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2019-2020年高中生物 第五章 第23課時 生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)課時作業(yè) 新人教版必修3 【目標導航】　1.以碳循環(huán)為例，分析生態(tài)系統(tǒng)中的物質循環(huán)。2.嘗試探究土壤中微生物的分解作用。3.說明能量流動和物質循環(huán)的關系。4.關注碳循環(huán)平衡失調與溫室效應的關系。 一、碳循環(huán) 1．循環(huán)形式：在生物群落與無機環(huán)境之間主要以二氧化碳的形式進行。 2．過程圖解 3．特點：具有全球性、循環(huán)性。 4．溫室效應 (1)形成原因：化學燃料短時間內大量燃燒使大氣中CO2含量迅速增加，打破了生物圈碳循環(huán)的平衡。 (2)危害：加快極地和高山冰川的融化，導致海平面上升，進而對人類和其他許多生物的生存構成威脅。 二、生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán) 物質：組成生物體的C、H、O、N、P、S等元素 含義 循環(huán)途徑：無機環(huán)境生物群落 物質 范圍：生物圈 循環(huán) 循環(huán)流動 特點 具有全球性，因此又叫生物地球化學循環(huán)) 三、能量流動和物質循環(huán)的關系 1．二者是同時進行的，彼此相互依存，不可分割。 2．相互關系 四、探究土壤微生物的分解作用 1．案例1 (1)實驗假設：微生物能分解落葉使之腐爛。 (2)實驗設計：實驗組：對土壤高溫處理；對照組：對土壤不做任何處理。 2．案例2 (1)實驗假設：微生物能分解淀粉。 (2)實驗設計：實驗組：A燒杯中加入30 mL土壤浸出液； 對照組：B燒杯中加入30_mL蒸餾水。 知識點一　對物質循環(huán)概念的理解 1．下列關于物質循環(huán)的敘述中，錯誤的是(　　) A．生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)指的是構成生物體的各種化合物在生物群落和無機環(huán)境之間的循環(huán)過程 B．碳在生物群落和無機環(huán)境之間的循環(huán)主要是以二氧化碳的形式進行的 C．碳循環(huán)具有全球性 D．大氣中的二氧化碳能夠隨大氣環(huán)流在全球范圍內流動 答案　A 解析　物質循環(huán)是指構成物質的元素在生物群落和無機環(huán)境間的循環(huán)過程，它們具有全球性的特點。 2．關于碳循環(huán)的敘述錯誤的是(　　) A．不依賴于水 B．需要能量驅動 C．產生溫室氣體 D．具有全球性 答案　A 解析　碳在無機環(huán)境與生物群落之間的循環(huán)是以CO2的形式進行的。大氣中的CO2通過生產者的光合作用(光合作用需要水的參與)轉變成有機物進入生物群落，然后通過生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結構——食物鏈和食物網進入各營養(yǎng)級(該過程伴隨著能量流動)；同時各營養(yǎng)級的呼吸作用、分解者分解有機物都能產生CO2，再返回到大氣中(化學燃料的燃燒也產生CO2返回到大氣中)，大氣中的CO2濃度增加，產生溫室效應；碳循環(huán)具有全球性。 知識點二　碳循環(huán)過程及特點 3．如圖表示生物圈中碳元素的循環(huán)過程，其中A、B、C表示生態(tài)系統(tǒng)的不同成分，下列有關敘述正確的是(　　) A．③過程代表綠色植物的光合作用 B．A、B分別代表消費者和生產者 C．⑦是溫室效應的主要原因 D．疏松土壤可以加快⑤過程 答案　D 解析　與大氣中CO2有雙向關系的為生產者(B)，而B、C共同指向的(A)為分解者，C為消費者，③為植物呼吸作用產生CO2返回大氣的過程，⑥過程為化學燃料燃燒，是造成溫室效應的主要原因，⑤是分解者的分解作用，疏松土壤能提供充足的O2會促進此過程。 4．如圖表示某生態(tài)系統(tǒng)(部分)的組成及物質和能量流動情況(禿鷲以動物尸體為食)，該生態(tài)系統(tǒng)中(　　) A．M代表光能，N代表熱能，P代表無機鹽、CO2 B．共有4條捕食食物鏈，禿鷲所占有的營養(yǎng)級最多 C．圖中狼與蚊子之間能量傳遞效率一般為10%～20% D．群落內部各營養(yǎng)級的生物量相對穩(wěn)定維持著該生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性 答案　D 解析　具體分析如下： 群落中各物種的穩(wěn)態(tài)也就代表生態(tài)系統(tǒng)的相對穩(wěn)定。 知識點三　探究土壤微生物的分解作用 5．為了了解土壤微生物能否分解農藥，并盡快得出實驗結論，有人用“敵草隆”(一種除草劑)進行實驗：取等量砂土分裝于相同的兩個容器中，a組高壓滅菌，b組不滅菌。下列有關事項的敘述中，正確的是(　　) A．向a、b中噴入等量的“敵草隆”，再置于同一恒溫箱中培養(yǎng)相同時間 B．檢測“敵草隆”的消失情況，預計a的“敵草隆”全部消失，b的基本不變 C．只用砂土實驗效果比用幾種典型土壤混合后的好 D．再增加c組作為對照，不噴入“敵草隆”，其他處理與a、b組相同 答案　A 解析　實驗組為a組，對照組為b組，控制單一變量，故A正確。B項中的a應該是不變的，b可能會部分減少。C不正確，因為典型土壤中含微生物多，所以用幾種典型土壤混合后的最好。D項沒有必要再加一個對照組，和本實驗無關。 基礎落實 1．在碳循環(huán)中，使碳從無機環(huán)境進入生物群落的生理作用是(　　) ①呼吸作用　②光合作用?、蹟z食作用?、芑芎铣勺饔谩、菹趸饔谩、薹聪趸饔? A.①② B.③④ C.②④ D.⑤⑥ 答案　C 解析　能夠將CO2轉化為有機物的生理作用是生產者的光合作用和化能合成作用。故選C。 2．如圖是自然界中碳循環(huán)的示意圖，圖中的甲、乙、丙各代表(　　) A．甲為生產者，乙為分解者，丙為消費者 B．甲為消費者，乙為分解者，丙為生產者 C．甲為分解者，乙為生產者，丙為消費者 D．甲為生產者，乙為消費者，丙為分解者 答案　A 解析　生產者既能固定CO2又能呼吸產生CO2，產生的CO2返回大氣，所以甲為生產者，而所有生物的遺體都會流向分解者，所以乙為分解者，丙為消費者。 3．在生態(tài)系統(tǒng)中，碳循環(huán)始終是與下列哪項結合在一起的(　　) A．光合作用 B．呼吸作用 C．水循環(huán) D．能量流動 答案　D 解析　物質循環(huán)和能量流動始終是結合在一起的。物質作為能量的載體，使能量沿食物鏈流動；能量作為動力，使物質能夠不斷地在生物群落與無機環(huán)境之間循環(huán)往返。 4．某同學完成了土壤微生物的分解作用的對照實驗，對照組要求(　　) A．土壤不作處理，自然狀態(tài) B．土壤進行處理 C．排除土壤微生物的作用 D．盡可能避免改變土壤的理化性質 答案　A 解析　該探究實驗的自變量為土壤中是否含有微生物，對實驗組要處理為無微生物狀態(tài)，而對照組則不作任何處理。 能力提升 5．當今地球上大氣的CO2濃度增高，由于溫室效應，地球溫度也有所升高，這將導致海平面上升等惡果。造成CO2濃度增高的原因是(　　) A．自然因素破壞了生態(tài)系統(tǒng)的自我調節(jié)能力 B．人口劇烈增加，呼出的CO2增多 C．工業(yè)污染和自然資源的不合理利用 D．生產者同化CO2的效率低 答案　C 解析　大氣中CO2濃度過高的主要原因是工業(yè)污染和自然資源的不合理利用造成的。 6．下列哪項不屬于生物群落中的碳返回大氣的途徑(　　) A．生物的呼吸作用 B．某些細菌的化能合成作用 C．分解者的分解作用 D．森林火災 答案　B 解析　生物群落中的碳返回大氣的途徑有動植物的呼吸作用、微生物的分解作用以及化學燃料的燃燒。硝化細菌等的化能合成作用是無機環(huán)境中的碳進入生物群落的途徑之一。 7．“氣候變暖將是一場災難”，關于這種說法的敘述中不正確的是(　　) A．氣候變暖導致海平面上升，將給人類帶來無法估計的災難 B．為防止氣候變暖，人類要盡量減少CO2的排放量 C．為防止氣候變暖，人類要盡可能植樹造林，保護植被 D．海水溫度升高時，海水向大氣釋放的CO2將減少，有利于阻止氣溫升高 答案　D 解析　由于工業(yè)發(fā)展，煤、石油等化學燃料的燃燒及森林的亂砍濫伐，使大氣中CO2增多，導致氣候變暖。為防止氣候進一步變暖，我們應減少CO2的排放量，開發(fā)新的清潔能源，并大力植樹造林，綠化環(huán)境，加強植物的光合作用。D項中海水溫度升高，海水向大氣釋放的CO2將增多，不利于防止氣溫升高。 8．從物質循環(huán)的角度看，人體內的碳元素根本來源于(　　) A．食物中的碳 B．大氣中CO2中的碳 C．燃料中的碳 D．非生物環(huán)境中的碳 答案　B 解析　生物體內的碳元素究其根源都是來自生產者從大氣中固定的CO2。 9．某生物興趣小組的同學為證明某細菌對植物樹葉的分解作用，分別提出三種實驗方案。其共同之處是：將同一種樹的落葉分成甲、乙兩等份，實驗過程保持樹葉濕潤，其他實驗條件和步驟如下表所示。哪種實驗方案能達到目的(　　) 序號 實驗處理 甲 乙 方案一 無菌條件 自然條件 方案二 先滅菌，再放于適宜條件下 自然條件 方案三 先滅菌，再放于適宜條件下 先滅菌，然后接種某種細菌，最后置于適宜條件下 A.方案一 B．方案二 C．方案三 D．三個方案都不能達到 答案　C 解析　欲證明樹葉的分解是由“某種細菌”所引起的，應先將樹葉滅菌排除其他微生物對實驗結果的干擾，同時應將滅菌后的樹葉分兩組，一組接種該細菌，另一組不接種，兩組均置于適宜條件下培養(yǎng)，以便對此分析得出結論。 10．下圖為生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)示意圖，其中甲、乙、丙表示生態(tài)系統(tǒng)中的三種成分。 請據圖回答： (1)生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)是指碳元素在______________________________之間不斷循環(huán)的過程。 (2)X與甲中圖示生物類群的能量來源不同，X代表的生物為____________________；Y的細胞結構與丙中圖示生物不同，Y的細胞結構最主要的特點是 ________________________________________________________________________。 (3)大氣中的CO2在甲中圖示的________處(在a～d中選擇)合成有機物；含碳有機物在甲中圖示的________處(在a～d中選擇)可以分解為CO2。 (4)在自然界物質循環(huán)中，對物質轉化不可缺少的是圖中哪兩類生物(用甲、乙、丙表示)？________。 (5)乙代表生態(tài)系統(tǒng)哪類成分？__________，該類成分體內是否都有線粒體？________________。 答案　(1)生物群落與無機環(huán)境　(2)化能自養(yǎng)細菌(或硝化細菌等)　有核膜包圍的細胞核　(3)c　a和b　(4)甲和丙　(5)消費者　消費者不一定都含線粒體，如蛔蟲 解析　(1)生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)是指碳元素在生物群落和無機環(huán)境之間的不斷循環(huán)過程。(2)X與甲為生產者，甲所示的生物類群因細胞中含有葉綠體，可進行光合作用，判斷為綠色植物，所利用的能量為光能。X與甲圖示生物類型不同，但同為自養(yǎng)型生物，所以X為能進行化能合成作用的生物，所表示的生物為化能自養(yǎng)細菌，如硝化細菌。丙所示結構為細菌，Y和丙同為分解者，但細胞結構不同，推斷Y的細胞結構為真核細胞，真核細胞不同于細菌的最主要特點是有核膜包圍的細胞核。(3)植物細胞中將二氧化碳和水合成有機物的細胞器為葉綠體，即c；將含碳有機物分解為二氧化碳的場所是細胞質基質和線粒體，即a和b。(4)物質循環(huán)中，生產者可以實現由無機碳向有機碳轉化，而分解者可以將尸體、糞便中的有機碳轉化為無機碳。(5)乙代表消費者，消費者不一定都含線粒體，如厭氧生物—蛔蟲。 實驗拓展 11．探究土壤微生物的分解作用。 實驗假設： ________________________________________________________________________。 實驗用具及藥品：燒杯、紗布、玻璃棒、試管、酒精燈、水、蒸餾水、碘液、斐林試劑、淀粉糊等。 實驗步驟： (1)將取自農田、林地或花盆等處的土壤放入里面墊有厚紗布的燒杯中，加水攪拌，然后將紗布連同土壤一起取出。將留在燒杯中的土壤浸出液靜置一段時間備用。 (2)另取兩個燒杯，編號A、B，實驗操作填寫下表： 實驗步驟 燒杯A 燒杯B 一 二 (3)在室溫(20℃左右)下，放置7 d后，分別取A、B兩燒杯中的溶液20 mL，各放入兩試管A1、A2、B1、B2中。 (4) A1 A2 B1 B2 加入試劑 碘液 斐林試劑 碘液 斐林試劑 現象 A2、B2加試劑后進行水浴加熱(50℃～60℃，2 min) (5)觀察試管中溶液顏色變化，記錄實驗結果填入(4)表中。 實驗現象及結論： ①________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 結果分析： ① 上述實驗中實驗組和對照組分別是__________、________，單一變量是 ________________________________________________________________________ ②A1、B1兩試管加碘液的目的是 ________________________________________________________________________； A2、B2加斐林試劑是想驗證________________的存在，原理是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　實驗假設：土壤微生物對淀粉有分解作用(或土壤微生物對淀粉無分解作用) 實驗步驟：(2)一、2 mL淀粉糊　2 mL淀粉糊 二、30 mL土壤浸出液　30 mL蒸餾水 (5)實驗現象及結論：①若A1不變藍，B1變藍，A2出現磚紅色沉淀，B2不出現磚紅色沉淀，說明土壤微生物對淀粉有分解作用?、谌鬉1、B1均變藍，A2、B2均無磚紅色沉淀，則說明土壤微生物對淀粉無分解作用 結果分析：①燒杯A　燒杯B　土壤浸出液中的微生物　②驗證淀粉是否被水解完全　是否有可溶性還原糖　斐林試劑與可溶性還原糖在50℃～60℃的水浴加熱條件下產生磚紅色沉淀 解析　實驗設計利用的原理是淀粉遇碘變藍，斐林試劑與可溶性還原糖(麥芽糖、果糖、葡萄糖等)在50℃～60℃水浴條件下加熱2 min，呈現磚紅色沉淀，本實驗為探究實驗，實驗現象與結論需要討論，實驗設計遵循單一變量的原則，實驗組為含有土壤浸出液的A組，B組為對照組。