人教生物学选择性必修2课件：3-3 生态系统的物质循环(共48张PPT)
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| 名称 | 人教生物学选择性必修2课件：3-3 生态系统的物质循环(共48张PPT) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 894.0KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2023-10-29 08:22:04 | ||
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文档简介
(共48张PPT)
第3节 生态系统的物质循环
学有目标——新课程标准必明 记在平时——核心语句必背
1.以碳循环为例，分析生态系统的物质循环过程。 2.理解生物富集的成因和危害。 3.阐释物质循环和能量流动的关系。 1.生态系统的物质循环是指组成生物体的碳、氢、氧、氮、磷、硫等元素，都在不断进行着从非生物环境到生物群落，又从生物群落到非生物环境的循环过程。
2.物质循环的特点是具有全球性、循环性。
3.生物富集是生物体从周围环境吸收、积蓄某种元素或难以降解的化合物，使其在机体内浓度超过环境浓度的现象。
4.食物链中营养级越高，生物富集的某种物质浓度就越大。
5.物质循环是能量流动的载体，能量流动是物质循环的动力。
人教生物学选择性必修2课件
第3章 生态系统及其稳定性
[理清主干知识]
一、碳循环
1．循环形式：在生物群落与非生物环境间主要以 的形式循环。
2．过程图解
图中：① ，② ，③植物(生产者)，④动物(消费者)，⑤________，⑥ 。
CO2
光合作用
呼吸作用
呼吸作用
分解者的分解作用
3．大气和海洋在碳循环之间的关系
当大气中二氧化碳含量增加， 中的二氧化碳含量也随之增加；如果大气中的二氧化碳发生局部短缺，水圈中的二氧化碳也能及时 。
4．温室效应
(1)形成原因：主要是 的开采和使用使大气中 含量迅速增加，打破了生物圈 的平衡。
(2)应对方法：一方面要 ，另一方面要提高 。
水圈
进入大气
化石燃料
CO2
碳循环
减少二氧化碳的排放
森林覆盖率
5．物质循环
(1)物质：组成生物体的 等元素。
(2)范围： 与 之间循环。
(3)特点：具有 性、 性。又称为生物地球化学循环。
(4)应用：农业生产中采用 的模式。
C、H、O、N、P、S
生物群落
非生物环境
全球
循环
种养结合
二、生物富集
1．概念：生物体从周围环境吸收、积蓄 ，使其在机体内浓度 的现象。
2．特点
(1)食物链中营养级越高，生物富集的某种物质浓度就 。
(2)生物富集也具有 。
三、物质循环和能量流动的关系
1．二者是 的，彼此相互依存，不可分割。
2．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非生物环境之间循环往返。
某种元素或难以降解的化合物
超过环境浓度
越大
全球性
同时进行
载体
动力
[诊断自学效果]
1．判断下列叙述的正误
(1)参与循环的物质是组成生物体的各种化合物 ( )
(2)碳循环在生物群落内部以CO2形式进行 ( )
(3)植物可通过呼吸作用和光合作用参与生态系统的碳循环 ( )
(4)碳循环中由于生物的呼吸作用和微生物的分解作用，导致了温室效应现象的出现 ( )
(5)能量流动与物质循环是两个独立的过程 ( )
(6)能量流动伴随着物质循环在生态系统中反复利用 ( )
×
×
√
×
×
×
2．连线碳循环的相关内容
[在探究中学明]
1.如图为碳元素在生态系统中循环的模式图，图中甲、乙、丙
表示生态系统的生物成分，箭头表示生理过程。请据图分析：
(1)甲、乙、丙、丁分别代表生态系统的什么成分？并简述判
断的理由。
提示：甲和丁之间有双向箭头，且其他几种成分都有箭头指向丁，所以丁为大气中的CO2库，甲为生产者；甲和乙都有箭头指向丙，所以丙为分解者，则乙为消费者。
(2)碳在甲、乙、丙之间的流动形式是什么？在甲(或乙或丙)与丁之间的流动形式又是什么？
提示：在甲、乙、丙之间的流动形式是含碳有机物，在甲(或乙或丙)与丁之间的流动形式是CO2。
(3)图中的字母分别表示什么过程？
提示：b代表光合作用或化能合成作用，d和c代表细胞呼吸，f代表微生物的分解作用，a代表捕食，e和g代表动植物的遗体、动物的排遗物等提供给分解者。
(4)与自然界的碳循环关系最密切的两种细胞器是什么？
提示：线粒体和叶绿体。
(5)既然物质是循环的，为什么农田生态系统还需要经常施肥呢？
提示：物质循环具有全球性，是指在生物圈内进行的循环，而农田是一个较小的生态系统，不断有粮食作物的输出，即物质的输出大于物质的自然输入，因此要不断施加肥料。
2．下表是某生态系统中生物体内残留有机汞的情况，据此判断可能的营养结构。
提示：由于生物富集现象，随着营养级的增加，有机汞含量增加，
表中A有机汞含量最低，处于第一营养级，含能量也最多，C和E的
有机汞含量差不多，表明两者属于同一营养级，D有机汞含量最高，处于最高营养级，含能量也最少，那么，最可能的食物网如图所示。
生物体 A B C D E
有机汞含量/(μg·g－1) 0.05 7 0.51 68 0.39
2．辨析物质循环的三个易误点
(1)生态系统的物质循环中所说的“生态系统”并不是一般的生态系统，而是指地球上最大的生态系统——生物圈，因此物质循环具有全球性。
(2)生态系统的物质循环中所说的“物质”并不是指组成生物体的化合物，而是指组成生物体的化学元素，如C、H、O、N、P、S等。
(3)碳在生态系统各成分之间传递并不都是双向的，只有生产者与非生物环境之间的传递是双向的，其他各成分间的传递均是单向的。
[例1] 如图为生物圈中碳循环过程，下列有关叙述正确的是 ( )
A．图中缺少一个由甲到大气中的CO2的箭头
B．③④过程均可产生ATP，且合成ATP所需的能量来源相同
C．减少化石燃料的燃烧及乙的数量都可缓解温室效应
D．丙是动物，只能利用现成的有机物并从中获得能量
[解析] 分析题图可知，甲是分解者，乙是生产者，丙是消费者，分解者要通过分解作用将有机物中的碳以CO2的形式释放到大气中，A正确。③④过程分别是呼吸作用、光合作用和化能合成作用，这两个过程都可以产生ATP，但合成ATP的能量来源不同，呼吸作用合成ATP的能量来源于化学能，光合作用合成ATP的能量来源于光能，化能合成作用合成ATP的能量来源于化学能，B错误。减少生产者的数量不利于缓解温室效应，C错误。消费者主要是动物，但某些细菌也属于消费者，D错误。
[答案] A
[例2] 如图是生物圈中碳循环示意图，下列相关分析错误的是 ( )
A．生物圈通过碳循环实现碳元素的自给自足
B．A是消费者，C是生产者，各成分间以CO2的形式传递碳元素
C．对E过度开发利用会打破生物圈中碳循环的平衡
D．碳循环过程需要能量驱动，同时又是能量流动的载体
[解析] 图中A为消费者，B为分解者，C为生产者，D为大气中的CO2库。碳元素在生物群落与非生物环境之间以CO2的形式传递，在生物群落之间以含碳有机物的形式传递。
[答案] B
“三看法”快速确认碳循环的各环节
[在应用中落实]
1．生态系统中的物质是循环利用的，则要向农田中施加N、P、K等肥料的原因是
( )
A．在没有物质输出的情况下，物质在某一个封闭生态系统中是循环的
B．生态系统中的物质自给自足的前提是物质循环的全球性
C．一块农田中的一些无机盐会随着农产品输出而导致农田中的无机盐减少
D．一块农田不是一个生态系统，物质不能循环利用
解析：在没有物质输出的情况下，物质在某一个封闭生态系统中是循环的，生态系统中的物质循环是全球性的，一块农田是开放的生态系统，农田中的一些无机盐会随着农产品输出而导致农田中的无机盐减少，所以要施肥。故选C。
答案：C
2．下图是生态系统中碳循环示意图，“→”表示碳的流动方向，下列说法正确的是 ( )
A．图中a是生产者，b、d、e是消费者，c是分解者
B．该生态系统的成分包括a、b、c、d、非生物的物质和能量
C．该生态系统中的食物链可表示为：a→d→e
D．a和b的种间关系为捕食
解析：图中a、c之间为双箭头，分别为生产者和大气中二氧化碳库的其中之一，由于生产者、消费者、分解者均能进行呼吸作用产生二氧化碳流向大气中二氧化碳库，因此c是大气中二氧化碳库，a是生产者，则d、e为消费者，b为分解者，A错误；该生态系统的成分包括a、b、d、e、非生物的物质(包括c)和能量，B错误；该生态系统中的一条食物链可表示为：a→d→e，C正确；b为分解者，所以a和b的种间关系不是捕食关系，D错误。
答案：C
[在探究中学明]
结合下图，分析物质循环与能量流动的关系
(1)完善两者之间的关系图解：
图中字母表示的成分依次是A. ，B. ，C. ，D._______；图中的能量形式分别是① ，② ，③ ，④ 。
生产者
初级消费者
次级消费者
分解者
热能
化学能
化学能
热能
(2)概括物质循环和能量流动之间的区别和联系。
提示：①物质是能量沿食物链(网)流动的载体，能量是物质在生态系统中往复循环的动力。
②在物质循环过程中，非生物环境中的物质可以被生物群落反复利用；能量流动则不同，能量在流经生态系统各营养级时，是逐级递减的，而且流动是单方向不循环的。
[在深化中提能]
物质循环与能量流动的区别与联系
[例1] 下列关于物质循环和能量流动的说法，错误的是 ( )
A．物质是能量流动的载体，能量是物质循环的动力
B．非生物环境中的物质可以通过多种途径被生物群落反复利用
C．通过绿色植物的光合作用，可完成生态系统碳循环
D．食物链和食物网是能量流动和物质循环的渠道
[解析] 生态系统的主要功能是能量流动和物质循环，物质是能量流动的载体，能量是物质循环的动力；非生物环境中的物质可被生物群落反复利用；绿色植物的光合作用能将CO2中的碳转化为有机物中的碳，只是碳循环的一部分，并没有完成生态系统的碳循环；食物链和食物网是生态系统能量流动和物质循环的渠道。
[答案] C
[例2] 分析以下生态系统的能量流动和物质循环的关系简图，不能得到的结论是 ( )
A．物质作为能量的载体，使能量沿着食物链(网)流动
B．能量作为动力，使物质能够不断地在生物群落和非生物环境之间循环往返
C．能量①②③④的总和便是生产者所固定的太阳能总量
D．碳在生物群落和非生物环境之间的循环主要是以CO2的形式进行的
[解析] 生产者所固定的太阳能总量是指生产者总的同化量，①②③④的总和小于生产者所固定的太阳能总量。
[答案] C
分析能量流动和物质循环关系的方法
(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；而物质在循环中，由无机物(CO2)→有机物→无机物(CO2)。
(2)能量流动的终点是以热能散失到无机环境中，不能再利用；而物质循环产生的CO2又被重新利用，所以没有终点。
[在应用中落实]
1．下列关于生态系统中能量和物质的叙述，正确的是 ( )
①物质是单向流动、不可循环的 ②物质是可循环的 ③能量是单向流动、不可循环的 ④能量是单向流动、可循环的 ⑤能量是伴随着物质而流动的 ⑥能量不是伴随物质而流动的
A．①③⑤ B．①④⑥
C．②③⑤ D．②③⑥
解析：生态系统中的物质是循环利用的，是能量流动的载体；能量流动是单向的，作为动力推动物质循环的进行。
答案：C
2．下列关于生态系统中物质循环和能量流动的叙述，正确的是 ( )
A．水体富营养化时出现蓝细菌水华现象，说明物质循环的平衡被破坏
B．流经所有生态系统的总能量都是生产者固定的太阳能
C．第二营养级同化能量的10%～20%会被下一营养级捕食
D．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
解析：富营养化水体出现蓝细菌水华的现象是蓝细菌吸收氮、磷等矿质元素，迅速繁殖的结果，说明物质循环的平衡被破坏，A正确；生态系统中能量的初始来源主要是生产者固定的太阳能，也可以是化学能等，如硝化细菌利用氧化氨释放出来的能量把无机物转变为有机物，B错误；第二营养级同化能量的10%～20%会被下一营养级同化，C错误；使用粪便作肥料，其被微生物分解产生的物质可以被植物利用，实现了物质的循环再生，但能量以热能的形式散失到大气中，D错误。
答案：A
[在探究中学明]
1．探究土壤微生物在落叶分解中的作用
(1)实验的自变量和因变量是什么？
提示：自变量是土壤微生物的有无；因变量是土壤中落叶的分解程度。
(2)在实验中是如何控制自变量的？
提示：实验组土壤经高温处理，以消灭土壤中的微生物；对照组土壤不做处理。
2．探究土壤微生物对淀粉的分解作用
(1)实验的自变量和因变量是什么？
提示：自变量是土壤微生物的有无；因变量是淀粉的分解程度。
(2)实验中选用什么试剂检测因变量的变化？
提示：用碘液和斐林试剂检测。
(3)实验的设计思路是什么？
提示：取两个烧杯编号为A、B，放入等量淀粉糊。在A烧杯中加入30 mL土壤浸出液，B烧杯中加入30 mL蒸馏水。在室温(20 ℃左右)环境放置7 d后，分别取A、B烧杯中的溶液20 mL，各放入两支试管中，分别编号为A1、A2，B1、B2。在A1、B1中加入碘液，在A2、B2中加入斐林试剂。观察试管中溶液的颜色变化，记录实验结果。
3．探究土壤微生物分解作用的过程
项目 案例1 案例2
实验假设 微生物能分解落叶使之腐烂 微生物能分解淀粉
实验设计 实验组 对土壤 处理 A烧杯中加入30 mL土壤浸出液
对照组 对土壤 处理 B烧杯中加入30 mL蒸馏水
自变量 ___________________ 溶液中是否含有分解淀粉的微生物
高温
不做任何
土壤中是否含微生物
项目 案例1 案例2 实验现象 在相同时间内实验组落叶腐烂程度小于对照组 A A1 不变蓝
A2 产生___________
B B1 变蓝
B2 不产生____________
结论分析 微生物对落叶有 作用 土壤浸出液中的微生物能分解淀粉 砖红色沉淀
砖红色沉淀
分解
[在应用中落实]
1．某生物兴趣小组以带有落叶的表层土壤(深5 cm左右)为实验材料，研究土壤微生物在适宜温度下的分解作用，对土壤处理情况如表所示。下列有关叙述错误的是 ( )
组别 1组 2组 3组 4组
土壤处理 灭菌 不灭菌 灭菌 不灭菌
土壤湿度 湿润 湿润 较干燥 较干燥
A.该实验能探究不同土壤湿度条件下，土壤微生物对落叶的分解作用
B．该实验的自变量为土壤是否灭菌，因变量是土壤的湿度
C．为了控制实验中的无关变量，作为实验材料的落叶也应进行灭菌处理
D．预期结论是1、3组的落叶不被分解，2、4组中的落叶被不同程度分解
解析：该实验有两个自变量：土壤是否灭菌和土壤的湿度，因此可以探究不同土壤湿度条件下，土壤微生物对落叶的分解作用；作为实验材料的落叶也应进行灭菌处理，防止落叶中的微生物影响实验结果；1组和3组土壤灭菌，没有微生物分解落叶，2组和4组土壤没有灭菌，土壤中有微生物分解落叶，只是在湿润和较干燥的环境中分解程度不同。
答案：B
2．某种甲虫以土壤中的落叶为主要食物，假如没有这些甲虫，落叶层将严重堆积，最终导致落叶林生长不良。以下分析正确的是 ( )
A．这种甲虫属于次级消费者
B．这种甲虫与落叶树之间为捕食关系
C．这种甲虫对落叶林的物质循环有促进作用
D．这种甲虫在能量金字塔中位于底部
解析：根据题意，甲虫以土壤中的落叶为主要食物，没有这些甲虫，落叶层将严重堆积，可以推知甲虫应属于生态系统中的分解者，A错误；食物链中的生物之间是捕食关系，而甲虫是分解者，不属于食物链的成分，故甲虫与落叶之间不存在捕食关系，B错误；甲虫属于分解者，能够促进生态系统的物质循环，C正确；甲虫是分解者，而能量金字塔的底部是生产者，D错误。
答案：C
3．某研究小组，对从亚北极到热带的五个地点进行研究发现，降低食碎屑生物的多样性，会降低凋落物碳和氮的循环速度和分解速度。下列叙述错误的是
( )
A．食碎屑生物可获得凋落物的能量，对凋落物具有选择性
B．食碎屑生物在生态系统扮演着把有机物转化为无机物的角色
C．碳元素和氮元素在生物群落食物链中以能量为动力，单向流动
D．食碎屑生物在生态系统营养结构中处于最高营养级
解析：降低食碎屑生物的多样性，会降低凋落物碳和氮的循环速度和分解速度，则食碎屑生物对凋落物具有选择性，可获得凋落物的能量，A正确；食碎屑生物在生态系统中的成分属于分解者，它能把有机物转化为无机物，B正确；碳元素和氮元素在生物群落中沿食物链和食物网单向流动，以能量为动力，C正确；分解者不属于任何营养级，D错误。
答案：D
[课堂巩固落实]
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．组成生物体的化学元素
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非生物环境之间的反复循环运动。
答案：D
2．在生态系统的碳循环中，既能使碳进入生物群落，又能使碳返回大气中的生物是 ( )
A．绿色植物 B．植食性动物
C．肉食性动物 D．营腐生生活的真菌
解析：碳以CO2的形式从大气中进入生物群落，这一过程主要依靠生产者的光合作用；碳从生物群落又以CO2的形式释放到大气中去，这一过程主要依靠各级消费者和生产者的呼吸作用，以及分解者的分解作用。能够同时完成碳进入和离开生物群落这两个过程的只有生产者。
答案：A
3．与生态系统的能量流动相比较，物质循环具有的特点是 ( )
A．循环流动 B．单向流动
C．逐级递减 D．不能循环
解析：物质循环的特点是循环性和全球性，能量流动的特点是单向流动、逐级递减。
答案：A
4．下列关于生态系统中物质循环的叙述，错误的是 ( )
A．物质循环是在生产者、消费者、分解者之间进行的
B．碳元素主要通过植物的光合作用进入生物群落中
C．化石燃料的大量燃烧打破了生物圈中碳循环的平衡
D．物质循环和能量流动是同时进行的，彼此相互依存
解析：物质循环在非生物环境与生物群落之间进行，A错误；碳元素主要通过植物的光合作用进入生物群落中，B正确；化石燃料的大量燃烧，使短时间内二氧化碳释放量增加，打破了生物圈中碳循环的平衡，导致温室效应，C正确；物质循环和能量流动是同时进行的，彼此相互依存，D正确。
答案：A
5．下列关于生态系统中的能量流动和物质循环的叙述，错误的是 ( )
A．能量流动和物质循环是独立进行的两个过程
B．能量流动和物质循环是相互依存的两个过程
C．物质循环的进行需要能量的推动
D．能量流动的载体是各种有机物
解析：能量流动和物质循环同时进行，相互依存，不可分割；物质循环的进行需要能量的推动，物质作为能量的载体，使能量沿食物链(网)流动。
答案：A
第3节 生态系统的物质循环
学有目标——新课程标准必明 记在平时——核心语句必背
1.以碳循环为例，分析生态系统的物质循环过程。 2.理解生物富集的成因和危害。 3.阐释物质循环和能量流动的关系。 1.生态系统的物质循环是指组成生物体的碳、氢、氧、氮、磷、硫等元素，都在不断进行着从非生物环境到生物群落，又从生物群落到非生物环境的循环过程。
2.物质循环的特点是具有全球性、循环性。
3.生物富集是生物体从周围环境吸收、积蓄某种元素或难以降解的化合物，使其在机体内浓度超过环境浓度的现象。
4.食物链中营养级越高，生物富集的某种物质浓度就越大。
5.物质循环是能量流动的载体，能量流动是物质循环的动力。
人教生物学选择性必修2课件
第3章 生态系统及其稳定性
[理清主干知识]
一、碳循环
1．循环形式：在生物群落与非生物环境间主要以 的形式循环。
2．过程图解
图中：① ，② ，③植物(生产者)，④动物(消费者)，⑤________，⑥ 。
CO2
光合作用
呼吸作用
呼吸作用
分解者的分解作用
3．大气和海洋在碳循环之间的关系
当大气中二氧化碳含量增加， 中的二氧化碳含量也随之增加；如果大气中的二氧化碳发生局部短缺，水圈中的二氧化碳也能及时 。
4．温室效应
(1)形成原因：主要是 的开采和使用使大气中 含量迅速增加，打破了生物圈 的平衡。
(2)应对方法：一方面要 ，另一方面要提高 。
水圈
进入大气
化石燃料
CO2
碳循环
减少二氧化碳的排放
森林覆盖率
5．物质循环
(1)物质：组成生物体的 等元素。
(2)范围： 与 之间循环。
(3)特点：具有 性、 性。又称为生物地球化学循环。
(4)应用：农业生产中采用 的模式。
C、H、O、N、P、S
生物群落
非生物环境
全球
循环
种养结合
二、生物富集
1．概念：生物体从周围环境吸收、积蓄 ，使其在机体内浓度 的现象。
2．特点
(1)食物链中营养级越高，生物富集的某种物质浓度就 。
(2)生物富集也具有 。
三、物质循环和能量流动的关系
1．二者是 的，彼此相互依存，不可分割。
2．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非生物环境之间循环往返。
某种元素或难以降解的化合物
超过环境浓度
越大
全球性
同时进行
载体
动力
[诊断自学效果]
1．判断下列叙述的正误
(1)参与循环的物质是组成生物体的各种化合物 ( )
(2)碳循环在生物群落内部以CO2形式进行 ( )
(3)植物可通过呼吸作用和光合作用参与生态系统的碳循环 ( )
(4)碳循环中由于生物的呼吸作用和微生物的分解作用，导致了温室效应现象的出现 ( )
(5)能量流动与物质循环是两个独立的过程 ( )
(6)能量流动伴随着物质循环在生态系统中反复利用 ( )
×
×
√
×
×
×
2．连线碳循环的相关内容
[在探究中学明]
1.如图为碳元素在生态系统中循环的模式图，图中甲、乙、丙
表示生态系统的生物成分，箭头表示生理过程。请据图分析：
(1)甲、乙、丙、丁分别代表生态系统的什么成分？并简述判
断的理由。
提示：甲和丁之间有双向箭头，且其他几种成分都有箭头指向丁，所以丁为大气中的CO2库，甲为生产者；甲和乙都有箭头指向丙，所以丙为分解者，则乙为消费者。
(2)碳在甲、乙、丙之间的流动形式是什么？在甲(或乙或丙)与丁之间的流动形式又是什么？
提示：在甲、乙、丙之间的流动形式是含碳有机物，在甲(或乙或丙)与丁之间的流动形式是CO2。
(3)图中的字母分别表示什么过程？
提示：b代表光合作用或化能合成作用，d和c代表细胞呼吸，f代表微生物的分解作用，a代表捕食，e和g代表动植物的遗体、动物的排遗物等提供给分解者。
(4)与自然界的碳循环关系最密切的两种细胞器是什么？
提示：线粒体和叶绿体。
(5)既然物质是循环的，为什么农田生态系统还需要经常施肥呢？
提示：物质循环具有全球性，是指在生物圈内进行的循环，而农田是一个较小的生态系统，不断有粮食作物的输出，即物质的输出大于物质的自然输入，因此要不断施加肥料。
2．下表是某生态系统中生物体内残留有机汞的情况，据此判断可能的营养结构。
提示：由于生物富集现象，随着营养级的增加，有机汞含量增加，
表中A有机汞含量最低，处于第一营养级，含能量也最多，C和E的
有机汞含量差不多，表明两者属于同一营养级，D有机汞含量最高，处于最高营养级，含能量也最少，那么，最可能的食物网如图所示。
生物体 A B C D E
有机汞含量/(μg·g－1) 0.05 7 0.51 68 0.39
2．辨析物质循环的三个易误点
(1)生态系统的物质循环中所说的“生态系统”并不是一般的生态系统，而是指地球上最大的生态系统——生物圈，因此物质循环具有全球性。
(2)生态系统的物质循环中所说的“物质”并不是指组成生物体的化合物，而是指组成生物体的化学元素，如C、H、O、N、P、S等。
(3)碳在生态系统各成分之间传递并不都是双向的，只有生产者与非生物环境之间的传递是双向的，其他各成分间的传递均是单向的。
[例1] 如图为生物圈中碳循环过程，下列有关叙述正确的是 ( )
A．图中缺少一个由甲到大气中的CO2的箭头
B．③④过程均可产生ATP，且合成ATP所需的能量来源相同
C．减少化石燃料的燃烧及乙的数量都可缓解温室效应
D．丙是动物，只能利用现成的有机物并从中获得能量
[解析] 分析题图可知，甲是分解者，乙是生产者，丙是消费者，分解者要通过分解作用将有机物中的碳以CO2的形式释放到大气中，A正确。③④过程分别是呼吸作用、光合作用和化能合成作用，这两个过程都可以产生ATP，但合成ATP的能量来源不同，呼吸作用合成ATP的能量来源于化学能，光合作用合成ATP的能量来源于光能，化能合成作用合成ATP的能量来源于化学能，B错误。减少生产者的数量不利于缓解温室效应，C错误。消费者主要是动物，但某些细菌也属于消费者，D错误。
[答案] A
[例2] 如图是生物圈中碳循环示意图，下列相关分析错误的是 ( )
A．生物圈通过碳循环实现碳元素的自给自足
B．A是消费者，C是生产者，各成分间以CO2的形式传递碳元素
C．对E过度开发利用会打破生物圈中碳循环的平衡
D．碳循环过程需要能量驱动，同时又是能量流动的载体
[解析] 图中A为消费者，B为分解者，C为生产者，D为大气中的CO2库。碳元素在生物群落与非生物环境之间以CO2的形式传递，在生物群落之间以含碳有机物的形式传递。
[答案] B
“三看法”快速确认碳循环的各环节
[在应用中落实]
1．生态系统中的物质是循环利用的，则要向农田中施加N、P、K等肥料的原因是
( )
A．在没有物质输出的情况下，物质在某一个封闭生态系统中是循环的
B．生态系统中的物质自给自足的前提是物质循环的全球性
C．一块农田中的一些无机盐会随着农产品输出而导致农田中的无机盐减少
D．一块农田不是一个生态系统，物质不能循环利用
解析：在没有物质输出的情况下，物质在某一个封闭生态系统中是循环的，生态系统中的物质循环是全球性的，一块农田是开放的生态系统，农田中的一些无机盐会随着农产品输出而导致农田中的无机盐减少，所以要施肥。故选C。
答案：C
2．下图是生态系统中碳循环示意图，“→”表示碳的流动方向，下列说法正确的是 ( )
A．图中a是生产者，b、d、e是消费者，c是分解者
B．该生态系统的成分包括a、b、c、d、非生物的物质和能量
C．该生态系统中的食物链可表示为：a→d→e
D．a和b的种间关系为捕食
解析：图中a、c之间为双箭头，分别为生产者和大气中二氧化碳库的其中之一，由于生产者、消费者、分解者均能进行呼吸作用产生二氧化碳流向大气中二氧化碳库，因此c是大气中二氧化碳库，a是生产者，则d、e为消费者，b为分解者，A错误；该生态系统的成分包括a、b、d、e、非生物的物质(包括c)和能量，B错误；该生态系统中的一条食物链可表示为：a→d→e，C正确；b为分解者，所以a和b的种间关系不是捕食关系，D错误。
答案：C
[在探究中学明]
结合下图，分析物质循环与能量流动的关系
(1)完善两者之间的关系图解：
图中字母表示的成分依次是A. ，B. ，C. ，D._______；图中的能量形式分别是① ，② ，③ ，④ 。
生产者
初级消费者
次级消费者
分解者
热能
化学能
化学能
热能
(2)概括物质循环和能量流动之间的区别和联系。
提示：①物质是能量沿食物链(网)流动的载体，能量是物质在生态系统中往复循环的动力。
②在物质循环过程中，非生物环境中的物质可以被生物群落反复利用；能量流动则不同，能量在流经生态系统各营养级时，是逐级递减的，而且流动是单方向不循环的。
[在深化中提能]
物质循环与能量流动的区别与联系
[例1] 下列关于物质循环和能量流动的说法，错误的是 ( )
A．物质是能量流动的载体，能量是物质循环的动力
B．非生物环境中的物质可以通过多种途径被生物群落反复利用
C．通过绿色植物的光合作用，可完成生态系统碳循环
D．食物链和食物网是能量流动和物质循环的渠道
[解析] 生态系统的主要功能是能量流动和物质循环，物质是能量流动的载体，能量是物质循环的动力；非生物环境中的物质可被生物群落反复利用；绿色植物的光合作用能将CO2中的碳转化为有机物中的碳，只是碳循环的一部分，并没有完成生态系统的碳循环；食物链和食物网是生态系统能量流动和物质循环的渠道。
[答案] C
[例2] 分析以下生态系统的能量流动和物质循环的关系简图，不能得到的结论是 ( )
A．物质作为能量的载体，使能量沿着食物链(网)流动
B．能量作为动力，使物质能够不断地在生物群落和非生物环境之间循环往返
C．能量①②③④的总和便是生产者所固定的太阳能总量
D．碳在生物群落和非生物环境之间的循环主要是以CO2的形式进行的
[解析] 生产者所固定的太阳能总量是指生产者总的同化量，①②③④的总和小于生产者所固定的太阳能总量。
[答案] C
分析能量流动和物质循环关系的方法
(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；而物质在循环中，由无机物(CO2)→有机物→无机物(CO2)。
(2)能量流动的终点是以热能散失到无机环境中，不能再利用；而物质循环产生的CO2又被重新利用，所以没有终点。
[在应用中落实]
1．下列关于生态系统中能量和物质的叙述，正确的是 ( )
①物质是单向流动、不可循环的 ②物质是可循环的 ③能量是单向流动、不可循环的 ④能量是单向流动、可循环的 ⑤能量是伴随着物质而流动的 ⑥能量不是伴随物质而流动的
A．①③⑤ B．①④⑥
C．②③⑤ D．②③⑥
解析：生态系统中的物质是循环利用的，是能量流动的载体；能量流动是单向的，作为动力推动物质循环的进行。
答案：C
2．下列关于生态系统中物质循环和能量流动的叙述，正确的是 ( )
A．水体富营养化时出现蓝细菌水华现象，说明物质循环的平衡被破坏
B．流经所有生态系统的总能量都是生产者固定的太阳能
C．第二营养级同化能量的10%～20%会被下一营养级捕食
D．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
解析：富营养化水体出现蓝细菌水华的现象是蓝细菌吸收氮、磷等矿质元素，迅速繁殖的结果，说明物质循环的平衡被破坏，A正确；生态系统中能量的初始来源主要是生产者固定的太阳能，也可以是化学能等，如硝化细菌利用氧化氨释放出来的能量把无机物转变为有机物，B错误；第二营养级同化能量的10%～20%会被下一营养级同化，C错误；使用粪便作肥料，其被微生物分解产生的物质可以被植物利用，实现了物质的循环再生，但能量以热能的形式散失到大气中，D错误。
答案：A
[在探究中学明]
1．探究土壤微生物在落叶分解中的作用
(1)实验的自变量和因变量是什么？
提示：自变量是土壤微生物的有无；因变量是土壤中落叶的分解程度。
(2)在实验中是如何控制自变量的？
提示：实验组土壤经高温处理，以消灭土壤中的微生物；对照组土壤不做处理。
2．探究土壤微生物对淀粉的分解作用
(1)实验的自变量和因变量是什么？
提示：自变量是土壤微生物的有无；因变量是淀粉的分解程度。
(2)实验中选用什么试剂检测因变量的变化？
提示：用碘液和斐林试剂检测。
(3)实验的设计思路是什么？
提示：取两个烧杯编号为A、B，放入等量淀粉糊。在A烧杯中加入30 mL土壤浸出液，B烧杯中加入30 mL蒸馏水。在室温(20 ℃左右)环境放置7 d后，分别取A、B烧杯中的溶液20 mL，各放入两支试管中，分别编号为A1、A2，B1、B2。在A1、B1中加入碘液，在A2、B2中加入斐林试剂。观察试管中溶液的颜色变化，记录实验结果。
3．探究土壤微生物分解作用的过程
项目 案例1 案例2
实验假设 微生物能分解落叶使之腐烂 微生物能分解淀粉
实验设计 实验组 对土壤 处理 A烧杯中加入30 mL土壤浸出液
对照组 对土壤 处理 B烧杯中加入30 mL蒸馏水
自变量 ___________________ 溶液中是否含有分解淀粉的微生物
高温
不做任何
土壤中是否含微生物
项目 案例1 案例2 实验现象 在相同时间内实验组落叶腐烂程度小于对照组 A A1 不变蓝
A2 产生___________
B B1 变蓝
B2 不产生____________
结论分析 微生物对落叶有 作用 土壤浸出液中的微生物能分解淀粉 砖红色沉淀
砖红色沉淀
分解
[在应用中落实]
1．某生物兴趣小组以带有落叶的表层土壤(深5 cm左右)为实验材料，研究土壤微生物在适宜温度下的分解作用，对土壤处理情况如表所示。下列有关叙述错误的是 ( )
组别 1组 2组 3组 4组
土壤处理 灭菌 不灭菌 灭菌 不灭菌
土壤湿度 湿润 湿润 较干燥 较干燥
A.该实验能探究不同土壤湿度条件下，土壤微生物对落叶的分解作用
B．该实验的自变量为土壤是否灭菌，因变量是土壤的湿度
C．为了控制实验中的无关变量，作为实验材料的落叶也应进行灭菌处理
D．预期结论是1、3组的落叶不被分解，2、4组中的落叶被不同程度分解
解析：该实验有两个自变量：土壤是否灭菌和土壤的湿度，因此可以探究不同土壤湿度条件下，土壤微生物对落叶的分解作用；作为实验材料的落叶也应进行灭菌处理，防止落叶中的微生物影响实验结果；1组和3组土壤灭菌，没有微生物分解落叶，2组和4组土壤没有灭菌，土壤中有微生物分解落叶，只是在湿润和较干燥的环境中分解程度不同。
答案：B
2．某种甲虫以土壤中的落叶为主要食物，假如没有这些甲虫，落叶层将严重堆积，最终导致落叶林生长不良。以下分析正确的是 ( )
A．这种甲虫属于次级消费者
B．这种甲虫与落叶树之间为捕食关系
C．这种甲虫对落叶林的物质循环有促进作用
D．这种甲虫在能量金字塔中位于底部
解析：根据题意，甲虫以土壤中的落叶为主要食物，没有这些甲虫，落叶层将严重堆积，可以推知甲虫应属于生态系统中的分解者，A错误；食物链中的生物之间是捕食关系，而甲虫是分解者，不属于食物链的成分，故甲虫与落叶之间不存在捕食关系，B错误；甲虫属于分解者，能够促进生态系统的物质循环，C正确；甲虫是分解者，而能量金字塔的底部是生产者，D错误。
答案：C
3．某研究小组，对从亚北极到热带的五个地点进行研究发现，降低食碎屑生物的多样性，会降低凋落物碳和氮的循环速度和分解速度。下列叙述错误的是
( )
A．食碎屑生物可获得凋落物的能量，对凋落物具有选择性
B．食碎屑生物在生态系统扮演着把有机物转化为无机物的角色
C．碳元素和氮元素在生物群落食物链中以能量为动力，单向流动
D．食碎屑生物在生态系统营养结构中处于最高营养级
解析：降低食碎屑生物的多样性，会降低凋落物碳和氮的循环速度和分解速度，则食碎屑生物对凋落物具有选择性，可获得凋落物的能量，A正确；食碎屑生物在生态系统中的成分属于分解者，它能把有机物转化为无机物，B正确；碳元素和氮元素在生物群落中沿食物链和食物网单向流动，以能量为动力，C正确；分解者不属于任何营养级，D错误。
答案：D
[课堂巩固落实]
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．组成生物体的化学元素
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非生物环境之间的反复循环运动。
答案：D
2．在生态系统的碳循环中，既能使碳进入生物群落，又能使碳返回大气中的生物是 ( )
A．绿色植物 B．植食性动物
C．肉食性动物 D．营腐生生活的真菌
解析：碳以CO2的形式从大气中进入生物群落，这一过程主要依靠生产者的光合作用；碳从生物群落又以CO2的形式释放到大气中去，这一过程主要依靠各级消费者和生产者的呼吸作用，以及分解者的分解作用。能够同时完成碳进入和离开生物群落这两个过程的只有生产者。
答案：A
3．与生态系统的能量流动相比较，物质循环具有的特点是 ( )
A．循环流动 B．单向流动
C．逐级递减 D．不能循环
解析：物质循环的特点是循环性和全球性，能量流动的特点是单向流动、逐级递减。
答案：A
4．下列关于生态系统中物质循环的叙述，错误的是 ( )
A．物质循环是在生产者、消费者、分解者之间进行的
B．碳元素主要通过植物的光合作用进入生物群落中
C．化石燃料的大量燃烧打破了生物圈中碳循环的平衡
D．物质循环和能量流动是同时进行的，彼此相互依存
解析：物质循环在非生物环境与生物群落之间进行，A错误；碳元素主要通过植物的光合作用进入生物群落中，B正确；化石燃料的大量燃烧，使短时间内二氧化碳释放量增加，打破了生物圈中碳循环的平衡，导致温室效应，C正确；物质循环和能量流动是同时进行的，彼此相互依存，D正确。
答案：A
5．下列关于生态系统中的能量流动和物质循环的叙述，错误的是 ( )
A．能量流动和物质循环是独立进行的两个过程
B．能量流动和物质循环是相互依存的两个过程
C．物质循环的进行需要能量的推动
D．能量流动的载体是各种有机物
解析：能量流动和物质循环同时进行，相互依存，不可分割；物质循环的进行需要能量的推动，物质作为能量的载体，使能量沿食物链(网)流动。
答案：A