第3节　生态系统的物质循环

一、碳循环

1．循环形式。

(1)在生物群落与无机环境间：主要以______的形式进行。

(2)在生物群落内：以__________的形式进行。

2．过程图解。

3．特点：具有________、循环性。

4．温室效应。

(1)形成原因：________很短时间内大量燃烧，使大气中______含量迅速增加，打破了生物圈中________的平衡。

(2)危害：加快极地和高山冰川的融化，导致海平面______，进而对人类和其他许多生物的生存构成威胁。

答案：1．(1)CO₂　(2)含碳有机物

2．植物　动物

3．全球性

4．(1)化石燃料　CO₂　碳循环　(2)上升

 

二、生态系统的物质循环

1．概念。

(1)物质：组成生物体的________________等元素。

(2)循环途径：__________________。

(3)范围：________。

2．特点。

(1)________。

(2)具有________，因此又称________________。

[判断]

(1)生态系统物质循环中的“生态系统”是指生物圈，物质是指组成生物体的元素。(　　)

(2)碳循环在生物群落与无机环境之间是以有机物的形式进行的。(　　)

(3)温室效应形成的主要原因是化学燃料短时间内大量燃烧。(　　)

(4)物质和能量都是往复循环，重复利用的。(　　)

答案：1．(1)C、H、O、N、P、S　(2)无机环境与生物群落　(3)生物圈

2．(1)循环流动　全球性　生物地球化学循环

[判断]

(1)√

(2)×　提示：生物群落与无机环境之间主要以CO₂形式进行。

(3)√

(4)×　提示：能量单向流动，逐级递减。

 

三、能量流动和物质循环的关系

1．区别。

无机环境中的物质可以被生物群落______利用，而能量流动是________的，是________的。

2．联系。

(1)能量流动和物质循环是生态系统的________，二者是________的，彼此相互依存，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等过程。物质作为能量的______，使能量沿着食物链(网)流动；能量作为______，使物质不断地在生物群落和无机环境之间循环往返。

答案：1．反复　逐级递减　单方向

2．(1)主要功能　同时进行　(2)载体　动力

 

 

1．(2015·梅州检测)在浮游植物→浮游动物→鱼这条食物链中，碳是以哪种形式流动的(　　)

A．二氧化碳

B．有机物

C．碳酸盐

D．二氧化碳和有机物

解析：碳在食物链中(生物群落内部)是以有机物形式流动，而在生物群落和无机环境之间以CO₂形式循环。

答案：B

 

2．以单位面积计，热带雨林中残枝落叶较温带森林的多，那么土壤中有机物的积累量一般是(　　)

A．热带雨林小于温带森林

B．热带雨林大于温带森林

C．热带雨林等于温带森林

D．热带雨林与温带森林无法比较

解析：因为热带雨林生态系统的生物种类多，营养物复杂，其物质循环和能量流动的速度快，土壤里的微生物的种类和数量多，枯枝落叶等有机物的分解速度快，利用效率高，有机物的积累量少。温带森林由于温度和水分等因素的影响，土壤中微生物的种类和数量相对较少，残枝落叶等含有的有机物被微生物分解的速度慢，积累的有机物多。

答案：A

 

3．(2015·潮州期末)如图是自然界碳循环的简图，图中的甲、乙、丙各代表(　　)

A．甲为生产者，乙为分解者，丙为消费者

B．甲为消费者，乙为分解者，丙为生产者

C．甲为分解者，乙为生产者，丙为消费者

D．甲为生产者，乙为消费者，丙为分解者

解析：生态系统的物质循环中，生产者通过光合作用摄取大气中的CO₂，其体内碳的去路有三条途径：其一是通过呼吸作用释放到大气中；其二是被消费者所摄取；其三是遗体、枯枝败叶等被分解者分解，并将其中的碳以CO₂的形式释放到大气中。消费者的碳来源于对生产者的取食，其体内的碳：一是通过呼吸作用释放到大气中，二是通过分解者的分解作用，以CO₂形式释放到大气中。从上述分析中，不难推断，图中甲是生产者、乙是分解者、丙是消费者。

答案：A

 

4．环境问题是全世界人民密切关注的问题，以低能耗、低污染、低排放为基础的低碳经济模式越来越成为促进国家经济持续增长和可持续发展的重要经济模式。下列说法正确的是(　　)

A．煤、石油和天然气的大量燃烧，致使大气中的CO₂急剧增加

B．大气中CO₂进入生物群落的方式只能是植物的光合作用

C．生物群落中的碳元素进入大气的方式只能是微生物的分解作用

D．大力植树造林是缓解温室效应的唯一方法

解析：近代工业的迅速发展，导致化学燃料大量燃烧，打破了生物圈中碳循环的平衡，因此减缓温室效应的重要方法是减少化石燃料的燃烧。光合作用和化能合成作用都能够固定大气中的CO₂。动植物的呼吸作用和微生物的分解作用都能释放CO₂。

答案：A

 

5．下列关于物质循环和能量流动的关系叙述中不正确的是(　　)

A．物质作为能量的载体，使能量沿着食物链流动

B．能量作为动力，使物质在生物群落与无机环境之间循环往复

C．先进行物质循环，后发生能量流动

D．二者相互依存、不可分割

解析：物质循环和能量流动是生态系统的主要功能，二者是同时进行的，无先后之分。

答案：C

 

6．如图为生态系统中碳循环的模式图，相关叙述正确的是(　　)

A．①代表生产者，5可以代表化能合成作用

B．碳元素在①②③④间以含碳有机物的形式传递

C．在食物链中占有碳元素最多的营养级可能是①

D．①②③中含有的有机物可以作为动力来促进碳元素在群落和环境之间循环

解析：生态系统的组成成分包括非生物的物质和能量、生产者、分解者、消费者。首先需要确定这四种成分，①箭头指向②③④可以确定①是生产者，因为生物群落总能量流动的起点是生产者。由于生产者联系了无机环境和生物群落，所以确定④为无机环境。然后根据生产者和消费者都有箭头指向分解者，确定③为分解者。5代表生产者的呼吸作用产生二氧化碳。碳元素在①和④间，是以二氧化碳形式传递的。①②③之间是以有机碳的形式传递的。①是生产者，所含有的有机物最多。②是消费者，并不参与碳元素在生物群落和无机环境之间的循环。①生产者联系无机环境和生物群落和③分解者联系生物群落和无机环境，它们促进碳元素在生物群落和无机环境之间的循环。

答案：C

 

7．(多选)图示为物质循环简图，A为生产者，B为消费者，下列叙述错误的是(　　)

A．①是呼吸作用

B．⑤过程有分解者参与

C．⑥代表消费者的呼吸作用

D．本图涉及碳和水的循环

解析：生产者的光合作用有O₂产生；④⑤包含动植物的呼吸作用，动植物尸体分解过程也有CO₂产生。H₂O是光合作用的原料，也是呼吸作用的产物；⑥表示呼吸作用中的有氧呼吸，但不一定表示为消费者的呼吸作用，也可能为生产者或分解者的。

答案：AC

 

8．(多选)大气中CO₂过多与碳循环失衡有关。2013年波兰华沙世界气候大会上中国倡导绿色低碳生活再次获得普遍认同。据下图判断不正确的是(　　)

A．增加自养生物种类和数量不利于降低大气中的CO₂含量

B．大气中CO₂的增加主要与异养生物②的数量增加有关

C．该生态系统中的所有自养生物与所有异养生物共同构成了生物群落

D．该图能表示物质循环过程，不能准确表示能量流动方向

解析：降低大气中的CO₂含量，主要通过生产者的光合作用来完成；大气中CO₂的增加主要是由于化石燃料的大量燃烧所引起的；生物群落包括生产者、消费者、分解者，其中生产者属于自养型，消费者、分解者都为异养型；物质是循环的，能量流动是单向且逐级递减不循环的，故题图不能准确表示能量流动方向。

答案：AB

 

9．如图所示是生态系统中碳循环示意图，图中D为大气，请根据如图回答。

(1)此生态系统的能量流动是从[　]________固定太阳能开始的。

(2)碳元素在大气中与A、B、C之间的流动是以______形式进行的，在生态系统各成分中，A为________，B为________。

(3)图中D～C过程是通过______作用实现的，C～D过程是通过______作用实现的，B～D过程是通过______作用实现的。

(4)生物群落中的一部分碳返回大气中，而另一部分则以________形式储藏在地层中，碳在无机环境中以______和________形式存在。

(5)碳循环始终与________结合在一起进行。

解析：没有碳就没有生命，碳在无机环境中以二氧化碳或碳酸盐的形式存在。在生态系统中，碳元素主要以CO₂的形式在无机环境与生物群落之间进行循环。在碳的循环中，始终伴随着能量流动，而生态系统的能量流动是从生产者绿色植物的光合作用开始的，并进入生物群落随食物链而流动。生物群落中的碳以CO₂的形式返回大气中，但其中有一部分碳则以化石燃料(煤、石油、天然气等)的形式储藏于地层中，成为能源物质。

答案：(1)[C]　生产者

(2)CO₂　消费者　分解者

(3)光合　呼吸　分解

(4)化石燃料　CO₂　碳酸盐

(5)能量流动

 

10．(2015·深圳外国语学校)下列是对土壤微生物开展探究活动的两个案例，请在相应的空白处作答。

(1)案例Ⅰ：探究落叶在土壤微生物的作用下是否发生腐烂(分解)。

设计思路：

对实验组土壤应该进行______处理，尽可能排除________________的作用。

(2)案例Ⅱ：探究土壤微生物对淀粉的分解作用。

实验步骤：

①将取自农田的土壤制成土壤浸出液，放在烧杯中静置一段时间。

②另取两只烧杯，编号为A、B，放入等量的淀粉糊。在A烧杯中加入30 mL土壤浸出液，B烧杯中加入______________。

③在室温(20 ℃左右)下放置7 d后，从A烧杯中取20 mL溶液，分别加入A₁和A₂两支试管各10 mL；从B烧杯中取20 mL溶液，分别加入B₁和B₂两支试管各10 mL；

④在A₁和B₁中加入碘液；在A₂和B₂中加入______________，并进行________处理。

⑤观察各试管的________，记录实验结果。

解析：本题考查了土壤微生物的分解作用的探究实验和颜色反应实验，案例Ⅰ在土壤中本来就有土壤微生物，如果不对土壤进行灭菌处理，就相当于在两组实验中都有土壤微生物，没有遵循单一变量原则。案例Ⅱ②考查的是等量对照原则，蒸馏水和淀粉糊对照，而且要等量，即为30 mL。④淀粉被土壤微生物分解后会得到还原糖，还原糖需要斐林试剂来鉴定，需要水浴加热，会出现砖红的颜色反应，故⑤要观察各试管的颜色变化。

答案：(1)灭菌　土壤微生物

(2)②30 mL蒸馏水　④(等量的)斐林试剂　水浴加热

⑤颜色变化