3.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-（配套教参）【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中生物选择性必修第二册（人教版）

本讲义聚焦生态系统的物质循环及与能量流动的关系，以碳循环为核心案例，系统梳理其循环形式、过程（如光合作用、呼吸作用、分解作用）及特点，进而构建物质循环概念，再通过对比分析能量流动与物质循环的联系与区别，形成完整知识支架。 该资料通过图解分析、“三看法”判成分等设计培养科学思维，结合探究问题强化物质与能量观（生命观念），练习题融入教材改编与实际案例（如温室效应），课中助力教师高效授课，课后帮助学生回顾知识、弥补盲点。

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，概述物质循环的概念、过程和特点，强化物质与能量观。 2.通过分析比较生态系统能量流动与物质循环的过程，构建关系模型，强化科学思维。 知识点一　生态系统的物质循环 1.碳循环 （1）循环形式：在生物群落与非生物环境间主要以 　二氧化碳　的形式循环。 （2）过程图解 图中：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　分解者的分解作用　。 （3）大气和海洋在碳循环之间的关系 当大气中二氧化碳含量增加，　水圈　中的二氧化碳含量也随之增加；如果大气中的二氧化碳发生局部短缺，水圈中的二氧化碳也能及时　进入大气　。 （4）温室效应 ①形成原因：主要是　化石燃料　的开采和使用使大气中　二氧化碳　含量迅速增加，打破了生物圈碳循环的平衡。 ②应对方法：一方面要减少　二氧化碳排放　，另一方面要提高　森林覆盖率　。 2.物质循环的概念 （教材P61“思考·讨论”）与自然界的碳循环关系最密切的两种细胞器是　线粒体和叶绿体　。 （1）碳循环在生物群落中以CO2形式进行。 （×） 提示：碳循环在生物群落内部以含碳有机物的形式进行。 （2）碳在生物群落内部可以实现循环。 （×） 提示：碳循环发生在生物群落和非生物环境之间。 （3）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。 （×） 提示：参与物质循环的是组成生物体的C、H、O、N、P、S等基本元素。 （4）海洋对于调节大气中的碳含量起着非常重要的作用。 （√） （5）碳循环中生物的呼吸作用和微生物的分解作用，导致了温室效应现象的出现。 （×） 提示：温室效应形成的原因主要是化石燃料的过度开采和使用。 探究｜以碳循环为例分析生态系统的物质循环 如图是自然界碳循环的简图，据图分析并回答下列有关问题： （1）图中的甲、乙、丙分别是什么？①、②、③分别表示什么过程？ 提示：分解者、消费者、生产者。通过分解者、生产者、消费者的呼吸作用将生物群落内的有机物分解为CO2，返回大气中。 （2）大气中CO2进入生物群落的主要途径是什么？（用图中序号表示） 提示：④。 （3）碳循环都是双向的吗？说明理由。 提示：不都是。①CO2在生物群落和非生物环境之间是双向循环的。②在生物群落内部，沿食物链（网）传递时，碳循环不是双向的，只能由低营养级向高营养级单向传递。 （4）如果人们不按生态规律办事，乱砍滥伐森林，对生态系统的碳循环有何影响？ 提示：打破碳循环平衡，使大气CO2进入生物群落过程受阻，大气中CO2的含量会明显增多。 1.明确有关碳循环的四点内容 （1）存在形式 （2）流动形式 （3）进入生物群落的途径 （4）返回非生物 环境的途径 2.“三看法”巧判碳循环模型中的成分 1.（教材P62“图3－10”改编）如图为生物圈中碳元素的循环过程，下列有关叙述错误的是（　　） A.④过程代表光合作用或化能合成作用，③过程代表呼吸作用 B.图中甲、乙、丙分别代表分解者、生产者和消费者 C.碳循环是指碳元素在甲、乙、丙之间以CO2的形式传递 D.图中甲、乙、丙包含的所有种群共同构成生物群落 解析：C　碳元素在生物群落中的传递主要沿食物链和食物网进行，传递形式为含碳有机物，故碳元素在甲、乙、丙之间以含碳有机物的形式传递，C错误。 2.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 解析：D　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。 知识点二　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。 （1）能量流动伴随着物质循环在生态系统中反复利用。 （×） 提示：物质可以循环利用，但能量不能反复利用。 （2）沼渣、沼液作为肥料还田，使物质能够循环利用。 （√） （3）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：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。 （4）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。 探究｜分析能量流动与物质循环的关系 如图为生态系统能量流动和物质循环的关系图，据图思考： （1）③④是否既能表示能量流动也能表示物质循环？说出理由。 提示：不能。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。而③④只是在生物群落中，不能表示物质循环。 （2）怎样理解能量流动和物质循环在生态系统中相依相伴进行？ 提示：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；物质是能量沿食物链（网）流动的载体；能量是物质在生物群落和非生物环境之间循环往返的动力。 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 1.（2025·福建龙岩期末）某生态系统的物质循环与能量流动的部分情况如图所示，甲、乙、丙是该生态系统的组成成分，其中1～4是乙中的四种生物。下列叙述错误的是（　　） A.该生态系统在物质和能量上不能自给自足 B.图中甲、丙是实现生态系统物质循环的关键生态成分 C.由生物1向生物2传递的能量最多占生物1同化量的20％ D.大气中CO2的来源除了①③④，还包括化石燃料的燃烧等 解析：C　生产者利用的是太阳能，生态系统在能量上不能自给自足，A正确；甲和大气中CO2库是双箭头，所以甲是生产者，乙是消费者（生物1是第二营养级，生物2、3是第三营养级，生物4是第四营养级），丙是分解者。生产者和分解者是实现生态系统物质循环的关键生态成分，B正确；能量传递效率指相邻营养级的同化量的比值，生物1是第二营养级，生物2、3是第三营养级，第二营养级和第三营养级之间的能量传递效率在10％～20％之间，C错误；结合图示可以看出，大气中CO2的来源除了①生产者的呼吸作用、③消费者的呼吸作用、④分解者的分解作用外，还包括化石燃料的燃烧，D正确。 2.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 解析：C　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。 课堂小结 1.如图为生态系统碳循环示意图，图中A、B、C代表生态系统成分，数字表示碳的流动。下列叙述正确的是（　　） A.图中生产者和B、C构成了两条食物链 B.该生态系统平衡时，⑥⑦的总量等于①的总量 C.①②⑥⑦为CO2形式，③④⑤为有机物形式 D.经③流向B的碳全部储存于B体内的有机物中 解析：C　据图分析，B表示消费者，C表示分解者，它们不能构成食物链，食物链包含生产者和消费者，A错误；该生态系统平衡时，输入生物群落的碳等于输出的，输入的为生产者同化的碳的总量①，输出的为生产者、消费者和分解者呼吸作用释放的，即②⑥⑦，①＝②＋⑥＋⑦，因此⑥⑦之和小于生产者同化的碳的总量，B错误；①表示光合作用，②表示呼吸作用，⑥表示分解者的分解作用，⑦表示消费者的呼吸作用，这些过程的碳元素为CO2形式；③表示捕食关系，④表示生产者的碳元素以残枝败叶形式流向分解者，⑤表示消费者的碳元素以遗体粪便流向分解者，碳元素都是以有机物形式，C正确；经③流向B的碳大部分通过呼吸作用以二氧化碳形式散失，少量的碳元素储存于B体内的有机物中，D错误。 2.（教材P63“与社会的联系”改编）科学家们特别强调，人类活动引发的气候变暖“是仅次于核武器，排名第二的威胁”。就是说，“温室效应”将给人类带来灾难。下面有关温室效应的叙述不恰当的是（　　） A.化石燃料的燃烧加剧了温室效应 B.碳元素在生物群落和非生物环境之间以CO2的形式循环 C.碳元素在生物群落中主要以有机物的形式存在 D.植树造林、退耕还林是解决温室效应的最主要措施 解析：D　减少化石燃料的燃烧，开发新能源是解决温室效应的最主要措施。 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.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 解析：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。 4.如图为一个简化的生态系统能量流动和物质循环示意图，对图中箭头的含义表述不正确的是（　　） A.④和⑤可表示生物群落中能量的散失 B.⑤可表示生物群落中的物质回归非生物环境 C.②表示能量在生物体之间单向流动 D.①可表示碳元素从CO2转变为有机物 解析：A　由图可知，生物群落中能量是通过④呼吸作用以热能散失的，A错误；生物群落中的物质回归到非生物环境被草利用是通过⑤分解者的分解作用进行的，B正确；能量在不同营养级间单向流动，如图中的②，C正确；碳元素从CO2转变成有机物是通过①光合作用进行的，D正确。 5.生物兴趣小组对某农田生态系统的碳循环过程进行了调查，并绘制碳循环过程示意图。 （1）在农田生态系统中，农作物通过过程①光合作用从大气中吸收二氧化碳并固定在农作物体内。土壤碳库中的有机物由分解者通过过程②分解作用（或呼吸作用）转变成无机物重新被植物利用。 （2）碳元素在大气碳库、植物碳库和土壤碳库之间循环的主要形式是CO2，人类活动加速（填“加速”或“减缓”）了碳循环的进程。 （3）物质循环过程伴随着能量流动，据图分析，输入农田生态系统的能量包括农作物固定的太阳能、种子和有机肥中含有的能量。 （4）有同学认为生态系统物质是循环利用的，无须不断向农田中施加肥料。你是否同意该 同学的观点？不同意，请给出你的理由农产品源源不断自农田生态系统中输出，其中的元素不能归还土壤，所以需要不断施加肥料。 解析：（1）过程①是从大气中吸收二氧化碳并固定在农作物体内，表示光合作用；过程②是分解者的分解作用（呼吸作用），通过分解作用将土壤碳库中的有机物转变成无机物。（2）碳元素在大气碳库、植物碳库和土壤碳库之间循环的主要形式是CO2，人类作为消费者可以加速物质循环和能量流动，所以人类活动加速了碳循环的过程。（3）从图中看出输入农田生态系统中的能量有农作物固定的太阳能、种子和有机肥中含有的能量。（4）由于农产品源源不断自农田生态系统中输出，其中的元素不能归还土壤，所以需要不断施加肥料，这与物质循环不矛盾，所以不同意该同学观点。 一、概念梳理必记 1.碳在非生物环境中主要以CO2的形式存在，在生物体内主要以含碳有机物的形式存在。 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。 3.无机（非生物）环境中的碳元素进入生物群落依赖光合作用、化能合成作用。生物群落中的碳进入无机环境主要依赖呼吸作用（分解者通常称之为分解作用），还可以通过化石燃料的燃烧。 4.减缓温室效应我们应主要做的工作：（1）植树造林；（2）减少化石燃料燃烧。 5.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。 6.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。 二、长句表达必明 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.能量流动和物质循环的不同点是在物质循环过程中，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。 知识点一　生态系统的物质循环 1.下列有关碳循环的叙述错误的是（　　） A.生产者合成的含碳有机物通过食物链（网）被各级消费者所利用 B.碳在生物群落与非生物环境之间循环主要是以CO2的形式进行的 C.CO2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 D.生态系统的物质循环中所说的“生态系统”是指地球上的森林生态系统 解析：D　生态系统的物质循环中所说的“生态系统”是指地球上最大的生态系统——生物圈，D错误。 2.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 解析：C　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。 3.（2025·云南临沧高二期末）如图为碳循环的部分示意图，下列叙述正确的是（　　） A.CO2只能通过光合作用从非生物环境进入生物群落 B.过程b只能代表生物的呼吸作用 C.能参与过程a、b的生物必定含有叶绿体或线粒体 D.通过过程a，能量输入到生物群落中 解析：D　光合作用和化能合成作用都能利用二氧化碳合成（CH2O），因此CO2能通过光合作用或化能合成作用从非生物环境进入生物群落，A错误；过程b表示（CH2O）分解产生二氧化碳，该过程可表示生物的呼吸作用和化石燃料的燃烧作用，B错误；过程a是利用二氧化碳合成（CH2O），表示光合作用和化能合成作用，光能自养型的蓝细菌和化能合成作用的生物都不含叶绿体，过程b可表示生物的呼吸作用，既可以表示有氧呼吸，也能表示无氧呼吸，有氧呼吸和无氧呼吸的原核生物可以没有线粒体，C错误；过程a是利用二氧化碳合成（CH2O），表示光合作用和化能合成作用，通过过程a，能量输入到生物群落中，D正确。 4.下列有关生态系统物质循环的说法错误的是（　　） A.在物质循环过程中，无机环境中的物质可以被生物群落反复利用 B.温室效应形成的主要原因是生物圈中的碳循环平衡被打破 C.碳在生物群落和非生物环境之间的循环主要是以含碳有机物的形式进行的 D.组成生物体的元素，不断进行着从生物群落到非生物环境，又从非生物环境到生物群落的循环过程 解析：C　在物质循环过程中，无机环境中的物质可以通过多种途径被生物群落反复利用，A正确；煤、石油和天然气的大量燃烧等导致大气中二氧化碳浓度升高，生物圈中的碳循环平衡被打破，从而加剧了温室效应的形成，B正确；碳在生物群落和非生物环境之间的循环主要是以二氧化碳的形式进行的，二氧化碳是无机物，C错误。 5.生态系统中的物质是循环利用的，则要向农田中施加N、P、K等肥料的原因是（　　） A.在没有物质输出的情况下，物质在某一个封闭生态系统中是循环的 B.生态系统中的物质自给自足的前提是物质循环的全球性 C.一块农田中的一些无机盐会随着农产品输出而导致农田中的无机盐减少 D.一块农田不是一个生态系统，物质不能循环利用 解析：C　一块农田是开放的生态系统，农田中的一些无机盐会随着农产品输出而导致农田中的无机盐减少，所以要施肥，C符合题意。 知识点二　能量流动和物质循环的关系 6.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，使能量在生物群落与非生物环境之间循环往复 B.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复 C.物质循环的过程中伴随着能量流动 D.二者相互依存，不可分割 解析：A　生态系统中物质是能量的载体，但能量不能在生物群落与非生物环境之间循环往复，A错误。 7.关于生态系统的物质循环和能量流动，下列叙述错误的是（　　） A.碳循环主要是以二氧化碳的形式进行，具有全球性 B.除了碳循环，其他物质如氮、硫等，在生态系统中也反复循环 C.没有太阳能，自然界的能量流动难以维持 D.狼捕食兔，兔体内的能量就全部流入到狼体内 解析：D　碳循环主要是以二氧化碳的形式进行，物质循环的特点是循环往复、反复利用，具有全球性，A正确；在生态系统中，组成生物体的C、H、O、P、S等元素，不断进行着从非生物环境到生物群落，再回到非生物环境的循环，B正确；生态系统中，各种生物进行生命活动所需能量的根本来源是绿色植物固定的太阳能，没有太阳能，植物就无法进行光合作用，不能制造有机物，其他生物因得不到有机物而死亡，因此自然界中的能量就会无法流动，C正确；能量在沿着食物链流动的过程中是逐级递减的，因此狼捕食兔，兔体内的能量不会全部流入到狼体内，D错误。 8.（2025·河南周口高二期末）生态系统中的物质循环伴随着能量流动，如图为生态系统的碳循环示意图。下列分析正确的是（　　） A.图示中“大气”的成分只是氧气 B.图示生态系统中的能量流动方向是动物到植物、微生物到动物、微生物到植物 C.生理过程②③④均表示植物的光合作用 D.过程②的意义不仅在于为生物的生活提供物质和能量，还维持了生物圈的碳—氧平衡 解析：D　图示中“大气”的成分是氧气和二氧化碳，A错误；图示生态系统中的能量流动方向是植物到动物、动物到微生物、植物到微生物，B错误；生理过程①③④均表示生物的呼吸作用，②表示植物的光合作用，C错误；过程②表示植物的光合作用，是绿色植物在叶绿体中利用光能把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。其意义不仅在于为生物的生活提供物质和能量，还维持了生物圈的碳—氧平衡，D正确。 9.（2025·山东济宁开学考试）“哥本哈根气候变化大会”再次引起人们对温室气体排放的关注，大会所倡导的低碳生活获得普遍认同。根据如图所示碳循环的部分过程进行有关分析，正确的是（　　） A.生物群落内部进行碳循环的物质形式是CO2 B.参与①过程的生物包括生产者、消费者和分解者 C.①过程增强后，③④⑤过程随之增强，可以通过增强①减少大气中CO2 D.开发太阳能、水能、核能等新能源，可减少人类对⑤过程的依赖 解析：D　碳元素在生物群落内部以含碳有机物的形式传递，在非生物环境和生物群落之间主要是以CO2的形式传递，A错误；①过程表示光合作用，参与①过程的生物主要是绿色植物，B错误；①过程，即光合作用过程增强后，③④过程可能增强，但⑤化石燃料的燃烧过程与光合作用没有必然的联系，随着保护生态环境的提出，我们应该减少化石燃料的燃烧，保护环境，C错误；⑤过程表示化石燃料的燃烧，要减少该过程，需要开发太阳能、水能、核能等新的清洁能源才行，D正确。 10.土壤含碳量是指土壤中所有含碳有机物的含量，主要包括腐殖质、动植物残体和微生物体，这些有机物对土壤的肥力、结构以及全球碳循环都有重要影响。科研人员以某荒漠草原为对象，研究不同放牧强度对草原土壤有机碳储量的影响，实验数据如下表所示。下列说法正确的是（　　） 放牧强度 土壤有机碳储量/（g·m－3） 0～10 cm 10～20 cm 20～30 cm 30～40 cm 无 2 264.83 2 208.22 2 087.53 1 913.2 轻度放牧 2 688.23 2 401.37 2 164.3 1 947.3 中度放牧 2 810.76 2 445.04 2 196.6 1 937.5 重度放牧 2 246.72 1 984.55 1 903.48 1 682.7 A.碳循环是指CO2在非生物环境和生物群落之间的循环过程 B.中度放牧最有利于增加土壤有机碳储量 C.重度放牧下，牲畜对植物的取食量最少 D.覆盖地膜是增加土壤含碳量的有效措施 解析：B　碳循环是指碳元素在非生物环境和生物群落之间的循环过程，A错误；由表可知，中度放牧情况下，0～30 cm土壤有机碳储量都最多，故中度放牧最有利于增加土壤有机碳储量，B正确；由表可知，重度放牧导致牲畜对植物的取食增强，减少了土壤中有机物的输入，C错误；覆盖地膜不利于植物生长，不是增加土壤含碳量的有效措施，D错误。 11.（2025·河北张家口期末）“碳达峰”是指在某一时刻，二氧化碳的排放不再增加达到峰值，之后逐步回落。“碳达峰”目标包括碳达峰年份和峰值。“碳中和”是指通过植树造林、节能减排等形式，抵消CO2排放总量，实现相对“零排放”。如图为某生态系统碳循环图解，图中数字表示生理过程或化学反应过程。下列叙述正确的是（　　） A.该生态系统中的生物群落由A、B、D构成 B.用图中数字构建的“碳中和”数学模型为⑩＝①＋②＋③ C.森林发展至稳定后，大气中CO2含量仍会存在昼夜变化和季节变化 D.能量作为动力，可使碳不断地在生物群落中循环往返 解析：C　据图可知，图中的A和D之间有双向箭头交换，且大多数箭头都指向D，故D表示大气中的二氧化碳库，该生态系统的生物群落不包括D，A错误；题图中CO2的排放量包括①、②、③、④，CO2的减少量为⑩，而碳中和指CO2排放量与减少量相等，因此用图中的数字构建的碳中和数学模型是⑩＝①＋②＋③＋④，B错误；植物的光合作用和呼吸作用受到温度和光照等影响，故森林发展至稳定后，大气中CO2含量仍会存在昼夜变化和季节变化，C正确；在生态系统中，物质是能量的载体，能量作为动力，使物质能够不断在生物群落和非生物环境中循环，在生物群落中不能完成碳的循环往返，D错误。 12.（2025·河南开封高二期末）图1为某生态系统的物质循环示意图，其中甲、乙、丙、丁为生态系统的组成成分，A、B、C、D是丙中关系密切的四种生物。图2为某生态系统的能量金字塔简图，其中①②③④分别代表不同的营养级。图3为能量流经图2所示生态系统第二营养级的变化示意图，能量的单位为kJ。 （1）图1表示碳循环过程示意图，图中一共有3条食物链。 （2）若图1中的生产者固定了10 000 kJ的能量，则图中D理论上最少可获得的能量为10kJ。 （3）若图2中营养级①所固定的太阳能总量为3 125 kJ，则营养级①②之间的能量传递效率是12.8％。从中可以看出生态系统的能量流动具有单向流动，逐级递减的特点。 （4）分析图3中能量关系可知，代表第二营养级用于生长、发育和繁殖的能量的是乙，第三营养级粪便中的能量属于第二营养级固定的能量。 （5）该生态系统中，物质循环和能量流动的内在联系是物质是能量的载体，能量推动物质的循环。 解析：（1）由图可知图1表示碳循环过程示意图，图1中，丙、乙和丁都指向甲，说明甲是大气中的二氧化碳库。乙可以固定来自大气的二氧化碳，乙为生产者，丙中为消费者，乙和丙均有含碳有机物流向丁，说明丁为分解者，因此图中的食物链有：乙→A→B→D、乙→A→D、乙→A→C，共3条食物链。（2）若图1中的生产者固定了10 000 kJ的能量，食物链为：乙→A→B→D，则图中D理论上最少可获得的能量为10 000×10％×10％×10％＝10 kJ的能量。（3）若图2中营养级①所固定的太阳能总量为3 125 kJ，第二营养级的同化量＝摄入量－粪便量＝500－100＝400 kJ，则营养级之间的能量传递效率是400÷3 125×100％＝12.8％。第二营养级能量比第一营养级少，且能量流动不可逆，从中可以看出生态系统的能量流动具有单向流动、逐级递减的特点。（4）分析图3中能量关系可知，代表第二营养级用于生长、发育和繁殖的能量的是乙，丙为呼吸作用散失的能量。第三营养级粪便中的能量不属于第三营养级的同化量，而属于第二营养级固定的能量。（5）能量流动和物质循环是生态系统的主要功能，二者是同时进行的，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，物质是能量的载体，能量是物质循环的动力。 13.（2025·福建厦门高二期末）凋落物分解是森林碳循环和全球碳平衡的一个关键环节，其分解特性影响着森林生态系统的能量流动和物质循环。回答下列问题： （1）凋落物分解主要依靠生态系统组成成分中的分解者，此过程中碳元素的形式变化为有机物→CO2等无机物 。 （2）大量研究表明，氮元素是调控森林凋落物分解速率的关键因素。我国科学家对东北温带森林的62种树木凋落物进行了分解实验。首先测定各树种凋落物的初始含量，将N含量高于1.39％的归为高N组（29种），低于1.39％的归为低N组（33种）。每个树种的凋落物单独装入尼龙网中，连续监测10年，得到图示结果。 由图可知，凋落物分解速率与初始氮含量的关系是初期（0～5年）凋落物分解速率与初始氮含量呈正相关，后期（5～10年）凋落物分解速率与初始氮含量呈负相关。 （3）研究团队对低N组的五角槭的叶片喷施氮肥，使其氮含量增加，收集其凋落物，与未加氮肥的五角槭凋落物一起放置野外进行上述实验。 ①该实验相比（2）的实验，可以排除不同树种凋落物中其他物质的影响。 ②该实验所得结果仍然支持（2）中的规律。 （4）进一步研究发现：与低N组相比，高N组中发现了更多的微生物残体，请解释原因高N组为微生物提供更多的N元素作为营养物质，微生物繁殖速度加快，产生微生物残体更多。 （5）为解释（2）中的规律，科学家提出“凋落物分解过程中积累的微生物残体会抑制凋落物分解，微生物残体越多抑制效果越明显”的观点。请设计实验方案验证此观点。对照组：某一树种的凋落物 实验组1：同一树种的等量凋落物＋低N组分离得到的微生物残体 实验组2：同一树种的等量凋落物＋高N组分离得到的微生物残体 观测指标：不同时间地点凋落物剩余质量的比例 预期结果：实验2＞实验1＞对照组。 （要求：写出对照组、实验组、观测指标和预期结果。可供选择的材料有：某一树种凋落物、低N组分高得到的微生物残体、高N组分离得到的微生物残体） 解析：（1）凋落物分解主要依靠生态系统组成成分中的分解者，分解者可将动植物遗体残骸和动物粪便分解成无机物。此过程中碳元素的形式变化为有机物→二氧化碳等无机物。（2）由图可知，初期（0～5年）凋落物分解速率与初始氮含量呈正相关，后期（5～10年）凋落物分解速率与初始氮含量呈负相关。（3）（2）的实验对东北温带森林的62种树木凋落物进行了分解实验。而该实验只对五角槭凋落物进行研究，该实验相比（2）的实验，可以排除不同树种凋落物中其他物质的影响。（4）高N组为微生物提供更多的N元素作为营养物质，微生物繁殖速度加快，产生微生物残体更多。（5）分析题意可知，该实验的自变量为N含量的多少，因变量为不同时间地点凋落物剩余质量的比例。 实验方案：对照组：某一树种的凋落物 实验组1：同一树种的等量凋落物＋低N组分离得到的微生物残体 实验组2：同一树种的等量凋落物＋高N组分离得到的微生物残体 观测指标：不同时间地点凋落物剩余质量的比例 预期结果：实验2＞实验1＞对照组 12 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $