新人教版高考一轮复习第九单元生物与环境第03讲生态系统的结构与功能教案生物.docx

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新人教版高考一轮复习第九单元生物与环境第03讲生态系统的结构与功能教案生物

最新考纲

高频考点

核心素养

1.生态系统的结构(Ⅰ)

2.生态系统中物质循环和能量流动的基本规律及应用(Ⅱ)

1.生态系统成分的判断、食物链和食物网中生物数量变化分析

2.能量流动的特点和能量传递效率的计算、碳循环的过程与特点、信息的类型及在生产中的作用

生命观念——结构与功能观:

生态系统属于生命系统,具有特定的结构,能保持相对稳定;物质与能量观:

物质的循环总是伴随着能量的流动

科学思维——分析与综合:

分析各生态系统组分及功能;信息传递的种类及作用;分析能量流动过程,总结能量流动特点;模型与建模:

根据碳循环过程构建碳循环模型

考点一 生态系统的结构

1.生态系统的概述

(1)概念:

生态系统是由生物群落与它的无机环境相互作用而形成的统一整体。

(2)范围:

有大有小,地球上最大的生态系统是生物圈。

(3)结构:

由组成成分和营养结构(食物链和食物网)构成。

(4)功能:

进行物质循环、能量流动、信息传递。

2.生态系统的组成成分

(1)各成分的作用及地位

非生物的物

质和能量

生产者

消费者

分解者

阳光、热能、水、空气、无机盐等

自养生物,主要是绿色植物

异养生物,主要是动物

主要是营腐生生活的细菌和真菌

生物群落中物质和能量的根本来源

将无机物转化为有机物,并将能量储存在有机物中

加速生态系统的物质循环

分解动植物的遗体和动物的排泄物

生态系统的基石

生态系统最活跃的成分

生态系统的关键成分

(2)相互关系

生产者和分解者是联系生物群落和无机环境的两大“桥梁”。

3.营养结构——食物链和食物网

(1)食物链

①概念:

生态系统中各生物之间由于食物关系形成的一种联系。

②特点:

起点是生产者,为第一营养级;终点是最高营养级,一般不会超过5个营养级。

只包含生产者和消费者。

③营养级与消费者级别的关系:

消费者级别=营养级级别-1。

(2)食物网

①概念:

在一个生态系统中,许多食物链彼此相互交错连接成的复杂营养结构。

②形成原因:

生态系统中,一种绿色植物可能是多种植食性动物的食物,而一种植食性动物既可能吃多种植物,也可能被多种肉食性动物所食。

③特点:

同一种消费者在不同的食物链中,可以占据不同的营养级。

(3)食物链和食物网的作用:

生态系统物质循环和能量流动的渠道。

 诊断辨析

(1)一个完整生态系统的结构应包括生物群落及其无机环境。

(×)

提示 生态系统的结构包括两个方面:

一是组成成分,包括非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者;二是营养结构,包括食物链和食物网。

营养结构和非生物的物质和能量是考生最易遗漏的知识点。

(2)生产者都是自养生物,但未必都是植物;消费者营异养生活,但未必都是动物。

(√)

(3)细菌都是分解者,但分解者并不都是细菌。

(×)

(4)生产者、分解者是联系非生物的物质和能量与生物群落的桥梁,其中生产者是生态系统的基石。

(√)

(5)理论上分析,只有消费者不是生态系统必需的基础成分。

(√)

(6)在捕食食物链中,食物链的起点总是生产者,占据最高营养级的是不被其他动物捕食的动物。

(√)

提示 高中生物中的食物链,实际上是捕食食物链,它是由生产者和消费者通过捕食关系形成的,不包括分解者、寄生生物,也不包括非生物的物质和能量。

(7)自养型生物一定都是生产者;腐生型生物一定都是分解者;生产者一定处于第一营养级。

(√)

(8)生态系统的食物链中营养级越高的生物,其体型必然越大。

(×)

(9)食物链纵横交错形成的复杂营养结构就是食物网。

食物网的复杂程度取决于该生态系统中生物的数量。

(×)

(10)食物链和食物网是生态系统能量流动和物质循环的主渠道,是生态系统维持相对稳定的重要条件。

(√)

 热图解读

如图为某草原生态系统食物网,请思考:

(1)图示食物网中包括几条食物链?

(2)图中猫头鹰占有哪些营养级?

(3)青蛙与蜘蛛之间是什么关系?

(4)食物网中的一种生物减少,其他的生物都减少,这种生物是什么?

若蛇的数量减少,猫头鹰的数量变化如何?

(5)图示食物网中未包含的生态系统的成分是什么?

提示 

(1)8条 

(2)第三、四、五、六营养级 (3)捕食和竞争关系 (4)草是生态系统的基石,草减少,其他生物都减少。

由于猫头鹰的食物来源较广泛,蛇的数量减少不会明显影响到猫头鹰数量的变化。

(5)图示食物网中未包含的生态系统的成分是非生物的物质和能量及分解者。

考向一生态系统的各组分及关系

1.下图为某生态系统的能量流动简图,下列叙述错误的是(  )

A.甲是生产者,它是生态系统的基石

B.乙是消费者,包括各种异养生物

C.生态系统的能量主要来源于太阳能

D.图中的“甲→乙”是生态系统的营养结构

解析 从图中甲、乙和分解者的关系可以判断,甲是生产者,乙是消费者,其中生产者是生态系统的基石,A项正确;异养生物中一部分是消费者,如大部分动物,一部分是分解者,如腐生细菌、真菌和少数动物,B项错误;太阳能是生态系统的主要能量来源,C项正确;食物链是生态系统的营养结构,D项正确。

答案 B

2.如图中的圆分别表示:

a—生产者、b—分解者、c—原核生物、d—蓝藻、e—腐生细菌,能正确表示它们之间相互关系的是(  )

解析 生态系统的成分包括生产者、消费者和分解者,其中生产者和分解者不可能是包容关系,两者是相互独立的。

原核生物中,一部分属于生产者(如蓝藻等),它们能进行光合作用制造有机物;一部分属于分解者。

腐生细菌属于分解者,而分解者有原核生物也有真核生物。

答案 A

生态系统成分的判断方法

1.根据生物类型判断生态系统的成分

(1)“自养型生物”=“生产者”,包括光能自养生物(如绿色植物和蓝藻等)和化能自养生物(如硝化细菌、硫细菌、铁细菌等)。

(2)“捕食异养或寄生异养型生物”=“消费者”,其不能直接把无机物合成有机物,而是以捕食或寄生方式获取现成的有机物来维持生活。

(3)“腐生异养型生物”=“分解者”,其是能把动植物的遗体、残枝败叶转变成无机物的腐生生物,也包括少数的动物(如蚯蚓等)。

2.根据结构图判断生态系统的成分

如图所示,先根据双向箭头确定D、C为“非生物的物质和能量”和“生产者”,则A、B为消费者和分解者;再根据出入箭头数量的多少进一步判断,在D、C中指出箭头多的D为“生产者”,指入箭头多的C为“非生物的物质和能量”,最后根据D→A→B确定A为消费者、B为分解者。

3.生物中凡是能把CO2通过自身代谢合成有机物(即同化CO2)的属于自养类型,在生物圈中称作生产者。

如不能完成该项代谢属于异养类型,它们在生物圈中的地位要看自身有机物最初来源,凡是从活的生物体获取的(如捕食、寄生等)称作消费者;凡是从死亡的动植物残体获得的(腐生),称作分解者。

考向二食物链、食物网及生物数量变动的分析

3.如果一个生态系统中有4种生物,并构成一条食物链,在某一时间分别测得这4种生物(甲、乙、丙、丁)所含有机物的总量如图所示。

下列描述错误的是(  )

A.该食物链是丙→甲→乙→丁

B.丙种群数量增加,甲、乙、丁的种群数量均增加

C.丁的体型最大,单个个体占有的能量最多

D.在其他食物链中,乙和丁之间也可能存在竞争关系

解析 由题图可知,丙种群的有机物总量最多,应是该生态系统的第一营养级,所以上述4种生物构成的食物链是丙→甲→乙→丁,A项正确;丙种群数量增加,甲、乙、丁都随丙的增加而增加,B项正确;丁的营养级最高,但是体型不一定最大,单个个体占有的能量也不一定最多,C项错误;不同的食物链中,动物占有的营养级不同,在其他食物链中,乙和丁之间也可能存在竞争关系,D项正确。

答案 C

4.如图中a、b、c、d代表生态系统的组成成分,其中代表生产者的是(  )

A.a    B.bC.c    D.d

解析 首先根据双向箭头可以判断出d是无机环境,c是生产者;其次判断分解者,分解者除了一个箭头指向无机环境外,其他箭头都指进来,因此b为分解者;其余为消费者,即a为消费者。

故选C。

答案 C

1.依据柱形图或饼状图构建食物链(网)

解读 图Ⅰ和图Ⅱ都是以每个营养级中有机物的多少为依据,图Ⅰ中的食物链是丙→甲→乙→丁;图Ⅱ中的食物链是丙→丁→甲→乙。

2.依据表格数据(能量值)直接构建食物链(网)

营养级

A

B

C

D

Pg

15.9

870.7

1.9

141.0

解读 根据能量多少和传递效率10%~20%可以确定食物链为B→D→A→C。

3.依据表格数据(重金属、DDT等浓度)间接构建食物链(网)

生物体

A

B

C

D

E

有机汞浓度/ppm

0.05

7

0.51

68

0.39

解读 有机汞存在“生物富集”现象,即随着营养级的增加,汞浓度增加,两者在数值上呈正相关,所以从表中有机汞浓度的大小可推知该生物营养级的高低,从而判断各生物能量值的大小。

其食物链(网)如图。

5.某岛屿居民与该岛上的植物、兔、鼠、鼬和鹰构成的食物网如图所示。

下列叙述错误的是(  )

A.兔与人的种间关系是捕食和竞争

B.若去除鼬,则草原容纳狐的数量会增加

C.大量捕杀鼬会导致鼠种内斗争增强

D.植物中的能量能通过5条食物链传递给狐

解析 兔和人有共同的食物来源,二者存在竞争关系,同时兔也能被人捕食,二者存在捕食关系,A项正确;鼬和狐都能捕食兔和鼠,若鼬减少时,狐缺乏竞争,数量会增多,B项正确;大量捕杀鼬时,鼠的数量会增多,种内斗争会增强,C项正确;植物到狐的食物链有4条,D项错误。

答案 D

6.如图所示为某生态系统的食物网简图,当图中猫头鹰减少后,蛇的数量如何变化?

解析 当图中猫头鹰数量减少时,食虫鸟增加,将导致蜘蛛减少,蟾蜍减少,蛇的数量也会减少。

而另一条食物链则不同,猫头鹰减少后导致鼠的数量增加,从而使蛇的数量增加。

此时由于在食物传递中导致大量能量损耗,最终较短食物链对蛇影响较大,所以最终蛇会增加。

答案 增加

1.处于食物链中第一营养级生物减少的情况:

若第一营养级的生物数量减少会导致其他的生物数量都减少,即出现连锁反应,因为第一营养级的生物是其他生物直接或间接的食物来源。

2.“天敌”减少的情况:

若“天敌”减少,则被捕食者数量增加。

但随着数量增加,种内斗争加剧,种群密度还要下降,直到趋于稳定,但结果比原来的数量要增大。

3.复杂食物网中某种群数量变化引起的连锁反应分析

生产者生物量较大,比消费者要稳定得多,分析食物网中消费者种群数量变化,一般不考虑生产者的数量变化。

常见的问题图析如下:

(1)中间环节的种群数量变化对其他中间环节种群数量变化的影响

假定最高营养级生物基本不变,从最高营养级向下分析。

如图中鼠减少会导致食虫鸟数量下降。

(2)中间环节的种群数量变化对最高营养级种群数量变化的影响

以获得的能量增多与否为原则。

如图中食虫鸟减少,猫头鹰就会大量以低营养的鼠为食物,这样相当于降低猫头鹰的营养级级别,获得的能量增加,其数量增加。

(3)最高营养级种群数量变化对其他最高营养级某种群数量变化的影响

按不同路径分析结果会不同,应以中间环节少的食物链作为分析依据。

如图中猫头鹰减少会导致鼠增多,鼠增多导致蛇增多(错误路径:

猫头鹰减少导致食虫鸟增多,食虫鸟增多导致食草昆虫减少,食草昆虫减少最终导致蛇减少)。

考点二 生态系统的能量流动

1.能量流动的过程

(1)概念理解

(2)流动过程

①能量流动的渠道是食物链和食物网。

②能量散失的途径是呼吸作用(代谢过程)。

③流动过程中能量的转化是太阳能→有机物中的化学能→热能。

④上述过程中,能量流动不能(填“能”或“不能”)逆转,原因是食物链中各营养级的顺序是长期自然选择的结果,生物之间的捕食关系是一定的;能量流动不能(填“能”或“不能”)循环,原因是最终散失的热能不能再被利用。

(3)能量流经第二营养级的过程

①输入一个营养级的能量:

是指该营养级同化的能量,也就是摄入能量(a)-粪便中能量(c)。

②流入某一营养级(最高营养级除外)的能量可存在的去向:

ⓐ自身呼吸消耗;ⓑ流入下一营养级;ⓒ被分解者分解利用;ⓓ未被利用的能量。

走出误区

(1)某营养级“粪便”中能量应属其上一营养级的同化量或上一营养级被分解者分解的能量的一部分,如兔粪便中的能量不属于兔的同化量,而是草同化量的一部分。

(2)未被利用的能量:

包括生物每年的积累量和动植物残体以化石燃料形式被储存起来的能量,最终也将分解利用。

2.能量流动的特点及意义

(1)能量传递效率是指相邻两个营养级之间同化量的比值。

相邻营养级之间的传递效率一般为10%~20%,若将单位时间内各个营养级所得到的能量数值由低到高可绘成能量金字塔。

(2)能量流动的特点:

单向流动、逐级递减。

(3)研究意义

①帮助人们科学规划、设计人工生态系统,使能量得到最有效的利用。

②帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系,使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。

走出误区 能量传递效率≠能量利用率

能量利用率:

通常考虑的是流入人体中的能量占生产者能量的比值,或流入最高营养级的能量占生产者能量的比值。

主要做法是在食物链之外的某些环节上,通过人为设计其他食物关系和能量利用途径,把本该流向分解者的部分,再调整回来满足人(或最高营养级)利用,这样通过能量多级利用,提高了能量利用率,但能量传递效率只是相邻营养级之间通过捕食关系进行的传递,是两个营养级流入的能量(同化量)之比,这种通过食物链的能量传递效率是不能改变的,正常值变化总是处于10%~20%之间。

 诊断辨析

(1)生态系统的能量流动就是指能量的输入和散失过程。

(×)

(2)一只狼捕食了一只兔子,则该狼就获得了这只兔子能量的10%~20%。

(×)

提示 “相邻两营养级”的传递效率不等于“相邻两个生物个体”间的传递效率

能量传递效率是指“相邻两营养级”间的传递效率,即下一营养级全部生物同化量/上一营养级全部生物同化量×100%,而不是相邻营养级中个体间的传递效率,如“一只狼”捕获“一只狐”时,应获得了狐的“大部分能量”而不是获得“10%~20%”的能量。

(3)流经第三营养级的总能量是指三级消费者摄入到体内的能量。

(×)

(4)生产者通过光合作用合成有机物时,能量就从无机环境输入到了生物群落。

(√)

(5)除最高营养级外,某一营养级的总能量由四个部分组成:

自身呼吸消耗的能量、流向下一个营养级的能量、被分解者利用的能量和未被利用的能量。

(√)

(6)研究能量流动,可调整能量流动关系,使生产者固定的能量全部流向人类。

(×)

(7)拔去田地中的杂草是人为地调整能量流动的方向,可以提高生态系统的能量传递效率。

(×)

(8)生态系统中的能量可被多级循环利用,从而大大提高能量的利用率。

(×)

(9)由于散失的热能不能被生产者再固定,且食物链中捕食与被捕食的关系不可逆转,所以生态系统的能量流动是单向的。

(√)

 热图解读

(1)如图表示能量在两个营养级之间的流动过程:

①第一个营养级的同化量与其摄入量和粪便量有怎样的关系?

②上一个营养级同化的总能量是不是全部流向下一个营养级?

为什么?

(2)分析右图:

次级消费者粪便中的能量直接来自A、B、C中的哪一部分的能量?

提示 

(1)①同化量=摄入量-粪便量。

②不是。

一部分能量被自身呼吸所消耗,还有一部分被分解者所利用,总有一部分能量未被下一营养级利用。

(2)B

【真题考情】 (2018·天津高考)为研究森林生态系统的碳循环,对西黄松老龄(未砍伐50~250年)和幼龄(砍伐后22年)生态系统的有机碳库及年碳收支进行测定,结果见题表。

据表回答:

*净初级生产力:

生产者光合作用固定总碳的速率减去自身呼吸作用消耗碳的速率

**异养呼吸:

消费者和分解者的呼吸作用

(1)西黄松群落被砍伐后,可逐渐形成自然幼龄群落,体现了生态系统的________稳定性。

(2)大气中的碳主要在叶绿体________部位被固定,进入生物群落。

幼龄西黄松群落每平方米有________克碳用于生产者当年的生长、发育、繁殖,储存在生产者活生物量中;其中,部分通过生态系统中________的呼吸作用,部分转变为死有机质和土壤有机碳后通过________的分解作用,返回大气中的CO2库。

(3)西黄松幼龄群落中每克生产者活生物量的净初级生产力________(填“大于”“等于”或“小于”)老龄群落。

根据年碳收支分析,幼龄西黄松群落________(填“能”或“不能”)降低大气碳总量。

教材命题

本题考查生态系统的结构、物质循环、生态系统的稳定性等知识。

要求考生熟练掌握物质循环和能量流动的关系,并能利用到社会实践,解决一些生产生态问题,体现了新高考对学生“社会责任”的要求

微解导思 

(1)森林中的西黄松群落被砍伐后,能形成自然的幼龄群落,说明被破坏后的生态系统能够逐渐恢复,体现了生态系统的恢复力稳定性。

(2)植物在光合作用的暗反应阶段固定CO2,暗反应发生在叶绿体基质中。

根据题意可知,幼龄西黄松群落每年每平方米用于生长、发育和繁殖的碳量可用表格中的净初级生产力表示,所以幼龄西黄松群落用于生产者当年生长、发育和繁殖的碳量每平方米为360g。

用于生长、发育和繁殖的碳可通过消费者的呼吸作用和分解者的分解作用返回大气中。

(3)分析表中数据,幼龄西黄松群落中每克生产者活生物量的净初级生产力为360÷1_460≈0.2466,老龄西黄松群落中每克生产者活生物量的净初级生产力为470÷12_730≈0.0369,前者大于后者。

表中幼龄西黄松群落的净初级生产力为360g/(m2·年),但是整个生态系统碳的输出量为390g/(m2·年),因此幼龄西黄松群落不能降低大气中的碳总量。

答案 

(1)恢复力 

(2)基质 360 消费者 分解者

(3)大于 不能

考向一能量流动的过程及特点

1.(2019·德州期末)关于如图食物网中能量传递的分析,正确的是(  )

A.田鼠粪便中的能量属于第二营养级同化的能量

B.田鼠同化的能量中10%~20%流入蛇体内

C.能量流动是从输送到高粱地中的太阳能开始的

D.流经该食物链的能量不能再回到这个食物链中来

解析 田鼠粪便中的能量是其没有同化的能量,因此田鼠粪便中的能量属于第一营养级同化的能量,A项错误;图中田鼠同化的能量中10%~20%流入下一营养级体内,B项错误;能量流动是从生产者固定的太阳能开始的,C项错误;能量流动的特点是单向流动、逐级递减,因此流经该食物链的能量不能再回到这个食物链中来,D项正确。

答案 D

2.关于草原生态系统能量流动的叙述,错误的是(  )

A.能量流动包括能量的输入、传递、转化和散失的过程

B.分解者所需的能量可来自各营养级生物所储存的能量

C.生态系统维持正常功能需要不断得到来自系统外的能量

D.生产者固定的能量除用于自身呼吸外,其余均流入下一营养级

解析 生产者固定的能量除用于自身呼吸外,其余均流入下一营养级及分解者,D项错误。

答案 D

3.用各营养级生物的能量、数量构建的金字塔分别称为能量金字塔、数量金字塔。

在某一栎林中,第一营养级生物为栎树,第二营养级生物为昆虫,第三营养级生物为蛙、蜥蜴和鸟,第四营养级生物为蛇。

该栎林数量金字塔的示意图是(  )

解析 分析生态系统的数量金字塔需要参考生物个体的大小。

第一、二营养级分别是栎树(体型很大)和昆虫,所以第二营养级生物的数量多于第一营养级;与第二营养级生物相比,第三营养级生物含有的能量少,并且生物个体较大,所以第三营养级生物的数量少于第二营养级,同理可知第四营养级生物的数量会更少。

答案 B

界定三类生态金字塔

不同的生态金字塔能形象地说明各营养级与能量、生物量、数量之间的关系,是定量研究生态系统的直观体现。

考向二能量流动的去向及计算

4.(2019·河南新乡二模)科学家对生活在某生态系统的一个蜘蛛种群的能量进行定量分析,得出了能量流经这种肉食动物的有关数据(能量以种群的质量表示),如图所示。

下列叙述错误的是(  )

A.在食物链中,蜘蛛至少位于第三营养级

B.蜘蛛吃下的未被蜘蛛同化的能量属于上一营养级同化量中的一部分

C.图中X代表用于蜘蛛生长、发育和繁殖的能量

D.根据图中的数据可以计算出猎物种群与蜘蛛间的能量传递效率

解析 蜘蛛为肉食动物,因此在食物链中,蜘蛛至少位于第三营养级,A项正确;蜘蛛吃下的未被蜘蛛同化的能量属于上一营养级同化量中的一部分,B项正确;蜘蛛同化的能量,除了一部分用于呼吸消耗外,余下的用于蜘蛛的生长、发育和繁殖,因此图中X代表蜘蛛用于生长、发育和繁殖的能量,C项正确;能量传递效率指的是相邻两个营养级之间同化量的比值,不只是两个种群,D项错误。

答案 D

5.(2019·豫南六市一模)如图是生态系统的能量流动图解,N1~N6表示能量数值,下列有关叙述中正确的是(  )

A.蜣螂同化的能量属于第二营养级的能量

B.最高营养级同化量的去向是呼吸作用散失、用于生长、发育和繁殖、流入分解者

C.草食动物N5/N4的比值大于肉食动物的这一比值

D.高营养级生物呼吸散失量占自身同化量的比值通常大于低营养级的生物

解析 蜣螂同化的能量来自初级消费者的粪便,而初级消费者粪便中的能量是其没有同化的能量,属于第一营养级同化的能量,A项错误;最高营养级同化量的去向是呼吸作用散失、用于生长、发育和繁殖,其中用于生长、发育和繁殖的能量包括分解者利用的能量和未被利用的能量,B项错误;不同营养级的生物同化量与摄入量的比值无法判断,C项错误;高营养级生物呼吸散失量占自身同化量的比值通常大于低营养级的生物,D项正确。

答案 D

6.下面为能量流经某生态系统第二营养级的示意图[单位J/(cm2·a)],据图分析,有关说法正确的是(  )

A.该生态系统第一营养级同化的能量至少为400

B.第二营养级用于生长、发育和繁殖的能量是100

C.能量由第二营养级到第三营养级的传递效率是20%

D.该生态系统第三营养级同化的能量是15

解析 题图为能量流经某生态系统第二营养级的示意图,其中a表示该营养级摄入的能量,b表示该营养级同化的能量,c表示该营养级用于生长、发育和繁殖的能量,d表示呼吸作用中以热能的形式散失的能量,e表示分解者利用的能量;第二营养级同化的能量为100(摄入量)-20(粪便中的能量)=80,根据能量传递效率倒推出第一营养级同化的能量至少为400;题图仅表示能量流经第二营养级的过程,并不能得出第三营养级的同化量,因此无法计算由第二营养级到第三营养级的能量传递效率;次级消费者摄入的能量并不等同于第三营养级同化的能量。

答案 A

利用“拼图法”巧解能量流动的相关问题

1.输入第一营养级的能量(W1),即生产者的同化量被分为两部分:

一部分在生产者的呼吸作用中以热能的形式散失(A1),一部分则用于生产者的生长、发育和繁殖(B1+C1+D1)。

而后一部分能量中包括现存的植物体B1、流向分解者的C1、流向下一营养级的D1。

2.第一营养级到第二营养级的能量传递效率=(D1/W1)×100%,第二营养级到第三营养级的能量传递效率=(D2/D1)×100%。

考点三 生态系统的物质循环

1.物质循环

(1)概念:

组成生物体的

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