高中生物必修3优质学案：5.3 生态系统的物质循环

第3节生态系统的物质循环
学习目标
1.说出物质循环的概念、过程和特点(重点)。

2.结合图解理解碳循环的过程及特点(重难点)。

3.理解物质循环和能量流动的关系(重点)。

|基础知识|
)
一、碳循环(阅读P100
－101
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.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CO2的形式进行。

(2)图解
(3)温室效应
①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。

②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、探究土壤微生物的分解作用(阅读P102
－103
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。

|自查自纠|
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.√
|图解图说|
★物质在生物群落和无机环境之间往复循环。

★温室效应导致冰川融化，对许多南极生物的生存构成威胁。

★物质作为能量的载体，能量作为物质循环的动力。

物质循环和能量流动的起点和终点是否相同？
提示：不同。

能量流动的起点是生产者固定的太阳能，终点是以热能的形式散失。

物质循环没有起点和终点。

探究点碳循环过程分析
如图为生态系统中碳循环过程示意图，其中甲、乙、丙、丁构成生态系统的生物群落，箭头表示物质循环方向，请分析：
1.图中的X是什么物质？甲、乙、丙、丁分别又是什么生物类群？
提示：X是二氧化碳；甲、乙、丙、丁分别是分解者、生产者、初级消费者、次级消费者。

2.过程①②主要是指什么生理过程？
提示：①是光合作用，②是细胞呼吸。

3.过程③④指的是什么过程？碳元素在此过程中主要以什么形式传递？
提示：③④指的是捕食过程。

碳元素在此过程中以含碳有机物的形式传递。

4.如果人们不按生态规律办事，乱砍滥伐森林，对生态系统的碳循环有何影响？提示：打破碳循环平衡，使大气中CO2进入生物群落过程受阻，大气中CO2的含量明显增多。

5.温室效应的根本原因是什么？如何缓解温室效应？
提示：根本原因是化石燃料的大量燃烧。

根本的缓解措施是减少CO2的排放，此外，还可以通过大力植树造林、开发新能源等措施缓解。

【典例】(2019·临川二中)某同学画出三幅表示生态系统部分碳循环的示意图，下列分析错误的是()
A.碳循环中只有生产者与无机环境之间的传递是双向的，所以三幅图中生产者都是A
B.图1中C能促进生态系统的物质循环和能量流动
C.图2中A、B、D、E构成群落，碳在其中流动的形式是有机物
D.若使图1、图2、图3完整表示碳循环，需补充化石燃料燃烧产生CO2
尝试解答________
[解析]在碳循环过程中，生产者与大气中二氧化碳库之间是双向的，而其他生物只能通过呼吸作用向大气中释放二氧化碳，由此可知，图1～图3中属于生产者的是A、A、E，A错误；图1中C为消费者，其作用是促进生态系统的物质循环和能量流动，B正确；图2中A为生产者，B和D为消费者，E是分解者，
它们共同构成生物群落，在生物群落内部碳以有机物的形式流动，C正确；上述三图中均没有涉及化石燃料燃烧过程，D正确。

[答案] A
“两看法”快速确认碳循环的各成分
【跟踪训练】
如图是生态系统中碳循环示意图，其中“→”表示碳的流动方向。

下列叙述不正确的是()
A.在碳循环过程中，同时伴随着能量流动
B.由于某种原因造成图中E生物数量大量减少，推测短期内与之相邻的两个营养级生物数量发生的变化是D增多，F减少
C.该生态系统的消费者包括图中的D、E、F、B
D.在A→C过程中碳主要以CO2的形式进行循环，在F→B过程中以含碳有机物的形式进行流动
[解析]分析图形，A、B、D、E、F均有箭头指向C，则C是无机环境中的二氧化碳库；A、C之间为双向箭头，A为生产者；A、D、E、F均有箭头指向B，则B为分解者，D、E、F为消费者；图示中包含的食物链为A→D→E→F，故E 减少，短时间内D增多，F减少；碳在生物群落与无机环境之间主要以CO2的
形式循环，在生物群落内部是以含碳有机物的形式流动。

[答案]
C
知识脉络要点晨背
1.物质循环指的是组成生物体的C、H、
O、N、P、S等元素，不断从无机环境
到生物群落，又从生物群落到无机环
境的循环过程。

2.物质循环具有全球性和往复循环的特
点。

3.碳在无机环境和生物群落之间是以
CO2的形式循环的，在生物群落内部
是以含碳有机物的形式传递的。

4.温室效应是过度燃烧化石燃料而形成
的，减少化石燃料、大力植树造林和
开发新能源是缓解的措施。

5.物质是能量流动的载体，能量是物质
循环的动力。

1.生态系统中的物质循环所指的物质是()
A.组成生物体的各种有机物
B.组成生物体的各种无机物
C.组成生物体的各种大分子
D.组成生物体的一些基本元素
[解析]生态系统中的物质循环指的是组成生物体的化学元素在生物群落与无机环境之间的往复循环。

[答案] D
2.碳循环是生态系统中常见的物质循环类型之一。

下列有关碳循环的叙述不正确的是()
A.碳在无机环境中的存在形式是CO2和碳酸盐，在生物群落中的存在形式是含碳有机物
B.碳循环的“循环”过程只发生在生物群落和无机环境之间
C.生态系统的各种成分都参与碳循环过程
D.大气中的CO2要变成含碳有机物只能通过绿色植物的光合作用
[解析]大气中的CO2要变成含碳有机物可以通过绿色植物的光合作用和自养细菌的化能合成作用，D错误。

[答案] D
3.某同学完成了“土壤微生物的分解作用”的对照实验，其中对照组()
A.土壤不做处理，自然状态
B.土壤进行处理
C.排除土壤微生物的作用
D.尽可能避免土壤理化性质的改变
[解析]“土壤微生物的分解作用”实验中，自变量是土壤微生物的有无，因变量是有机物的分解情况。

实验前实验者已经对实验结果已知的组别为对照组，反之为实验组。

自然条件下，土壤中有微生物，落叶肯定会被分解，这是实验前实验者已经知晓的，因此为对照组。

[答案] A
4.下列关于生态系统能量流动和物质循环的关系的叙述，不正确的是()
A.是密切联系的两个过程
B.在能量流动过程中，物质是能量的载体
C.从物质循环来说，生态系统是一个自给自足的系统
D.从能量流动来说，生态系统是一个自给自足的系统
[解析]生态系统的能量最终来自太阳能，D错误。

[答案] D
5.(2019·绍兴一中)下列关于生态系统物质循环和能量流动的叙述中，不正确的是()
A.使用粪便作肥料，其能量可以流向植物，实现了对能量的多级利用
B.碳在生物群落与无机环境之间的循环主要是以CO2的形式进行的
C.无机环境中的物质可以通过多种途径被生物群落反复利用
D.能量流动和物质循环是同时进行的，彼此相互依存，不可分割
[解析]粪便中的能量流向分解者，植物不能利用；碳在生物群落与无机环境之间的循环主要是以CO2的形式进行的；能量作为动力，使得物质能够不断地在生物群落和无机环境之间循环往复。

[答案] A。