第3章 第3节 生态系统的物质循环-【成才之路·学案】2025-2026学年高中生物选择性必修2 生物与环境同步新课程学习指导(人教版)

079 第了节生态系统的物质循环 课标要求 核心素养 1.分析生态系统中的物质在生物群落和非生物环境 1.生命观念：运用物质与能量观，分析生态 之间不断循环。 系统中的物质循环和能量流动的关系。 2.举例说明利用物质循环和能量流动规律，人们能 2.科学思维：运用模型和建模，分析碳循环 够更加科学、有效地利用生态系统中的资源。 的过程和特点。 3.阐明某些有害物质会通过食物链不断地富集的 3.社会责任：阐明温室效应和生物富集效 现象。 应的原理，保护环境。 必备知识 自主梳理 ●碳循环 1.碳循环的过程 (1)在生物群落与非生物环境之间：主要是以 的形式进行的。 (2)在生物群落内：以 的形式进行。 2.过程图解 →大气中的C02库 水固中的C02库 个燃烧 呼吸 非生物环境 作用 煤、石油等 生物群落 生产者 摄食 消费者 遗体和排遗物 分解者 3.温室效应 (1)形成原因： 大大增加了二氧化碳的排放，加剧了温室效应。 (2)危害：引起全球性的气候变化 (3)采取措施：减少 排放和大力 提高森林覆盖率。采取秸秆还田等，提高农田 土壤储碳量。 4.物质循环 （1)概念：组成生物体的 等元素，都在不断进行着 的循环过程，又叫生物地球化学循环。 (2)特点 ① 生物地球化学循环。 ② 物质可被生物群落反复利用。 080 〉微思考 大力植树造林会缓解温室效应，从物质循环的角度分析原因。 白生物富集 1.概念 生物体从周围环境吸收、积蓄 使其在机体内浓度 环境浓度 的现象。 2.特点 (1)沿着食物链逐渐在生物体内 最终 在食物链的顶端。 (2)具有全球性。 3.类型 (1) ,如铅、镉、汞等。 (2) ,如DDT、六六六等。 (3) 0 教材隐性知识 (P4“图3-11”拓展)如图所示为DDT通过某条食物链 鱼鹰体内DDT的 的积累过程（单位：mg/kg)。 含量2.5×10 (1)请写出图中所示食物链： 大鱼体内DDT 的含量2×109 -小鱼体内DDT的含量 (2)比较该食物链中各营养级的DDT浓度： 5×10 一浮游植物体内DDT的含量 4×108 由此可得出的结论是 水中DDT的含量 3×102 目能量流动和物质循环的关系 1.区别 (1)物质循环具有 料 的特点。 (2)能量流动是 的，是单方向不循环的。 2.联系 (1)二者 彼此相互依存，不可分割。 (2)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。 】微思考 氮元素在生物群落和非生物环境之间也是不断循环的。为什么还要往农田中不断地添加氨 肥呢？ 081 四探究土壤微生物的分解作用 1.原理 (1)土壤中生活着肉眼看不见的细菌、丝状真菌和呈放射状的放线菌，它们在生态系统中的成分 是 0 (2)由于各地 等因素不同，落叶在土壤中被分解的时间也是不同的。 2.实验方案 实验过程 案例1 案例2 土壤微生物能分解落叶 实验假设 土壤微生物能分解淀粉 使之腐烂 实验组 对土壤 处理 A烧杯中加入30mL土壤浸出液+适量淀粉糊 实验 设计 对照组 对土壤不作任何处理 B烧杯中加入 +与实验组等量的淀粉糊 自变量 是否对土壤进行处理 是否加入土壤浸出液 A1 加入碘液不变蓝 预期实 在相同时间内，实验组 A2 加入斐林试剂水浴加热 验现象 落叶腐烂程度小于对 照组 B1 加入碘液变蓝 B B2 加入斐林试剂水浴加热 3实验结果：与预期实验现象一致。 4.实验结论： )自我检测 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.在碳循环中生产者只起固定C02的作用。 4.生态系统的物质循环和能量流动是独立进行的。 5.物质是单向流动、不可循环的。 6.铅、汞等重金属可沿着食物链不断积累和浓缩。 7.可采用加热烘干的方法除去实验组中的土壤微生物。 8.应将实验组和对照组的土壤放在隔绝空气的条件下。 合作探究能力提升 任务一：分析炭循环 ●情境解读 图形情境：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。 大气中C02库 ●合作探究 ① 、④ 1.图中的甲、乙、丙分别是什么？①②、③分别表示什么过程？ 甲 丙 082 2.大气中C0,进入生物群落的主要途径是什么？（用图中序号表示） 3.碳循环都是双向的吗？说明理由。 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？ ●典例剖析 例 我国以生态文明思想为指导，坚定走绿色低碳发展道路，力 大气中的C02 争在2060年前实现碳中和。如图为生态系统碳循环示意 ①/② ④ 图，其中字母表示生态系统的组成成分，序号①~⑤和⑦表 示CO,的排出量或吸收量。下列有关说法正确的是() A.⑥代表的摄食过程中，碳元素以C0,形式流动 煤、石油等 B.为了实现碳中和，可增加代表光合作用的④过程 C.C→B→AD是一条完整的食物链 D.碳循环是指CO,在生物群落和非生物环境之间的循环 》变式训练 1.如图为某生态系统碳循环的过程。下列有关叙述正确的是 ( A.d表示大气中的CO2库，由于许多因素的影响其含量冬季低于夏季 B.通过a的吸收，a、b的呼吸作用、c的分解作用及e的燃烧，实现碳循环 C.在正常演替过程中，生产者固定C02量小于整个生物群落排放C02量 D.只需将d的含义改为非生物环境，右图即可为该生态系统的能量流动 动植物遗体 示意图 ●归纳提升 1.碳循环分析 (1)碳存在形式 「非生物环境：C02和碳酸盐 生物群落：含碳有机物 (2)碳循环形式 进入生物群落 生物群落内部 返回无机环境 形式 C0, 含碳有机物 C0, a.生产者和消费者的呼吸作用 光合作用和化能合成 方式 通过食物链或食物网 b.分解者的分解作用 作用 c.化石燃料的燃烧 方向 在群落内部单向，群落与非生物环境之间双向 083 (3)碳元素的传递规律：碳元素在非生物环境与生物群落之间传递时，只有生产者与非生物环境 之间的传递是双向的，其他成分之间的传递都是单向的（判断生态系统各成分的依据）。 2.温室效应 形成原因 对应措施 改善能源结构，减少化石 (1)化石燃料的大量燃烧，排放过量C0。 燃料燃烧，开发新能源 (2)植被被破坏，降低了植物对C02合量的调节能力→大力推进植树造林 任务二：分析生物富集现象 ●情境解读 生活情境：1950年，日本水保市发生了一桩怪事：许多猫一反常态，成日怪叫，行为癫狂，据统计最 终超过五万只猫集体跳海。3年之后，水保市出现了很多病人，他们浑身抽搐，身体弯弓高叫，没 过多久就耳聋眼瞎，五感尽失，精神失常，最终死亡。研究机构查明，水俣工厂直接将污水排入河 中，其中的氯化汞和硫酸汞同底泥中一种叫甲基钻氨素的细菌发生化学反应，转化成为剧毒物质 甲基汞，水俣病正是有机汞中毒引起的。 ●合作探究 1.生物体内有机汞的浓度远高于环境中的有机汞浓度的现象称为什么？ 2.假如甲喜欢吃肉食性鱼类，乙喜欢吃植食性鱼类。谁更易患水俣病？说明你的理由。 3.汞的富集和能量传递在生物群落中的传递途径是什么？ 4.生物富集现象也有全球性吗？说明你的理由。 084 ●典例剖析 例多氯联苯(CB)是持久性有机污染物，有强致畸性，厦门湾海域及其水产动物体内P心B的含 量如下表。下列叙述错误的是 ( 不同季节海域PCB 不同水产动物肌肉组织 采样点 平均含量(ug/kg) PCB平均含量(g/kg) 春 夏 秋 冬 1 0.025 0.03 0.065 0.072 叫姑鱼 中华海鲶 斑鲧 青石斑 火枪乌贼 2 0.025 0.03 0.06 0.08 3 0.062 0.025 0.018 0.142 0.12 0.15 0.18 0.01 0.08 A.若极地生物体内也可以检测到PCB的存在，则体现了物质循环的全球性特点 B.根据结果推测中华海鲶和斑暩可能处于较高营养级 C.PCB污染说明PCB在环境中的存在形式不稳定 D.此研究对人类食用水产品的种类和季节等具一定指导意义 〉变式训练 2.某水域DDT的污染状况如表。下列叙述错误的是 () 成分 DDT含量/(g·kg1) 水 0.1 底泥 0.7 水生植物 6.3 浮游动物 21.0 鲫鱼 19.4 乌鳢 124.4 A.水生植物同化的太阳能只有少部分传递给乌鳢 B.此水域中水生植物所含能量最多，浮游动物和鲫鱼可能属于同一营养级 C.DDT可以通过水和生物迁移等途径扩散到世界各地，这种现象具有全球性 D.DDT进入环境便参与生态系统的物质循环，其循环过程与碳循环过程相同 ●归纳提升 1.生物富集 (1)发生生物富集的条件 ①富集物质在环境中的存在形式必须是比较稳定的。 ②富集物质必须是生物体能够吸收的。 ③富集物质在生物代谢过程中是不易被分解的。 ●085 (2)常见存在生物富集现象的污染物：重金属如铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)等，人工合成的有机物 如DDT、六六六等以及一些放射性物质。 (3)富集的过程 ①途径：食物链（网）。 ②实例—铅的富集过程 燃烧 煤和矿石中的铅 →空气中的铅微粒 炼 最高营养级（合铅量最高) 降水 积累 土壤、水体中的铅 吸收，生产者、浮游动物 捕食 各级消费者 注：人是生物富集的最大受害者。 2.能量流动、物质循环与生物富集的关系图解 CO2、能量散失 呼吸作用 呼作 吸用 受作用 →C02光合作用)生产者 摄食 初级次级 H20 消费者 吸收 卡吸收 吸收 光能 吸收 体使水体便 水体 大气水体 分解者 体 分解作用 CO2、能量散失 代表物一… 代表能 …代表生 质循环 量流动 物富集 3.能量流动、物质循环与生物富集的关系 项目 能量流动 物质循环 生物富集 不易分解的重金属化合物 形式 光能→化学能→热能 无机物→有机物 或有机化合物等 范围 生态系统的各营养级 生物圈 生态系统的各营养级 区 别 在生物群落与非生物环境 过程 沿食物链（网）单向流动 沿食物链（网）单向流动 间循环往复 单向流动、逐级积累、全 特点 单向流动、逐级递减 全球性、循环性 球性 ①在生物群落中它们流动的渠道都是食物链和食物网，且相互联系，同时进行，不 可分割；②能量的固定、储存、转移和释放，离不开物质的合成和分解；③某些物质 联系 在沿食物链和食物网流动时会发生生物富集；④物质是能量沿食物链（网）流动的 载体，能量是物质循环和生物富集的动力 086 任务三：分析探究土壤微生物的分解作用实验 ●情境解读 实验情境：阅读教材P6“探究·实践”，思考并完成下列问题。 ●合作探究 探究一：实验材料的选择与处理 1.探究土壤微生物对淀粉的分解作用时，若用玉米粒代替淀粉作实验材料，实验的过程就有改变。 若想尽可能缩短实验时间，则对玉米粒处理的具体措施是什么？ 2.土壤浸出液中的分解者和取样地土壤中的分解者还是有区别的，其中的推断之一主要是取样地 土壤中的分解者的 较多。 探究二：实验中变量的分析与控制 1.探究土壤微生物在落叶分解中的作用 (1)该实验的自变量和因变量分别是什么？ (2)该实验的无关变量有哪些？ (3)实验中如何控制自变量？ 2.探究土壤微生物对淀粉的分解作用 (1)该实验的自变量和因变量分别是什么？ (2)该实验中选用什么试剂检测因变量的变化？ 087 ●典例剖析 例 某生物兴趣小组以表层土壤（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，单独处理土壤的情况见下表，处理后的土壤再与落叶混合进行实验。以下有关的叙述错 误的是 ( 分组 1组 2组 3组 4组 灭菌 不灭菌 灭菌 不灭菌 土壤处理 湿润 湿润 较干燥 较干燥 A.该实验有2个自变量，遵循了对照原则，但没有遵循单一变量原则 B.为了控制实验中的无关变量，应优选同种植物的新鲜落叶 C.该小组探究了不同土壤湿度条件下，土壤微生物对落叶的分解作用 D.预期结果是2、4组的落叶被不同程度的分解，1、3组中的落叶几乎不被分解 〉》变式训练 3.在探究土壤微生物对淀粉的分解作用实验中，下列叙述不正确的是 ( A.可使用离心机快速制备土壤浸出液 B.实验的自变量为是否含有土壤浸出液 C.实验中对所用烧杯等器皿无需做灭菌处理 D.实验结果可以用碘液和斐林试剂进行检验 ●归纳提升 1.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。 2.实验注意事项 (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的因素的影响。 (2)各地气候与环境等因素不同，微生物分解落叶的功能不同，分解的时间也有差异，一般需要适 宜的温度、湿润的条件等。 课堂达标巩固训练 1.科学家们特别强调，人类活动引发的气候变暖 D.植树造林、退耕还林是解决温室效应的最 “是仅次于核武器，排名第二的威胁”。就是 主要措施 说，“温室效应”将给人类带来灾难。下面有2.下列关于生物富集的说法，错误的是() 关温室效应的叙述不恰当的是 A.生物富集会使有害物质在生物体内的浓度 A.化石燃料的燃烧是导致温室效应的主要 高于环境中的浓度 原因 B.物质循环具有全球性，而生物富集现象不 B.碳元素在生物群落和非生物环境之间主要 具有全球性 以CO2的形式循环 C.在生物体内积蓄的有害物质可能是难降解 C.碳元素在生物群落中主要以有机物的形式 的化合物 存在 D.生物富集可使有害物质浓度沿食物链递增 088 3.某小组欲探究土壤微生物对淀粉分解作用的 (1)图1中，碳进入非生物环境的途径是 最适温度，以碘液为显色剂观察实验结果。下 (填序号)，能量进入生物群落的主要 列有关叙述正确的是 途径是 (填序号)。 A.该实验需设置一组加入等量蒸馏水的空白 (2)生态系统的结构包括 对照组 和 0 图2中B表示 B.土壤中的微生物都是分解者，是生态系统 。若鼠摄入能量为 中必不可少的成分之一 2.2×10°kJ,A中能量为1.6×10°kJ,B中 C.被土壤微生物分解利用的落叶中的能量属 能量为1.2×10kJ,狼同化量为2.4× 于第一营养级未利用的能量 108kJ,则该生态系统中鼠到狼的能量传 D.实验的自变量是温度，土壤pH、淀粉浓度、 递效率为 土壤浸出液的用量等属于无关变量 (3)由图2可以总结出生态系统能量流动的主 4.图1为某草原生态系统的部分碳循环示意图， 要特点是 甲~丁为生态系统的组成成分：图2为该生态 (4)生态系统的能量流动和物质循环是同时 系统的部分能量流动示意图（不考虑未利用的 进行的：物质作为能量的载体，使能量沿 能量)。回答下列问题： 着 流动：能量作为动力，使物质 甲 能够不断地在生物群落和非生物环境之 ① 4 散失 间循环往返。 ② /③ (丙 鼠摄入内B一狼摄入 遗体，残骸 ⑤ 粪便 ⊙→散失 图1 图2 课时小结 土壤微生物的分解作用 原因危害措施 探究 温室效应 生态系统的物质循环 特 围 点 组成生物体的元素 生物圈 全球性，反复利 碳循环 生物富集 用，循环流动 过程 光合作用、化能合成作用 非生物环境(C0,形式) 之生物群落（有机物形式） 呼吸作用 夯基提能作业 请同学们认真完成练案[10」物质，B错误：图b中人利用了生态系统中分解者的能量，实 现了能量的多级、充分利用，提高了能量的利用率，C正确：图 b中流向沼气池中的微生物的能量没有被人同化，但是可以 被人利用，D正确。 课堂达标巩固训练 1.Ah表示兔子摄入的能量中流人分解者的一部分，属于植物 固定的能量的一部分，A错误；图中c表示兔子的同化量f表 示兔子呼吸作用散失的能量，d表示兔子用于生长、发育和繁 殖的能量，B正确：根据图中箭头可表明能量流动的特点是单 向流动，能量在沿食物链流动的过程中是逐级减少的，C正 确；能量流动指能量的输入、传递、转化和散失的过程，具有单 向流动，逐级递减的特点，D正确。 2.A一般来说，能量在相邻两个营养级之间的传递效率是 10%~20%,每个营养级可能包含多种生物，所以食物链中相 邻两种生物之间的能量传递效率可能会大于20%，A正确；生 物量金字塔的每一层表示单位时间内每个营养级所容纳的有 机物的总干重，B错误；数量金字塔和生物量金字塔通常也是 上窄下宽的金字塔，但特殊情况下也会呈上宽下窄倒置的金 字塔，C错误；能量金字塔通常是上窄下宽的，体现了能量流 动具有逐级递减的特点，D错误。 3.(1)降低利用率 (2)小龙虾疏松土壤等，利于稻谷根系的呼吸作用，利于吸收 土壤中的无机盐；小龙虾粪便分解为无机物而被水稻利用，促 进稻谷增产 (3)不能水稻的根系不能直接吸收粪便中有机物的能量 (或粪便经微生物分解后才能转化为水稻可直接吸收利用的 无机盐) (4)不要在水稻幼苗期放养小龙虾：对水稻进行合理密植：适 量控制小龙虾的养殖规模：及时捕捞过量的小龙虾 【解析】(1)与传统稻田相比，此生态系统中稻飞虱存在天 敌小龙虾，因此其环境容纳量会降低。稻虾连作模式，小龙虾 取食杂草、浮萍，使杂草、浮萍等的物质及能量流向小龙虾，使 能量高效地流向对人类最有益的部分，提高了生态系统的能 量利用率。(2)小龙虾疏松土壤等，利于稻谷根系的呼吸作 用，利于吸收土壤中的无机盐：同时土壤微生物将小龙虾粪便 中有机物分解为无机物而被水稻利用，促进稻谷增产。(3)水 稻不能直接吸收粪便中有机物的能量，粪便经微生物分解后 才能转化为水稻可直接吸收利用的无机盐。(4)水稻幼苗期 放养小龙虾，小龙虾也会以水稻幼苗为食，影响水稻的产量 对水稻进行合理密植可提高水稻的产量。因水体中的浮萍、 水藻等为小龙虾的主要食物，但如果杂草、浮萍等不够食用 时，小龙虾也会以水稻为食。所以为避免小龙虾以水稻为食 物，应对小龙虾的数量进行控制。 素能提升1一能量流动的相关计算 提升点1 1.C图中共含有三条食物链，而题中所求为至少消耗的A,根 据能量流动规律分析可知，食物链越短损耗越少，能量传递效 率以20%计算。故食物链A→B→猫头鹰为最短食物链，消耗 的A为1÷20%÷20%=25kg。 2.A经丙→丁→己→庚传递到庚的能量为0.5kJ,则需要丙 0.5÷(10%)3=500kJ,经丙→戊→庚传递到庚的能量为 0.5k,则需要丙0.5÷(10%)2=50kJ,即丙需同化500+50 =550kJ的能量，A正确。 19 提升点2 1.A由于生产者没有改变，所以流向该生态系统的总能量没有 变化，设C原来的能量为a,则需要A提供的能量为l/2a÷ 10%÷10%+1/2a÷10%=55a:改变食物比例后的C的能量 设为b,则需要A提供的能量为2/3b÷10%+1/3b÷10%÷ 10%=40b。根据题意可知，55a=40b,即b/a=1.375,A 正确。 2.D据题中信息分析，戊是生产者，丁可通过3条食物链获得 能量，3条食物链以及能量计算如下：①戊→庚→丁中消耗戊 为10×1/2×10×10=500kg;②戊→甲→丁中消耗戊为10× 1/2×10×1/2×10=250kg;③戊→己→甲→丁中消耗戊为 10×1/2×10×1/2×10×10=2500kg:则共消耗戊500+250 +2500=3250kg,D正确。 提升点3 1.D图中α表示浮游植物的同化量，b表示浮游动物的同化 量，只要浮游植物能正常生长，b就小于a,A错误；c+e(表示 甲种鱼的同化量)-d(表示甲种鱼流向乙种鱼的能量)-甲 呼吸作用消耗的能量表示从甲种鱼流入分解者的能量，B错 误；乙种鱼产生的粪便中的能量来自c、e、f,C错误；甲种鱼到 乙种鱼的能量传递效率为乙种鱼来自甲种鱼的同化量/甲种 鱼的同化量=d/(c+e)×100%,D正确。 2.A生态系统的能量流动表现为单向流动、逐级递减的特征， 图中每个营养级的生物均有呼吸消耗的能量、流向分解者的 能量和未利用的能量，因而能体现能量流动逐级递减的特征， A错误；根据同化量中能量的去路可知，A代表呼吸作用以热 能的形式散失的能量，B正确；图中输人肉食性动物的能量= (14+2-4-9-0.5)×103=2.5×103kJ/(m2·a),而肉食性 动物输出能量=(2.1+5.1+0.05+0.25)×103=7.5× 103kJ/(m2·a),所以肉食性动物需补偿输入的能量至少为 (7.5-2.5)×10=5×10kJ/(m·a),C正确；在人为干预 下，输入第二营养级的能量为(14+2)×10= 16×10k/(m2·a),由第二营养级输入第三营养级的能量 为2.5×10kJ/(m2·a),所以从第二营养级到第三营养级的 传递效率为2.5÷16≈15.6%，D正确。 第3节生态系统的物质循环 必备知识自主梳理 1.(1)二氧化碳(2)含碳有机物 2.光合作用、化能合成作用呼吸作用分解作用 3.(1)化石燃料的开采和使用(3)二氧化碳植树种草 4.(1)碳、氢、氧、氮、磷、硫从非生物环境到生物群落，又从生 物群落到非生物环境 (2)①全球性②循环性 微思考 提示：大力植树造林可以加快CO,从大气中的CO,库到生物 群落的吸收速率，从而降低大气中CO,的浓度。 1.某种元素或难以降解的化合物超过 2.(1)聚集积累 3.(1)一些重金属(2)人工合成的有机化合物 (3)一些放射性物质 94 教材隐性知识 (1)浮游植物→小鱼→大鱼→鱼鹰 (2)浮游植物（第一营养级）<小鱼（第二营养级）<大鱼（第 三营养级)<鱼鹰（第四营养级）DDT在生物体内的浓度随 着营养级的提高而逐渐增大 三、 1.(1)全球性循环性(2)逐级递减 2.(1)同时进行(2)载体食物链（网）动力生物群落和 非生物环境 微思考 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，所以需要施 加氮肥。这与物质循环并不矛盾。 四、 1.(1)分解者(2)气候与环境 2.高温30mL蒸馏水产生砖红色沉淀不产生砖红色沉淀 4.土壤中的微生物具有分解作用 自我检测 1.×参与物质循环的为组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素。 2.V 3.×生产者还可通过呼吸作用将C02释放到非生物环境中。 4.×生态系统的物质循环和能量流动同时进行，彼此相互依 存，不可分割。 5.×物质在生物群落与非生物环境间可被循环利用。 6.V 7.×对实验组的土壤先用塑料袋包好，再放在60℃恒温箱中 灭菌。 8.×实验组和对照组的土壤均不能放在隔绝空气的地方。 合作探究能力提升 任务— 合作探究 1.提示：甲、乙、丙分别是分解者、消费者、生产者。①、②、③分 别表示通过分解者的分解作用、生产者和消费者的呼吸作用 将生物群落内的有机物分解为CO,,返回大气中。 2.提示：④。 3.提示：不都是。（1)C0,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.提示：打破碳循环平衡，使大气C0,进入生物群落过程受阻， 大气中C02的含量会明显增多。 典例剖析 例：B⑥代表的摄食过程中，碳元素以有机物形式流动，A错 误；碳中和是指C02的排出量等于CO2的吸收量，为了实现 碳中和应增加④光合作用，减少⑦化石燃料的燃烧过程，B 正确；据题图可知，C是生产者，A、B是消费者，D表示分解 者，食物链只有生产者和消费者，不包括分解者，C错误；碳 循环是指碳元素在生物群落和非生物环境之间的循环，D 错误。 变式训练 1.Bd表示大气中的C0,库，夏天光合作用相对较强，光合作 用消耗C02,故其含量低于冬季，A错误；通过a(生产者)的光 合作用（或化能合成作用）固定，a(生产者)、b(消费者)的呼 1 吸、c(分解者)的分解作用及（化石燃料）的燃烧，实现碳循 环，B正确：正常的演替过程中，群落不断发展，光合速率大于 呼吸速率，故生产者固定CO2量大于整个生物群落排放CO2 量，C错误：能量是单向流动、逐级递减的，不能循环，故把d 改为非生物环境也不能表示能量流动过程，D错误。 任务二 合作探究 1.提示：生物富集。 2.提示：甲。因为甲的营养级高于乙，因此有机汞的浓度更高， 更易患水保病 3.提示：沿着食物链（网）进行的。 4.提示：有。它们可通过大气、水和生物迁移等途径扩散到世界 各地，因此具有全球性。 典例剖析 例：C有害物质可以通过大气、水和生物迁移等途径扩散到世 界各地，若极地生物体内也可以检测到PCB的存在，则体现 了物质循环的全球性特点，A正确；有害物质出现生物富集 现象时，有害物质浓度会随食物链升高而浓度升高，据表中 数据可知，中华海鲶和斑鲧的P℃B分别是0.15ugkg和 0.18μg/kg,含量较高，因此推测中华海鲶和斑鰶可能处于 较高营养级，B正确：依题意，多氯联苯(PCB)是持久性有机 污染物，说明PCB在环境中的存在形式非常稳定，C错误：据 表分析可知，不同季节海域PC$平均含量有差异，不同水产 动物肌肉组织P℃B平均含量也有差异，因此此研究对人类 食用水产品的种类和季节等具一定指导意义，D正确。 变式训练 2.D鲫鱼主要以植物为食，乌鳗为肉食性鱼，根据能量的单向 流动，逐级递减的特点可知，水生植物同化的太阳能只有少部 分传递给乌鳢，A正确；能量流动具有逐级递减的特点，水生 植物为第一营养级，所含能量最多，浮游动物和鲫鱼体内的 DDT的含量接近，因此浮游动物和鲫鱼可能属于同一营养级， B正确；DDT可以通过水和生物迁移等途径扩散到世界各地， 因此，这种现象也是具有全球性的，C正确；DDT是一种有机 物，随生物摄食而进入食物链传递，由于结构稳定不易分解而 逐渐在生物体内富集，碳循环是指碳元素循环，因此DDT的 富集与碳循环过程不相同，D错误。 任务三 合作探究 探究一 1.提示：将玉米粒煮熟、冷却后研碎成细末。 2.提示：种类 探究二 1.(1)提示：自变量：土壤微生物的有无；因变量：土壤中落叶的 分解程度。 (2)提示：土壤的多少、实验处理时间的长短以及落叶的种 类等。 (3)提示：实验组土壤经高温处理，以消灭土壤中的微生物；对 照组土壤不做处理。 2.(1)提示：自变量：土壤微生物的有无：因变量：淀粉的分解 程度。 (2)提示：用碘液和斐林试剂检测。 典例剖析 例：A该实验的变量有两个，分别是是否灭菌及土壤的干燥程 度，在湿润条件下，1、2组形成对照，在干燥条件下，3、4组形 05 成对照，该实验遵循单一变量原则，A错误：为了控制实验中 的无关变量，应优选同种植物的新鲜落叶作为实验材料（可 能存在微生物也应进行灭菌处理)，B正确；1、2组的自变量 为是否含有土壤微生物，2、4组的自变量为土壤的干燥程 度，因此该小组探究了不同土壤湿度条件下，土壤微生物对 落叶的分解作用，C正确：预期结果是1、3组的落叶不被分 解（灭菌后，土壤中不含微生物），2、4组中的落叶被不同程 度的分解，D正确。 变式训练 3.C可使用离心机快速制备土壤浸出液，A正确：实验的自变 量为是否含有土壤浸出液，土壤浸出液中有土壤微生物，B正 确：探究土壤微生物对淀粉的分解作用实验，所用烧杯、试管 等器皿需灭菌处理，C错误；土壤微生物可将淀粉分解成还原 糖，实验可用碘液检测淀粉的剩余量，用斐林试剂检测还原糖 的生成量，D正确。 课堂达标巩固训练 1.D化石燃料的大量燃烧，打破了生物圈中碳循环的平衡，使 大气中CO,含量迅速增加，形成温室效应，导致气温升高，A 不符合题意：碳元素在生物群落和非生物环境之间的循环主 要以CO2的形式进行，在生物群落中以有机物的形式进行 B、C不符合题意：开发新能源、减少化石燃料的燃烧是解决温 室效应的最主要措施，D符合题意。 2.B生物富集可能会使有害物质沿着食物链逐渐在生物体内 聚集，导致其在生物体内的浓度高于环境中的浓度，A、D正 确：物质循环和生物富集现象都具有全球性，B错误；生物富 集是指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，故在生物体 内积蓄的有害物质可能是难降解的化合物，C正确。 3.D本实验是探究土壤微生物对淀粉分解作用的最适温度，自 变量为温度，为相互对照，不需要设置空白对照，A错误；土壤 中的微生物不一定全是分解者，也有生产者如硝化细菌，B错 误；被土壤微生物分解利用的落叶中的能量属于第一营养级 (植物一一生产者)流向分解者的能量，未利用的能量指未被 自身呼吸消耗，也未被下一营养级及分解者利用的能量，C错 误；实验的自变量是温度，土壤pH、淀粉浓度、土壤浸出液的 用量等属于无关变量，应保持无关变量适宜且一致，D正确。 4.(1)②③④① (2)生态系统的组成成分营养结构（或食物链和食物网） (鼠)用于生长、发育和繁殖的能量（或储存在体内的能量） 15% (3)单向流动、逐级递减 (4)食物链（网） 【解析】(1)图1中，碳元素主要通过②③④（呼吸作用）进 入非生物环境，而能量主要通过①（光合作用）进入生物群 落。(2)生态系统的结构包括生态系统的组成成分（非生物 的物质和能量、生产者、消费者、分解者)和营养结构（食物链 和食物网)。图2中B是鼠同化的能量减去呼吸作用散失的 能量，故表示鼠用于自身生长、发育和繁殖的能量（储存在体 内的能量)。A中能量为1.6×10°k,即为鼠的同化量，狼同 化量为2.4×10kJ,则该生态系统中鼠到狼的能量传递效率 为(2.4×108)÷(1.6×10°)×100%=15%。(3)生态系统能 量流动的主要特点是单向流动、逐级递减。(4)物质作为能量 的载体，使能量沿着食物网（链）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。 19 素能提升2一碳循环图解中各组成 成分的判断 提升点 1.B分析题图可知，丙与大气中的CO,双向循环，丙属于生产 者，故碳以CO2的形式通过丙的自养代谢进入生物群落，A正 确；甲是分解者，不参与构成食物链，B错误；乙是消费者，消 费者可以促进生态系统的物质循环和能量流动，C正确：丙是 生产者，乙是消费者，甲是分解者，三者均有呼吸作用，可以将 碳返回非生物环境，D正确。 2.B题图中的C是生产者，可以将CO,转化为有机物，D是分 解者，利用生产者和消费者的遗体残骸中的有机物，A正确： 碳在生物群落中主要以有机物的形式存在，B错误：大气中的 C02主要通过光合作用进人生物群落，还可以通过化能合成 作用进入生物群落，C正确：由于存在生物富集，A捕食B,则 土壤中某些难以分解的物质在A中的含量可能比在B中的要 高，D正确。 3.C物质是能量的载体，能量是物质循环的动力，物质循环总 是伴随着能量流动，二者不可分割，A正确；分析题图可知食 物网为AD一一F,若E生物数量大量减少，则短期内生 物数量发生的变化是D增加，F减少，B正确；由分析可知，A 是生产者，C是大气中的CO2库，B是分解者，其余生物是消 费者，即D、E、F是消费者，C错误；A→C过程指的是碳从生产 者到大气中的CO,库的过程，碳流动主要是以CO,的形式进 行的，F→B过程指的是碳从消费者到分解者的过程，碳流动 是以含碳有机物的形式进行的，D正确。 4.B图1中的A、图2中的c均代表生产者，生产者主要是绿 色植物，也可以是某些原核生物如蓝细菌等，A正确：b为分解 者，不属于食物链的环节，且图2中碳以有机物的形式沿食物 链c→d→传递，而不是循环，循环发生在生物群落和非生物 环境之间，B错误；大气中的C02主要来自②③④⑤，即呼吸 作用过程，以及化石燃料燃烧，C正确：生产者通过光合作用 使得非生物环境中的CO,以有机物的形式进入生物群落，分 解者通过分解作用将生物群落中的含碳有机物转化为C0,重 新进入非生物环境，因此图1中的A和C、图2中的c和b是 联系生物群落和非生物环境的两大“桥梁”，D正确。 第4节生态系统的信息传递 必备知识自主梳理 1.消息、情报、指令、数据与信号 2.产生与交换信息传递 3.（1)①物理过程②温度磁场 ③非生物环境生物个体或群体 (2)①化学物质②性外激素 (3)①各种动作②求偶炫耀 微思考 提示：资料1涉及了物理信息（声信息）；资料2涉及了物理信 息（光信息）；资料3涉及了物理信息（光信息）和化学信息 (信息素)；资料4涉及了化学信息。 4.(1)信息源(2)信道(3)信息受体 教材隐性知识 提示：并非所有的信息传递均具有双向性。比如草原上草的 绿色给羊传递了可食用的信息，羊并不向草传递信息，此过程 中信息传递是单向的。 96