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1、生物学习生物学习资料第第 3 节节 生态系统的物质循环生态系统的物质循环目标导航 1.结合教材碳循环模式图，说出生态系统中物质循环的特点，阐明碳循环失调与温室效应的关系。2.通过具体实践活动，探究“土壤微生物的分解作用” 。3.通过实例分析，说明物质循环与能量流动的关系。一、碳循环(阅读 P100101)1物质循环的概念(1)物质：组成生物体的化学元素，如 C、H、O、N、P、S 等。(2)过程：无机环境生物群落。元素元素2范围：生物圈。3特点(1)具有全球性，因此又叫生物地球化学循环。(2)物质可以被生物群落反复利用。4物质循环的实例碳循环(1)循环形式：在生物群落与无机环境之间的循环主要以
2、 CO2的形式进行。(2)图解(3)温室效应形成原因：化石燃料短时间内大量燃烧CO2含量迅速增加打破了碳循环的平衡。产生危害：气温升高；冰川融化，海平面上升等。二、能量流动和物质循环的关系(阅读 P103)1区别无机环境中的物质可以被生物群落反复利用，而能量流动是逐级递减的，是单方向的。2联系(1)二者同时进行，相互依存，不可分割。(2)物质是能量流动的载体，能量是物质循环的动力。三、土壤微生物的分解作用(阅读 P102103)生物学习生物学习资料1案例 1 中实验的自变量是土壤微生物的有无，对照组不做处理含有微生物，实验组应不含微生物，应进行灭菌处理。2案例 2 中实验的自变量是分解淀粉的微
3、生物的有无，A 组土壤浸出液含有微生物，B 组烧杯中加入的液体应不含微生物，因此可加入等量的蒸馏水。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)参与循环的物质是组成生物体的各种化合物。( )(3)碳循环在生物群落内部以 CO2形式进行。( )(4)化石燃料的大量燃烧是造成温室效应的主要原因。( )(5)物质循环中所说的“生态系统”是指一般的生态系统。( )(6)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 (1) (2) (3) (4) (5) (6)一、生态系统的碳循环过程1. 碳出入生物群落的途径
4、Error!2碳在生物群落中主要是以含碳有机物的形式存在，在无机自然界中是以 CO2、碳酸盐等形式存在。3碳在生物群落和无机环境之间主要是以 CO2的形式进行循环的。碳元素在生物群落中的传递主要靠食物链和食物网，传递形式为有机物。1与自然界的碳循环关系最密切的两种细胞器是什么？答案 叶绿体、线粒体。2使用农药 DDT(难降解)的只有一小部分地区，可是远在南极的动物体内也发现了DDT，这说明物质循环具有什么特点？答案 全球性。3碳在生态系统各成分之间的传递都是双向的吗？答案 不是的，只有生产者和无机环境之间的传递是双向的，而其他成分之间的传递均是单向的。生物学习生物学习资料1下图表示生物圈中碳循
5、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 是指二氧化碳和一氧化碳B完成过程的能量主要是由过程提供的CD 经、过程获得的能量占 A、B、C 总能量的 10%20%DC 处于第三营养级问题导析 (1)生物群落与无机环境之间的碳循环是双向的、是以 CO2的形式进行的。(2)根据双向箭头及 D 有三个箭头指向来判断，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)。D 有多个箭头指向，为分解者。答案 D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；图中
6、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)；完成过程的能量主要由太阳能转化的活跃的化学能提供；捕食食物链中相邻两营养级之间的能量传递效率约为 10%20%。故选 D。一题多变(1)上题中的 A 生物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，而只有绿色植物中含有叶绿体。(2)若适度松土可以促进图中的什么过程？答案 适度松土可促进分解者的分解作用即过程。(3)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。(4)写出
7、图中的捕食链。答案 ABC。(5)图中碳元素以有机物形式进行传递的过程有哪些呢？答案 。(6)如果人们不按生态规律办事，乱砍滥伐森林或将化石燃料进行大量燃烧，对大气中的气体 X 有何影响？答案 二者都会打破碳循环平衡，前者使大气中 CO2进入生物群落的过程受阻，大气中生物学习生物学习资料CO2的含量就会明显增多。后者使 CO2在很短时间内释放出来，使大气中 CO2的含量增高，进而导致温室效应二、能量流动和物质循环的关系项目能量流动物质循环特点单向传递、逐级递减往复循环范围生态系统各营养级生物圈(全球性)联系同时进行，相互依存，不可分割能量的固定、储存、转移和释放，离不开物质的合成和分解；物质是
8、能量沿食物链(网)流动的载体；能量是物质在生态系统中往复循环的动力4既然氮元素在生物群落和无机环境之间也是不断循环的，为什么还要往农田中不断地施加氮肥？答案 物质循环是指在生物圈范围内物质是循环的。农田中不断有粮食产出，基本元素不断地被输出，所以要不断地施加氮肥。5能量在沿食物链流动时逐级递减，环境中的一些有毒物质比如农药或重金属盐是不是浓度也越来越低？答案 伴随着物质循环过程，环境中的一些有毒物质会出现生物富集现象，即沿着食物链，营养级越高，富集物浓度越高。2下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生态系统的成分是 _和 _。(2)图中的表示的
9、生理过程分别是：_，_，_。(3)c 生物处于第_营养级，若要使 c 增加 200 kg，至少需要消耗 a_kg。问题导析 (1)大气中的 CO2经 a 进入生态系统，所以 a 是生产者，是光合作用，b 是初生物学习生物学习资料级消费者；c 为次级消费者。(2)a、b、c 的遗体和排出物等由 d 分解，所以 d 为分解者，为分解作用，为呼吸作用。(3)若要计算使 c 增加 200 kg 至少需要消耗 a 的质量，能量传递效率应该按 20%计算。答案 (1)a 生产者 d 分解者 (2)光合作用 呼吸作用 分解作用 (3)三 5 000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
10、，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 200 kg 至少需要 a 的量为 200555 000(kg)。一题多变分析上题简图，不能得到的结论是( )。A物质作为能量的载体，使能量沿着食物链(网)流动B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C能量 2、3、4、5 的总和便是生产者所固定的太阳能总量D碳在生物群落和无机环境之间的循环主要是以 CO2的形式进行的答案 C三、土壤微生物分解作用的探究1实验假设案例 1微生物能分解落叶，使之腐烂案例 2微生物能分解淀粉2.对照组与实验组设计对
11、照组实验组案例 1对土壤不做任何处理(自然状态)对土壤灭菌处理，排除其中微生物案例 2B 烧杯加入 30 mL 蒸馏水A 烧杯加入 30 mL 土壤浸出液3.实验现象与结论分析现象结论案例 1在相同时间内实验组落叶腐烂程度小于对照组微生物对落叶有分解作用A1不变蓝 A A2产生砖红色沉淀B1变蓝案例 2B B2不变色土壤浸出液中的微生物能分解淀粉生物学习生物学习资料6碘液与斐林试剂的检测作用是不是一样？答案 前者检测淀粉的分解是否彻底完成，后者检测淀粉的分解是否发生。7探究实验中实验组、对照组如何确定？答案 根据题意首先弄清实验研究的自变量是什么，然后找到接受自变量处理的实验结果是未知的，为实
12、验组；未接受自变量处理的实验结果是已知的，为对照组。3土壤中生活着肉眼看不见的细菌、丝状真菌和呈放射状的放线菌，这些微生物的数量是极其繁多的。某同学要探究土壤微生物对淀粉是否有分解作用，设计了以下实验。请你帮助完成有关问题。作出假设：_。实验用具及药品：烧杯、纱布、玻璃棒、试管、酒精灯、水、蒸馏水、碘液、斐林试剂，淀粉糊等。实验步骤(1)将取自农田、林地或花盆等处的土壤放入里面垫有厚纱布的烧杯中，加水搅拌，然后将纱布连同土壤一起取出。将留在烧杯中的土壤浸出液静置一段时间备用。(2)另取两只烧杯，编号 A 和 B，_。(3)在室温(20 左右)下放置 7 d，分别取 A、B 烧杯中的溶液 20
13、mL，各放入两支试管中，分别编号为 A1、A2、B1、B2。(4)在 A1、B1试管中加入_；在 A2、B2试管中加入_，并进行水浴加热。(5)观察试管中溶液的颜色变化，记录实验结果。实验现象如果支持所作的假设，则实验现象是_。如果不支持所作的假设，则实验现象是_。问题导析 (1)探究性实验，要先作出“是”或“否”的假设。(2)据所给药品可知，碘是检验淀粉的，斐林试剂是检验还原糖的(即淀粉水解产物)。(3)据实验步骤(2)，可知实验分为 A、B 对照，所以应围绕假设，通过 A、B 的显色情况作出结论。答案 土壤微生物对淀粉有分解作用 (2)放入等量淀粉糊，在 A 烧杯中加入适量土壤浸出液，B
14、烧杯中加入适量蒸馏水 (4)碘液 斐林试剂 (5)与 B1、B2相比，A1无蓝色出现，生物学习生物学习资料A2出现砖红色沉淀 A1、A2的颜色分别与 B1、B2相同，A1出现蓝色，A2无砖红色沉淀解析 题目未要求确定某种微生物，而是将土壤微生物作为整体予以研究。总体思路：本题为探究性实验，要先作出“是”或“否”的假设；据所给药品可知，碘是检验淀粉的，斐林试剂是检验还原糖的(即淀粉水解产物)；据实验步骤(2)，可知实验分为 A、B 对照；所以综合起来讲，围绕假设通过 A、B 的显色情况作出结论。一题多变另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
