D错误。 10．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 下列相关分析不合理的是(　　) A．方案1应设置两组，对照组土壤不进行处理，实验组土壤进行处理，以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实验组处理土壤要尽可能避免土壤理化性质的改变，这属于控制无关变量 答案：C 解析：进行实验时应遵循单一变量原则，方案1对照组土壤不进行处理，实验组土壤进行处理以防止土壤中的微生物影响实验，A合理；进行实验时应控制无关变量，如方案1实验组处理土壤要尽可能避免土壤理化性质的改变，D合理；淀粉遇碘液变蓝，方案2实验组土壤浸出液中含有微生物，将其加到含淀粉糊的烧杯中，一段时间后，若微生物分解了淀粉，滴加碘液溶液就不会变蓝，B合理；淀粉的分解产物属于还原糖，用斐林试剂进行检测必须水浴加热，然后观察颜色变化，方案2对照组向装有淀粉糊的烧杯中加入蒸馏水，淀粉不会被分解，C不合理。 11．氮在自然界中以多种形式存在，它们在岩石圈、水圈、大气圈、生物圈之间不断迁移变化。氮元素是组成蛋白质的基本元素，是一切生命结构的重要原料，氮循环对人类和其他生物都具有重要意义，如图是氮循环示意图。下列说法不正确的是(　　) A．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．所有生物都不能直接吸收、利用大气中的氮进行生物合成 C．硝化细菌可以通过硝化作用进行能量转换合成含碳有机物 D．氨化作用主要靠分解者完成，同时伴随着能量流动 答案：B 解析：据图分析，有的生物(如大豆根瘤菌)能直接吸收大气中的氮通过固氮作用进行生物合成，B错误；硝化细菌可以用外界环境中的无机物氧化释放的化学能，把CO2和H2O合成为贮藏能量的有机物，即通过硝化作用进行能量转换合成含碳有机物，C正确；图中动植物遗体及排遗物通过氨化作用形成铵态氮，所以氨化作用主要靠分解者完成，该过程中同时伴随着能量流动，D正确。 12．如图表示某生态系统碳循环的部分示意图。请回答下列问题： (1)图中的字母________表示大气中的CO2库，由于许多因素的影响，使其含量夏季________冬季。 (2)CO2被生产者吸收转变成体内物质进入生物群落，再被图中的A、B的________和C的分解作用以及E的燃烧，转变成CO2后再重新循环。若此生态系统中的生物群落处在正常演替过程中，生产者吸收的CO2量________整个生物群落排放的CO2量。 (3)若将本题图修改为该生态系统的能量流动示意图，可将D的含义改为______________，其他字母及文字代表的含义不变，还需要修改之处有：增加“光→A”、取消“→E→D”、____________。 答案：(1)D　低于　(2)呼吸作用　大于 (3)非生物环境　取消“D→A” 解析：(1)根据图中箭头指向及题干信息判断，A代表生产者、B代表消费者、D代表大气中的CO2库。大气中的CO2含量有明显的季节变化和昼夜变化，夏季光合作用比较强，所以夏季大气中的CO2含量比冬季低。 (2)生产者和消费者中的碳有一部分通过呼吸作用进入大气。在群落演替的过程中，生产者吸收的CO2量大于整个生物群落排放的CO2量。 (3)若将图修改为生态系统的能量流动示意图，则图中D将表示非生物环境，能量沿食物链和食物网单向流动，所以还应取消D到A的箭头。 13．下面是某小组同学为验证“细菌对落叶的分解作用”提出的两个实验方案。他们将同一种树的落叶分成甲、乙两组，实验过程中不断滴加无菌蒸馏水，使落叶保持潮湿。 方案1：将甲组放在无菌条件下，乙组放在自然条件下(暴露在空气中)。 方案2：将甲组的落叶灭菌后放在无菌条件下，乙组落叶灭菌后放在自然条件下(暴露在空气中)。 (1)上述两种实验方案能否达到实验目的？请说明理由。 方案1：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 方案2：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ____________________________。 (2)甲、乙两组实验为什么要用相同的落叶？ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________。 (3)现在由你进行实验设计，请写出你的设计方案。 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案：(1)方案1：不能。甲、乙两组的落叶均未进行灭菌处理，这可能导致甲、乙两组落叶被落叶上的原有微生物分解；乙组放在自然条件下，其落叶有可能被空气中的其他微生物分解，因此，两组实验均无法说明细菌对落叶的分解作用 方案2：不能。在自然条件下，空气中不仅含有细菌，还含有分解落叶的其他微生物，因此，不能说乙组落叶的分解只是由细菌引起的 (2)因为该实验的目的是研究细菌对落叶的分解作用，自变量为有无细菌，所以在设计对照实验时，要控制无关变量，如落叶状况等 (3)将甲、乙两组落叶都进行灭菌处理，然后将甲组和接种了能分解纤维素的细菌或其他细菌的乙组放在无菌条件下。实验过程中不断滴加无菌蒸馏水，使落叶保持潮湿。观察记录落叶的变化 1 学科网（北京）股份有限公司 $