第3章 第3节 生态系统的物质循环-【新课程学案】2025-2026学年高中生物选择性必修2 生物与环境配套课件PPT(苏教版)
2026-04-20
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教辅
资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 生物学 |
| 教材版本 | 高中生物学苏教版选择性必修2 生物与环境 |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | 第三节 生态系统的物质循环 |
| 类型 | 课件 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | PPTX |
| 文件大小 | 16.42 MB |
| 发布时间 | 2026-04-20 |
| 更新时间 | 2026-04-20 |
| 作者 | 山东一帆融媒教育科技有限公司 |
| 品牌系列 | 新课程学案·高中同步导学 |
| 审核时间 | 2026-03-30 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/57039100.html |
| 价格 | 5.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
该高中生物学课件聚焦生态系统物质循环,涵盖碳循环过程、能量流动与物质循环关系及生物富集现象,通过概念梳理、图解分析搭建学习支架,衔接生态系统结构与能量流动前序知识,帮助学生构建完整知识网络。
其亮点在于融合生命观念(物质与能量观)、科学思维(碳循环模式图解读、能量流动与物质循环比较表)和探究实践(DDT富集案例分析、层级训练题),通过典例解析和数据表格培养学生分析能力,既助学生理解物质循环全球性与生物富集危害,也为教师提供系统教学资源,提升课堂效率。
内容正文:
第三节 生态系统的物质循环
|学|习|目|标|
1.概述生态系统的物质循环过程,并说明能量流动和物质循环的关系。
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。
知识点(一) 生态系统的物质是不断
循环的
知识点(二) 有害物质通过食物链
呈现富集现象
课时跟踪检测
目录
课堂小结与随堂训练
知识点(一) 生态系统的物质是
不断循环的
[教材知识梳理]
(一)生态系统中的物质循环
概念 组成生物体的碳、氢、氧、氮、磷、硫、钙等元素,在生态系统中不断地进行着从__________到__________,再回到___________的循环过程,又叫生物地球化学循环
特点 (1)________——物质循环在地球上最大的生态系统——生物圈中进行。
(2)循环性——物质可被生物群落反复利用
无机环境
生物群落
无机环境
全球性
(二)碳循环
1.碳循环的含义:________在生物圈中的循环过程。
2.碳循环过程图解
碳元素
图中①~④表示的过程或组成成分:①__________,②_________,③______________,④_____________________。
光合作用
呼吸作用
消费者(动物)
微生物等的分解作用
3.碳的存在形式
(1)无机环境:主要以_______________的形式存在。
(2)生物群落:主要以__________的形式存在。
4.生物圈其他的物质循环:包括________、________、磷循环和硫循环等。
CO2和碳酸盐
有机物
水循环
氮循环
(三)能量流动和物质循环的关系
联
系 ①在生物圈中,物质循环和能量流动是__________的,两者相互依存,不可分割;
②物质作为____,使能量沿着食物链(网)流动;能量作为____,使物质在___________和__________之间得以不断地循环往复
区
别 ①能量流动是___________的,是单向不循环的;
②物质循环具有_________和________的特点
同时进行
载体
动力
生物群落
无机环境
逐级递减
全球性
循环性
[微提醒]
与物质循环有关的两个注意点
(1)物质循环流动,能量单向流动不循环,所以不能说能量伴随着物质循环而循环。
(2)物质循环中所说的“生态系统”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。
[核心要点点拨]
(一)碳循环形式分析
项目 进入生物群落 生物群落内部 返回无机环境
形式 CO2 有机物 CO2
方式 光合作用和化能合成作用 通过食物链和食物网 a.生产者和消费者的呼吸作用
b.分解者的分解作用
c.化石燃料的燃烧
方向 在群落内部单向传递,群落与无机环境之间双向循环
(二)图示法理解碳循环常见模式图
续表
解读:
图甲——先根据双向箭头判断,a和b分别为生产者和大气中的CO2;再根据a和c均指向d,判断d为分解者,c为消费者。
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,c是大气中的CO2;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。
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为大气中的CO2,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。
图丁——根据大气中的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
(三)能量流动与物质循环的比较
项目 能量流动 物质循环
形式 太阳能→化学能→热能 化学元素(无机物→有机物→无机物)
特点 单向流动、逐级递减 循环往复
范围 生态系统各营养级 生物圈(全球性)
联系 ①能量的固定、储存、转移、释放离不开物质的合成和分解等过程,两者同时进行、彼此相互依存、不可分割
②能量流动和物质循环都借助食物链和食物网进行
③物质是能量沿食物链(网)流动的载体
④能量是物质在生物群落和无机环境之间反复循环的动力
[微提醒]
生态系统物质循环和能量流动“平衡”的相对性
(1)一个生态系统的能量流动和物质循环保持着相对的平衡,这是生态系统相对稳定的重要保证。
(2)在生物圈范围内物质是循环的,但是农田中不断有粮食产出,所以要不断地补充物质,如施加氮肥。
[经典考题探究]
[典例] 碳中和是指CO2的排放量与吸收量相等。如图为某生态系统的碳循环示意图。下列叙述错误的是 ( )
A.丁的作用是将动植物遗体残骸和动物的粪便等分解为无机物
B.碳在生物群落和非生物环境之间循环的主要形式是CO2
C.过程①表示光合作用和化能合成作用,过程②表示呼吸作用
D.实现碳中和时,②③④途径释放的CO2总量等于①固定的CO2量
[解析] 据图可知,甲、乙之间是双向箭头,且进入甲的箭头多,故甲代表大气中的CO2库,乙为生产者;箭头由乙指向丙,故丙为消费者;乙、丙都有箭头指向丁,则丁为分解者,丁的作用是将动植物遗体残骸、动物的粪便等分解为无机物,A正确。碳在生物群落和非生物环境之间循环的主要形式是CO2,B正确。乙为生产者,可通过①(光合作用或化能合成作用)固定CO2,也能通过②(呼吸作用)向甲释放CO2,C正确。图中②③分别是生产者、消费者的呼吸作用,④是分解者的分解作用,但由于人类燃烧化石燃料等活动释放的CO2未包含在内,所以②③④途径释放的CO2总量等于①固定的CO2量时不能实现碳中和,D错误。
[思维建模]
三看法分析碳循环中各组成成分
层级训练评价
×
(一)澄清概念
1.判断下列叙述的正误
(1)参与生态系统物质循环的是组成生物体的各种化合物。( )
(2)碳循环是指CO2在不同生物之间的循环流动过程。( )
(3)沼渣、沼液作为肥料还田,使物质与能量可以循环利用。( )
(4)任何生态系统都需要源源不断地输入能量,而物质则是自给自足、循环往复的。( )
(5)从能量流动和物质循环的角度来看,生态系统是一个自给自足的系统。( )
×
×
×
×
(二)落实知能
2.下列是根据如图所示碳循环的部分过程进行的有关分析,其中正确的是( )
化石燃料燃烧 大气中的CO2 生物群落
A.碳元素在生物群落内部主要以CO2的形式传递
B.参与③过程的生物包括生产者、消费者和分解者
C.③过程增强后,②过程随之增强,不能通过增强③减少大气中的CO2
D.开发太阳能、水能、核能等新能源,可减少人类对①过程的依赖
解析:碳元素在生物群落内部主要以含碳有机物的形式传递,A错误;③过程为CO2进入生物群落的过程,该过程主要为绿色植物的光合作用,参与③过程的生物是生产者,B错误;③过程为生产者固定CO2的过程,生产者固定CO2形成有机物,有机物中的碳一部分储存在动植物体内,因此能通过增强③减少大气中的CO2,C错误;减少大气中CO2的量最主要的方法是开发太阳能、水能、核能等新能源,以减少人类对化石燃料的利用(①过程),D正确。
3.如图是生物圈中碳循环的示意图,下列相关分析,不正确的是 ( )
A.生物圈通过碳循环实现碳元素的自给自足
B.A是消费者,C是生产者,各成分间以CO2的形式传递碳元素
C.对E过度开发利用会打破生物圈中碳循环的平衡
D.碳循环过程需要能量驱动,同时又是能量的载体
解析:生物圈通过碳循环实现碳元素的自给自足,A正确;A是消费者,C是生产者,生物群落与无机环境之间以CO2的形式传递碳元素,而生物群落内部以含碳有机物的形式传递碳元素,B错误;对E(化石燃料)过度开发利用会打破生物圈中碳循环的平衡,C正确;碳循环过程需要能量驱动,同时又是能量的载体,D正确。
4.(2025·淮安检测)能量流动与物质循环是生态系统的主要功能,两者之间存在一定的关系。下列相关叙述错误的是 ( )
A.生态系统中消费者的存在可以加快物质循环的过程
B.能量流动和物质循环的主要渠道是食物链和食物网
C.在物质循环中,组成生物体的C、H、O等元素可以被生物群落反复利用
D.物质循环是能量流动的动力,二者可以将生态系统中的各种组成成分联系在一起
解析: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。生态系统中的各种组成成分,正是通过能量流动和物质循环才能够紧密地联系在一起,形成一个统一的整体,D错误。
(三)迁移应用
5.如图是碳的迁移变化图,结合相关知识,回答下列问题:
(1)碳在生物群落与无机环境之间的循环主要以________的形式进行,碳循环具有循环性和_____________的特点。
全球性
CO2
解析:碳在生物群落与无机环境之间的循环主要以CO2的形式进行,而在生物群落内部是以含碳有机物的形式进行传递,碳循环具有循环性、全球性的特点。
(2)加快构建碳达峰就是让大气中的CO2达到最大值,CO2的主要来源有_____________________________________________________;CO2的去路主要有____________________________________;实现碳中和就是让_________________保持相等,做到CO2的相对零排放。
光合作用和化能合成作用、海洋的溶解
各种生物的呼吸作用和微生物的分解作用、化石燃料的燃烧
CO2的来源和去路
解析:加快构建碳达峰就是让大气中的CO2达到最大值,CO2的主要来源有各种生物的呼吸作用和微生物的分解作用、化石燃料的燃烧,CO2的去路主要有光合作用和化能合成作用、海洋的溶解,实现碳中和就是让CO2的来源和去路保持相等,做到CO2的零排放。
(3)如图能否构成一个完整的生态系统?___________(填“能”或“不能”),原因是_____________________________。
不能
缺少消费者,且没有能量来源
解析:一个完整的生态系统包括组成成分和营养结构,题图不能构成一个完整的生态系统,因为缺少消费者,且没有能量来源。
6.下表为“探究土壤微生物的分解作用”实验的相关处理,下列叙述正确的是 ( )
实验处理与结果 第1组 第2组
实验处理 60 ℃恒温箱
处理土壤1 h + -
将落叶埋入土壤 + +
实验结果 落叶是否腐烂 否 是
注:“+”表示进行处理,“-”表示不进行处理。
A.该实验中第1组为对照组,第2组为实验组
B.将落叶埋入土壤前要用塑料袋进行密封处理
C.若第1组落叶也有轻微腐烂,可能是落叶携带的微生物所致
D.60 ℃恒温箱处理土壤1 h,土壤的理化性质不会发生任何改变
解析:据表分析可知,第1组对土壤进行处理,第2组未做任何处理,因此第1组应为实验组,第2组为对照组,A错误;落叶埋入土壤前不能用塑料袋进行密封处理,否则落叶无法接触到土壤,也无法探究土壤微生物的分解作用,B错误;实验中灭菌处理的是土壤,落叶并未做灭菌处理,因此相同条件下,若实验组叶片也有轻微腐烂,可能是叶片携带的微生物所致,C正确;60 ℃恒温箱处理土壤1 h,土壤的理化性质会有一定程度的改变,但对实验影响较小,D错误。
7.[多选]植物的落叶在土壤里会逐渐腐烂成为腐殖质。某中学的生物兴趣小组对落叶腐烂的原因及不同土壤中微生物的分解能力进行了实验探究,下列有关叙述正确的是 ( )
A.若要验证落叶腐烂是由于土壤微生物的分解作用,则实验的自变量是土壤微生物分解作用的有无
B.土壤中的各种动物及微生物共同组成群落,各种微生物在生态系统中均属于分解者
C.若用等量的热带雨林土壤和农田土壤进行实验,则相同时间内热带雨林土壤中未腐烂落叶的量较少
D.土壤微生物对落叶的分解是通过微生物的呼吸作用实现的,都与细胞中的线粒体有关
解析:若要验证落叶腐烂是由于土壤微生物的分解作用,则实验的自变量是土壤微生物分解作用的有无,A正确;一定区域内的各种动物、植物及各种微生物共同组成群落,土壤中的自养型微生物属于生产者,B错误;热带雨林土壤中微生物的分解能力强,若用等量的热带雨林土壤和农田土壤进行实验,则相同时间内热带雨林土壤中未腐烂落叶的量较少,C正确;落叶的腐烂是由于土壤中微生物的分解作用,实质是通过细胞呼吸将有机物分解,土壤中的微生物包括细菌和真菌等,细菌是原核生物,细胞中无线粒体,另外有些微生物进行的是无氧呼吸,也与线粒体无关,D错误。
知识点(二) 有害物质通过食物链
呈现富集现象
教材知识梳理
(一)有害物质循环
概念 指那些对有机体有害的物质进入生态系统,通过__________或_________的过程
特点 有害物质一经排放到环境中,便沿着食物链与无机环境进行循环流动。
大多数有害物质,在生物体内具有_______现象
食物链富集
被分解
浓缩
(二)有害物质循环的实例
1.生物富集的概念:难以分解的化合物(如DDT)或重金属(如铅、汞)在生物体内的浓度远远超过环境中浓度的现象,称为生物富集。生物富集常伴随________而发生。
2.DDT的富集
(1)两条途径进入生态系统:一是经过植物的茎、叶和根进入植物体,在体内积累起来,再依次被植食性动物和肉食性动物逐级取食,逐级富集;二是喷洒的DDT落入地面,经过土壤动物(如取食土壤中有机碎片的蚯蚓)和食虫动物(如鸡)而逐级富集。
(2)食物链越_______,逐级富集量越大。
食物链
复杂
3.汞循环
(1)两条途径进入生态系统:一是通过__________、岩石风化等自然活动;二是经过__________ (如开采、冶炼、喷洒农药)。
(2)汞进入生态系统后,土壤和空气中的汞能在_______体内积累,并通过________进入人体,对人类健康产生潜在威胁。
(3)一般来说,肉食性鱼体内汞含量_______植食性鱼,食鱼的鸟在体内蓄积的汞也很多,人食用后容易引起汞中毒。
火山爆发
人类活动
农作物
食物链
大于
经典案例探究
[典例] DDT是一种人工合成的有机杀虫剂,化学结构稳定,在环境中不易降解,具有杀虫谱广、药效强劲持久等诸多特点。随着DDT的使用面积增大,蚊、蝇、虱等明显减少,有效控制了疟疾等疾病的传播。1962年某书揭露出DDT对生态系统的负面效应,科学家对DDT的争议开始增加,随后许多科学家开始关注DDT对人类和动物的不利影响。
(1)据调查,疟疾的主要传播者是按蚊,疟原虫通过按蚊叮咬人体而寄生在人体内,引发疟疾。湿热的环境十分利于按蚊的生存。
①在自然状况下,直接影响按蚊种群密度的特征是_________________。
出生率和死亡率
②一些国家曾尝试用环境危害较低的拟除虫菊酯类杀虫剂取代DDT,但随后爆发了几次疟疾,又重新开始使用DDT。根据下图显示的数据分析,在DDT重新使用前后,某国疟疾流行的特点是________ __________________________________________,造成这一结果的原因是________________________________________________________ _____________________。
DDT的重新使用可以有效杀死按蚊,减少了疟疾的传播,有效地控制了疟疾的流行
使用前疟疾流行广泛,使用后得到明显的控制和抑制
[解析] ①在自然状况下,直接影响按蚊种群密度的特征是出生率和死亡率。②根据题图可知,1996年用拟除虫菊酯类杀虫剂取代DDT后患疟疾疾病数和死亡数都上升,重新使用DDT后两者数据都下降,据此可知,在DDT重新使用前后,疟疾流行的特点是使用前疟疾流行广泛,使用后得到明显的控制和抑制,造成这一结果的原因是DDT的重新使用可以有效杀死按蚊,减少了疟疾的传播,有效地控制了疟疾的流行。
(2)科研人员调查某水域生态系统各成分中DDT污染的状况,得到下表所示检测结果。
不同成分 水 底泥 浮游及
沉水植物 浮游
水蚤 鲫鱼 乌鳢(肉
食性鱼)
DDT含量/(μg/kg) 0.1 0.7 6.3 21.0 19.4 124.4
①表中所示结果显示,DDT可以沿_________________累积,此现象称为____________。
食物链(和食物网)
生物富集
②根据表中各类生物体内DDT含量推测,该水域生态系统中的食物链(网)最可能的是_____________(填序号)。
c
③鲫鱼、乌鳢属于该生态系统组成成分中的____________。该生态系统除表中所示成分外,还应有分解者,它们在生态系统中的作用是____________________________________________。
④物质循环是在________________________之间进行。自使用DDT后,地球各处几乎都发现有DDT的累积,这与物质循环具有______性相关。
全球
消费者
将(动植物遗体等)有机物分解成无机物
生物群落与无机环境
[解析] ①表中所示结果显示,DDT可以沿食物链(和食物网)累积,此现象称为生物富集。②根据表中各类生物体内DDT含量推测,存在的食物链有浮游及沉水植物→浮游水蚤,浮游及沉水植物→鲫鱼→乌鳢,c正确。③鲫鱼、乌鳢属于该生态系统组成成分中的消费者。该生态系统除表中所示成分外,还应有分解者,它们在生态系统中的作用是将动植物遗体等有机物分解成无机物。④物质循环是在生物群落与无机环境之间进行。自使用DDT后,地球各处几乎都发现有DDT的累积,这与物质循环具有全球性的特点相关。
(3)在DDT的使用问题上,一方面环境学家要求全面禁用DDT,而另一方面疾病控制学家则主张使用DDT。请你根据上述资料,提出关于如何使用DDT的观点及可采取的防控措施_________________ _________________________________________________________。
禁用DDT,可以研发替代DDT的灭蚊药物,并使此灭蚊药物能够在环境中自己降解
[解析] 考虑到两种主张之间的差异,可以禁用DDT,研发替代DDT的灭蚊药物,并使此灭蚊药物能够在环境中自己降解。
层级训练评价
√
√
×
×
(一)澄清概念
1.判断下列叙述的正误
(1)生物富集具有全球性。( )
(2)镉、汞等重金属可沿食物链不断积累和浓缩。( )
(3)生产者吸收有害物质,体内含量较多。( )
(4)为修复长期使用农药导致有机物污染的农田,向土壤中投放由多种微生物组成的复合菌剂。该菌剂减少了残留农药进入农作物,一定程度上阻碍了土壤中的物质循环。( )
√
(二)落实知能
2.生物富集现象的主要原因是( )
A.植物叶片通过光合作用吸收了有害物质进入生物群落
B.植物的根系从土壤中吸收一些有害物质(如铅),进入植物体内
C.动物一定是通过捕食获得了有害物质
D.生物富集的有害物质同碳循环过程相似
解析:植物叶片通过光合作用吸收CO2合成有机物,有害物质不参与光合作用过程,A错误;植物的根系从土壤中吸收一些有害物质(如铅),进入植物体内,植物的叶片也可以直接摄入吸附在叶片上的有害物质,B正确;动物可以通过饮水摄取水中的一些有害物质,C错误;生物富集的有害物质同碳循环过程不同,有害物质很难从生物群落返回到无机环境,D错误。
3.(2025·湖北高考)蚯蚓通常栖息在阴暗、潮湿的土壤环境中,以落叶、禽畜粪便和线虫等为食。四溴双酚A(TBBPA)是土壤中常见的污染物之一。科研人员以蚯蚓为实验对象,将其培养在浓度为1 mg/kg的TBBPA污染土壤中进行30天富集实验,然后将蚯蚓转至干净土壤进行30天排出实验,实验结果如下图。下列叙述错误的是 ( )
√
A.蚯蚓在生态系统中既是消费者也是分解者
B.蚯蚓对TBBPA的富集效应在20天以后趋于饱和
C.该实验结束时蚯蚓被其他捕食者所食,TBBPA不会沿食物链传递
D.15天时蚯蚓体内富集的TBBPA浓度约是初始实验环境中TBBPA的8倍
解析:蚯蚓以落叶、禽畜粪便为食时属于分解者,以线虫为食时属于消费者,所以蚯蚓在生态系统中既是消费者也是分解者,A正确;从实验结果图可以看出,在20天以后,蚯蚓体内TBBPA浓度曲线趋于平缓,说明蚯蚓对TBBPA的富集效应在20天以后趋于饱和,B正确;TBBPA是土壤中常见的污染物,具有生物富集作用,若实验结束时蚯蚓被其他捕食者所食,TBBPA会沿食物链传递,C错误;由图可知,初始实验环境中TBBPA浓度为1 mg/kg,15天时蚯蚓体内TBBPA浓度约为8 μg/g=8 mg/kg,所以15天时蚯蚓体内富集的TBBPA浓度约是初始实验环境中TBBPA的8倍,D正确。
(三)迁移应用
4.如表为某库区水域中层生活的几种鱼体内重金属含量(单位:10-3 mg/kg)。请根据表和相关知识回答下列问题。
鱼的种类 A B C D E
Hg 17.8 61.9 70.4 117.0 112.0
Pb 27.3 34.9 52.5 84.3 75.8
(1)研究发现不同的鱼不同器官组织,肌肉与肝脏相比,肝脏中重金属含量显著增高。原因是肝脏在重金属离子诱导下产生MT蛋白,MT蛋白通过巯基与体液中自由存在的重金属离子相结合,降低体液中重金属离子的毒性,但是会使肝脏成为蓄积重金属的场所。由此推测鱼中毒的原因是____________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________。
重金属主要与体内新合成的MT蛋白相结合,但当超过动物合成MT蛋白的速度和结合的能力时,重金属离子与其他大分子蛋白相结合,抑制蛋白质功能或使酶失活,引起中毒症状
解析:肝脏在重金属离子诱导下产生MT蛋白,MT蛋白通过巯基与体液中自由存在的重金属离子相结合,降低体液中重金属离子的浓度,从而减弱重金属离子毒性,但当肝脏产生MT蛋白的速率比体内自由存在的重金属离子与MT蛋白结合的速率慢,或者肝脏内积蓄的重金属离子浓度超过肝脏解毒能力范围,重金属离子与其他大分子蛋白相结合,抑制蛋白质功能或使酶失活,引起中毒症状。
(2)生物体内重金属Zn的含量(不超过50 mg/kg)常常超过Hg、Pb、Cd含量,对生物没有不利影响,从代谢角度思考,主要是因为Zn是__________(填“微量元素”或“大量元素”),Hg、Pb、Cd重金属常常导致蛋白质变性,使蛋白质或者酶失去生理功能,危害生物体健康。
微量元素
解析:Zn是动物生命活动必需的微量元素,缺少锌会影响生物的生命活动。
(3)植物的根、叶会吸收土壤、雨水中的Pb。浮游动物和水体动物会直接或间接摄入Pb,形成比较稳定的铅的化合物。一旦含Pb的生物被更高营养级生物食用,Pb就会沿着___________逐渐富集。同样的,食性不同的鱼,体内富集的Hg含量有区别。请比较植食性鱼类、杂食性鱼类、肉食性鱼类体内Hg含量的多少:______________ _________________________________________________________。
食物链
植食性鱼类Hg含量最低,杂食性鱼类Hg含量次之,肉食性鱼类Hg含量最高
解析:Pb沿食物链逐渐富集,营养级越高,有毒物质的积累量越多;植食性鱼类营养级低,Hg含量最低,肉食性鱼类营养级高,Hg含量最高,杂食性鱼类中Hg含量介于植食性鱼类和肉食性鱼类之间。
课堂小结与随堂训练
一、知识体系构建
二、关键语句必背
1.生态系统的物质循环是指组成生物体的碳、氢、氧、氮、磷、硫、钙等元素,在生态系统中不断地进行着从无机环境到生物群落,再回到无机环境的循环过程。
2.物质循环具有全球性和循环性的特点。
3.物质作为载体,使能量沿着食物链(网)流动;能量作为动力,使物质在生物群落和无机环境之间得以不断地循环往复。
4.生物富集是指难以分解的化合物(如DDT)或重金属(如铅、汞)在生物体内的浓度远远超过环境中浓度的现象。生物富集常伴随食物链而发生。
√
三、素养好题训练
1.某研究团队运用粉尘爆炸高效燃烧原理,将秸秆粉碎成微粉,然后进行高温燃烧,能达到煤炭、石油这些能源的燃烧效果,从而使秸秆可以充当工业能源。有关这一创新技术的叙述,错误的是( )
A.这一技术可以充分燃烧秸秆,加快物质循环进程
B.这一技术可以使农作物固定的能量,更高效的流向对人类有益的方向
C.这一技术可以减少化石燃料的燃烧,对减缓温室效应有帮助
D.这一技术可以减少资源的浪费,实现了能量的循环利用
解析:这一技术可以使秸秆充分燃烧,加快物质循环进程,A正确;从题干信息“将秸秆粉碎成微粉,然后进行高温燃烧,能达到煤炭、石油这些能源的燃烧效果,从而使秸秆可以充当工业能源”可知,这一技术可以使农作物固定的能量,更高效的流向对人类有益的方向,B正确;将秸秆粉碎成微粉代替煤炭、石油,这样可以减少化石燃料的燃烧,对减缓温室效应有帮助,C正确;能量流动是单向的,不能循环利用,D错误。
√
2.(2025·扬州月考)海洋生物的碳汇作用是通过生物泵(BP)和微型生物碳泵(MCP)实现的,BP是指浮游植物通过光合作用固定CO2,并形成颗粒有机碳从海洋表层向深层运输。MCP是指微型生物将活性溶解有机碳转化为惰性溶解有机碳,使其不易被分解释放。下列叙述错误的是 ( )
A.MCP增加了海洋储碳量,可减轻全球的温室效应
B.参与MCP过程的微生物在生态系统中属于生产者
C.和BP相比,MCP固定的碳更难再次参与物质循环
D.和MCP相比,光照强度变化对BP过程影响更显著
解析:MCP是指微型生物将活性溶解有机碳转化为惰性溶解有机碳,增加了海洋储碳量,可减轻全球的温室效应,A正确;根据题意可知,参与MCP过程的微生物直接利用的物质是有机物,不属于生产者,B错误;由于MCP能将活性溶解有机碳转化为惰性溶解有机碳,而惰性溶解有机碳难以被微生物利用参与物质循环,因此和BP相比,MCP固定的碳更难再次参与物质循环,C正确;BP过程是通过光合作用过程实现的,因此和MCP相比,BP过程受光照强度的影响更显著,D正确。
√
3.全球变暖会引起海水酸化,某研究性学习小组同学利用生活中的废旧物品制作下图模拟装置。下列相关叙述不合理的是 ( )
A.该装置可探究海水酸化对轮藻生长的影响
B.该装置可模拟过量CO2排入水生生态系统
C.海水酸化不只会影响藻类等生产者的数量
D.碳在生物群落内部的主要传递形式为CO2
解析:该装置可利用化学反应试剂提供CO2,因此可探究海水酸化对轮藻生长的影响,A正确;该装置可模拟过量CO2排入水生生态系统,B正确;海水酸化不只会影响藻类等生产者的数量,还会影响消费者、分解者的数量,C正确;碳在生物群落内部的主要传递形式为含碳有机物,D错误。
√
4.(2025·连云港检测)农用塑料薄膜聚乙烯(PE)可被PE降解菌分解生成微塑料,微塑料存在生物富集现象。施用N、P等肥料可促进PE降解菌的分解作用。蚯蚓不能消化PE但可通过搅动使PE分布更均匀。下列叙述错误的是 ( )
A.蚯蚓的活动有助于PE的分解
B.N、P等肥料的施用会缓解土壤的微塑料污染
C.生物体内的微塑料浓度会沿着食物链逐渐升高
D.微塑料的生物富集现象具有全球性的特点
解析:据题干信息可知,蚯蚓的搅动可使PE在土壤中分布更均匀,使PE降解菌更容易接触和分解PE,从而间接促进PE的分解,A正确;施用N、P等肥料可以促进PE降解菌的分解作用,从而加速PE的分解生成微塑料,微塑料存在生物富集现象,故N、P等肥料的施用会加剧土壤的微塑料污染,B错误;微塑料存在生物富集现象,故生物体内的微塑料浓度会沿着食物链逐渐升高,C正确;微塑料的生物富集现象具有全球性的特点,D正确。
5.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。氮元素是蛋白质的基本组成元素之一,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,下图是氮循环示意图。下列说法正确的是 ( )
A.植物从土壤中吸收含氮类无机盐,可用来合成蛋白质、脂质、纤维素等物质
B.往农田中适当地施加氮肥违背了生态系统的物质循环
C.硝化细菌能通过化能合成作用合成有机物,属于生态系统中的生产者
D.氮循环是指氮气在生物群落和非生物环境之间的循环过程
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解析:纤维素的元素组成是C、H、O,不含N元素,故植物从土壤中吸收含氮类无机盐不能用于合成纤维素,A错误;由于N元素不断随着食物链由植物(生产者)流动到消费者,田地中的N元素在不断减少,故需要往农田中适当地施加氮肥,并未违背生态系统的物质循环,B错误;硝化细菌能通过化能合成作用合成有机物,属于生态系统中的生产者,C正确;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,D错误。
课时跟踪检测
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一、选择题
1.物质循环属于生态系统的功能之一,下列与物质循环相关的叙述,不正确的是( )
A.绿色植物同化无机碳转变成有机碳
B.在生物群落内,碳以有机物的形式存在
C.乳酸菌可将有机碳分解为无机碳
D.化石燃料的大量燃烧打破了碳循环的平衡
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解析:绿色植物可通过光合作用将自然界中的无机碳转变成生物体内的有机碳;在生物群落内,碳以有机物的形式存在;乳酸菌是厌氧型细菌,其进行无氧呼吸的产物是乳酸,故不能将有机碳分解为无机碳;化石燃料的大量燃烧会导致空气中的二氧化碳迅速增多,打破碳循环的平衡。
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2.(2025·苏州月考)生物圈中的物质循环主要包括碳循环、氮循环与磷循环等。由于化合物性质不同,氮循环与磷循环的全球性弱于碳循环。下列叙述正确的是 ( )
A.由于氮循环的存在,不需要定期向农田中施加氮肥
B.生物圈中物质循环通常在生产者、消费者、分解者之间进行循环
C.微生物可将土壤中难利用的磷转成可利用的离子而促进磷循环
D.生物群落中各种生产者固定的能量伴随物质循环而进行循环流动
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解析:农田生态系统会有农产品输出,导致氮元素不能都回归土壤,所以农田需定期施加氮肥,A错误;物质循环是在生物群落与非生物环境间进行的,并非局限于生物群落,B错误;土壤中难利用的磷被微生物作用后可转化为可以利用的离子,促进磷循环过程,C正确;能量只会沿着食物链单向流动,不会循环流动,D错误。
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3.下列有关生物富集的叙述,错误的是 ( )
A.生产者可以吸收有害物质,所以体内有害物质的含量最多
B.生物富集现象具有全球性
C.环境中的有害物质会通过食物链浓缩和积累
D.生物富集的有害物质同碳循环过程不完全相同
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解析:由于物质会沿着食物链和食物网流动,故生产者虽然吸收有害物质,但体内有害物质最多的是最高营养级的生物,A错误;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,生物富集现象具有全球性,B正确;环境中的有害物质会通过食物链浓缩和积累,C正确;生物富集的有害物质同碳循环过程不同,有害物质很难从生物群落返回到无机环境,D正确。
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4.如图为碳循环的部分示意图,下列说法正确的是 ( )
A.碳循环是指CO2在生物圈的循环过程
B.伴随a过程的进行,能量输入到生物群落中
C.b过程只代表生物的呼吸作用
D.能完成该循环的生物一定含有叶绿体和线粒体
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解析:碳循环是指碳元素在生物圈的循环过程,A错误;图中a过程为光合作用或化能合成作用,伴随a过程的进行,能量输入到生物群落中,B正确;b过程代表生物的呼吸作用及分解者的分解作用,还有化石燃料的燃烧等,C错误;能完成该循环的生物不一定含有叶绿体和线粒体,D错误。
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5.立体农业是指从不同空间、深度利用光、热、水等自然资源,建立物种共栖、质能多级利用的生态农业生产模式。某地依据本地资源特点,发展荒山“林—菇农业”模式,利用板栗树修剪下的枝条在林下种植适合在高湿度、遮光环境生长的栗蘑,废弃培养基又可以作为板栗树的肥料。下列说法正确的是 ( )
A.“林—菇农业”生态系统组成成分只有无机环境、生产者与分解者
B.栗蘑的物质与能量直接来自生产者,它属于食物链的第二营养级
C.“林—菇农业”可以提高各营养级间的能量传递效率
D.土壤需要补施肥料,补偿生态系统被收获的物质,维持生态系统物质循环的正常功能
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解析: “林—菇农业”生态系统的组成成分为生产者、消费者、分解者、非生物因素,A错误;栗蘑属于分解者,分解者所利用的能量直接来自动植物遗体和遗物中存留的能量,分解者不参与构成捕食食物链,B错误;能量传递效率无法提高,C错误;向土壤中施加肥料是给生态系统提供所需要的物质,维持生态系统物质循环的正常功能,D正确。
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6.科研人员在同一个温带草原中选择放牧、割草、围封三种不同利用方式的样地,测定湿润年和干旱年的土壤呼吸总量(样地内土壤动物、植被根系和土壤微生物的呼吸总量),结果如图所示。据图分析正确的是 ( )
A.本实验的自变量只有降水量
B.割草样地的土壤呼吸对降水状况反应最不敏感
C.土壤呼吸是草原生态系统中碳输出的唯一途径
D.水分对草原生态系统的碳循环具有明显影响
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解析:本实验的自变量还包括对样地的利用方式,A错误;由柱形图可以看出相比放牧和围封两种利用方式,割草样地湿润年土壤呼吸总量与干旱年土壤呼吸总量差异最明显,故割草样地的土壤呼吸对降水状况反应最敏感,B错误;土壤呼吸不是草原生态系统中碳输出的唯一途径,如植被除根系外的其他部分的呼吸和动物(除土壤动物)的呼吸等,C错误;由图可知:无论哪种草原利用方式,湿润年土壤呼吸总量总是大于干旱年,故水分对草原生态系统的碳循环具有明显影响,D正确。
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7.(2025·连云港月考)图1是某生态系统各组成成分之间的关系示意图,图2是某生态系统碳循环示意图,其中字母代表生物类型,序号代表过程。下列相关叙述正确的是 ( )
A.图1的丁、图2的B均代表分解者,其一定是细菌等微生物
B.图2的过程①只代表光合作用,②③⑤代表呼吸作用
C.图1中丙、图2中B的存在,能够加快生态系统的能量循环
D.图1中乙和丁是联系生物群落和非生物环境的两大“桥梁”
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解析:图1中,乙为生产者,甲为非生物的物质和能量,丁为分解者,丙为消费者;图2中,A为生产者,B为分解者,C、D为消费者。即图1的丁、图2的B均代表分解者,但不一定是细菌等微生物,如蚯蚓,A错误;图2的过程①代表光合作用和化能合成作用,②③代表呼吸作用,⑤代表分解者的分解作用,B错误;图1中丙是消费者,图2中B是分解者,消费者的存在能够加快生态系统的物质循环,生态系统中的能量不能循环流动,C错误;图1中乙是生产者、丁是分解者,生产者和分解者是联系生物群落和非生物环境的两大“桥梁”,D正确。
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8.土壤是陆地生态系统最大的碳库,通过土壤有机物质输入和去除实验可控制碳输入的来源和速率,用以研究不同碳输入方式对土壤碳储量的影响,实验包括加倍添加枯枝落叶、去除枯枝落叶、去除植物枯败根系等处理方法。研究表明,加倍添加枯枝落叶可使土壤生物呼吸作用显著增加,且增幅远大于去除等量枯枝落叶引起的呼吸作用降低的程度。下列说法错误的是 ( )
A.土壤碳库大小取决于植物碳输入和微生物碳输出之间的动态平衡
B.土壤碳元素主要通过光合作用输入土壤,通过呼吸作用输出土壤
C.上述实验结果说明,额外的枯枝落叶输入可能促进了土壤中原有有机物的分解
D.去除植物枯败根系降低了土壤微生物的呼吸作用,减少了土壤中碳元素的输出
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解析:土壤碳库大小取决于植物碳输入和微生物碳输出之间的动态平衡,A正确;土壤碳元素是通过枯枝落叶或植物根系腐败输入的,B错误;根据题干信息“加倍添加枯枝落叶可使土壤生物呼吸作用显著增加”,说明额外的枯枝落叶输入可能促进了土壤中原有有机物的分解,C正确;土壤微生物可以将有机物分解,所以去除植物枯败根系降低了土壤微生物的呼吸作用,减少了土壤中碳元素的输出,D正确。
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9.(2025·徐州检测)15N在食物链中随营养级升高而富集。科研人员通过检测某水域不同水生鱼类体内稳定同位素15N的含量,从而判断这些鱼类在生态系统中的营养地位,部分结果如图所示。下列叙述错误是 ( )
A.图中的各种生物可参与形成多条食物链
B.图中营养级最低的鱼类是团头鲂
C.可通过检测鱼体内放射性强度估计15N的含量
D.15N可被鱼类用于合成蛋白质、核酸等物质
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解析:根据生物富集作用可知,营养级越高,生物体内15N的含量越多,因此图中的各种生物可参与形成多条食物链,营养级最低的鱼类是团头鲂,A、B正确;15N是稳定同位素,不具有放射性,无法通过检测放射性强度来估算其含量,C错误;蛋白质和核酸含有N,因此15N可被鱼类用于合成蛋白质、核酸等物质,D正确。
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10.[多选]高残留有机氯农药甲、乙可在人及动物的脂肪组织内积累。某湖泊生态系统农药残留量监测结果显示,水体中农药甲、乙含量分别为0.3 μg/kg、0.1 μg/kg,水生生物体中农药含量如图所示。下列分析正确的是 ( )
A.该湖泊生态系统共有4条食物链
B.乌鱼体内的农药来自铜绿方田螺和鲫鱼
C.农药残留量随营养级升高而增加
D.与水体相比,农药甲在乌鱼体内积累的倍数大于农药乙
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解析:该湖泊生态系统共有5条食物链,A错误;鲫鱼和铜绿方田螺均是乌鱼的食物,所以乌鱼体内的农药来自鲫鱼和铜绿方田螺,B正确;由于生物富集效应,农药、重金属等会随着营养级的升高而逐渐积累,C正确;与水体相比,农药甲在乌鱼体内积累的倍数小于农药乙,D错误。
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11.[多选]大气中的二氧化碳含量是变化的,我们把释放二氧化碳的库称为源,吸收二氧化碳的库称为汇。在分析碳循环各个构成元素的基础上,某科研小组提出了某陆地生态系统碳循环模式图,其中括号内的数据为年变化量(单位:109 tC/a),未加括号的数据为库存量(单位:109 tC),下列叙述正确的是 ( )
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A.碳在生物群落与无机环境之间的循环主要是以二氧化碳和碳酸盐的形式进行的
B.不考虑人类活动的作用,仅考虑正常的自然因素时,该陆地植被是一个二氧化碳的汇,它每年净吸收0.37×109 tC的碳量
C.考虑化石燃料的燃烧和生产以及生物质燃烧等人为因素时,该系统每年会向大气净排放0.62×109 tC的碳量
D.“土壤呼吸”是陆地生态系统通过呼吸作用排放二氧化碳最多的途径,即土壤微生物通过无氧或有氧呼吸产生的二氧化碳量
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解析:碳在生物群落与无机环境之间的循环主要是以二氧化碳的形式进行,A错误;不考虑人类活动的作用,仅考虑正常的自然因素时,该陆地植被是一个二氧化碳的汇,它每年净吸收的碳量=光合作用-植物呼吸作用-土壤呼吸=(4.26-1.85-2.04)×109 =0.37×109 (tC),B正确;考虑化石燃料的燃烧和生产以及生物质燃烧等人为因素时,该系统释放二氧化碳的途径有土壤呼吸、人的呼吸、植物的呼吸作用、生物质燃烧和化石燃烧+水泥,因此这个条件下该系统每年会向大气净排放的碳量=土壤呼吸+人的呼吸+植物呼吸作用+生物质燃烧+(化石燃烧+水泥)-光合作用=(2.04+0.08+1.85+0.18+0.73-4.26)×109=0.62× 109 (tC),C正确;土壤呼吸包括土壤微生物呼吸、根系呼吸和土壤动物呼吸等,D错误。
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二、非选择题
12.(2025·泰州月考)凋落物分解是森林自维持机制的核心,通过物质再生、生境塑造和能量传递,保障生态系统的可持续性。全球变化(如变暖、氮沉降)可能改变分解过程,进而影响森林功能。回答下列问题:
(1)凋落物中的有机物被生态系统组成成分中的__________转化为无机养分,重新被植物吸收利用,可形成“植物—凋落物—土壤—植物”的闭合循环,减少对外部肥料的依赖,维持森林系统生产力。但如果森林生态系统不能得到系统外的能量补充,该生态系统就会崩溃,其原因是__________________________________________。
分解者
能量是单向流动、逐级递减的,不能循环利用
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解析: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。如果森林生态系统不能得到系统外的能量补充(如太阳能),该生态系统就会崩溃,其原因是能量是单向流动、逐级递减的,不能循环利用。
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(2)部分有机碳以稳定的腐殖质形式长期储存在土壤中,成为重要碳库(碳封存),凋落物分解过程中会释放CO2参与碳循环。我国北方森林比南方森林碳封存更显著的原因是_________________________ _____________。
北方气温相对较低,微生物分解速率较慢
解析:北方气温相对较低,抑制了土壤微生物的活动,微生物分解速率较慢,因此我国北方森林比南方森林碳封存更显著。
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(3)研究表明,凋落物中N元素含量影响凋落物降解速率。研究者根据各树种凋落物的初始含量归类为高N组和低N组,将每个树种的凋落物单独装入尼龙网中,检测10年来的凋落物分解情况,结果如图。据图分析,凋落物分解速率与初始N含量的关系是________________ _______________________________________________________________________________。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,其原因可能是_________________________ _________________________________________________________。
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
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
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解析:由图分析可知,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。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,其原因可能是高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。
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(4)在光裸的岩地演替出森林的过程中,群落的结构越来越复杂,群落中物种丰富度逐渐加大,需要的前提条件是__________________ _______,说明了凋落物分解能够加快群落演替的速度。
土壤中有机物越来越
丰富
解析:在光裸的岩地演替出 森林的过程中,群落的结构越来越复杂,群落中物种丰富度逐渐加大,需要的前提条件是土壤中有机物越来越丰富,说明了凋落物分解能够加快群落演替的速度。
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13.我国将力争于2030年前实现“碳达峰”、2060年前实现“碳中和”目标。为了实现上述目标,我国采取了包括“碳减排”“碳捕集”“碳封存”和“碳利用”等多种措施。下图表示某生态系统中的碳循环示意图。
(1)“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”,达到“碳中和”时,图中X1过程吸收的CO2总量_______ (填“大于”“等于”或“小于”)Y1、Y2、Y3和Z4过程释放的CO2总量,理由是___________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________。
达到“碳中和”时,X1过程吸收的CO2总量应等于CO2排放总量,而CO2排放总量除包括Y1、Y2、Y3和Z4过程释放的CO2外,还包括化石燃料的开采和使用过程中排放的CO2
大于
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解析:达到“碳中和”时,X1过程吸收的CO2总量应等于CO2排放总量,而CO2排放总量除包括Y1、Y2、Y3和Z4过程释放的CO2外,还包括化石燃料的开采和使用过程中排放的CO2,故图中X1过程吸收的CO2总量大于Y1、Y2、Y3和Z4过程释放的CO2总量。
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(2)植树造林是“碳捕集”的重要措施之一,植树造林的树种应以本地树种为主,原因是_________________________________________ ________________________________(答出2点即可),“碳减排”与我们的日常生活息息相关,试从衣食住行的角度分析“碳减排”可以采取的措施有_____________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________(答出2点即可)。
避免外来物种入侵,保证本地生态系统的安全性;本地物种具有较高的生态适应性
衣:少买不必要的衣服,减少资源浪费;食:尽量自带餐具,少用或者不用一次性餐具;住:节约用水用电,生活垃圾分类处理;行:短途路程尽量骑自行车或者步行(答2点即可)
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解析:为避免外来物种入侵,保证本地生态系统的安全性,且本地物种具有较高的生态适应性,故植树造林的树种应以本地树种为主。从衣食住行的角度分析“碳减排”可以采取的措施有:衣:少买不必要的衣服,减少资源浪费;食:尽量自带餐具,少用或者不用一次性餐具;住:节约用水用电,生活垃圾分类处理;行:短途路程尽量骑自行车或者步行。
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(3)“碳封存”是指通过技术手段捕集CO2,再通过高压管道送到地下或者海底永久性封存。试分析该方法可能对环境造成的负面影响是__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
建立绿色低碳循环体系需要世界各国共同参与,主要原因是_______________________。
过高浓度的CO2将杀死土壤微生物或深海生物(或使土壤或海水酸化,影响土壤或海洋生物的生存,从而对生物多样性造成威胁或封存在地下或海底的CO2也有可能会逃逸到大气当中,加剧温室效应)
碳循环具有全球性
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解析:“碳封存”技术会导致地下或者海底CO2浓度过高,过高浓度的CO2将杀死土壤微生物或深海生物。碳循环具有全球性,故建立绿色低碳循环体系需要世界各国共同参与。
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