生态系统中碳循环的过程和特点

生态系统中碳循环的过程和特点
一、碳存在的形式
1．无机环境：CO2和碳酸盐。

2．生物群落：含碳有机物。

3．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。

通常情况下，碳元素以CO2的形式通过绿色植物、光合细菌、蓝藻等的光合作用及硝化细菌等的化能合成作用从无机环境进入到生物群落，又可通过生物的呼吸作用和微生物的分解作用以CO2的形式由生物群落回到无机环境。

无机环境中的碳会以HCO3-的形式被植物根吸收而进入到生物群落。

4．CO2进入生物群落是通过自养型生物完成的，生理过程有光合作用、化能合成作用。

5．生物群落中的含碳有机物是通过生物的呼吸作用和微生物的分解作用被分解成CO2和H2O，归还到无机环境中。

例1、从物质循环的角度看，人体内的碳元素究其根源是来自（）
A．食物中的碳B．大气中CO2中的碳
C．燃料中的碳D．非生物环境中的碳
解析：人体内的碳元素是以有机物的方式获得的，直接或间接地来自绿色植物的光合作用，而光合作用的实质是利用CO2和H2O合成有机物。

答案：B
例2、与自然界的碳循环关系最为密切的两种细胞器是（）
A．内质网和高尔基体B．叶绿体和线粒体
C．核糖体和叶绿体D．核糖体和高尔基体
解析：绿色植物通过光合作用把无机环境中的碳进入到生物群落，生物体通过细胞呼吸把碳送回到无机环境。

绿色植物光合作用的场所是叶绿体，细胞呼吸的主要场所是线粒体。

答案：B
例3、在生态系统碳循环中，既能使CO2进入生物群落，又能将其释放到大气中的生物
是（）
A．分解者B．植食动物C．肉食动物D．绿色植物
解析：碳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，其他各成分间的传递是单向的。

答案：D
二、大气中CO2的“主要”来源
一是动、植物的细胞呼吸；二是微生物的分解作用；三是化石燃料的燃烧。

例4、在生态系统的碳循环中，把CO2释放到大气中有多种形式，其中起主导作用的是（）
A．植物和动物的细胞呼吸B．化石燃料的燃烧作用
C．分解者对有机物的分解作用D．化工厂对碳酸盐的分解作用
解析：碳酸盐属于岩石圈的碳源，而岩石圈的碳源和千万年沉积的化石燃料的碳源，活动缓慢、循环周期长，基本上属贮存碳库。

分解者分解作用又是相对微弱的，所以对释放在大气中的CO2，起主导作用的应是动植物的细胞呼吸。

答案：A
三、碳循环的过程
例5、右图为生态系统各组成成分的关系图解示意图，请分
别回答如下问题：
（1）图中A、B、C、D各指什么?
（2）图中①～⑦又分别指什么?
（3）写出该生态系统能量流动的渠道。

（4）若右图表示碳循环示意图，图中还应添加过程。

解析：此题旨在考查学生的识图能力。

根据生态系统的组成成分和营养结构以及物质循环和能量流动的相关知识进行综合性分析可知：C和D关系特殊（突破点或切入点），而且，C指向A、B、D，而D回收A、B、C，不难判断：C是绿色植物（生产者），再根据能量流动和物质循环形式与特点确定相应的成分：A是消费者，B为分解者，D为无机环境。

关于图中的箭头所示，则表现了生物群落中的不同生物与无机环境的相互作用。

①生产者把无机环境中的碳进入到生物群落，即：光合作用。

②是捕食关系建立起来的物质循环和能量流动过程，即：捕食关系。

③④⑤为生物群落中的各种生物将有机碳通过细胞呼吸分解为无机的CO2返回无机环境的过程，即：细胞呼吸。

⑥⑦则表示分解者对各营养级的分解作用。

答案：（1）A是消费者，B为分解者，C是绿色植物（生产者），D为无机环境（2）①是指光合作用；②是指捕食关系；③④⑤是指细胞呼吸；⑥⑦是指微生物分解（3）C →A（4）煤、石油、天然气等化石燃料的燃烧
四、温室效应
1．概念：温室效应是指太阳短波辐射可以透过大气射入地面，而地面增暖后放出的长短辐射却被大气中的二氧化碳等气体所吸收，从而产生大气变暖的效应。

除二氧化碳外，对产生温室效应有重要作用的其他还有甲烷、臭氧、氯氟烃和水汽等。

另外引起酸雨、臭氧层破坏的主要气体污染物依次是二氧化硫和氟利昂。

2．成因：人类大量燃烧化石燃料，使大气中的二氧化碳含量增加而形成。

3．影响：地球气候异常，灾难性气候增加；温度上升，冰川融化，沿海国家和地区可能被海水淹没。

4．缓解温室效应主要从两个方面加以考虑：一是减少CO2的释放；主要是减少化石燃料的作用，开发新能源（如太阳能、风能、核能等）替代化石能源；二是增加CO2的吸收量。

主要是保护好森林和草原，大力提供植树造林。

例6、根据碳循环示意图回答问题：
（1）从微观上看，过程③主要是在细胞内中进
行。

（2）碳从无机环境进入生物群落的主要途径①是；
碳主要以的形式从无机环境进入生物群落。

（3）参与过程④的生物新陈代谢类型是。

它们与同区域中的动、植物
共同构成了。

（4）能量流动和物质循环是生态系统的主要功能，其中物质作为能量的，使
能量沿着食物链（网）流动。

能量作为，使物质能够不断地在生物群落和无机环境
之间循环往复。

（5）从上图可知，减少温室效应的最关键的措施是：第一：；
第二：。

解析：（1）从图中信息可知③为动、植物的有氧呼吸作用产生CO2的过程。

该过程主要是在细胞的线粒体中进行的。

（2）大气中的CO2主要通过生产者绿色植物的光合作用进入生物群落，又以CO2形式返回到无机环境。

（3）过程④为分解者的分解作用，代谢类型是异养需氧型或异养厌氧型，均为腐生。

分解者与其他生物共同构成了生物群落。

（4）生态系统的能量流动与物质循环是同时进行、相互依存、不可分割的，前者以后者为载体，后者以前者为动力。

（5）要减轻温室效应，就要减少CO2的释放或增加CO2的利用，使大气中CO2浓度
维持相对稳定，其措施是多方面的。

答案：（1）线粒体（2）光合作用CO2（3）异养需氧型或异养厌氧型生物群落（4）载体动力（5）保护植被、大力植树造林，提高森林覆盖率严格控制化石燃料燃烧，提高能量利用率，开发除化石燃料以外的能源诸如水能、太阳能等，切实减少CO2的排放量
五、碳循环的特点
1．无机环境中的碳可以被生物群落反复利用。

2．大气中的二氧化碳能够随着大气环流在全球范围内运动，碳循环具有全球性。

例7、关于碳循环的叙述，不正确的是（）
A．不依赖于水B．需要能量驱动
C．产生温室气体D．具有全球性
解析：物质是能量的载体，使能量以化学能的形式沿着食物链(网)流动；能量流动为物质循环(包括碳循环)提供动力。

碳以CO2的形式通过光合作用从无机环境进入生物群落，又以CO2的形式通过细胞呼吸从生物群落回到无机环境。

CO2能随风全球飘动，因而碳循环具有全球性。

光合作用与细胞呼吸都要有水参与反应，也都要有水生成，从这个意义上说，碳的循环离不开水。

温室气体主要指CO2。

答案：A。