資源簡介

3.3生態系統的物質循環
學習目標基礎梳理
教材基礎知識
一、碳循環
1. 碳的存在形式
（1）在大氣中：主要以__________的形式存在。
（2）在生物群落內部：以蛋白質、糖類等__________的形式存在。
2. 碳循環的過程
（1）循環途徑
（2）循環形式：碳在生物群落與非生物環境之間循環的形式主要是__________；碳在生物群落中的傳遞主要沿食物鏈和食物網進行，傳遞形式為__________。
（3）方向：碳在非生物環境與生物群落之間傳遞時，只有生產者與非生物環境之間的傳遞是雙向的，其他成分之間都是單向的。
3. 碳循環的失衡——溫室效應
（1）原因：__________的開采和使用大大增加了二氧化碳的排放，加劇了__________，引起全球性的氣候變化。
（2）措施：我國一方面采取積極措施減少二氧化碳排放，另一方面大力提倡__________，提高森林覆蓋率，這在吸收和固定二氧化碳方面發揮了重要作用。
4. 生態系統物質循環的概念
組成生物體的碳、氫、氧、氮、磷、硫等元素，都在不斷進行著從__________到__________，又從生物群落到非生物環境的循環過程，又叫____________________。
5. 物質循環的特點及生產啟示
（1）物質循環的特點：__________，全球性。
（2）生產啟示實例：可采用種養結合的模式，在稻田中養鴨養魚，動物的取食、消化能促進__________，它們排出的糞便中氮、磷等可供水稻吸收利用，它們呼出的二氧化碳還可為水稻的光合作用補充原料。
二、生物富集
1. 有害物質的積累
（1）有害物質：__________，如鉛（Pb）、鎘（Cd）、汞（Hg）等；__________的有機化合物，如DDT、六六六等。
（2）實例：鉛沿食物鏈不斷積累和濃縮
在__________、____________________的過程中，鉛微小顆粒被排放進入大氣，然后沉降在__________和__________，通過各種途徑進入生物體內。
進入體內的鉛，能夠形成多種比較穩定的__________，分布于生物體的多種組織細胞中，導致鉛不易被生物體排出，從而積蓄在體內。
一旦含有鉛的生物被更高營養級的動物食用，鉛就會沿著食物鏈逐漸在生物體內聚集，最終積累在食物鏈的頂端。
2. 生物富集的概念：生物體從周圍環境吸收、積蓄某種_________或____________________，使其在機體內濃度__________環境濃度的現象，稱作生物富集。
3. 由于鉛、鎘等有害物質可以通過大氣、水和__________等途徑擴散到世界各地，因此，生物富集現象是__________的。
三、能量流動和物質循環的關系
1. 聯系：
（1）能量流動和物質循環是生態系統的__________，它們同時進行，彼此相互依存，不可分割。
（2）能量的固定、儲存、轉移和釋放，都離不開物質的__________和__________等過程。
（3）物質作為能量的載體，使能量沿著__________流動；能量作為__________，使物質能夠不斷地在__________和非生物環境之間循環往返。
2. 區別：在物質循環過程中，非生物環境中的物質可以被生物群落__________；能量在流經生態系統各營養級時，是__________的，而且流動是單方向不循環的。
四、探究土壤微生物的分解作用
1. 實驗原理：微生物能分泌多種水解酶，將大分子有機物分解成小分子有機物，如纖維素酶、淀粉酶可將纖維素、淀粉水解成__________。小分子有機物被分解者吸收到細胞中進行氧化分解，最終形成二氧化碳、水和各種無機鹽，同時釋放能量。
2. 實驗設計
參考案例 1 2
實驗假設 微生物能分解落葉使之腐爛 微生物能分解淀粉
實驗組 對土壤進行____℃恒溫處理1h A燒杯中加入30mL_________
對照組 對土壤不做任何處理 B燒杯中加入______________
拓展學習任務
1. 辨析生物富集和能量流動的區別。
2. 總結能量流動與物質循環的關系。
隨堂知識小測
1.物質循環是生態系統的重要功能，其中“物質”是指（ ）
A.蛋白質和核酸 B.組成生物體的C、H、O、N、P、S等元素
C.二氧化碳 D.組成細胞的有機物
2.生態系統的物質循環是生態系統的主要功能之一。下列關于生態系統物質循環的說法，正確的是（ ）
A.碳循環就是指CO2在無機環境與生物群落間的循環
B.農田生態系統中秸稈還田有利于提高土壤的儲碳量
C.光合作用是碳由無機環境進入生物群落的唯一途徑
D.所有的物質均可通過食物鏈快速回歸非生物環境
3.下圖為碳循環示意圖，圖中的甲、乙、丙分別代表生態系統中的生物類群。請據圖回答
（1）圖中丙表示______________。
（2）圖中②和③代表的生理過程是____________________。
（3）在生態系統的物質循環中，碳元素以 __________形式在生物群落與無機環境中進行循環。
（4）人類活動對碳循環干擾最大的是______________________________途徑，這一干擾，增加了CO2的含量，造成的主要環境問題是__________________。
參考答案
教材基礎知識
1、二氧化碳 含碳有機物 光合作用 分解作用 二氧化碳 有機物 化石燃料 溫室效應 植樹種草 非生物環境 生物群落 生物地球化學循環 循環往復運動 物質循環
2、重金屬 人工合成 煤燃燒 有色金屬冶煉 土壤 植被表面 鉛化合物 元素 難以降解的化合物 超過 生物遷移 全球性
3、主要功能 合成 分解 食物鏈（網） 動力 生物群落 反復利用 單方向不循環
4、葡萄糖 60 土壤浸出液 30mL蒸餾水
拓展學習任務
1. 提示：生物富集是某些物質沿食物鏈不斷積累；能量流動是能量沿食物鏈不斷減少。
2. 提示：（1）兩者同時進行，彼此相互依存，不可分割。（2）物質作為能量的載體，使能量沿食物鏈（網）流動；能量作為動力，使物質能夠不斷地在生物群落和非生物環境之間循環往返。
隨堂知識小測
1.答案：D
解析：生態系統的能量流動是單向流動、逐級遞減的，且該過程通常是沿著食物鏈和事務網進行的，ABC正確；熱能散失后不能再被生產者利用，D錯誤。
2.答案：B
解析：在該生態系統中，假設初級消費者攝入的能量為a，其中存在于糞便中的能量為b，說明初級消費者的同化量是a-b；而生態系統中的能量傳遞效率在之間，因此，流入次級消費者的能量最多為（a-b）×。初級消費者通過呼吸消耗的能量為c，用于生長、發育和繁殖的能量為d，說明初級消費者同化的能量是c+d；因此，流入次級消費者的能量最多也可以表示為（c+d）×，故本題正確答案為B。
3.答案：（1）不是；呼吸作用以熱能形式散失（只答呼吸作用不給分）、被分解者利用
（2）樹和草通過光合作用把太陽能轉變為有機物中的化學能，從而被生物利用
（3）樣方；不同物種空間上的分布
解析：（1）對于生態系統的功能來講，物質循環是可以自給自足的；而能量來自于生產者固定的太陽能，能量沿食物鏈流動是單向傳遞、逐級遞減的，最終以熱能形式散失到無機環境，不是一個自我自足的系統，需要源源不斷的補充能量才能維持生態系統的穩定。山獅同化的能量的去向包括：自身呼吸作用消耗以熱能形式散失、被分解者利用和未被利用的能量。
（2）生態系統中的生產者通過光合作用將太阻能轉換為化學能，將無機物轉變成有機物，并為生態系統中其他生物的生活提供物質和能量，所以是生態系統基石。
（3）在群落演替的過程中物種豐富度增加，生態系統穩定性增加。在對該地區某時間群落結構進行調查時，可以采用樣方法對植物豐富度進行調查，同時注意調查不同物種在空間上的分布（分層）情況，以獲得群落的空間結構。
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