人教版 (2019)选择性必修2第3节 生态系统的物质循环课后测评

3.3  生态系统的物质循环

教学目标

教学重点 

分析碳循环过程，概述生态系统的物质循环过程。

教学难点 

1. 说明能量流动和物质循环的关系。
2. 尝试探究土壤微生物的分解作用。

知识点01  生态系统的物质循环

生态系统的物质循环：组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素，都不断进行着从无机环境到生物群落，又从生物群落到无机环境的循环过程。这就是生态系统的物质循环，又叫生物地球化学循环。

特点：全球性、循环流动、反复出现、不会消失

知识点02  碳循环

（1）碳在无机环境中存在的主要形式：CO2和碳酸盐

（2）碳进入生物体的主要途径：绿色植物的光合作用、化能合成作用

（3）碳在生物体内存在的主要形式：含碳有机物

（4）碳在生物群落的传递途径：食物链和食物网

（5）碳进入大气的途径：①生物的呼吸作用②微生物的分解作用③化石燃料的燃烧

（6）碳在生物群落与无机环境之间循环的主要形式：CO2

知识点03  能量流动与物质循环的关系

知识点04  温室效应

1.温室气体：CO2

2.CO2增多的主要原因：短时间内化石燃料大量的燃烧

3.减缓温室效应的主要措施：

①减少化石燃料的燃烧，开发新能源   ②增加植被面积（植树造林）

知识点05  生物富集

生物体从周围环境吸收、积蓄某种元素或难以降解的化合物，使其在机体内浓度超过环境浓度的现象，称为生物富集。

知识点06  探究土壤微生物的分解作用

1.实验原理

(1)土壤中存在种类、数目繁多的细菌、真菌等微生物，它们在生态系统中的成分为分解者。

(2)分解者的作用是将环境中的有机物分解为无机物，其分解速度与环境中的温度、水分等生态因子相关。

2.案例设计

考点01   碳循环及温室效应

    碳对于生物和生态系统的重要性仅次于水，它构成生物体干重的49%。碳可以形成碳链，成为各种复杂有机物的基本骨架。碳还构成非生命物质。地球上最大量的碳被固定在岩石圈中， 其次在化石燃料中，仅煤和石油中的含碳量就相当于全球生物含碳量的50倍。生物圈中主要的两个碳库是水圈和大气圈（主要以CO2形式），还有一个是海洋（对调节大气圈的含碳量有重要作用）。

碳循环，是指碳元素在地球上的生物圈、岩石圈、水圈及大气圈中交换，并随地球的运动循环不止的现象。生物圈中的碳循环主要表现在绿色植物从大气中吸收二氧化碳，在水的参与下经光合作用转化为葡萄糖并释放出氧气，有机体再利用葡萄糖合成其他有机化合物。有机物经食物链传递，又成为动物和细菌等其他生物体的一部分。生物体内的碳水化合物一部分作为有机体代谢的能源经呼吸作用被氧化为二氧化碳和水，并释放出其中储存的能量。

CO2在大气圈和水圈之间的界面上通过扩散作用而互相交换着，如果大气圈中的CO2发生局部短缺就会引起一系列的补偿效应，水圈里的CO2就会更多地进入大气圈。总之，碳在生态系统中的含量过高或过低，都能通过碳循环的自我调节而得到调整并恢复到原来的平衡状态。

但是，自工业革命以来，人类向大气中排入的二氧化碳等吸热性强的温室气体逐年增加，大气的温室效应（又称“花房效应”）也随之增强，其引发了一系列问题已引起了世界各国的关注。

温室效应主要是由于现代化工业社会过多燃烧煤炭、石油和天然气，产生的和大量排放的汽车尾气中含有的二氧化碳气体进入大气造成的。温室效应对环境的影响表现在全球变暖、地球上的病虫害增加、海平面上升、土地沙漠化、缺氧等。

如何应对温室效应，世界各国采取的基本措施是：①组织有关科学家进行研究和实验，以迎接这一重大环境变化的挑战。②制定全球气候变化研究规划，并开展海洋消除温室效应气体的研究。③探索海洋在全球变化中的作用。④研究全球气候变化对策并制定实施计划。总之，通过多种手段研究确定全球变暖的影响，进而采取相应对策，将其影响减缓和限制在可以接受的范围之内。

【典例1】下列有关生态系统碳循环的叙述，正确的是（）

A. 无机环境中的碳只能通过光合作用进入生物群落
B. 在生物群落内部碳是以有机物的形式循环的
C. 碳循环是在地球上最大的生态系统中进行的
D. 碳循环是指含碳化合物在群落与无机环境间循环

考点02   能量流动与物质循环的关系

能量流动和物质循环是生态系统的两大基本功能。能量流动是单向流动，逐级递减。而物质循环具有全球性，循环往复。因此，对于一个生态系统来说是一个物质上自给自足的生态系统。

生态系统的物质循环可分为三大类型，即水循环，气体型循环和沉积型循环。

生态系统中所有的物质循环都是在水循环的推动下完成的，因此，没有水的循环，也就没有生态系统的功能，生命也将难以维持。

物质循环是能量流动的载体；能量流动是物质循环的动力。物质作为能量的载体，使能量沿着食物链或食物网流动；能量作为动力，使物质能够不断地在生物群落和无机环境之间循环往返。能量流动和物质循环是生态系统的主要功能，二者彼此相互依存、不可分割。能量的固定、储存、转移和释放都离不开物质的合成和分解等过程。

【典例1】下图是生物圈中碳循环示意图,下列相关分析错误的是 ( )

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,碳在各成分间以二氧化碳的形式传递
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

题组A  基础过关练

单项选择题

1.如图代表生态系统能量流动模型,其中甲、乙、丙、丁和戊均代表生态系统的组成成分。由此可知生态系统的物质循环模型正确的是 ( )

A.  B.
C.  D.

2.下列有关气候变暖的叙述，不正确的是（）

A. 气候变暖导致海平面上升，将给人类带来无法估计的灾难
B. 为防止气候变暖，人类要尽量减少的排放量
C. 为防止气候变暖，人类要尽可能植树造林，保护植被
D. 气候变暖导致海水温度升高时，海水向大气释放的将减少，有利于阻止气温升高

3.下列有关生态系统的物质循环的叙述，错误的是（）

A. 物质是能量流动的载体，能量是物质循环的动力
B. 物质循环指的是各种化合物在生物群落与无机环境之间往复循环
C. 与碳循环有关的生理活动有光合作用、细胞呼吸和化能合成作用等
D. 减少化石燃料的燃烧和大力植树造林都可以有效地缓解温室效应

4.下列有关生物圈中碳循环的叙述，不正确的是（）

A. 碳循环伴随着能量流动
B. 分解者不参与生物圈中碳循环过程
C. 光合作用和呼吸作用与碳循环密切相关
D. 碳在生物群落与无机环境之间循环的主要形式是CO2

5.某些人工合成的化合物如农药DDT、六六六等，进入环境后便参与生态系统的物质循环，但是，这些化合物难以被降解并在生物体内蓄积。下表是某水域生态系统在结构和功能处于相对稳定状态时，甲、乙、丙、丁四个种群所含有的总能量和残留DDT的平均浓度。下列说法错误的是（）

A. 该生态系统的水体中DDT的浓度小于0.04 ppm
B. 四个种群最简单的能量流动渠道是形成一条食物链
C. 甲是该生态系统组成成分中的生产者
D. 丁种群个体死亡后释放的DDT还可能再进入丁种群

6.我国北方处于平衡状态的某森林生态系统，其如图所示，箭头和字母分别表示碳素传递方向和转移量。下列选项正确的是（　　）

A. 夏季，a＞b+c+e
B. 秋季，e+f＜g
C. 春季，g=b+e+f
D. 冬季，d＞c+f

题组B  能力提升练

一、单项选择题

1.下列关于生态系统中物质循环的叙述，错误的是（）

A. 物质循环和能量流动是同时进行的
B. 无机环境中的二氧化碳都是通过光合作用进入群落的
C. 温室效应的产生与生物群落和无机环境间碳循环的平衡被打破密切相关
D. 对于一个正在恢复中的生态系统，适当的物质和能量输入可以加快其恢复

2.大气中CO2过多与碳循环失衡有关。根据下图，有关叙述中，不正确的是（    ）

A. 增加自养生物的种类和数量有利于降低大气中的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. 该生态系统中的自养生物与所有异养生物构成了生物群落
D. 该图能表示物质循环过程，不能准确表示能量流动的方向

3.如图为生态系统中碳循环的模式图。相关叙述正确的是（）

A. 丁中二氧化碳的含量有明显的昼夜变化和季节变化
B. 各种微生物属于丙所代表的成分
C. 该生态系统中的消费者为乙、丙
D. 碳元素在甲、乙、丙、丁之间以含碳有机物的形式传递

4.下图是生态系统中部分碳循环的示意图，其中“→”表示碳的流动方向。下列叙述不正确的是（）

A. 碳循环过程中伴随着能量流动
B. 若某种原因使图中E大量减少，推测短期内D的数量增加，F的数量减少
C. 该生态系统的消费者包括图中D,E、F、B
D. 大气中含量增多是温室效应产生的主要原因，非生物环境中的可来自呼吸作用

5.下列关于碳循环的叙述,错误的是 ( )

A. 碳在无机环境和生物群落之间循环的主要形式是CO2
B. 大气中CO2含量能够保持动态平衡,不会有明显季节变化
C. 生态系统可以通过碳循环的自我调节调整碳的含量
D. 分解者在碳循环中不可缺少

6.如图表示生物圈中碳元素的循环过程，有关叙述正确的是（）

A. 图中A是分解者、B是生产者、C是消费者
B. ④一般是指光合作用，代表呼吸作用的有③⑤⑦⑧
C. 当前的温室效应主要是由⑧过程造成的
D. ①②⑥过程碳元素的流动主要以CO2的形式进行

二、填空题

7.图1为某草原生态系统的部分碳循环示意图，甲～丁为生态系统的组成成分；图2为该生态系统的部分能量流动示意图（不考虑未利用的能量）。据图分析回答：

（1）图1中，碳元素进入无机环境的途径是______（填序号），能量进入群落的主要途径是______（填序号）。

（2）生态系统的结构包括_________和_________。图2中B表示_________________。若鼠摄入能量为2.2×109kJ，A中能量为1.6×109kJ，B中能量为1.2×109kJ，狼同化能量为2.4×108kJ，则该生态系统中鼠到狼的能量传递效率为______。

（3）由图2可以总结出生态系统能量流动的主要特点是____________________。

（4）狼能够依据鼠留下的气味去捕食，鼠同样也能够依据狼的气味或行为躲避猎捕，狼和兔种群数量保持相对稳定的调节机制属于______调节，这也体现出信息传递能够调节生物的___________，以维持生态系统的稳定。

（5）生态系统的能量流动和物质循环是同时进行的：物质作为能量的载体,使能量沿着________流动；能量作为动力，使物质能够不断地在生物群落和无机环境之间循环往返。

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题组C  培优拔尖练

一、单项选择题

1.生态系统的物质循环包括碳循环和氮循环等过程。下列有关碳循环的叙述，错误的是（）

A. 消费者没有参与碳循环的过程
B. 生产者的光合作用是碳循环的重要环节
C. 土壤中微生物的呼吸作用是碳循环的重要环节
D. 碳在无机环境与生物群落之间主要以CO2形式循环

2.下列关于全球气候变暖的叙述，正确的是（    ）

A. 植树造林可减缓全球气候变暖 B. 全球气候变暖可减缓永冻土融化
C. 全球气候变暖不会影响农业生产 D. 大气中CO2减少导致全球气候变暖

3.下图为生态系统物质循环与能量流动示意图，其中甲、乙、丙是生态系统中的三种成分，1—4是乙中的四种生物。下列分析正确的是( )

A. 碳在生物群落内部的传递形式是CO2
B. 生态系统的主要成分是乙
C. 该生态系统的营养结构是
D. 联系无机环境和生物群落的关键成分是甲、丙

4.如图是生态系统中碳循环示意图，图中“→”表示碳的流动方向。以下叙述正确的是（　　）

A. 碳元素以二氧化碳形式从D传到A和F
B. D→A→B→E构成了一条食物链
C. 图中包含了7条食物链
D. B和F之间的关系为竞争和捕食

5.在今年的政府工作报告中，“做好碳达峰、碳中和工作”被列为2021年重点任务之一；“十四五”规划也将加快推动绿色低碳发展列人其中。下列叙述与此理念及采用措施不相符的是（　　）

A. “碳达峰”的原因是碳循环平衡被破坏，碳释放速率逐渐减少所致
B. “碳中和”就是通过植树造林、节能减排等措施，使碳实现零排放
C. 相比于自驾，骑行或乘坐公交出行更符合“绿色低碳”生活
D. 保护野生资源是实现“做好碳达峰、碳中和工作”的有效手段

6. 图是自然界碳循环的简图，据图分析，下列叙述中错误的是(   )

A. 甲为分解者，乙为消费者，丙为生产者
B. ①②③表示CO2通过甲、丙、乙的呼吸作用进入大气中
C. ④表示大气中CO2进入生物群落的光合作用过程
D. 碳元素以无机物形式在丙→乙→甲所示的渠道中流动

7.如图中的甲、乙、丙分别代表人体体液中物质交换、食物网中能量流动、生态系统碳循环示意图。下列说法中正确的是（　　）

A. 甲图D与B间以及D与C之间不能直接进行物质交换
B. 乙图中B从上一营养级获得的能量中，C占的比例为a，B体重增加x至少需要A的量为y，则y=20ax+5x
C. 丙图中B所处的营养级所含能量最少
D. 从研究内容来看，甲、乙、丙所代表的生命系统层次分别属于个体水平、群落水平和生态系统水平

8.如果在下图中食物网所代表的生态系统中施用了DDT，这种杀虫剂在何种生物体内的浓度最高：

A. A
B. B
C. H
D. F

9.关于生态系统的碳循环，下列说法错误的是（　）

A. 碳循环具有全球性
B. 碳在生物群落和无机环境间往复循环
C. 碳只能通过动植物的呼吸作用返还到无机环境
D. 碳从无机环境进入生物群落要通过生产者

二、填空题

10.某稻田生态系统有卷叶螟、青蛙等生物，图1是该生态系统碳循环过程的部分示意图，图2表示能量流经该生态系统第二营养级的变化示意图，字母表示各种能量值。请据图作答：

（1）物质循环是指化学元素在________和______之间往复运动，由此可见，图1中有一个缺少的过程，请在图中用箭头画出__________。

（2）图2中，若M表示图1中该营养级生物所摄入的全部能量M2表示_____________________________，P表示_____________________，从图2可以看出能量流动的规律是__________________________。

（3）若图1中流经整个生态系统中的总能量为X，则第一营养级和第二营养级之间的能量传递效率是___%(用图中所给字母表示)。

11.如图是生态系统能量流动和碳循环图解，不考虑营养级中未利用的能量。请回答下列问题：
 

(1)若该图表示能量流动图解，则流入该生态系统的总能量是________，D代表________，生态系统中的能量最终都以________形式耗散到周围空间。

(2)若该图解为碳循环示意图，应去掉太阳能，补充________箭头，写出一条食物链________，图中箭头表示CO2的有________(用图中数字序号表示)。