1、第第 2 课时课时 生态系统中的物质循环生态系统中的物质循环 学习目标与核心素养 1.理解碳循环模式图，培养建模及阐释模型的能力。2.解释碳循环失 调与温室效应的关系，形成生态意识，参与环境保护。3.阐明物质循环和能量流动的关系， 树立生命系统的物质和能量观。 一、物质循环 1物质循环的概念及特点 项目 内容 概念 物质 组成生物体的 C、H、O、N、P、Ca 等元素 范围 无机环境和生物群落之间 特点 具有全球性 生物地球化学循环 具有循环性 物质可以被生物群落反复利用 2.物质循环的实例 (1)水循环 水循环受太阳能、大气环流等因素的影响；降水和蒸发是水循环过程中的主要环节；植物 的蒸腾作
2、用对水循环有重要的促进作用。 水循环过程可以进行不断往复地迁移和转化(固态、液态和气态)。 (2)碳循环 碳存在形式 无机环境：CO2和碳酸盐 生物群落：含碳有机物 过程 a大气中碳元素进入生物群落的途径是光合作用和化能合成作用，形式是 CO2。 b 生物群落中的碳元素回到无机环境中的途径有分解者的分解作用、 动物和植物的呼吸作用、 化石燃料的燃烧，形式是 CO2。 c在生物群落内，物质传递的形式是含碳有机物，途径是食物链(或食物网)。 3人类活动的影响水体富营养化 (1)原因：水体中氮、磷含量过多。 (2)结果：藻类等过度繁殖导致生态系统的稳态被破坏。 归纳总结 碳平衡的失调温室效应 例 1
3、 (2018 扬州高二检测)关于物质循环的叙述正确的是( ) A生产者与无机环境之间可以直接进行碳循环 B消费者与无机环境之间可以直接进行碳循环 C物质循环只在生产者、消费者和分解者之间进行 D不同的生态系统都能独立地完成各自的物质循环 答案 A 解析 无机环境中的 CO2通过光合作用或化能合成作用进入生产者，生产者通过呼吸作用释 放 CO2进入大气中，所以生产者与无机环境之间可以直接进行碳循环。 例 2 如图表示生物圈中碳循环的部分示意图。甲、乙、丙、丁构成生物群落，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 CO2和 CO B完成过程的能量主要是由过程提供的
4、C丁经、过程获得的能量占甲、乙、丙总能量的 10%20% D丙处于第三营养级 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，A 错误；表示光合作用，该过程所需的能量来自太阳能，B 错误；两个相邻营养 级之间的传递效率为 10%20%，而图中丁为分解者，不参与食物链的组成，C 错误；图中 甲为生产者(第一营养级)，乙为初级消费者(第二营养级)，丙为次级消费者(第三营养级)，D 正确。 方法技巧 碳循环中各成分的确定方法 图中与之间为双箭头，故一个为生产者，另一个为大气中的 CO2；又因为其他各个成分 都有箭头指向，所以为大气中的
5、 CO2、为生产者。其他生物部分的箭头都指向，所 以是分解者，剩余的为消费者。 二、物质循环与能量流动的关系 列表比较物质循环和能量流动的关系 项目 能量流动 物质循环 形式 光能化学能热能(一般形式) 以化学元素形式流动 过程 沿食物链(网)单向流动 在无机环境和生物群落间往复循环 范围 生态系统各营养级 全球性 特点 单向流动，逐级递减 反复出现，循环流动 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； 物质是能量沿食物链(网)流动的载体； 能量是物质在生物群落和无机环境之间往返循环的动力 特别提醒 (1)农田中不断地施加氮肥的原因：物质循环是
6、指在生物圈范围内的物质是循环 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。 (2)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。 例 3 如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。 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
7、质循环的原理可知，a 为生产者，是光合作用；b 是初级 消费者；c 是次级消费者，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 200 20% 20%5 000(kg)。 方法技巧 能量流动和物质循环关系分析 (1)能量流动和物质循环相伴而行，但能量在传递过程中由光能化学能热能，而物质在循 环中，由无机物(CO2)有机物无机物(CO2)。 (2)能量流动的终点是热能散失到无机环境中，不能循环利用。而物质循环产生的 CO2又被重 新利用，所以没有终点。 1判断正误： (1)参与循环的物质是组成生物体的各种化合物( ) (2)在
8、生态系统中，对碳循环起决定作用的关键环节是绿色植物的光合作用和微生物的分解作 用( ) (3)无机环境中的物质和能量可以通过多种途径被生物群落反复利用( ) (4)光合作用推动碳循环过程，促进了生物群落中的能量循环( ) 答案 (1) (2) (3) (4) 解析 (1)能够在生物圈中完成循环的是元素而不是具体的化合物。 (3)能量是不能被反复利用的。 (4)生物群落中能量流动的特点是单向流动、逐级递减，不能循环。 2(2018 德州高二检测)如图为生态系统碳循环示意图，下列分析错误的是( ) A丙是生态系统中的初级消费者和次级消费者 B甲丁中碳以含碳有机物的形式流动 C能量流动发生在甲、乙、
9、丙、丁之间并被反复利用 D图中缺少植物呼吸作用的箭头 答案 C 3(2018 重庆一中期末考试)下列关于水循环的叙述，不正确的是( ) A水有固态、液态、气态 3 种形态 B水循环受太阳能、大气环流等因素的影响 C水循环与物质循环没有必然的联系 D水以不同的形态在陆地、海洋和大气之间不断循环的过程称为水循环 答案 C 解析 水循环和其他物质的循环联系在一起， 在生态系统的物质循环中发挥极其重要的作用。 4(2018 南京校级检测)下列有关物质循环的叙述，正确的是( ) A无机环境中的物质只有通过植物的光合作用才能进入生物群落 B无机环境中的物质只能通过微生物的分解作用才能返回无机环境 C物质循
10、环与能量流动先后进行 D无机环境中的物质可以被生物群落反复利用 答案 D 解析 硝化细菌的化能合成作用也可以使无机环境中的物质进入生物群落；碳元素也可通过 消费者、分解者、生产者的呼吸作用或化石燃料的燃烧返回无机环境；生态系统的物质循环 与能量流动同时进行，相互依存，不可分割。 5随着现代工业的迅速发展，CO2等温室气体大量排放，引起全球气候变暖，对人类和其他 生物构成了严重威胁。请结合碳循环示意图回答相关问题： (1)图中途径是指_作用；碳在处主要以_的形式进行传递。自然生态系 统的碳循环过程中， 碳从大气进入生物群落的速率基本上_(“大于”“等于”或“小 于”)碳从生物群落返回大气中的速率
11、。 (2)导致 CO2过量排放的主要原因是_， 另外， 森林的过量砍伐也是一个重要原因， 这不仅使图中途径有所减弱，而且被砍伐后的植物剩余部分在_作用下， 也能释放出 CO2。 (3)温室效应对人类有哪些危害？_ _； 对减少CO2等温室气体的排放， 进行“低碳生活”， 你有哪些建议？ _。 答案 (1)光合 (含碳)有机物 等于 (2)化石燃料的燃烧 分解者的分解 (3)加快极地和 高山冰川的融化，导致海平面上升，对人类和其他生物的生存构成威胁 节约用电、用绿色 环保的交通工具、不使用一次性餐具等 解析 (1)生态系统对碳的吸收主要是通过绿色植物进行光合作用把 CO2转化成有机物； 对碳 的释放主要是通过呼吸作用把有机物转化成 CO2。(2)从图解来看，CO2的排放途径有动植物 的呼吸作用、 分解者的分解作用， 还有化石燃料的燃烧， 其中主要是化石燃料的燃烧。 (3)CO2 等温室气体的排放引起全球气候变暖，导致极地的冰雪和高山的冰川融化、海平面上升等。