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成才之路 生物,路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索,人教版 必修3,生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性,第五章,第3節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán),第五章,分析生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)的基本規(guī)律及其應(yīng)用。 情境導(dǎo)入： 1939年，瑞士化學(xué)家米勒發(fā)明了DDT，并用于防治農(nóng)業(yè)害蟲。然而，令米勒始料未及的是，DDT的危害也逐漸顯露出來。施用農(nóng)藥DDT的地區(qū)，雖然只占陸地面積的一小部分，可是在遠(yuǎn)離施藥地區(qū)的南極動(dòng)物企鵝體內(nèi)也發(fā)現(xiàn)了DDT，也就是說，DDT已經(jīng)把整個(gè)地球污染了！ 問題探究：南極動(dòng)物體內(nèi)出現(xiàn)了DDT，此現(xiàn)象說明了什么？,學(xué)習(xí)目標(biāo)： 1．以碳循環(huán)為例，分析生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)。(重、難點(diǎn)) 2．嘗試探究土壤微生物的分解作用。 3．說明能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系。(重點(diǎn)) 4．關(guān)注碳循環(huán)平衡失調(diào)與溫室效應(yīng)的關(guān)系。,一、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________的形式進(jìn)行。 (2)在生物群落內(nèi)：以含碳有機(jī)物的形式進(jìn)行。 2．過程圖解,二氧化碳,CO2,植物,動(dòng)物,3．特點(diǎn)：具有________、循環(huán)性。 4．溫室效應(yīng) (1)形成原因：________很短時(shí)間內(nèi)大量燃燒，使大氣中________含量迅速增加，打破了生物圈中________的平衡。 (2)危害：加快極地和高山冰川的融化，導(dǎo)致海平面________，進(jìn)而對(duì)人類和其他許多生物的生存構(gòu)成威脅。,全球性,化學(xué)燃料,二氧化碳,碳循環(huán),上升,二、生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán) 1．概念 (1)物質(zhì)：組成生物體的____________________等元素。 (2)循環(huán)途徑：________________。 (3)范圍：________。 2．特點(diǎn) (1)循環(huán)流動(dòng)。 (2)具有全球性，因此又稱_________________。,C、H、O、N、P、S,無機(jī)環(huán)境,生物群落,生物圈,生物地球化學(xué)循環(huán),三、能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系 1．物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的聯(lián)系 (1)能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)的________，二者是________的，彼此相互依存，不可分割。 (2)能量的固定、儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)移和釋放離不開物質(zhì)的合成和分解等過程。物質(zhì)作為能量的________，使能量沿著食物鏈(網(wǎng))流動(dòng)；能量作為________，使物質(zhì)不斷地在生物群落和無機(jī)環(huán)境之間循環(huán)往返。,主要功能,同時(shí)進(jìn)行,載體,動(dòng)力,2．物質(zhì)循環(huán)與能量流動(dòng)具有不同的特點(diǎn)：無機(jī)環(huán)境中的物質(zhì)可以被生物群落________；能量在流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)各營(yíng)養(yǎng)級(jí)時(shí)是________的，而且是________的流動(dòng)，因此生態(tài)系統(tǒng)要不斷從外界獲取能量。,反復(fù)利用,逐級(jí)遞減,單方向,碳循環(huán),[想一想]根據(jù)對(duì)碳循環(huán)過程的分析，你認(rèn)為應(yīng)如何減輕溫室效應(yīng)的影響？ 提示：減少化學(xué)燃料的燃燒、發(fā)展清潔能源，植樹造林、保護(hù)植被等。,如圖表示生物圈中碳元素的循環(huán)過程，其中A、B、C表示生態(tài)系統(tǒng)的不同成分，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．A、B分別代表消費(fèi)者和生產(chǎn)者 C．⑦是溫室效應(yīng)的主要原因 D．疏松土壤可以加快⑤過程,,[解析] 與大氣中CO2有雙向關(guān)系的為生產(chǎn)者(B)，而B、C共同指向的(A)為分解者，C為消費(fèi)者，③為植物呼吸作用產(chǎn)生CO2返回大氣的過程，⑥過程為化學(xué)燃料燃燒，是造成溫室效應(yīng)的主要原因，⑤是分解者的分解作用，疏松土壤能提供充足的O2會(huì)促進(jìn)此過程。 [答案] D,右圖為生態(tài)系統(tǒng)中碳循環(huán)的模式圖。下列相關(guān)敘述正確的是( ) A．①代表生產(chǎn)者，5可以代表化能合成作用 B．碳元素在①②③④間以含碳有機(jī)物的形式傳遞 C．在食物鏈中占有碳元素最多的營(yíng)養(yǎng)級(jí)可能是① D．①②③中含有的有機(jī)物可以促進(jìn)碳元素在群落和無機(jī)環(huán)境之間循環(huán) [答案] C,,1.物質(zhì)循環(huán)的概念 組成生物體的C、H、O、N、P、S等元素，都不斷進(jìn)行著從無機(jī)環(huán)境到生物群落，又從生物群落到無機(jī)環(huán)境的循環(huán)過程，這就是生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)。 2．特點(diǎn) (1)全球性：物質(zhì)循環(huán)的范圍是生物圈。 (2)往復(fù)循環(huán)，重復(fù)利用：物質(zhì)可以在無機(jī)環(huán)境和生物群落之間反復(fù)利用。,物質(zhì)循環(huán),[想一想]既然生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的物質(zhì)是循環(huán)的，為什么人們還不斷地向農(nóng)田中施肥呢？ 提示：所謂的物質(zhì)循環(huán)，是指在生物圈范圍內(nèi)物質(zhì)是循環(huán)的，是自給自足的。農(nóng)田中不斷有物質(zhì)和能量的輸出(糧食產(chǎn)出)，所以要不斷施肥。,關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)的敘述，不正確的是( ) A．所說的物質(zhì)是指組成生物體的一些基本化學(xué)元素 B．所說的生態(tài)系統(tǒng)是地球最大的生態(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)出現(xiàn)、循環(huán)流動(dòng) D．物質(zhì)在循環(huán)過程中不斷遞減 [答案] D,生物地球化學(xué)循環(huán)是指組成生物體的基本元素( ) A．在陸地生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的復(fù)雜過程 B．在能量流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)各營(yíng)養(yǎng)級(jí)時(shí)的逐級(jí)遞減的全過程 C．在組成生態(tài)系統(tǒng)的生物群落和生物體內(nèi)的反復(fù)循環(huán)運(yùn)動(dòng) D．在生物圈的生物群落和無機(jī)環(huán)境中的反復(fù)循環(huán)運(yùn)動(dòng) [答案] D,生態(tài)系統(tǒng)的主要功能是進(jìn)行能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)，這兩大功能之間既有明顯的差別，又有必然的聯(lián)系。 物質(zhì)循環(huán)與能量流動(dòng)的關(guān)系如下：,物質(zhì)循環(huán)與能量流動(dòng)的關(guān)系,A．物質(zhì)作為能量的載體，使能量沿著食物鏈(網(wǎng))流動(dòng) B．能量作為動(dòng)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)往返 C．能量①②③④的總和便是生產(chǎn)者所固定的太陽(yáng)能總量 D．碳在生物群落和無機(jī)環(huán)境之間的循環(huán)主要是以CO2的形式進(jìn)行的,[解析] 物質(zhì)作為能量的載體，使能量沿著食物鏈(網(wǎng))流動(dòng)；能量作為動(dòng)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)往返。生產(chǎn)者固定的太陽(yáng)能的總量包括三部分：生產(chǎn)者自身的呼吸作用散失的能量，生產(chǎn)者流向初級(jí)消費(fèi)者的能量，生產(chǎn)者流向分解者的能量，其中能量①和能量④代表所有生物的呼吸作用散失的能量；碳在生物群落和無機(jī)環(huán)境之間的循環(huán)主要是以CO2的形式進(jìn)行的，在生物群落內(nèi)部以有機(jī)物的形式傳遞。 [答案] C,在自然生態(tài)系統(tǒng)中，物質(zhì)與能量的關(guān)系正確的是( ) A．能量可驅(qū)動(dòng)物質(zhì)循環(huán) B．物質(zhì)和能量可循環(huán)利用 C．能量只能在食物鏈中流動(dòng) D．能量金字塔和生物數(shù)量金字塔均可倒置 [答案] A,[解析] 物質(zhì)是能量流動(dòng)的載體，能量是物質(zhì)循環(huán)的動(dòng)力，物質(zhì)可循環(huán)利用，但能量是單向流動(dòng)，A正確，B錯(cuò)誤；能量除了在食物鏈中流動(dòng)外，還可以在生物群落與無機(jī)環(huán)境之間流動(dòng)，C錯(cuò)誤；能量金字塔不可倒置，生物數(shù)量金字塔可以倒置，D錯(cuò)誤。,(三)旁欄思考題 大力植樹造林后，這些植物能大量吸收已有的二氧化碳，因而能起一定的緩解作用。但更應(yīng)該控制源頭——溫室氣體的排放。,(1)圖1——先根據(jù)雙向箭頭確定A和B應(yīng)為生產(chǎn)音和大氣中的CO2庫(kù)，不能寫“無機(jī)環(huán)境”，也不能寫“生物類別”，再根據(jù)A→D，C→D，確定A為生產(chǎn)者，B為大氣中的CO2庫(kù)，D為分解者，C為消費(fèi)者。 (2)圖2——根據(jù)A與C之間是雙向箭頭判斷：A和C一個(gè)是生產(chǎn)者，一個(gè)是大氣中的CO2庫(kù)。根據(jù)A、B、D的碳都流向E，且A、B、D、E都有碳流向C，可進(jìn)一步判斷：A是生產(chǎn)者，B是初級(jí)消費(fèi)者，C是大氣中的CO2庫(kù)，D是次級(jí)消費(fèi)者，E是分解者。,(3)圖3——首先找出相互之間具有雙向箭頭的兩個(gè)成分，即A和E，一個(gè)為生產(chǎn)者，一個(gè)是大氣中的CO2庫(kù)。又因?yàn)槠渌鱾€(gè)成分都有箭頭指向A，所以A為大氣中的CO2庫(kù)，E為生產(chǎn)者。然后觀察剩余的幾個(gè)成分，其中其他各個(gè)成分都有箭頭指向C，所以C是分解者，剩余的B、D、F則為消費(fèi)者。整個(gè)圖解中，存在一條食物鏈?zhǔn)荅→F→D→B。,A．在碳循環(huán)過程中，同時(shí)伴隨著能量流動(dòng) B．由于某種原因造成圖中E生物數(shù)量大量減少，推測(cè)短期內(nèi)與之相鄰的兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物數(shù)量發(fā)生的變化是D增多，F(xiàn)減少 C．該生態(tài)系統(tǒng)的消費(fèi)者包括圖中的D、E、F、B D．A→C過程中碳主要以CO2的形式進(jìn)行循環(huán)，F(xiàn)→B過程中以含碳有機(jī)物的形式進(jìn)行流動(dòng),[解析] 分析圖形，A、B、D、E、F均有箭頭指向C，則C是大氣中的CO2庫(kù)。A、C之間為雙向箭頭，A為生產(chǎn)者。A、D、E、F均有箭頭指向B，則B為分解者，D、E、F為消費(fèi)者。圖示中包含的食物鏈為A→D→E→F，故E減少，短時(shí)間內(nèi)D增多，F(xiàn)減少。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)，在生物群落內(nèi)部是以含碳有機(jī)物的形式流動(dòng)。 [答案] C,[答案] B [解析] 因?yàn)檠芯繉?duì)象為碳循環(huán)，所以要考慮生物、大氣中的CO2庫(kù)，只有生產(chǎn)者才能吸收CO2，生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者都要產(chǎn)生CO2，所以a為生產(chǎn)者，b為分解者，f為大氣中的CO2庫(kù)，圖中只有一條食物鏈。,2．研究生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)問題時(shí)，要注意以下幾個(gè)方面的知識(shí) (1)物質(zhì)循環(huán)與能量流動(dòng)是同時(shí)進(jìn)行、相互統(tǒng)一的，在物質(zhì)循環(huán)的過程中伴隨著能量的流動(dòng)。 (2)物質(zhì)循環(huán)的特點(diǎn)是具有全球性，反復(fù)出現(xiàn)，循環(huán)流動(dòng)。 (3)在生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)中，首先要根據(jù)雙向箭頭的指向判斷出生產(chǎn)者與非生物的物質(zhì)和能量，然后依據(jù)食物關(guān)系判定消費(fèi)者和分解者。 (4)在分析物質(zhì)循環(huán)時(shí)，要結(jié)合新陳代謝的有關(guān)知識(shí)，如光合作用、呼吸作用等。,(5)在物質(zhì)循環(huán)過程中，有些物質(zhì)不易分解，因此通過食物鏈傳遞，在生物體內(nèi)富集，營(yíng)養(yǎng)級(jí)越高，富集濃度就越高。 (6)富集作用 生物富集作用是指環(huán)境中的一些污染物(如重金屬、化學(xué)農(nóng)藥)通過食物鏈在生物體內(nèi)大量聚集的過程。 發(fā)生富集作用的物質(zhì)一般具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定而不易分解，在生物體內(nèi)積累而不易排出等特點(diǎn)。 生物富集作用是沿著食物鏈進(jìn)行富集的，并且隨著食物鏈的延長(zhǎng)而不斷增強(qiáng)。,一、選擇題 1．生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)的特點(diǎn)不包括下列的( ) A．帶有全球性 B．物質(zhì)是指組成生物體的基本元素 C．在群落與無機(jī)環(huán)境之間循環(huán)往復(fù) D．在群落的各營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間循環(huán)往復(fù) [答案] D [解析] 組成生物體的C、H、O、N、P、S等元素，都不斷進(jìn)行著從無機(jī)環(huán)境到生物群落的循環(huán)往復(fù)流動(dòng)，各營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間是單向流動(dòng)的。,2．某同學(xué)完成了土壤微生物的分解作用的對(duì)照實(shí)驗(yàn)，對(duì)照組是( ) A．土壤不作處理，自然狀態(tài) B．土壤進(jìn)行處理 C．排除土壤微生物的作用 D．盡可能避免改變土壤理化性質(zhì) [答案] A [解析] 對(duì)照實(shí)驗(yàn)，應(yīng)是不做處理，自然狀態(tài)的一組實(shí)驗(yàn)。,3．在浮游植物→浮游動(dòng)物→魚這條食物鏈中，碳是以哪種形式流動(dòng)的( ) A．二氧化碳 B．有機(jī)物 C．碳酸鹽 D．二氧化碳和有機(jī)物 [答案] B [解析] 碳在食物鏈中(生物群落內(nèi)部)是以有機(jī)物形式流動(dòng)，而在生物群落和無機(jī)環(huán)境之間以CO2的形式循環(huán)。,4．施用農(nóng)藥DDT的地區(qū)，雖然占陸地面積一小部分，可是在遠(yuǎn)離施藥地區(qū)的南極，動(dòng)物體內(nèi)也發(fā)現(xiàn)了DDT，這種現(xiàn)象說明了 ( ) A．DDT是揮發(fā)性物質(zhì) B．DDT已加入全球性的生物地球化學(xué)循環(huán) C．考察隊(duì)將DDT帶到了南極 D．南極動(dòng)物也偶爾到施用農(nóng)藥的地區(qū)尋食 [答案] B,[解析] DDT是一種不易分解并能長(zhǎng)期殘存的農(nóng)藥。當(dāng)人們施用DDT時(shí)，真正作用在植物上的大約只有5%，其余95%不是落到地面，就是在大氣中漂浮，以后隨雨水流入地下，或順小溪流入江河，流歸大海。隨著大氣環(huán)境作用和海水運(yùn)動(dòng)，DDT被運(yùn)到全球各個(gè)角落，然后再沿著食物鏈和食物網(wǎng)進(jìn)行物質(zhì)循環(huán)，故南極動(dòng)物體內(nèi)也會(huì)含有DDT。,5．下列哪項(xiàng)敘述是不正確的( ) A．生態(tài)系統(tǒng)的主要功能是能量流動(dòng) B．物質(zhì)是能量流動(dòng)的載體 C．能量是物質(zhì)循環(huán)的動(dòng)力 D．能量在流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)各個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的時(shí)候，是逐級(jí)遞減的 [答案] A [解析] 生態(tài)系統(tǒng)的主要功能是能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)。,6．生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)與生物群落的哪些活動(dòng)有關(guān)( ) ①光合作用 ②呼吸作用 ③蒸騰作用 ④微生物的分解作用 A．①② B．①②④ C．①②③ D．①④ [答案] B,二、非選擇題 7．下面是生態(tài)系統(tǒng)中碳循環(huán)的簡(jiǎn)明示意圖，請(qǐng)根據(jù)圖回答下列問題： (1)圖中缺少的一個(gè)重要箭頭是_____________________。 (2)A過程是________的________作用，這一過程有________和________兩種類型。,,(3)與A過程本質(zhì)相同的有____過程(用圖中字母代號(hào)表示)。 (4)碳在無機(jī)環(huán)境中以________形式存在，而在無機(jī)環(huán)境與生物群落之間以________形式進(jìn)行循環(huán)。碳循環(huán)始終與________結(jié)合在一起進(jìn)行。 (5)生態(tài)系統(tǒng)的四種成分通過____________和________緊密聯(lián)系在一起而形成一個(gè)整體。 [答案] (1)從大氣中的CO2庫(kù)到綠色植物 (2)分解者 分解 有氧呼吸 無氧呼吸 (3)B、C (4)CO2或碳酸鹽 CO2 能量流動(dòng) (5)物質(zhì)循環(huán) 能量流動(dòng),[解析] 碳循環(huán)與光合作用和呼吸作用及燃燒等密切相關(guān)。答題時(shí)應(yīng)認(rèn)真觀察示意圖。從圖中可以看出，本圖少了一個(gè)非常重要的箭頭——從大氣中的CO2庫(kù)到綠色植物。因?yàn)檫@是大氣中的CO2進(jìn)入生物群落的途徑，如果沒有這一光合作用的途徑，碳循環(huán)就不能進(jìn)行；圖中A表示分解者的分解作用，它將有機(jī)物氧化分解，釋放出能量，同時(shí)產(chǎn)生CO2，也屬于生物的呼吸作用，(4)、(5)小題主要考查的是物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的關(guān)系。生態(tài)系統(tǒng)的四種成分是通過物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)結(jié)合在一起的。,8．如圖所示生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)示意圖，圖中A、B、C、D為生態(tài)系統(tǒng)不同的成分，請(qǐng)據(jù)圖回答： (1)此生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)是從[ ]________固定太陽(yáng)能開始的。 (2)碳元素在大氣中與A、B、C之間的流動(dòng)是以________形式進(jìn)行的，在生態(tài)系統(tǒng)的各成分中，A為________，B為________。,(3)圖中D→C過程是通過________作用實(shí)現(xiàn)的，C→D過程是通過________作用實(shí)現(xiàn)的，B→D過程是通過________作用實(shí)現(xiàn)的。 (4)生物群落中的一部分碳返回大氣中，而另一部分則以________形式儲(chǔ)存在地層中，碳在生物群落與無機(jī)環(huán)境之間主要以________的形式循環(huán)。 (5)碳循環(huán)的同時(shí)一定伴隨著________。 [答案] (1)[C]生產(chǎn)者 (2)二氧化碳 消費(fèi)者 分解者 (3)光合 呼吸 分解 (4)化學(xué)燃料 二氧化碳 (5)能量流動(dòng),1．(2014江蘇，10)下列關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的敘述，正確的是( ) A．富營(yíng)養(yǎng)化水體出現(xiàn)藍(lán)藻水華的現(xiàn)象，可以說明能量流動(dòng)的特點(diǎn) B．生態(tài)系統(tǒng)中能量的初始來源只有太陽(yáng)能 C．食物鏈各營(yíng)養(yǎng)級(jí)中10%～20%的能量會(huì)被分解者利用 D．無機(jī)環(huán)境中的物質(zhì)可以通過多種途徑被生物群落反復(fù)利用 [答案] D,[解析] 富營(yíng)養(yǎng)化是指水體中N、P等物質(zhì)過度排放，導(dǎo)致水中的藻類植物大量繁殖，產(chǎn)生水華、赤潮等現(xiàn)象，這不是能量流動(dòng)的特點(diǎn)，能量流動(dòng)是單向的逐級(jí)遞減的；生態(tài)系統(tǒng)中能量的來源主要來自太陽(yáng)能，也有部分來自化學(xué)能；食物鏈中相鄰營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量傳遞效率是10%－20%，而不是分解者利用的能量比例；物質(zhì)循環(huán)的特點(diǎn)是具有全球性，物質(zhì)在生物群落和無機(jī)環(huán)境之間往返運(yùn)動(dòng)，多次利用。,回答下列問題： 一般來說，生態(tài)系統(tǒng)的主要功能包括________、________，此外還具有信息傳遞等功能。碳對(duì)生物和生態(tài)系統(tǒng)具有重要意義，碳在________和________之間的循環(huán)主要以CO2的形式進(jìn)行。 [答案] 物質(zhì)循環(huán) 能量流動(dòng) 生物群落 無機(jī)環(huán)境,