第3节生态系统的物质循环 第5章生态系统及其稳定性 学习目标 1 分析生态系统物质循环的特点 并说明碳循环失调与温室效应的关系 2 设计实验探究 土壤微生物的分解作用 3 说明物质循环和能量流动的关系 方式一下图为美国耗资2亿美元建立的地球生物圈2号 它是透明的 为什么呢 需要输入光能 它又是封闭的 难道它不需要外界提供所需要的各种物质吗 方式二20世纪50年代 人们曾经在农田中广泛使用DDT杀虫剂 并取得了较好的杀虫效果 然而让人们意想不到的是 在远离施药地区的南极大陆的企鹅体内竟也发现了DDT DDT是如何进入南极企鹅体内的呢 生态系统的物质是否也能流动 具有什么特点 学完这节 生态系统的物质循环 后 我相信同学们就能解释这些问题了 新知导学 达标检测 内容索引 新知导学 1 碳循环过程 一 碳循环 呼吸作用 CO2 光合作用 植物 动物 化石燃料 2 碳循环的分析 CO2和碳酸盐 含碳有机物 2 碳循环形式 CO2 含碳有机物 CO2 合成作用 光合作用 化能 食物链或食 物网 生产者和消费者 分解作用 3 温室效应 1 形成原因 化石燃料短时间内燃烧使大气中CO2含量 打破了的平衡 2 危害 加快冰川的融化 导致海平面 进而对人类和其他许多生物的生存构成威胁 迅速增加 碳循环 上升 碳平衡的失调 温室效应 例1判断正误 1 沼渣 沼液作为肥料还田 使物质能够循环利用 2 碳循环在生物群落内部以CO2形式进行 3 化石燃料的大量燃烧是造成温室效应的主要原因 4 碳元素在无机环境与生物群落之间传递时 只有生产者与无机环境之间的传递是双向的 其他成分间都是单向的 答案 例2如图表示生物圈中碳循环的部分示意图 A B C D构成生物群落 箭头 表示循环过程 下列有关说法正确的是A 大气中的气体X是指CO2和COB 完成 过程的能量主要是由 过程提供的C D经 过程获得的能量占A B C总能量的10 20 D C处于第三营养级 答案 解析 解析生物群落与无机环境之间的碳循环是以CO2的形式进行的 故图中大气中的气体X代表CO2 表示光合作用 该过程所需的能量来自太阳能 两个相邻营养级之间的传递效率为10 20 而图中D为分解者 不参与食物链的组成 图中A为生产者 B为初级消费者 第二营养级 C为次级消费者 第三营养级 1 上题中的生物A的细胞中一定含有叶绿体吗 答案不一定 A为生产者 可能是绿色植物 蓝藻 光合细菌或硝化细菌等可以进行光合作用或化能合成作用的生物 而只有绿色植物细胞中含有叶绿体 2 若D中含有细胞核 则D中将含碳有机物转化为CO2的具体场所是什么 答案细胞质基质或线粒体基质 答案 碳循环示意图中各组成成分的判断方法 1 首先判断双箭头的两端是生产者和大气中的CO2库 除双箭头外生产者 A 只有出发箭头 大气中的CO2库 B 只有接受箭头 2 除大气中的CO2库 B 外 其余各成分都指向的为分解者 D 分解者则只指向大气中的CO2库 B 其余成分为消费者 C 二 物质循环及其与能量流动的关系 1 物质循环 1 概念 组成生物体的 都不断进行着从到 又从到的循环过程 2 特点 全球性 物质循环的概念中所说的 生态系统 并不是一般的生态系统 而是指地球上最大的生态系统 生物圈 因此物质循环具有的特点 循环性 无机环境中的物质可以被生物群落 即生物群落和无机环境之间的物质可以反复出现 循环利用 周而复始地进行循环 不会消失 C H O N P S等元素 无机环境 生物群落 生物群落 无机环境 全球性 反复利用 2 物质循环和能量流动的关系 化学能 化学元素 反复出现 循环流动 食物链 网 食物链 网 无机环境和生物群落 固定 储存 全球性 单向流动 逐级递减 各营养级 合成和分解 动力 例3如图为生态系统中能量流动和碳循环的关系图 据图回答下列问题 1 对物质循环起关键作用的成分是 和 答案 解析据生态系统的能量流动和物质循环的原理可知 a为生产者 是光合作用 b是初级消费者 c为次级消费者 为呼吸作用 d为分解者 为分解作用 按照能量逐级递减的原则 若使c增加200kg至少需要a的量为200kg 20 20 5000kg 解析 a生产者d分解者 2 图中的 表示的生理过程分别是 3 c生物处于第营养级 若要使c增加200kg 至少需要消耗akg 答案 分解作用 光合作用 呼吸作用 三 5000 能量流动和物质循环关系分析 1 能量流动和物质循环相伴而行 但能量在传递过程中由光能 化学能 热能 而物质在循环中 由无机物 CO2 有机物 无机物 CO2 2 能量流动的终点是热能散失到无机环境中 不能循环利用 而物质循环产生的CO2又被重新利用 所以没有终点 三 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 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 等生态因子相关 分解者 温度 水分 2 案例设计 30mL蒸馏水 高温 不做任何 是否含有微生物 小于 微生物对落叶有分解作用 产生砖红色沉淀 不产生砖红色沉淀 土壤浸出液中的微生物能分解淀粉 注 在A1 B1中加入碘液 在A2 B2中加入斐林试剂并水浴加热 例4一位同学要探究土壤微生物能否分解农药 并尽快得出实验结论 用 敌草隆 一种除草剂 进行实验 取等量砂土分装于相同的两个容器中 a组高压灭菌 b组不灭菌 下列有关事项的叙述中正确的是A 向a b中喷入等量的 敌草隆 再置于同一恒温箱中培养相同时间B 检测 敌草隆 的消失情况 预计a的 敌草隆 全部消失 b的基本不变C 只用砂土实验效果比用几种典型土壤混合后的好D 再增加c组作为对照 不喷入 敌草隆 其他处理与a b组相同 答案 学习小结 呼吸 元素 全球性 全球范围 光合 化能合成 有机物 达标检测 1 从物质循环的角度看 人体内的碳元素究其根源来自A 燃料中的碳B 所食动物体内的碳C 食物中的碳D 大气中的二氧化碳 答案 1 2 3 4 解析 解析人类直接或间接以生产者为食 生产者固定的二氧化碳来自大气 5 2 关于生态系统的物质循环的叙述 不正确的是A 所说的物质是指组成生物体的C H O N P S等元素B 所说的生态系统是指地球上最大的生态系统 生物圈C 所说的循环是指物质在生物群落与无机环境之间反复出现 循环流动D 物质在循环过程中不断递减 答案 1 2 4 5 解析 解析物质循环的实质为元素在生物圈这个最大的生态系统中往复出现 循环利用 在这个过程中物质是守恒的 3 3 某生物兴趣小组的同学为证明某细菌对树叶的分解作用 分别提出三种实验方案 其共同之处是 将同一种树的落叶分成甲 乙两等份 实验过程保持树叶湿润 其他实验条件和步骤如下表所示 哪种实验方案能达到目的A 方案一B 方案二C 方案三D 三个方案都不能达到 答案 解析 1 2 4 5 3 1 2 4 5 解析欲证明树叶的分解是由 某种细菌 所引起的 应先将树叶灭菌 排除其他微生物对实验结果的干扰 同时应将灭菌后的树叶分成两组 一组接种该细菌 另一组不接种 两组均置于适宜条件下培养 以便对比分析得出结论 3 4 在自然生态系统中 物质是能量流动的载体 下列叙述正确的是A 能量可驱动物质循环B 物质和能量可循环利用C 能量只能在食物链中流动D 能量和生物数量金字塔均可倒置 1 2 4 5 答案 解析 解析生态系统的主要功能是能量流动和物质循环 二者是同时进行的 彼此相互依存 不可分割 物质作为能量流动的载体 使能量沿着食物链 网 流动 能量作为物质循环的动力 使物质能够不断地在生物群落和无机环境之间循环往返 能量金字塔不可倒置 生物数量金字塔可倒置 3 5 如图是生态系统的碳循环图解 图中A D代表生态系统的4种成分 代表碳元素在生态系统中循环的途径 请分析并回答下列问题 1 图中A代表 碳在C中以形式存在 1 2 4 5 解析 答案 生产者含碳有机物 3 解析图中A和D进行双向的物质传递 而且A指向B C D 而A B C指向D 可知A是生产者 C是消费者 B是分解者 D是大气中的CO2库 图中的箭头表现了生物群落中的不同生物与无机环境的相互作用 是光合作用 将大气中的CO2转化为有机物中的碳 动植物的遗体 排出物和残落物等中的复杂的有机物通过B分解者分解为简单的无机物 为生物群落中的各种生物将有机物通过呼吸作用分解为CO2返回大气中的过程 1 2 4 5 3 2 图中代表光合作用的是 代表分解作用的是 3 图中B代表 它在生态系统中的作用是 4 碳元素在 和 中以形式流动 在 和 中以的形式流动 1 2 4 5 答案 和残落物等中的复杂的有机物分解为简单的无机物 分解者 将动植物的遗体 排出物 CO2含碳有机物 3