?第3節(jié)　生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)




　　學(xué)習(xí)目標(biāo)
核心素養(yǎng)
1.概述生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)過程。
2．通過分析生物富集的過程，說明生物富集的危害，認(rèn)同應(yīng)采取措施減少危害。
3．說明能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系。
4．嘗試探究土壤微生物的分解作用。
1.生命觀念：能量流動(dòng)伴隨物質(zhì)的變化，保證了生命活動(dòng)的進(jìn)行，反映了生命的物質(zhì)與能量觀。
2．科學(xué)思維：通過碳循環(huán)過程，建構(gòu)概念模型。
3．科學(xué)探究：探究土壤微生物的分解作用。
4．社會(huì)責(zé)任：闡明生物富集的成因和危害，提出科學(xué)的防治建議。



知識(shí)點(diǎn)一　碳循環(huán)

1．非生物環(huán)境中的碳
(1)主要存在形式：主要以CO2形式存在于大氣中和溶解于水中；碳還可以固定于煤、石油或木材中。
(2)大氣中的碳進(jìn)入生物群落的途徑：生產(chǎn)者的光合作用以及化能合成作用。
2．生物群落中的碳
(1)主要存在形式：有機(jī)物。
(2)傳遞渠道：食物鏈和食物網(wǎng)。
(3)返回非生物環(huán)境的形式：CO2。
(4)返回非生物環(huán)境的途徑
3．碳在生物群落與非生物環(huán)境之間的循環(huán)主要以CO2形式進(jìn)行。
4．碳循環(huán)特點(diǎn)
(1)碳循環(huán)具有全球性。
(2)海洋對(duì)于調(diào)節(jié)大氣中的碳含量起著非常重要的作用。
知識(shí)點(diǎn)二　物質(zhì)循環(huán)
1．物質(zhì)循環(huán)的概念：組成生物體的碳、氫、氧、氮、磷、硫等元素，都在不斷進(jìn)行著從非生物環(huán)境到生物群落，又從生物群落到非生物環(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：生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)中的生態(tài)系統(tǒng)指的是地球上最大的生態(tài)系統(tǒng)——生物圈，物質(zhì)循環(huán)具有全球性，因此又叫生物地球化學(xué)循環(huán)。
(2)物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)中循環(huán)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，對(duì)于改進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式有多方面的啟示。
3．渠道：食物鏈和食物網(wǎng)。
知識(shí)點(diǎn)三　生物富集
1．概念：生物體從周圍環(huán)境吸收、積蓄某種元素或難以降解的化合物，使其在機(jī)體內(nèi)濃度超過環(huán)境濃度的現(xiàn)象。
2．物質(zhì)種類
(1)重金屬：如鉛、鎘、汞等。
(2)人工合成的有機(jī)化合物：如DDT、六六六等。
(3)某些放射性物質(zhì)。
3．特點(diǎn)
(1)營(yíng)養(yǎng)級(jí)越高，富集的物質(zhì)濃度越高。富集的物質(zhì)會(huì)沿食物鏈逐漸在生物體內(nèi)聚集，最終積累在食物鏈頂端。
(2)全球性。物質(zhì)可通過大氣、水和生物遷移等途徑擴(kuò)散到世界各地。
知識(shí)點(diǎn)四　能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系
1．關(guān)系
項(xiàng)目
能量流動(dòng)
物質(zhì)循環(huán)
形式
光能→化學(xué)能→熱能
化學(xué)元素
(無機(jī)物有機(jī)物)
渠道
食物鏈和食物網(wǎng)
食物鏈和食物網(wǎng)
特點(diǎn)
逐級(jí)遞減、單向不循環(huán)
可以被生物群落反復(fù)利用
范圍
生態(tài)系統(tǒng)各營(yíng)養(yǎng)級(jí)
生物圈
聯(lián)系
①同時(shí)進(jìn)行，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。③物質(zhì)是能量沿食物鏈(網(wǎng))流動(dòng)的載體；能量是物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)中往復(fù)循環(huán)的動(dòng)力
2.構(gòu)建模型(根據(jù)碳循環(huán)示意圖用虛線畫出能量流動(dòng)的方向)

知識(shí)點(diǎn)五　探究土壤微生物的分解作用
1．實(shí)驗(yàn)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?cè)谏鷳B(tài)系統(tǒng)中的成分主要為分解者。
(2)分解者的分解速度與環(huán)境中的溫度、水分等生態(tài)因子相關(guān)。
(3)土壤微生物能分泌淀粉酶將淀粉分解成還原糖(麥芽糖)，淀粉遇碘變藍(lán)。還原糖遇斐林試劑，在水浴加熱條件下，產(chǎn)生磚紅色沉淀。
2．實(shí)驗(yàn)流程
項(xiàng)目
案例1
案例2
提出問題
落葉是在土壤微生物的作用下腐爛的嗎
土壤微生物能否分解淀粉
實(shí)驗(yàn)假設(shè)
微生物能分解落葉使之腐爛
微生物能分解淀粉
實(shí)
驗(yàn)
設(shè)
計(jì)
實(shí)驗(yàn)組
對(duì)土壤高溫處理
A燒杯中加入30 mL土壤浸出液＋淀粉糊
對(duì)照組
對(duì)土壤不做任何處理
B燒杯中加入30 mL蒸餾水＋與A等量的淀粉糊
自變量
土壤中是否含微生物
溶液中是否含有土壤中的微生物
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
在相同時(shí)間內(nèi)實(shí)驗(yàn)組落葉腐爛程度小于對(duì)照組
A
A1
不變藍(lán)
A2
產(chǎn)生磚
紅色沉淀
B
B1
變藍(lán)
B2
不產(chǎn)生
磚紅色沉淀
結(jié)論分析
微生物對(duì)落葉有分解作用
土壤浸出液中的微生物能分解淀粉
注：A1、B1中加入碘液，A2、B2中加入斐林試劑并水浴加熱。
3.基本技術(shù)要求
(1)探究活動(dòng)最好在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，以便控制變量，避免環(huán)境中不可控制因素的影響。
(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(shí)間也有差異，一般需要適宜的溫度、濕潤(rùn)的條件等。

　與自然界的碳循環(huán)關(guān)系最密切的細(xì)胞器是什么？
提示：線粒體和葉綠體。
　如果人們不按生態(tài)規(guī)律辦事，亂砍濫伐森林，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)有何影響？
提示：打破碳循環(huán)平衡，使大氣CO2進(jìn)入生物群落過程受阻，大氣中CO2的含量就會(huì)明顯增多。
　生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)中所說的“物質(zhì)”可以是化合物嗎？
提示：不可以?！拔镔|(zhì)”是指化學(xué)元素。
　既然氮元素在生物群落和非生物環(huán)境之間也是不斷循環(huán)的，為什么還要往農(nóng)田中不斷地施加氮肥？
提示：物質(zhì)循環(huán)是指在生物圈范圍內(nèi)物質(zhì)是循環(huán)的。農(nóng)田中不斷有糧食產(chǎn)出，基本元素不斷地被輸出，所以要不斷地施加氮肥。
　具有生物富集現(xiàn)象的有害物質(zhì)與碳、氮等元素的循環(huán)過程相同嗎？
提示：不相同。
　對(duì)于會(huì)發(fā)生生物富集作用的物質(zhì)，高營(yíng)養(yǎng)級(jí)的含量一定會(huì)高于低營(yíng)養(yǎng)級(jí)的含量嗎？
提示：高營(yíng)養(yǎng)級(jí)的含量不一定會(huì)高于低營(yíng)養(yǎng)級(jí)的含量。高營(yíng)養(yǎng)級(jí)的濃度一定高于低營(yíng)養(yǎng)級(jí)的濃度。
　碘液與斐林試劑的檢測(cè)作用是不是一樣？
提示：不一樣。前者檢測(cè)淀粉的分解是否徹底完成，后者檢測(cè)淀粉的分解是否發(fā)生。
　課堂小結(jié)

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1．(目標(biāo)1)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)的基本功能之一。下列與“生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)”這一概念相關(guān)的理解，錯(cuò)誤的是(　　)
A．生態(tài)系統(tǒng)指的是生物圈
B．物質(zhì)指的是組成生物體的元素
C．重金屬也能參與物質(zhì)循環(huán)
D．物質(zhì)循環(huán)發(fā)生在生物群落內(nèi)部
答案　D
解析　物質(zhì)循環(huán)發(fā)生在生物群落和非生物環(huán)境之間，D錯(cuò)誤。
2．(目標(biāo)3)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．光合作用推動(dòng)碳循環(huán)過程，促進(jìn)了生物群落中的能量循環(huán)
B．碳以CO2的形式在生物群落與非生物環(huán)境之間循環(huán)
C．生態(tài)系統(tǒng)中能量的初始來源只有太陽能
D．防治稻田害蟲可提高生產(chǎn)者和消費(fèi)者之間的能量傳遞效率
答案　B
解析　光合作用推動(dòng)碳循環(huán)過程，但是生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)的特點(diǎn)是單向流動(dòng)，逐級(jí)遞減，是不能循環(huán)的，A錯(cuò)誤；生態(tài)系統(tǒng)中能量的初始來源除了太陽能，還有化學(xué)反應(yīng)釋放的化學(xué)能，C錯(cuò)誤；防治稻田害蟲，目的是調(diào)整能量流動(dòng)關(guān)系，使能量流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠?，而不能提高生產(chǎn)者和消費(fèi)者之間的能量傳遞效率，D錯(cuò)誤。
3．(目標(biāo)4)某同學(xué)完成了“探究落葉是在土壤微生物的作用下腐爛的嗎”的對(duì)照實(shí)驗(yàn)，對(duì)照組要求(　　)
A．土壤不做處理，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的理化性質(zhì)
答案　A
解析　該探究實(shí)驗(yàn)的自變量為土壤中是否含有微生物，對(duì)實(shí)驗(yàn)組要處理為無微生物狀態(tài)，而對(duì)照組則不做任何處理。
4．(目標(biāo)2)下列各項(xiàng)中，不能通過食物鏈傳遞引起生物富集現(xiàn)象的是(　　)
A．DDT污染 B．重金屬鎘
C．某些放射性物質(zhì) D．氟利昂污染
答案　D
解析　大氣中氟利昂污染，是通過氣體傳播，不能引起生物富集現(xiàn)象。
5．(目標(biāo)1)如圖是生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)圖解。圖中A～D代表生態(tài)系統(tǒng)的4種成分，①～⑦代表碳元素在生態(tài)系統(tǒng)中循環(huán)的途徑。請(qǐng)仔細(xì)分析圖并回答下列問題。

(1)圖中A代表________，碳在C中以________形式存在。
(2)圖中代表光合作用的是________，代表分解作用的是________，代表呼吸作用的是________。
(3)圖中B代表________，它在生態(tài)系統(tǒng)中的作用是______________________
______________________________________________________________________________________________________________________。
(4)碳元素在⑤和⑦中是以________形式流動(dòng)，在①和⑥中是以________的形式流動(dòng)。
答案　(1)生產(chǎn)者　有機(jī)物
(2)③?、摺、冖?br /> (3)分解者　將動(dòng)植物的遺體和動(dòng)物的排遺物中的有機(jī)物分解為無機(jī)物
(4)CO2　有機(jī)物
解析　圖中A和D進(jìn)行雙向的物質(zhì)傳遞，而且A指向B、C、D，而A、B、C指向D，可知A是生產(chǎn)者，C是消費(fèi)者，B為分解者，D為非生物環(huán)境。③是生產(chǎn)者利用光合作用或化能合成作用，將非生物環(huán)境中的CO2轉(zhuǎn)化為含碳有機(jī)物。分解者能將動(dòng)植物遺體和動(dòng)物的排遺物分解成無機(jī)物。②⑤為生物群落中的各種生物將有機(jī)物通過細(xì)胞呼吸分解為CO2返回非生物環(huán)境的過程，即細(xì)胞呼吸。



題型一　物質(zhì)循環(huán)過程相關(guān)圖解中各成分的判斷
[例1]　如圖表示某生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)過程中4種成分之間的關(guān)系。以下相關(guān)敘述中正確的是(　　)

A．1和2包含著所有種群構(gòu)成的群落
B．3代表的一定是原核生物
C．①代表光合作用，②代表呼吸作用
D．4可以表示大氣中的CO2庫
解題分析　據(jù)圖分析，1是生產(chǎn)者，2是消費(fèi)者，3是分解者，4是大氣中的CO2庫，而群落是指一定區(qū)域內(nèi)的全部生物，A錯(cuò)誤；3是分解者，主要指營(yíng)腐生生活的細(xì)菌和真菌，另外也包括一些動(dòng)物，如蚯蚓，真菌、動(dòng)物不是原核生物，B錯(cuò)誤；①代表1被2捕食，②代表2進(jìn)行呼吸作用向大氣中釋放CO2，C錯(cuò)誤。
答案　D
[例2]　如圖為生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的示意圖，甲、乙、丙、丁代表生態(tài)系統(tǒng)的四種成分，①～⑦表示碳元素的流動(dòng)過程，其中主要以CO2形式流動(dòng)的是(　　)

A．①②⑤⑥ B．②③⑥⑦
C．②③⑤⑥ D．①④⑤⑦
解題分析　由題圖分析可知，甲表示生產(chǎn)者，乙表示消費(fèi)者，丙表示分解者，丁表示大氣中的CO2庫；①表示生產(chǎn)者通過光合作用或化能合成作用將二氧化碳轉(zhuǎn)化成有機(jī)物進(jìn)入生物群落中，②⑥、⑤分別表示生產(chǎn)者和消費(fèi)者通過呼吸作用、分解者通過分解作用將二氧化碳釋放到大氣中，③表示動(dòng)物攝食，④⑦表示消費(fèi)者和生產(chǎn)者的有機(jī)物流向分解者。所以主要以CO2形式流動(dòng)的是①②⑤⑥。
答案　A

“三看法”確認(rèn)碳循環(huán)各成分


(1)圖1——先根據(jù)雙向箭頭且向內(nèi)箭頭最多的判斷：B為CO2庫，A為生產(chǎn)者。再根據(jù)A、C的箭頭都指向D判斷：D為分解者，C為消費(fèi)者。
(2)圖2——根據(jù)A與C之間的雙向箭頭且向內(nèi)箭頭最多的判斷：A是生產(chǎn)者，C是CO2庫。根據(jù)A、B、D的箭頭都指向E可進(jìn)一步判斷：E是分解者，B是初級(jí)消費(fèi)者，D是次級(jí)消費(fèi)者。
(3)圖3——根據(jù)A與E之間的雙向箭頭且向內(nèi)箭頭最多的判斷：A為CO2庫，E為生產(chǎn)者。然后觀察剩余的幾個(gè)成分，其中其他生物部分的箭頭都指向C，所以C是分解者，剩余的B、D、F則為消費(fèi)者。圖解中的食物鏈?zhǔn)荅→F→D→B。
題型二　物質(zhì)循環(huán)與能量流動(dòng)的關(guān)系
[例3]　下圖表示生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系簡(jiǎn)圖，相關(guān)敘述不正確的是(　　)

A．各級(jí)消費(fèi)者的能量總和一定小于生產(chǎn)者所固定的太陽能總量
B．生物圈的物質(zhì)和能量是自給自足的
C．D為分解者
D．碳以CO2形式進(jìn)入生物群落，又以CO2的形式離開生物群落返回到非生物環(huán)境
解題分析　各級(jí)消費(fèi)者的能量都是直接或者間接來自生產(chǎn)者所固定的太陽能，況且生產(chǎn)者固定的太陽能總量并不是完全傳遞給消費(fèi)者，生產(chǎn)者自己也會(huì)通過呼吸作用消耗部分同化的能量，故各級(jí)消費(fèi)者的能量總和一定小于生產(chǎn)者所固定的太陽能總量，A正確；對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)的功能來講，物質(zhì)循環(huán)是可以自給自足的，而能量沿食物鏈流動(dòng)是單向傳遞、逐級(jí)遞減的，故能量是需要不斷補(bǔ)充的，B錯(cuò)誤；由圖可知，A、B、C都是一部分能量流向了D，D是分解者，C正確；由圖可知，碳以CO2形式通過植物的光合作用進(jìn)入生物群落，又以CO2的形式離開生物群落返回非生物環(huán)境，D正確。
答案　B
題型三　生物富集
[例4]　某生態(tài)系統(tǒng)中，鎘在沿著食物鏈轉(zhuǎn)移的過程中產(chǎn)生生物富集作用。該生態(tài)系統(tǒng)有甲、乙、丙、丁四個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)，各營(yíng)養(yǎng)級(jí)所積累的鎘的相對(duì)濃度如下圖所示。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(　　)

A．上述四個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)可以構(gòu)成食物網(wǎng)
B．四個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)中處于最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)的是丙
C．鎘不屬于該生態(tài)系統(tǒng)的組成成分
D．四個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)所同化的能量值的關(guān)系可表示為丁＞甲＋乙＋丙
解題分析　圖示不同的營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物可以構(gòu)成食物網(wǎng)，A正確；生態(tài)系統(tǒng)中某些有害物質(zhì)沿食物鏈積累，因此圖中含有鎘的濃度越高，營(yíng)養(yǎng)級(jí)越高，則丙所處的營(yíng)養(yǎng)級(jí)最高，B正確；生態(tài)系統(tǒng)的組成成分包括生物群落和非生物的物質(zhì)和能量，鎘屬于生態(tài)系統(tǒng)的組成成分，C錯(cuò)誤；根據(jù)圖示柱形圖可知，丁的鎘濃度最低，說明其所處的營(yíng)養(yǎng)級(jí)最低，則其固定的能量最多，由于能量是單向傳遞、逐級(jí)遞減的，因此四個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)所同化的能量值的關(guān)系可表示為?。炯祝遥?，D正確。
答案　C
題型四　食物鏈(網(wǎng))的構(gòu)建
[例5]　如果一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中有4種生物，并構(gòu)成一條食物鏈，在某一時(shí)間分別測(cè)得這4種生物(甲、乙、丙、丁)所含有機(jī)物的總干重，如圖所示。在一段時(shí)間內(nèi)，如果乙的種群數(shù)量增加，下列說法正確的是(　　)

A．食物鏈丁→乙→甲→丙
B．甲、丙、丁的種群數(shù)量均增加
C．甲、丁的種群數(shù)量下降，丙的種群數(shù)量增加
D．甲的種群數(shù)量下降，丙、丁的種群數(shù)量增加
解題分析　從圖示數(shù)量值關(guān)系看出，4種生物有機(jī)物總干重為丙>甲>乙>丁，因此按營(yíng)養(yǎng)級(jí)關(guān)系由低到高，應(yīng)為丙→甲→乙→丁形成食物鏈。乙種群數(shù)量增加，造成丁增加、甲減少，甲減少會(huì)造成丙增加，D正確。
答案　D

食物鏈(網(wǎng))的構(gòu)建方法
(1)根據(jù)捕食關(guān)系曲線構(gòu)建食物鏈(網(wǎng))

先上升先下降者為被捕食者，后上升后下降者為捕食者，故可以確定圖中食物鏈為：乙→丙→甲。
(2)根據(jù)能量的含量“由多到少”構(gòu)建食物鏈(網(wǎng))
營(yíng)養(yǎng)級(jí)
A
B
C
D
能量(kJ)
15.9
870.7
0.9
141.0
生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)是單向傳遞、逐級(jí)遞減的，能量值大者為被捕食者，少者為捕食者。該表中食物鏈為：B→D→A→C。
(3)根據(jù)生物量(有機(jī)物的總干重)構(gòu)建食物鏈(網(wǎng))

圖1和圖2都是以每個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)中有機(jī)物多少為依據(jù)的，圖1中的食物鏈?zhǔn)潜住摇?；若兩營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物量相差不大，不足以構(gòu)成10%～20%的比例，則兩者應(yīng)為同一營(yíng)養(yǎng)級(jí)，故可以確定圖2中的食物網(wǎng)是
。
(4)根據(jù)有害物質(zhì)的濃度“由少到多”構(gòu)建食物鏈(網(wǎng))
生物體
A
B
C
D
E
有機(jī)汞濃度(ppm)
0.06
7
0.51
68
0.39
生態(tài)系統(tǒng)中存在生物富集現(xiàn)象，即營(yíng)養(yǎng)級(jí)越高，體內(nèi)有害物質(zhì)的濃度越高，兩者在數(shù)值上呈正相關(guān)，故可以確定該表中食物網(wǎng)為：。
題型五　探究土壤微生物的分解作用
[例6]　某生物興趣小組以帶有落葉的表層土壤(距地面約5 cm)為實(shí)驗(yàn)材料，研究土壤微生物對(duì)落葉的分解作用，他們對(duì)土壤的處理情況見下表。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　)
組別
1
2
3
4
土壤處理
60 ℃放置1 h
不處理
60 ℃放置1 h
不處理
土壤濕度
濕潤(rùn)
濕潤(rùn)
較干燥
較干燥
A．該實(shí)驗(yàn)的自變量為土壤是否進(jìn)行60 ℃放置處理，實(shí)驗(yàn)中的對(duì)照組是1和3
B．該實(shí)驗(yàn)?zāi)芴骄吭诓煌寥罎穸葪l件下，土壤微生物對(duì)落葉的分解作用
C．為了控制實(shí)驗(yàn)中的無關(guān)變量，作為實(shí)驗(yàn)材料的落葉也可進(jìn)行60 ℃放置處理
D．預(yù)期結(jié)論是1、3組的落葉不被分解，2、4組的落葉被不同程度地分解
解題分析　實(shí)驗(yàn)的自變量是土壤濕潤(rùn)條件和是否進(jìn)行60 ℃放置處理，該實(shí)驗(yàn)可探究不同土壤濕度條件下，土壤微生物對(duì)落葉的分解作用，A錯(cuò)誤，B正確；落葉上面也有微生物，也可以分解落葉，所以為了控制無關(guān)變量，作為實(shí)驗(yàn)材料的落葉也可進(jìn)行滅菌處理，C正確；因?yàn)?、3組土壤經(jīng)過60 ℃放置處理，土壤中微生物被殺滅，所以落葉無法被分解，2、4組沒有進(jìn)行60 ℃放置處理，存在微生物，因其土壤的濕潤(rùn)條件不同，所以被分解的落葉量也不相同，D正確。
答案　A

實(shí)驗(yàn)組、對(duì)照組的確定
(1)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中二者如何確定：根據(jù)題意首先弄清實(shí)驗(yàn)研究的自變量是什么，然后找到進(jìn)行自變量處理的為實(shí)驗(yàn)組，沒進(jìn)行自變量處理，僅為排除無關(guān)變量干擾而設(shè)置的實(shí)驗(yàn)為對(duì)照組。
(2)探究實(shí)驗(yàn)中二者如何確定：接受自變量處理的，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是未知的為實(shí)驗(yàn)組；未接受自變量處理的，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是已知的為對(duì)照組。


　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
[單項(xiàng)選擇題]
知識(shí)點(diǎn)一　碳循環(huán)與物質(zhì)循環(huán)
1.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C、H、O、N、P、S等元素
B．所說的生態(tài)系統(tǒng)是指地球上最大的生態(tài)系統(tǒng)——生物圈
C．所說的循環(huán)是指物質(zhì)在生物群落與非生物環(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
解析　物質(zhì)循環(huán)的實(shí)質(zhì)為元素在生物圈這個(gè)最大的生態(tài)系統(tǒng)中往復(fù)出現(xiàn)、循環(huán)利用，在這個(gè)過程中物質(zhì)是守恒的。
2．“哥本哈根氣候變化大會(huì)”引起了人們對(duì)溫室氣體排放的關(guān)注，大會(huì)所倡導(dǎo)的低碳生活獲得普遍認(rèn)同。根據(jù)下圖所示碳循環(huán)的部分過程進(jìn)行有關(guān)分析，正確的是(　　)

A．生物群落內(nèi)部進(jìn)行碳循環(huán)的物質(zhì)形式是CO2
B．參與過程②的生物只有消費(fèi)者和分解者
C．不能通過增強(qiáng)過程③減少大氣中CO2的含量
D．開發(fā)太陽能、水能、核能等新能源，可減少人類對(duì)過程①的依賴
答案　D
解析　生物群落內(nèi)部碳元素以有機(jī)物的形式傳遞，A錯(cuò)誤；過程②指的是生物群落內(nèi)部生產(chǎn)者、消費(fèi)者通過細(xì)胞呼吸作用和分解者的分解作用釋放CO2，B錯(cuò)誤；可以通過增強(qiáng)過程③減少空氣中CO2的含量，C錯(cuò)誤；開發(fā)新能源能減少人類對(duì)化石燃料的使用，D正確。
3．如圖表示生態(tài)系統(tǒng)中碳循環(huán)的部分過程，有關(guān)說法錯(cuò)誤的是(　　)

A．A是生產(chǎn)者，D是分解者
B．圖中箭頭可以表示碳元素的流動(dòng)方向
C．碳在①②③④過程中都是以有機(jī)物的形式進(jìn)行的
D．圖中E代表水圈
答案　C
解析　根據(jù)題意和圖示分析可知，E為水圈，A、B、C、D為生物群落；非生物環(huán)境中的CO2和A之間是雙向箭頭，可判斷出A是生產(chǎn)者；其次判斷分解者，分解者除了一個(gè)箭頭指向非生物環(huán)境外，其他箭頭都指進(jìn)來，因此D為分解者；其余均為消費(fèi)者，即B和C均為消費(fèi)者。由以上分析可知A是生產(chǎn)者，D是分解者，A正確；圖示是生態(tài)系統(tǒng)中碳循環(huán)的部分過程，其中箭頭可以表示碳元素的流動(dòng)方向，B正確；碳在①②③生物之間是以有機(jī)物的形式流動(dòng)，④是分解者的分解作用，因此④過程中是以CO2的形式進(jìn)行的，C錯(cuò)誤。
4．氣候變化與生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)密切相關(guān)。下表為A、B兩個(gè)不同時(shí)期陸地生態(tài)系統(tǒng)中生物群落與大氣環(huán)境的碳交換情況。下列相關(guān)敘述中，錯(cuò)誤的是(　　)
時(shí)期
碳吸收量(kgC·a－1)
碳釋放量(kgC·a－1)
A
1.20×1014
1.20×1014
B
1.20×1014
1.26×1014
A．生態(tài)系統(tǒng)中碳的吸收主要通過光合作用實(shí)現(xiàn)，碳的釋放主要通過生物的呼吸作用實(shí)現(xiàn)
B．如果碳釋放量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于碳吸收量，會(huì)引起溫室效應(yīng)
C．A時(shí)期陸地生態(tài)系統(tǒng)碳吸收量等于碳釋放量，說明此時(shí)海洋在調(diào)節(jié)大氣碳含量中無作用
D．B時(shí)期大量植樹造林可以使碳的吸收量和釋放量趨于平衡
答案　C
解析　生物群落主要通過生產(chǎn)者的光合作用吸收非生物環(huán)境中的CO2，主要通過生物的呼吸作用釋放CO2，A正確；碳釋放量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于碳吸收量會(huì)導(dǎo)致大氣中CO2增多，引起溫室效應(yīng)，B正確；物質(zhì)循環(huán)具有全球性的特點(diǎn)，A時(shí)期陸地生態(tài)系統(tǒng)碳吸收量等于碳釋放量，但海洋對(duì)于調(diào)節(jié)大氣中的碳含量仍起著非常重要的作用，C錯(cuò)誤；B時(shí)期大量植樹造林可增加碳吸收量，使碳的吸收量和釋放量趨于平衡，D正確。
5．如圖表示生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)，圖中a、b、c、d表示該生態(tài)系統(tǒng)的四種成分，箭頭表示各成分之間的關(guān)系。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(　　)

A．a(chǎn)、c和d所包含的所有種群構(gòu)成群落
B．生活中倡導(dǎo)低碳行動(dòng)利于b的相對(duì)穩(wěn)定
C．c的存在可以加快生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)
D．d是唯一能把有機(jī)物分解成無機(jī)物的成分
答案　D
解析　由圖可知，a屬于生產(chǎn)者，c為消費(fèi)者，d為分解者，群落是指生活在一定的自然區(qū)域內(nèi)，相互之間具有直接或間接聯(lián)系的各種生物種群的總和，則包括生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者，A正確；b應(yīng)為大氣中的CO2庫，生活中倡導(dǎo)低碳行動(dòng)利于大氣中二氧化碳的相對(duì)穩(wěn)定，B正確；c為消費(fèi)者，消費(fèi)者的存在可以加快生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)，C正確；生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者都能通過呼吸作用把有機(jī)物分解成無機(jī)物，D錯(cuò)誤。
6．如圖是某農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)模式圖，下列敘述不正確的是(　　)

A．蚯蚓和生活垃圾中的微生物屬于分解者
B．碳輸出此生態(tài)系統(tǒng)的主要形式是有機(jī)碳和CO2
C．人類活動(dòng)對(duì)此生態(tài)系統(tǒng)平衡狀態(tài)的維持起到重要作用
D．農(nóng)作物主要吸收利用有機(jī)肥中的有機(jī)物維持生命活動(dòng)
答案　D
解析　植物不能直接利用有機(jī)物，必須分解成無機(jī)物才能被植物利用，D錯(cuò)誤。
知識(shí)點(diǎn)二　生物富集以及能量流動(dòng)與物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系
7.日本福島地震后，核電站中的一些放射性物質(zhì)(如131I)泄露。震后一段時(shí)間內(nèi)，在我國(guó)一些沿海城市空氣或蔬菜中檢測(cè)到了131I。下列解釋最合理的是(　　)
A．131I通過食物鏈富集在高營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物體內(nèi)
B．131I通過海洋生物捕食被帶到其他區(qū)域
C．131I通過水和大氣循環(huán)被帶到其他區(qū)域
D．131I插入蔬菜細(xì)胞的DNA造成基因突變
答案　C
8．下列關(guān)于物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的說法，錯(cuò)誤的是(　　)
A．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
B．非生物環(huán)境中的物質(zhì)可以通過多種途徑被生物群落利用
C．通過綠色植物的光合作用，可完成生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)
D．食物鏈和食物網(wǎng)是能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的渠道
答案　C
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，二者相互依存，不可分割，A正確；非生物環(huán)境中的物質(zhì)可以通過植物的根部吸收、光合作用以及某些生物的化能合成作用進(jìn)入生物群落，B正確；通過綠色植物的光合作用，只能完成非生物環(huán)境中的碳元素進(jìn)入生物群落的過程，不能完成整個(gè)碳循環(huán)過程，C錯(cuò)誤。
9.如圖顯示某生態(tài)系統(tǒng)中四種生物體內(nèi)不易分解的有害物質(zhì)含量所占比例。假設(shè)這四種生物構(gòu)成一條食物鏈，則(　　)

A．該食物鏈可以寫成：丙→丁→甲→乙
B．丙與丁之間具有捕食關(guān)系
C．乙所需的能量最終來自丙
D．若甲的數(shù)量增加，可能引起乙的數(shù)量增加
答案　B
解析　生態(tài)系統(tǒng)中的有害物質(zhì)會(huì)沿食物鏈不斷積累，因此營(yíng)養(yǎng)級(jí)別最高的生物，其體內(nèi)積累的有害物質(zhì)會(huì)最多，假設(shè)圖中這四種生物構(gòu)成一條食物鏈，則為乙→甲→丁→丙，A錯(cuò)誤；丙與丁之間是捕食關(guān)系，丙捕食丁，B正確；乙是生產(chǎn)者，其所需的能量最終來自太陽，C錯(cuò)誤；甲以乙為食，若甲的數(shù)量增加，會(huì)導(dǎo)致乙的數(shù)量減少，D錯(cuò)誤。
知識(shí)點(diǎn)三　探究土壤微生物的分解作用
10.下列選項(xiàng)是探究落葉是否在土壤微生物的作用下腐爛的實(shí)驗(yàn)步驟，其中不符合實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?　　)
A．從帶有落葉的土壤中篩出落葉和土壤
B．將落葉平均分成兩份，將土壤也平均分成兩份
C．對(duì)照組土壤進(jìn)行60 ℃放置處理，實(shí)驗(yàn)組土壤不做處理
D．將落葉分別埋入對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組的土壤中，觀察腐爛情況
答案　C
解析　分解落葉的微生物往往在含有落葉的土壤中分布較多，所以可選擇帶有落葉的土壤為實(shí)驗(yàn)材料，篩出落葉和土壤，A正確；由實(shí)驗(yàn)?zāi)康目芍瑢?shí)驗(yàn)分為兩組，即實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組，所以要將落葉平均分成兩份，把土壤也平均分成兩份，B正確；應(yīng)將進(jìn)行60 ℃放置處理的土壤設(shè)為實(shí)驗(yàn)組，不做處理的土壤設(shè)為對(duì)照組，C錯(cuò)誤；將落葉分別埋入兩組土壤中，觀察腐爛情況，D正確。
[非選擇題]
11. 右圖為某生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的部分示意圖，回答下列問題：

(1)圖中的字母________表示大氣中的CO2，由于許多因素的影響，使其含量夏季________冬季。
(2)CO2被生產(chǎn)者吸收轉(zhuǎn)變成生物體內(nèi)的物質(zhì)進(jìn)入生物群落，再被圖中的A、B的________和C的分解作用以及E的燃燒，轉(zhuǎn)變成CO2后再重新循環(huán)。若此生態(tài)系統(tǒng)中的生物群落處在正常演替過程中，生產(chǎn)者吸收的CO2量________整個(gè)生物群落排放的CO2量。
(3)若將本題圖修改為該生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)示意圖，可將D的含義改為____________，其他字母及文字代表的含義不變，還需要修改之處有：增加“光→”A、刪除“→E→”D、____________。
答案　(1)D　低于
(2)呼吸作用　大于
(3)非生物環(huán)境　刪除D“→”A
12．如圖是生態(tài)系統(tǒng)中碳循環(huán)的簡(jiǎn)明示意圖。

(1)A過程是________的________作用，具體包括________和________兩種類型。
(2)圖中缺少的一個(gè)重要箭頭是________________________。
(3)與A過程本質(zhì)相同的有________過程。(用圖中字母表示)
(4)碳在非生物環(huán)境與生物群落之間以________的形式進(jìn)行循環(huán)，碳循環(huán)具有________性。
(5)海洋對(duì)于調(diào)節(jié)大氣中的碳含量起著非常重要的作用。當(dāng)大氣中的CO2含量增加，________圈中的CO2含量也隨之增加；如果大氣中的CO2發(fā)生________，水圈中的CO2也能及時(shí)________大氣。
答案　(1)分解者　分解　有氧呼吸　無氧呼吸
(2)從大氣中的CO2庫到綠色植物
(3)B、C
(4)CO2　全球
(5)水　局部短缺　進(jìn)入
13．下面是某小組同學(xué)為驗(yàn)證“細(xì)菌對(duì)落葉的分解作用”提出的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)方案。他們將同一種樹的落葉分成甲、乙兩組，實(shí)驗(yàn)過程中不斷滴加無菌蒸餾水，使落葉保持潮濕。
方案1：將甲組放在無菌條件下，乙組放在自然條件下(暴露在空氣中)。
方案2：將甲組的落葉滅菌后放在無菌條件下，乙組放在自然條件下(暴露在空氣中)。
(1)上述兩種實(shí)驗(yàn)方案能否達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?？?qǐng)說明理由。
方案1：___________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
方案2：__________________________________________________________
______________________________________________________________________________________________________________。
(2)甲、乙兩組實(shí)驗(yàn)為什么要用相同的落葉？__________________________
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)現(xiàn)在由你進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，請(qǐng)寫出你的設(shè)計(jì)方案。
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
答案　(1)方案1：不能。甲、乙兩組的落葉均未進(jìn)行滅菌處理，這可能導(dǎo)致甲、乙兩組落葉被落葉上的原有微生物分解；乙組放在自然條件下，其落葉有可能被空氣中的其他微生物分解，因此，兩組實(shí)驗(yàn)均無法說明細(xì)菌對(duì)落葉的分解作用
方案2：不能。在自然條件下，空氣中不僅含有細(xì)菌，還含有分解落葉的其他微生物，因此，不能說乙組落葉的分解只是由細(xì)菌引起的
(2)因?yàn)樵搶?shí)驗(yàn)的目的是研究細(xì)菌對(duì)落葉的分解作用，自變量為有無細(xì)菌，所以在設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)時(shí)，要控制無關(guān)變量，如落葉狀況等
(3)將甲、乙兩組落葉都進(jìn)行滅菌處理，然后將甲組和接種了能分解纖維素的細(xì)菌或其他細(xì)菌的乙組放在無菌條件下。實(shí)驗(yàn)過程中不斷滴加無菌蒸餾水，使落葉保持潮濕。觀察記錄落葉的變化

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第3節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)

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