1、第3章生態系統及其穩定性第3節生態系統的物質循環課標要求核心素養1以碳循環為例，分析生態系統中的物質循環。(生命觀念、科學思維)2說明能量流動和物質循環的關系。(生命觀念、科學思維)3嘗試探究土壤微生物的分解作用。(科學探究)4關注碳循環平衡失調與溫室效應，關注生物富集。(社會責任)1以碳循環為例，分析生態系統中的物質循環。2舉例說出生態系統的物質循環具有全球性。3關注碳循環平衡失調與溫室效應的關系。4結合實例分析并闡明某些有害物質的富集現象。5說明能量流動和物質循環的關系。知識導圖課內探究名師點睛訓練鞏固課堂達標新知預習雙基夯實指點迷津撥云見日學霸記憶素養積累新知預習雙基夯實一、物質循環的概

2、念及實例1物質循環的概念及特點(1)概念：組成生物體的碳、氫、氧、氮、磷、硫等_，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。元素非生物環境生物群落(2)特點a_：“生態系統的物質循環”中的“生態系統”并非一般的生態系統，而是_，所以物質循環又稱為_。b循環性：非生物環境中的物質可以被生物群落_，即生物群落和非生物環境之間的物質可以反復出現、循環利用，周而復始地進行循環，不會消失。全球性生物圈生物地球化學循環反復利用2物質循環的實例碳循環(1)碳在非生物環境與生物群落間循環的主要形式是_，在生物群落內部傳遞的形式是_，途徑是_。CO2含碳有機物食物鏈(網)(2)大氣中碳元素進入

3、生物群落的途徑是光合作用和_，生物群落中的碳元素回到非生物環境中的途徑有分解者的分解作用、動植物的_、化石燃料的燃燒等。此外，_對于調節大氣中的碳含量起著非常重要的作用。(3)化石燃料的開采和使用大大增加了CO2的排放，打破了碳平衡，加劇了溫室效應，可以通過采取_和提倡植樹種草，_兩方面措施進行緩解?；芎铣勺饔煤粑饔煤Ｑ鬁p少CO2排放增加CO2吸收和固定二、生物富集1概念：生物體從周圍環境吸收、積蓄某種_或_的化合物，使其在機體內濃度_的現象，稱為生物富集。2實例：_、鎘、汞等重金屬，DDT、六六六等_以及一些放射性物質。3特點：a.有害物質可以通過大氣、水和生物遷移等途徑擴散到世界各地，

4、因此生物富集具有_；b.這些有害物質在生物體內的濃度沿食物鏈不斷_。元素難以降解超過環境濃度鉛有機化合物全球性升高三、能量流動和物質循環的關系1二者是_的，彼此相互依存，不可分割。2物質作為能量的_，使能量沿著食物鏈(網)流動；能量作為_，使物質能夠不斷地在生物群落和非生物環境之間_。同時進行載體動力循環往返四、探究土壤微生物的分解作用1實驗原理(1)土壤中生活著細菌、真菌和放線菌，它們數量眾多，在生態系統中的成分為_。(2)分解者的作用是將環境中的有機物分解為無機物，其分解速度與環境中的_等生態因子相關。分解者溫度、水分2案例設計案例名稱落葉是在土壤微生物的作用下腐爛的嗎探究土壤微生物對淀粉

5、的分解作用實驗設計分析自變量土壤中是否_是否加入_因變量落葉的腐爛程度淀粉的分解程度觀測指標落葉的剩余量等a.加入碘液后的變藍程度；b加入斐林試劑水浴加熱后是否有磚紅色沉淀產生實驗結論微生物對落葉有分解作用土壤浸出液中的微生物能分解淀粉含有微生物土壤浸出液1參與循環的物質是組成生物體的各種化合物。()2碳的循環在生物群落內部是以CO2的形式進行的。()3光合作用推動碳循環過程，促進了生物群落中的能量循環。()4植物可通過呼吸作用和光合作用參與生態系統的碳循環。()5碳循環的進行伴隨著能量流動，但由于生物體不能在代謝中利用熱能，所以能量流動具有單向流動、逐級遞減的特點。()活學巧練6由于人工碳排

6、放過度，破壞了生態系統的碳平衡，導致大氣中二氧化碳濃度增加并引起全球氣候變化。()7鉛可沿食物鏈進入人體，在人體內的濃度可能超過環境濃度。()思考：1二氧化碳分子中碳元素和氧元素，是怎樣來到人體體內的？提示：二氧化碳中的碳元素和氧元素首先通過生產者的光合作用合成有機物，然后人直接或間接以生產者為食物，有機物通過消化系統的消化、吸收進入人體內。2生態系統物質循環的特點是什么？提示：(1)全球性。(2)循環性。3如何改變人類活動平衡生態系統中的碳循環？提示：(1)控制增加碳排放量的人類活動，如減少化石燃料的燃燒，改變能源結構等。(2)加強增加碳吸收量的人類活動，如大力植樹造林，提高森林覆蓋率等。4

7、生物富集和能量流動的區別是什么？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。學霸記憶素養積累1物質循環的概念：組成生物體的碳、氫、氧、氮、磷、硫等元素，都在不斷進行著從非生物環境到生物群落，又從生物群落到非生物環境的循環過程，這就是生態系統的物質循環，又叫生物地球化學循環。2物質循環的特點：全球性、循環性。3碳循環中碳的存在形式(1)在生物群落和非生物環境(無機環境)間：主要以CO2形式循環。(2)在生物群落內部：以含碳有機物形式傳遞。(3)在無機環境中：主要以CO2和碳酸鹽形式存在。4碳進入生物群落的途徑生產者的光合作用和化能合成作用。5碳返回無機環境的途徑(1

8、)生產者、消費者的呼吸作用。(2)分解者的分解作用(實質是呼吸作用)。(3)化石燃料的燃燒。6溫室效應產生原因：大量化石燃料的燃燒，導致大氣中的CO2含量迅速增加，打破了生物圈中碳循環的平衡。7生物富集現象是指生物體從周圍環境吸收、積蓄某種元素或難以降解的化合物，使其在機體內的濃度超過環境濃度的現象，稱為生物富集。這些難以降解的元素和化合物一旦進入食物鏈，最終會積累在食物鏈的頂端。8物質循環與能量流動同時進行，相互依存，不可分割：(1)能量的固定、儲存、轉移和釋放，都離不開物質的合成和分解等過程。(2)物質是能量沿食物鏈(網)流動的載體。(3)能量是物質在生態系統中往復循環的動力。課內探究名師

9、點睛知識點1碳循環的過程分析碳循環及物質循環過程分析(2)碳的存在形式與循環形式在生物群落和非生物環境之間：主要以二氧化碳的形式循環。在生物群落內部：以含碳有機物的形式傳遞。在非生物環境中：主要以二氧化碳和碳酸鹽的形式存在。2溫室效應(1)產生原因化石燃料的大量燃燒，產生大量二氧化碳。植被破壞，降低了對大氣中二氧化碳的吸收量。(2)緩解措施減少化石燃料的燃燒，開發新能源，減少二氧化碳的排放量。大力植樹造林，提高植被覆蓋率，增加二氧化碳的吸收量。提高秸稈還田率，增加土壤儲碳量。3對生態系統物質循環概念的理解知識貼士(1)物質循環中的“物質”指“構成生物體的元素”。(2)物質循環中的“循環”指在生

10、物群落和非生物環境間的循環，生物群落內部不能實現循環。(3)生態系統的物質循環中的“生態系統”指生物圈。 下列有關生態系統的物質循環的敘述，錯誤的是()A具有全球性B物質是指組成生物體的基本元素C在生物群落和非生物環境之間循環往復D在生態系統的各營養級之間循環往復解析：生態系統物質循環具有全球性，A項正確。物質是指組成生物體的基本元素，B項正確。碳循環在生物群落與無機環境之間以二氧化碳形式傳遞，并且循環往復，C項正確。循環是在生物群落與無機環境之間而不是在生態系統的各營養級之間，D項錯誤。典例1典例剖析D1根據下圖所示碳循環的部分過程進行的有關分析，不正確的是()變式訓練BA參與過程的生物包括

11、生產者、消費者和分解者B過程增強后過程隨之增強，故不能通過增強過程減少大氣中CO2C生物群落內部碳循環的物質形式是含碳有機物D人類減少對的依賴是當前緩解溫室效應的重要措施解析：過程生成CO2，參與過程的生物包括生產者、消費者和分解者，A項正確。通過過程，主要是綠色植物的光合作用能減少大氣中的CO2，故能通過增強過程減少大氣中CO2，過程增強對過程無明顯影響，B項錯誤。碳循環在無機環境和生物群落之間是以CO2的形式進行的，生物群落內部碳循環的物質形式是含碳有機物，C項正確。導致“溫室效應”的主要原因是化石燃料的燃燒排放大量CO2，森林被砍伐，綠色植被被破壞，措施是多植樹造林，減少化石燃料燃燒，開

12、發利用新能源，所以人類減少對化石燃料的依賴是緩解溫室效應的重要措施，D項正確。知識點1參與生物富集的物質人類活動向環境中排放的有害物質，包括重金屬以及人工合成的有機化合物等。2生物富集的原因進入生物體內的有害物質，形成穩定的化合物，不易被生物體分解或排出，從而積蓄在體內。生物富集3生物富集的途徑(1)通過大氣沉降在土壤和植被表面，從而被植物吸收而富集。(2)通過降雨進入水體從而被動植物吸收而富集。(3)通過生物的遷移運動而富集。4生物富集的特點(1)在食物鏈中隨營養級升高而積累。(2)具有全球性。知識貼士(1)生物富集的對象一般是有害重金屬元素和某些人工合成的難以降解的化合物。(2)生物富集現

13、象并不意味著這些元素和化合物不能循環，只是原有的平衡被打破。(3)生物富集的結果是這些有害元素或化合物在機體內的濃度超過環境濃度。 某探究性小組對學校附近魚塘中5種不同的生物進行了研究，其研究結果見下表。請據表判斷，下列敘述正確的是()典例2典例剖析代表字母生物種類消化道內食物千克體重汞含量A鲇魚小魚78B河蚌水蚤、小球藻25C小球藻/3D小魚水蚤10E水蚤小球藻5A魚塘中A、B、C、D、E的總和就是一個生態系統，河蚌與小魚之間是競爭關系B5種生物形成了3條食物鏈，其中最長的一條食物鏈是CEDAC農田中的化肥被雨水沖入池塘后，會使小球藻等浮游植物快速、大量繁殖，從而使水蚤、河蚌、魚的數量增多D

14、5種生物中，小球藻所含的能量最少，鲇魚富集的重金屬最多答案：B解析：C小球藻是生產者，A鲇魚、B河蚌、D小魚、E水蚤都是動物，屬于消費者，其中無分解者和非生物成分，所以魚塘中A、B、C、D、E的總和不是一個生態系統，A項錯誤。5種生物形成的食物鏈為：C小球藻E水蚤D小魚A鲇魚，C小球藻E水蚤B河蚌，C小球藻B河蚌，共3條食物鏈。營養級越多，食物鏈越長，其中最長的一條食物鏈是CEDA，B項正確。農田中的化肥被雨水沖入池塘后，會使池塘生態系統富營養化，水體溶氧量降低，水質惡化，從而使水蚤、河蚌、魚的數量減少，C項錯誤。能量在沿著食物鏈流動的過程中是逐級遞減的，該魚塘中，小球藻所含的能量最多；在生態

15、系統中，重金屬在食物鏈中隨著營養級的升高有富集現象，所處營養級越高的生物積累的重金屬越多，在這5種生物中，鲇魚所處的營養級最高，所以鲇魚富集的重金屬最多，D項錯誤。變式訓練D解析：有毒物質沿食物鏈逐級積累，所處營養級越低的生物有毒物質積累越少，所處營養級越高的生物有毒物質積累越多。從表格中可以看出，各種生物體內殘留的重金屬鉛濃度(106)從少到多依次是A(0.05)、E(0.50)、C(0.56)、B(7)、D(58)。其中E和C的重金屬鉛濃度差不多，可能所處營養級相同，因此這幾種生物最可能構成的食物鏈是ACBDE。知識點1能量流動、物質循環與生物富集的關系能量流動、物質循環和生物富集的關系2

16、.能量流動、物質循環與生物富集的關系圖解 下列關于物質循環、能量流動和生物富集的說法，錯誤的是()A物質是能量流動的載體，能量是物質循環和生物富集的動力B生物圈不需要從外界獲得任何物質補給，就能長期維持其正常功能C食物鏈和食物網是能量流動、物質循環和生物富集的渠道D僅通過綠色植物的光合作用，就可完成生態系統的碳循環典例3典例剖析D解析：生態系統中，物質是能量的載體，使能量沿著食物鏈(網)流動，能量作為動力，使物質在生物群落與非生物環境之間往復循環，使不易分解的物質沿食物鏈(網)富集，A項正確；物質是可循環的，生物圈不需要從外界獲得任何物質補給，就能長期維持其正常功能，B項正確；在生態系統中，能

17、量流動、物質循環和生物富集均可沿著食物鏈和食物網進行，C項正確；通過綠色植物的光合作用、生產者和消費者的呼吸作用、分解者的分解作用等，才能完成生態系統的碳循環，D項錯誤。3環境中的汞、鉛等重金屬隨食物、飲水進入生物體內后儲存在脂肪、神經組織中，不容易被排出體外。某生態系統有甲、乙、丙、丁四個營養級，在某一時間測得生物體內所含某種重金屬的濃度如圖所示。下列相關敘述錯誤的是()A所處營養級越高的生物，其體內重金屬濃度越高B乙營養級攝入的能量多于乙營養級同化的能量C該生態系統中物質流動渠道是丙甲乙丁DDDT和重金屬都可通過食物鏈積累變式訓練C解析：重金屬會沿食物鏈和食物網在生物體內富集，所處營養級越

18、高的生物，其體內重金屬濃度越高，A項正確；乙營養級攝入的能量包括同化的能量和未同化的能量，因此乙營養級攝入的能量多于乙營養級同化的能量，B項正確；該生態系統中的物質流動渠道是丁乙甲丙，C項錯誤；DDT和重金屬都可通過食物鏈積累，D項正確。指點迷津撥云見日 碳循環過程中生態系統組成成分的判斷1常見圖示2判斷方法：總口訣為雙向箭頭先找準，多進一出是環境，一出指向生產者，具體如下：(1)在碳循環模式圖中找到雙向箭頭，雙向箭頭的兩側分別是大氣中的二氧化碳庫和生產者(如以上圖示中的A與C)。(2)在此基礎上，有多個箭頭指進去的那個成分是大氣中的二氧化碳庫(如以上圖示中的C)，雙向箭頭的另一側則為生產者(

19、如以上圖示中的A)。(3)除大氣中的二氧化碳庫外，有多個箭頭指進去的是分解者(如以上圖示中的B)。剩下的成分為消費者(如甲、丙兩圖中的D，乙圖中的D、E)。 某同學畫出如下三幅表示生態系統部分碳循環的示意圖。下列分析錯誤的是()典例4A典例剖析A碳循環中只有生產者與非生物環境之間的傳遞是雙向的，所以三幅圖中生產者都是AB圖1中C能促進生態系統的物質循環和能量流動C圖2中A、B、D、E構成群落，碳在其中流動的形式是有機物D若使圖1、圖2、圖3完整表示碳循環，需要補充化石燃料燃燒產生二氧化碳解析：在碳循環過程中，生產者與大氣中二氧化碳庫之間的傳遞是雙向的，而其他生物只能通過呼吸作用向大氣中釋放二氧

20、化碳，由此可知，圖1圖3中屬于生產者的分別是A、A、E，A項錯誤；圖1中C為消費者，能促進生態系統的物質循環和能量流動，B項正確；圖2中A為生產者，B和D為消費者，E是分解者，它們共同構成生物群落，在生物群落內部碳以有機物的形式流動，C項正確；題干所示三幅圖中均沒有涉及化石燃料的燃燒過程，要表示完整的碳循環，應增加化石燃料的燃燒過程，D項正確。解疑答惑問題探討P611提示：荒漠地區相對干燥，極度炎熱的環境很難滋生各種微生物，所以胡楊死亡后，很長時間都沒有腐爛。2提示：荒漠與草原相比，首先氣候干燥，土壤中不容易滋生微生物，其次，胡楊代謝會產生一種叫“胡桃醌”的產物，進入土壤后對其他植物有很強的殺

21、滅作用，致使胡楊周圍沒有其他植物生長，由于土壤中沒有植物的殘枝敗葉和微生物的活動，長有胡楊的荒漠土壤一般比草原貧瘠。思考討論P611提示：碳在非生物環境中以CO2、碳酸鹽等形式存在；在生物體內主要以含碳有機物形式存在。2提示：如下圖所示：3提示：隨著社會的發展，人類活動對碳循環的影響越來越大。大量化石燃料的燃燒增加了CO2的排放量，森林砍伐、草原開墾等活動減少了CO2的吸收，再加上大氣CO2增加導致的氣候變化反饋過程，進一步影響了碳循環，碳循環的平衡很難維持。為維持碳循環的平衡，要控制人類活動，使人類減少碳的排放，增加碳的吸收，具體措施：大力植樹造林，增加植被覆蓋率，加大對大氣中CO2的吸收，

22、同時，改進能源結構，開發新能源，減少化石燃料的使用量，減少CO2的排放量，從而得到大氣中CO2平衡。探究實踐P65(1)一般思路：提出問題作出假設設計實驗方案進行實驗分析結果，得出結論表達和交流(2)設計實驗時應注意以下幾點：找準自變量，確立好實驗組和對照組，實驗組是接受自變量處理的組別，對照組是未接受自變量處理的組別?？刂坪脽o關變量，無關變量的控制應該注意取材的統一性，分組的隨機性，編號的規范性，培養條件的一致性等。確定好因變量(或觀測指標)，觀測指標的確定要具有可行性、可操作性。練習與應用P67一、概念檢測1(1)(2)解析：物質循環和能量流動同時進行，相互依存，不可分割。2(1)C解析：

23、大熊貓依賴腸道中多種纖維素分解菌分解纖維素；大熊貓腸道中的纖維素是纖維素分解菌的能源物質和碳源，所以兩者的種間關系為互利共生。(2)D解析：纖維素分解菌以纖維素作為碳源和能源物質，不是從大熊貓體內獲得能量。3D解析：二氧化碳進入生物群落主要是通過綠色植物的光合作用。二、拓展應用1是。因為生物圈是指地球上所有生物與其非生物環境的總和，通過物質循環構成一個在物質上自給自足的系統。2農田是人工生態系統，以提高農作物的產量和效益，使能量更多地流向人類，滿足人類的需要為目的。農田土壤中氮的含量往往不足以使作物高產，加之農產品源源不斷地自農田生態系統輸出，其中的氮元素并不能都歸還土壤，所以需要施加氮肥。這

24、與物質循環并不矛盾。3AB、CD、E因為Hg、Pb、Cd都屬于重金屬物質，隨營養級升高，重金屬物質的含量也會增多。訓練鞏固課堂達標1下列是根據下圖所示碳循環的部分過程進行的有關分析，其中正確的是()A碳元素在生物群落內部主要以CO2的形式傳遞B參與過程的生物包括生產者、消費者和分解者C過程增強后，過程隨之增強，不能通過增強減少大氣中的CO2D開發太陽能、水能、核能等能源，可減少人類對過程的依賴D解析：碳元素在生物群落內部主要以含碳有機物的形式傳遞，A項錯誤；參與過程的生物是生產者，B項錯誤；過程增強后，能減少大氣中的CO2量，但增強過程不是減少大氣中CO2量的最主要措施，C項錯誤。2若森林生態

25、系統受到重金屬的污染，則在食物鏈(草鼠蛇鷹)中，體內重金屬含量最高的是()A草B鷹C蛇D鼠解析：物質和能量是沿著食物鏈和食物網流動的，重金屬能夠沿著食物鏈積累。所處營養級越高的生物(越靠近食物鏈的末端)，體內所積累的重金屬越多(富集)。在食物鏈草鼠蛇鷹中，鷹所處營養級最高，所以它的體內重金屬含量最高。B3為探究落葉是否在土壤微生物的作用下腐爛，下列各項構成了一個實驗設計，其中不符合實驗目的的步驟是()A可選擇帶有落葉的土壤為實驗材料，篩選出落葉和土壤B落葉平均分成兩份，把土壤也平均分成兩份C將滅菌的落葉設為實驗組，不做處理的落葉設為對照組D將落葉分別埋入兩組土壤中，觀察腐爛情況C解析：分解落葉的微生物往往在含有落葉的土壤中較多，所以可選擇帶有落葉的土壤為實驗材料，篩出落葉和土壤，A項不符合題意；由實驗目的可知，實驗分兩組，一組為實驗組，一組為對照組，所以要將落葉平均分成兩份，把土壤也平均分成兩份，B項不符合題意；應將滅菌的土壤設為實驗組，不做處理的土壤設為對照組，C項符