高中人教版生物高二必修练习生态系统的物质循环有答案.docx
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高中人教版生物高二必修练习生态系统的物质循环有答案
第3节 生态系统的物质循环
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1.结合教材碳循环模式图，说出生态系统中物质循环的特点，阐明碳循环失调与温室效应的关系。
2.通过具体实践活动，探究“土壤微生物的分解作用”。
3.通过实例分析，说明物质循环与能量流动的关系。
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）过程：
无机环境
生物群落。
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、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。
判断正误：
（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）√
一、生态系统的碳循环过程
1.碳出入生物群落的途径
2．碳在生物群落中主要是以含碳有机物的形式存在，在无机自然界中是以CO2、碳酸盐等形式存在。
3．碳在生物群落和无机环境之间主要是以CO2的形式进行循环的。
碳元素在生物群落中的传递主要靠食物链和食物网，传递形式为有机物。
1．与自然界的碳循环关系最密切的两种细胞器是什么？
答案 叶绿体、线粒体。
2．使用农药DDT（难降解）的只有一小部分地区，可是远在南极的动物体内也发现了DDT，这说明物质循环具有什么特点？
答案 全球性。
3．碳在生态系统各成分之间的传递都是双向的吗？
答案 不是的，只有生产者和无机环境之间的传递是双向的，而其他成分之间的传递均是单向的。
1．下图表示生物圈中碳循环的部分示意图。
A、B、C、D构成生物群落，箭头①～⑨表示循环过程。
下列有关说法正确的是（ ）。
A．大气中的气体X是指二氧化碳和一氧化碳
B．完成①过程的能量主要是由⑧过程提供的
C．D经⑤、⑥、⑦过程获得的能量占A、B、C总能量的10%～20%
D．C处于第三营养级
问题导析
（1）生物群落与无机环境之间的碳循环是双向的、是以CO2的形式进行的。
（2）根据双向箭头及D有三个箭头指向来判断，A为生产者，B为初级消费者（第二营养级），C为次级消费者（第三营养级）。
D有多个箭头指向，为分解者。
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；图中A为生产者，B为初级消费者（第二营养级），C为次级消费者（第三营养级）；完成①过程的能量主要由太阳能转化的活跃的化学能提供；捕食食物链中相邻两营养级之间的能量传递效率约为10%～20%。
故选D。
一题多变
（1）上题中的A生物的细胞中一定含有叶绿体吗？
答案 不一定，A为生产者，可能是绿色植物、蓝藻、光合细菌或硝化细菌等可以进行光合作用或化能合成作用的生物，而只有绿色植物中含有叶绿体。
（2）若适度松土可以促进图中的什么过程？
答案 适度松土可促进分解者的分解作用即过程⑧。
（3）若D中含有细胞核，则D中将含碳有机物转化为CO2的具体场所是什么？
答案 细胞质基质或线粒体基质。
（4）写出图中的捕食链。
答案 A→B→C。
（5）图中碳元素以有机物形式进行传递的过程有哪些呢？
答案 ②③⑤⑥⑦。
（6）如果人们不按生态规律办事，乱砍滥伐森林或将化石燃料进行大量燃烧，对大气中的气体X有何影响？
答案 二者都会打破碳循环平衡，前者使大气中CO2进入生物群落的过程受阻，大气中CO2的含量就会明显增多。
后者使CO2在很短时间内释放出来，使大气中CO2的含量增高，进而导致温室效应
二、能量流动和物质循环的关系
项目
能量流动
物质循环
特点
单向传递、逐级递减
往复循环
范围
生态系统各营养级
生物圈（全球性）
联系
同时进行，相互依存，不可分割
①能量的固定、储存、转移和释放，离不开物质的合成和分解；②物质是能量沿食物链（网）流动的载体；③能量是物质在生态系统中往复循环的动力
4．既然氮元素在生物群落和无机环境之间也是不断循环的，为什么还要往农田中不断地施加氮肥？
答案 物质循环是指在生物圈范围内物质是循环的。
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。
5．能量在沿食物链流动时逐级递减，环境中的一些有毒物质比如农药或重金属盐是不是浓度也越来越低？
答案 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。
2．下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①③⑤表示的生理过程分别是：
①________，③________，⑤________。
（3）c生物处于第________营养级，若要使c增加200kg，至少需要消耗a________kg。
问题导析
（1）大气中的CO2经a进入生态系统，所以a是生产者，①是光合作用，b是初级消费者；c为次级消费者。
（2）a、b、c的遗体和排出物等由d分解，所以d为分解者，⑤为分解作用，②③④为呼吸作用。
（3）若要计算使c增加200kg至少需要消耗a的质量，能量传递效率应该按20%计算。
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 5000
解析 据生态系统的能量流动和物质循环的原理可知，a为生产者，①是光合作用；b是初级消费者；c为次级消费者，②③④为呼吸作用；d为分解者，⑤为分解作用。
按照能量逐级递减的原则，若使c增加200kg至少需要a的量为200×5×5＝5000（kg）。
一题多变
分析上题简图，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无机环境之间循环往返
C．能量2、3、4、5的总和便是生产者所固定的太阳能总量
D．碳在生物群落和无机环境之间的循环主要是以CO2的形式进行的
答案 C
三、土壤微生物分解作用的探究
1．实验假设
案例1
微生物能分解落叶，使之腐烂
案例2
微生物能分解淀粉
2.对照组与实验组设计
对照组
实验组
案例1
对土壤不做任何处理（自然状态）
对土壤灭菌处理，排除其中微生物
案例2
B烧杯加入30mL蒸馏水
A烧杯加入30mL土壤浸出液
3.实验现象与结论分析
现象
结论
案例1
在相同时间内实验组落叶腐烂程度小于对照组
微生物对落叶有分解作用
案例2
A
A1
不变蓝
土壤浸出液中的微生物能分解淀粉
A2
产生砖红色沉淀
B
B1
变蓝
B2
不变色
6．碘液与斐林试剂的检测作用是不是一样？
答案 前者检测淀粉的分解是否彻底完成，后者检测淀粉的分解是否发生。
7．探究实验中实验组、对照组如何确定？
答案 根据题意首先弄清实验研究的自变量是什么，然后找到接受自变量处理的实验结果是未知的，为实验组；未接受自变量处理的实验结果是已知的，为对照组。
3．土壤中生活着肉眼看不见的细菌、丝状真菌和呈放射状的放线菌，这些微生物的数量是极其繁多的。
某同学要探究土壤微生物对淀粉是否有分解作用，设计了以下实验。
请你帮助完成有关问题。
作出假设：
_____________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
实验用具及药品：
烧杯、纱布、玻璃棒、试管、酒精灯、水、蒸馏水、碘液、斐林试剂，淀粉糊等。
实验步骤
（1）将取自农田、林地或花盆等处的土壤放入里面垫有厚纱布的烧杯中，加水搅拌，然后将纱布连同土壤一起取出。
将留在烧杯中的土壤浸出液静置一段时间备用。
（2）另取两只烧杯，编号A和B，___________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）在室温（20℃左右）下放置7d，分别取A、B烧杯中的溶液20mL，各放入两支试管中，分别编号为A1、A2、B1、B2。
（4）在A1、B1试管中加入________；在A2、B2试管中加入________，并进行水浴加热。
（5）观察试管中溶液的颜色变化，记录实验结果。
实验现象
①如果支持所作的假设，则实验现象是_______________________________________
________________________________________________________________________。
②如果不支持所作的假设，则实验现象是_____________________________________
________________________________________________________________________。
问题导析
（1）探究性实验，要先作出“是”或“否”的假设。
（2）据所给药品可知，碘是检验淀粉的，斐林试剂是检验还原糖的（即淀粉水解产物）。
（3）据实验步骤
（2），可知实验分为A、B对照，所以应围绕假设，通过A、B的显色情况作出结论。
答案 土壤微生物对淀粉有分解作用
（2）放入等量淀粉糊，在A烧杯中加入适量土壤浸出液，B烧杯中加入适量蒸馏水 （4）碘液 斐林试剂 （5）①与B1、B2相比，A1无蓝色出现，A2出现砖红色沉淀 ②A1、A2的颜色分别与B1、B2相同，A1出现蓝色，A2无砖红色沉淀
解析 题目未要求确定某种微生物，而是将土壤微生物作为整体予以研究。
总体思路：
本题为探究性实验，要先作出“是”或“否”的假设；据所给药品可知，碘是检验淀粉的，斐林试剂是检验还原糖的（即淀粉水解产物）；据实验步骤
（2），可知实验分为A、B对照；所以综合起来讲，围绕假设通过A、B的显色情况作出结论。
一题多变
另一位同学要探究土壤微生物能否分解农药，并尽快得出实验结论，用“敌草隆”（一种除草剂）进行实验：
取等量砂土分装于相同的两个容器中，a组高压灭菌，b组不灭菌。
下列有关事项的叙述中正确的是（ ）。
A．向a、b中喷入等量的“敌草隆”，再置于同一恒温箱中培养相同时间
B．检测“敌草隆”的消失情况，预计a的“敌草隆”全部消失，b的基本不变
C．只用砂土实验效果比用几种典型土壤混合后的好
D．再增加c组作为对照，不喷入“敌草隆”，其他处理与a、b组相同
答案 A
1.关于生态系统的物质循环的叙述，不正确的是（ ）。
A．所说的物质是指组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素
B．所说的生态系统是指地球上最大的生态系统——生物圈
C．所说的循环是指物质在生物群落与无机环境之间反复出现、循环流动
D．物质在循环过程中不断递减
答案 D
解析 物质循环的实质为元素在生物圈这个最大的生态系统中往复出现、循环利用，在这个过程中物质是守恒的。
2.某生物兴趣小组的同学为证明某细菌对树叶的分解作用，分别提出三种实验方案。
其共同之处是：
将同一种树的落叶分成甲、乙两等份，实验过程保持树叶湿润，其他实验条件和步骤如下表所示。
哪种实验方案能达到目的（ ）。
序号
实验处理
甲
乙
方案一
无菌条件
自然条件
方案二
先灭菌，再放于适宜条件下
自然条件
方案三
先灭菌，再放于适宜条件下
先灭菌，然后接种某种细菌，最后置于适宜条件下
A.方案一B．方案二
C．方案三D．三个方案都不能达到
答案 C
解析 欲证明树叶的分解是由“某种细菌”所引起的，应先将树叶灭菌，排除其他微生物对实验结果的干扰，同时应将灭菌后的树叶分成两组，一组接种该细菌，另一组不接种，两组均置于适宜条件下培养，以便对比分析得出结论。
3.在自然生态系统中，物质是能量流动的载体。
下列叙述正确的是（ ）。
A．能量可驱动物质循环
B．物质和能量可循环利用
C．能量只能在食物链中流动
D．能量和生物数量金字塔均可倒置
答案 A
解析 生态系统的主要功能是能量流动和物质循环，二者是同时进行的，彼此相互依存，不可分割。
物质作为能量流动的载体，使能量沿着食物链（网）流动；能量作为物质循环的动力，使物质能够不断地在生物群落和无机环境之间循环往返。
能量金字塔不可倒置，生物数量金字塔可倒置。
4.如图是生态系统的碳循环图解。
图中A～D代表生态系统的4种成分，①～⑦代表碳元素在生态系统中循环的途径。
请仔细分析图并回答下列问题。
（1）图中A代表____________，碳在C中以____________形式存在。
（2）图中代表光合作用的是________，代表分解作用的是________，代表呼吸作用的是________。
（3）图中B代表________，它在生态系统中的作用是_________________________________
________________________________________________________________________。
（4）碳元素在⑤和⑦中是以________形式流动，在①和⑥中是以________的形式流动。
答案
（1）生产者 有机物
（2）③ ⑦ ②⑤
（3）分解者 将动植物的遗体、排出物和残落物等中的复杂的有机物分解为简单的无机物
（4）CO2 有机物
解析 图中A和D进行双向的物质传递，而且A指向B、C、D，而A、B、C指向D，可知A是生产者，C是消费者，B为分解者，D为无机环境。
图中的箭头表现了生物群落中的不同生物与无机环境的相互作用。
③是光合作用，将无机环境中的CO2转化为有机物中的碳。
动植物的遗体、排出物和残落物等中的复杂的有机物通过B分解者分解为简单的无机物。
②⑤为生物群落中的各种生物将有机物通过细胞呼吸分解为CO2返回无机环境的过程，即细胞呼吸。
基础巩固
1．在生态系统中，对碳循环起决定作用的关键环节是（ ）。
A．微生物的分解作用
B．绿色植物的光合作用和微生物的分解作用
C．动物的呼吸作用
D．煤和石油的燃烧
答案 B
解析 生态系统中的碳在生物群落和无机环境之间是以CO2的形式循环的，而无机环境中的CO2必须通过生产者的光合作用或化能合成作用转化为有机物，才能被消费者利用。
生产者和消费者中的有机物一部分可以通过自身的呼吸作用将碳回归到无机环境中。
通过微生物的分解作用，将动植物遗体、排出物和残落物中的有机物分解成CO2，返回无机环境。
因此选B。
2．下列关于生态系统中的能量流动和物质循环的叙述，不正确的是（ ）。
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
答案 A
解析 能量流动和物质循环相互依存，不可分割。
物质循环的进行需要能量的推动，能量沿食物链（网）流动时是以各种有机物为载体的。
3．某同学完成了“土壤微生物的分解作用”的对照实验，对照组的处理是（ ）。
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．尽量避免土壤理化性质的改变
答案 A
解析 采用对照实验的方法，设计实验组和对照组，对照组的土壤应不做处理，处于自然状态，实验组为了排除土壤微生物的作用应对土壤进行处理。
4．下列有关物质循环的叙述，正确的是（ ）。
A．只有通过植物的光合作用才能进入生物群落
B．只能通过微生物的分解作用才能返回无机环境
C．物质循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；消费者、分解者、生产者的呼吸作用都可以产生CO2；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。
巩固提升
5．下图表示生物圈中碳元素的循环过程，下列有关叙述不正确的是（ ）。
A．B是生态系统的主要成分，增加B有利于减缓温室效应
B．③⑤⑧均属于细胞呼吸
C．A和B属于捕食关系
D．温室效应主要是由⑦过程造成的
答案 C
解析 由物质循环的箭头指向可以看出B是生产者，在生态系统中处于主导地位。
A是分解者，不可能与B构成捕食关系。
6．下图为碳循环示意图，下列叙述正确的是（ ）。
A．图中由生产者、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ构成的食物链中，能量流动是单向、逐级递减的
B．生产者为第一营养级，①②⑥⑧之和为生产者固定的总能量
C．①⑦⑧过程以CO2的形式进行，②③④⑤⑥过程以有机物的形式进行
D．根瘤菌与豆科植物互利共生时，其生命活动所需的有机碳来自⑥过程
答案 C
解析 图中Ⅰ为大气中的二氧化碳库、Ⅱ和Ⅲ为消费者、Ⅳ为分解者。
分解者（Ⅳ）不是食物链的组成成分，A错误。
生产者固定的总能量可用①表示，其去向有三个：
流入下一营养级（②）、被分解者分解（⑥）和自身呼吸消耗（⑧），B错误。
碳元素由无机环境进入生物群落（①）和由生物群落返回无机环境（⑦⑧）以CO2的形式进行，在生物群落内（②③④⑤⑥）以有机物的形式进行，C正确。
根瘤菌生命活动所需的有机碳来自豆科植物的光合作用（①），D错误。
7．下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。
下列相关叙述中，不正确的是（ ）。
A．d过程代表光合作用，b过程代表呼吸作用
B．甲所示的营养级在食物链中占有的碳元素最多
C．碳元素在甲、乙、丙之间以有机物的形式传递
D．碳元素可在无机环境和生物群落之间反复利用
答案 A
解析 丁为无机环境，甲为生产者，乙为消费者，丙为分解者；d过程为呼吸作用，b过程为光合作用；甲为生产者，含有的有机物最多，占有的碳元素最多；碳元素在生物群落内部以有机物的形式进行传递，在无机环境与生物群落间主要以二氧化碳的形式进行传递。
8．大气中CO2过多与碳循环失衡有关。
根据下图所做出的判断不正确的是（ ）。
A．增加自养生物的种类和数量有利于降低大气中的CO2含量
B．大气中CO2的增加主要与异养生物②的数量增加有关
C．该生态系统中的自养生物与所有异养生物构成了生物群落
D．该图能表示物质循环过程，不能准确表示能量流动的方向
答案 B
解析 自养生物可通过光合作用吸收CO2，因此增加自养生物的种类和数量有利于降低大气中CO2含量。
该图不能说明生物之间的关系，不能准确表示能量流动的方向。
大气中CO2的增加主要与化石燃料的大量燃烧有关，B错误。
9．如图是农业生态系统的一种结构模式，下列有关分析中正确的是（ ）。
A．农作物和人是该生态系统的主要成分
B．人和畜禽所处的营养级肯定是不同的
C．分解者的有效利用，提高了该生态系统的能量利用率
D．物质的良性循环，确保了能量的循环利用，减少了废物的积累
答案 C
解析 农作物是农业生态系统的主要成分，A错误。
人和畜禽都可以农作物为食，可处在同一营养级，B错误。
食用真菌的栽培及沼气池发酵，使能量更多地流向对人类有益的部分，提高了能量利用率，C正确。
能量流动是单向、不循环的，D错误。
10．下图为生态系统碳循环示意图，其中甲、乙、丙表示生态系统中的三种成分。
请据图回答问题。
（1）生态系统的碳循环是指碳元素在________________之间不断循环的过程。
（2）X与甲中图示生物类群的能量来源不同，X代表的生物为____________________；Y的细胞结构与丙中图示生物不同，Y的细胞结构最主要的特点是____________________。
（3）大气中的CO2在甲中图示的________处（在a～d中选择）合成有机物；含碳有机物在甲中图示的________处（在a～d中选择）可以分解为CO2。
答案
（1）生物群落与无机环境
（2）化能自养细菌（或硝化细菌等） 有核膜包围的细胞核 （3）c a和b
解析 绿色植物的光合作用或某些化能自养型生物的合成作用（常见的有硝化细菌等），把大气中的二氧化碳和水合成为糖类等有机物。
生产者合成的含碳有机物被各级消费者所利用。
生产者和消费者在生命活动过程中，通过呼吸作用，又把二氧化碳释放到大气中。
生产者和消费者的遗体被分解者所利用，分解后产生的二氧化碳也返回到大气中。
另外，由古代动植物遗体变成的煤和石油等，被人们开采出来后，通过燃烧把大量的二氧化碳排放到大气中，也加入到生态系统的碳循环中。
由此可见，碳在生物群落与无机环境之间的循环主要是以二氧化碳的形式进行的。
在植物细胞中，二氧化碳在叶绿体中被利用，又可通过呼吸作用在细胞质基质和线粒体中产生。
11．为探究土壤微生物的分解作用，进行了如下实验：
（1）材料用具：
土壤、落叶、玻璃容器、标签、塑料袋、恒温箱、纱布。
（2）实验步骤：
①取两个圆柱形的玻璃容器，一个贴上“________组”标签，另一个贴上“________组”标签。
②将准备好的土壤分别放入两个玻璃容器中，将其中________组放入恒温箱，________℃灭菌1h。
③取落叶12片，分成2份，分别用____________包好，埋入2个容器中，深度约5cm。
④将2个容器放于实验室相同的环境中，1月后，取纱布包。
⑤观察比较对照组与实验组落叶的________程度。
（3）实验结果及结论：
①结果：
对照组与实验组的落叶相比__________________________________________。
②结论：
说明土壤中的
升级会员 