PAGE第3節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)1．生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)是指組成生物體的化學(xué)元素在生物群落與無機(jī)環(huán)境之間不斷循環(huán)的過程。2．物質(zhì)循環(huán)的特點是具有全球性、循環(huán)性。3．大氣中的CO2進(jìn)入生物群落的途徑有光合作用和化能合成作用。4．生物群落中的碳返回大氣的途徑有動植物的呼吸作用，微生物的分解作用及化石燃料的燃燒。5．碳在生物群落與無機(jī)環(huán)境之間主要以CO2的形式循環(huán)，在群落內(nèi)部以含碳有機(jī)物的形式傳遞。6．溫室效應(yīng)形成的主要緣由是化石燃料短時間內(nèi)大量燃燒使大氣中CO2含量快速增加，打破了生物圈碳循環(huán)的平衡。7．物質(zhì)循環(huán)是能量流淌的載體，能量流淌是物質(zhì)循環(huán)的動力。一、物質(zhì)循環(huán)的概念二、物質(zhì)循環(huán)的實例——碳循環(huán)1．循環(huán)形式(1)在生物群落與無機(jī)環(huán)境間：主要以CO2的形式循環(huán)。(2)在生物群落內(nèi)：以含碳有機(jī)物的形式傳遞。2．過程圖解[據(jù)圖填空]圖中：①光合作用，②呼吸作用，③植物(生產(chǎn)者)，④動物(消費者)，⑤呼吸作用，⑥分解者的分解作用。3．溫室效應(yīng)(1)形成緣由：主要是化石燃料短時間內(nèi)大量燃燒使大氣中CO2含量快速增加，打破了生物圈碳循環(huán)的平衡。(2)危害：加快極地和高山冰川的溶化，導(dǎo)致海平面上升，進(jìn)而對人類和其他很多生物的生存構(gòu)成威逼。三、物質(zhì)循環(huán)和能量流淌的關(guān)系二者是同時進(jìn)行的，彼此相互依存，不行分割。(1)物質(zhì)作為能量的載體，使能量沿著食物鏈(網(wǎng))流淌。(2)能量作為動力，使物質(zhì)能夠不斷地在生物群落和無機(jī)環(huán)境之間循環(huán)來回。1．推斷下列敘述的正誤(1)參加循環(huán)的物質(zhì)是組成生物體的各種化合物(×)(2)碳循環(huán)在生物群落內(nèi)部以CO2形式進(jìn)行(×)(3)植物可通過呼吸作用和光合作用參加生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)(√)(4)碳循環(huán)中由于生物的呼吸作用和微生物的分解作用，導(dǎo)致了溫室效應(yīng)現(xiàn)象的出現(xiàn)(×)(5)能量流淌與物質(zhì)循環(huán)是兩個獨立的過程(×)(6)能量流淌伴隨著物質(zhì)循環(huán)在生態(tài)系統(tǒng)中反復(fù)利用(×)2．生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)所指的物質(zhì)是()A．組成生物體的各種有機(jī)物B．組成生物體的各種無機(jī)物C．組成生物體的各種大分子D．組成生物體的化學(xué)元素解析：選D生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)指的是組成生物體的化學(xué)元素在生物群落與無機(jī)環(huán)境之間的反復(fù)循環(huán)運動。3．在生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)中，既能使碳進(jìn)入生物群落，又能使碳返回大氣中的生物是()A．綠色植物 B．植食動物C．肉食動物 D．營腐生生活的真菌解析：選A碳以CO2的形式從大氣中進(jìn)入生物群落，這一過程主要依靠生產(chǎn)者的光合作用；碳從生物群落又以CO2的形式釋放到大氣中去，這一過程主要依靠各級消費者和生產(chǎn)者的呼吸作用，以及分解者的分解作用。能夠同時完成碳進(jìn)入和離開生物群落這兩個過程的只有生產(chǎn)者。4．與生態(tài)系統(tǒng)的能量流淌相比較，物質(zhì)循環(huán)具有的特點是()A．循環(huán)流淌 B．單向流淌C．逐級遞減 D．不能循環(huán)解析：選A物質(zhì)循環(huán)的特點是循環(huán)性和全球性，能量流淌的特點是單向流淌、逐級遞減。5．下列不屬于生物群落中的碳返回大氣中途徑的是()A．生物的呼吸作用 B．某些細(xì)菌的化能合成作用C．分解者的分解作用 D．森林火災(zāi)解析：選B生物群落中的碳返回大氣中的途徑有動植物的呼吸作用、微生物的分解作用以及燃燒。硝化細(xì)菌的化能合成作用是將無機(jī)環(huán)境中的碳進(jìn)入生物群落中的途徑。eq\a\vs4\al(核心要點一)eq\a\vs4\al(\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(,,,)))eq\a\vs4\al(生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán))1．物質(zhì)循環(huán)的概念分析(1)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)中所說的“生態(tài)系統(tǒng)”并不是一般的生態(tài)系統(tǒng)，而是指地球上最大的生態(tài)系統(tǒng)——生物圈，因此物質(zhì)循環(huán)具有全球性。(2)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)中所說的“物質(zhì)”并不是指組成生物體的化合物，而是指組成生物體的化學(xué)元素，如C、H、O、N、P、S等元素。(3)碳在生態(tài)系統(tǒng)各成分之間傳遞并不都是雙向的，只有生產(chǎn)者與無機(jī)環(huán)境之間的傳遞是雙向的，在生物群落內(nèi)部，沿食物鏈(網(wǎng))傳遞時，只能由低養(yǎng)分級向高養(yǎng)分級單向傳遞。2．碳循環(huán)(1)碳存在形式eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(無機(jī)環(huán)境中：主要是CO2和碳酸鹽,生物群落內(nèi)部：含碳有機(jī)物))(2)碳循環(huán)形式eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(生物群落與無機(jī)環(huán)境之間：主要是CO2,生物群落內(nèi)部：含碳有機(jī)物))(3)碳進(jìn)入生物群落的途徑eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(光合作用,化能合成作用))eq\a\vs4\al(4碳返回?zé)o機(jī),環(huán)境的途徑)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(①生產(chǎn)者、消費者的呼吸作用,②分解者的分解作用實質(zhì)是呼吸作用,③化石燃料的燃燒))3．溫室效應(yīng)(1)產(chǎn)生緣由eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(①化石燃料的大量燃燒，產(chǎn)生大量CO2,②植被破壞，降低了對大氣中CO2的調(diào),節(jié)實力))(2)減緩措施eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(①削減化石燃料的燃燒，開發(fā)新能源,②大力植樹造林))[思索探究](1)與自然界的碳循環(huán)關(guān)系最親密的兩種細(xì)胞器是什么？提示：線粒體和葉綠體。(2)既然物質(zhì)是循環(huán)的，為什么農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)還須要常常施肥呢？提示：物質(zhì)循環(huán)具有全球性，是指在生物圈內(nèi)進(jìn)行的循環(huán)，而農(nóng)田是一個較小的生態(tài)系統(tǒng)，不斷有糧食作物的輸出，即物質(zhì)的輸出大于物質(zhì)的自然輸入，因此要不斷施加肥料。4．能量流淌和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系項目能量流淌物質(zhì)循環(huán)形式光能→化學(xué)能→熱能(主要形式)化學(xué)元素(無機(jī)物有機(jī)物)過程沿食物鏈(網(wǎng))單向流淌在無機(jī)環(huán)境和生物群落間往復(fù)循環(huán)特點單向流淌、逐級遞減全球性、循環(huán)性范圍生態(tài)系統(tǒng)各養(yǎng)分級生物圈聯(lián)系同時進(jìn)行，相互依存，不行分割。①能量的固定、儲存、轉(zhuǎn)移和釋放，離不開物質(zhì)的合成和分解；②物質(zhì)是能量沿食物鏈(網(wǎng))流淌的載體；③能量是物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)中往復(fù)循環(huán)的動力[名師點撥]重金屬和DDT等農(nóng)藥的生物富集生物富集問題與能量流淌相反，能量沿食物鏈流淌時逐級遞減，而農(nóng)藥或重金屬在食物鏈中則存在“生物富集作用”，即養(yǎng)分級越高，該物質(zhì)濃度越高。[題組沖關(guān)]1．關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)的敘述，錯誤的是()A．所說的物質(zhì)是指組成生物體的化學(xué)元素B．所說的生態(tài)系統(tǒng)是地球上最大的生態(tài)系統(tǒng)——生物圈C．所說的循環(huán)是指物質(zhì)在生物與無機(jī)環(huán)境之間反復(fù)利用、循環(huán)流淌D．物質(zhì)在循環(huán)過程中不斷遞減解析：選D物質(zhì)循環(huán)的實質(zhì)為化學(xué)元素在生物圈這個最大的生態(tài)系統(tǒng)中反復(fù)利用、循環(huán)流淌，在這個過程中物質(zhì)是守恒的。2．下列關(guān)于能量流淌和物質(zhì)循環(huán)的表述正確的是()A．在物質(zhì)循環(huán)過程中，無機(jī)環(huán)境中的能量可以被生物群落反復(fù)利用B．物質(zhì)循環(huán)與能量流淌先后進(jìn)行C．物質(zhì)是能量的載體，能量隨著物質(zhì)在無機(jī)環(huán)境和生物群落之間循環(huán)流淌D．物質(zhì)循環(huán)與能量流淌相互依存解析：選D物質(zhì)循環(huán)和能量流淌相互依存，同時進(jìn)行。物質(zhì)可以在無機(jī)環(huán)境和生物群落之間循環(huán)，但能量不能循環(huán)，而是逐級遞減，最終以熱能形式散失。3．如圖表示生物圈中碳元素的循環(huán)過程，下列有關(guān)敘述正確的是()A．③過程代表綠色植物的光合作用B．圖中甲、乙分別代表消費者和生產(chǎn)者C．溫室效應(yīng)主要是由⑦過程造成的D．農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的中耕松土可以增加⑤過程解析：選C③過程代表生產(chǎn)者的呼吸作用；圖中甲、乙分別代表分解者和生產(chǎn)者；溫室效應(yīng)主要是由⑦過程造成的；農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的中耕松土可以增加⑧過程。[方法技巧]碳循環(huán)模式圖中生態(tài)系統(tǒng)成分的推斷(1)首先找雙向箭頭：雙向箭頭的兩端分別是生產(chǎn)者和大氣中的CO2，依據(jù)是只有生產(chǎn)者既能通過光合作用或化能合成作用從大氣中汲取CO2，又能通過呼吸作用向大氣中釋放CO2，(如圖1中的A與B、圖2中的A與C、圖3中的A與E、圖4中的A與B)。(2)在此基礎(chǔ)上，其他成分都有箭頭指向的為大氣中的CO2，因為生產(chǎn)者、消費者、分解者都可通過呼吸作用向大氣中釋放CO2(如圖1中的B、圖2中的C、圖3中的A、圖4中的A)，雙向箭頭的另一端則為生產(chǎn)者(如圖1中的A、圖2中的A、圖3中的E、圖4中的B)。(3)除大氣中的CO2外其他生物成分都有箭頭指向的為分解者，因為動植物的遺體、排遺物都要被分解者分解(如圖1中的D、圖2中的E、圖3中的C、圖4中的D)，剩下的成分為消費者(如圖1中的C、圖2中的B、D，圖3中的B、D、F，圖4中的C)。eq\a\vs4\al(核心要點二)eq\a\vs4\al(\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(,,,,)))eq\a\vs4\al(探究土壤微生物的分解作用)1．試驗原理(1)土壤中存在種類、數(shù)目繁多的細(xì)菌、真菌等微生物，它們絕大多數(shù)是生態(tài)系統(tǒng)中的分解者。(2)分解者的作用是將環(huán)境中的有機(jī)物分解為無機(jī)物，其分解速度與環(huán)境中的溫度、水分等生態(tài)因子相關(guān)。2．試驗流程項目案例1案例2試驗假設(shè)微生物能分解落葉使之腐爛微生物能分解淀粉試驗設(shè)計試驗組對土壤高溫處理A燒杯中加入30mL土壤浸出液比照組對土壤不做任何處理B燒杯中加入30mL蒸餾水自變量土壤中是否含微生物溶液中是否含有分解淀粉的微生物試驗現(xiàn)象在相同時間內(nèi)試驗組落葉腐爛程度小于比照組AA1不變藍(lán)A2產(chǎn)生磚紅色沉淀BB1變藍(lán)B2不產(chǎn)生磚紅色沉淀結(jié)論分析微生物對落葉有分解作用土壤浸出液中的微生物能分解淀粉3.基本技術(shù)要求(1)探究活動最好在試驗室中進(jìn)行，以便限制變量，避開環(huán)境中不行限制因素的影響。(2)各地氣候與環(huán)境等因素不同，微生物分解落葉的功能不同，分解的時間也有差異，一般須要相宜的溫度、潮濕的條件等。[題組沖關(guān)]4．某同學(xué)完成了土壤微生物的分解作用的比照試驗，比照組是()A．土壤不做處理，自然狀態(tài)B．土壤進(jìn)行處理C．解除土壤微生物的作用D．盡可能避開變更土壤理化性質(zhì)解析：選A試驗組和比照組的單一變量是土壤中是否含有微生物。所以比照組應(yīng)為不做處理的自然土壤，而試驗組應(yīng)將土壤進(jìn)行滅菌處理，盡可能解除土壤微生物的作用。5．某生物愛好小組以帶有落葉的表層土壤(深5cm左右)為試驗材料，探討土壤微生物在相宜溫度下的分解作用，對土壤處理狀況如表所示。下列有關(guān)敘述錯誤的是()1組2組3組4組土壤處理滅菌不滅菌滅菌不滅菌土壤濕度潮濕潮濕較干燥較干燥A．該試驗?zāi)芴骄坎煌寥罎穸葪l件下，土壤微生物對落葉的分解作用B．該試驗的自變量為土壤是否滅菌，因變量是