3.3 生态系统的物质循环（分层作业）（解析版）-生物人教版2019选择性必修2

1/23.3生态系统的物质循环（分层作业）（限时：20min）知识点1碳循环1.下列关于生态系统物质循环的说法，正确的是()A.碳循环指的是二氧化碳在生物群落和非生物环境之间循环往复的过程B.如果大气中的二氧化碳发生局部短缺，水圈中的二氧化碳能及时进入大气进行补充C.由于生态系统中物质是循环的，所以没有必要进行农田施肥D.某热带雨林占全球森林面积的20%，且内部生物种类繁多，可以独立地进行物质循环【答案】B【解析】碳循环指的是碳元素在生物群落和非生物环境之间循环往复的过程，A错误；如果大气中的二氧化碳发生局部短缺，水圈中的二氧化碳能及时进入大气进行补充，B正确；农产品不断地从农田生态系统中运出，需要进行农田施肥以补充相应元素，C错误；物质循环具有全球性，热带雨林不能独立进行物质循环，D错误。2.如图表示某森林生态系统一年内CO2A.流经该生态系统的总能量可用“丁−（甲+乙+丙）”来表示B.这一年内该森林生态系统的物种丰富度可能正在增加C.碳在该生物群落内部以含碳有机物的形式进行双向传递D.人工生态系统中CO2【答案】B【解析】流经该森林生态系统的总能量是生产者固定的太阳能总量，可用丁表示，A错误；由图可知，CO2消耗量（丁）大于CO2释放量的总和（甲+乙+丙），说明该森林生态系统的生产量增加，这可能是生产者的种类和数量增加所引起的，即该森林生态系统的物种丰富度可能正在增加，B正确；碳在该生物群落内部以含碳有机物的形式沿食物链和食物网进行单向传递，C错误；人工生态系统中可能出现CO23.2020年9月，我国明确提出实现2030年“碳达峰”的目标。“碳达峰”是指CO2的排放量达到历史最高值之后逐步回落，是CO2排放量由增转降的拐点。如图为碳循环示意图，其中AA.C是生产者，和A、B、D共同构成生态系统B.碳进入非生物环境的途径有①②③⑤⑥⑦C.碳达峰后生态系统的碳循环会明显减慢D.大力植树种草，提高森林覆盖率可缓解因⑦过程造成的温室效应【答案】D【解析】生态系统的组成成分包括生产者、分解者、消费者和非生物的物质和能量，图中C是生产者，D是分解者，A、B是消费者，由于缺少非生物的物质和能量，A、B、C、D不能构成生态系统，A错误；⑥是捕食过程，发生在群落内，B错误；碳达峰后CO2的排放量会下降，但碳循环不会明显减慢，C错误；大气中的CO24.海洋生物的碳汇作用是通过生物泵(BP)和微型生物碳泵(MCP)实现的，BP是指浮游植物通过光合作用固定CO2，并形成颗粒有机碳从海洋表层向深层运输，MCP是指利用微生物转化有机碳生成惰性(难分解)有机碳过程。下列叙述错误的是A.参与MCP过程的微生物在生态系统中属于生产者B.和BP相比，MCP固定的碳更难再次参与物质循环C.和MCP相比，光照强度变化对BP过程影响更显著D.增强BP和MCP过程有利于加快“碳中和”进程【答案】A【解析】根据题意可知，MCP过程是将有机碳转化为惰性有机碳的过程，直接利用的物质是有机物，因此参与MCP过程的微生物不属于生产者，A错误；由于MCP过程能生成惰性(难分解)有机碳，因此难以被微生物利用参与物质循环，和BP相比，MCP固定的碳更难再次参与物质循环，B正确；BP过程是光合作用过程，因此受光照强度的影响，C正确。知识点2生物富集5.生物富集的效率可以用生物富集系数(BCFBCF=生物体中某种物质的浓度A.有害物质可以通过大气、水等途径扩散，故生物富集具有全球性B.生物富集效率会受到生物特性、有害物质性质及环境因素的影响C.BCF数值越大，说明该物质越容易在生物体内分解D.重金属沿着食物链传递过程中，其浓度在较高营养级中一般较高【答案】C【解析】有害物质可通过水、大气和生物迁移等多种途径扩散到世界各地，生物富集具有全球性，A正确；根据生物富集的特点可知，生物富集效率会受到生物特性、有害物质性质及环境因素的影响，B正确；生物富集系数的数值越大，说明该物质越难在生物体内分解，从而不断积累，C错误；重金属沿着食物链传递过程中，较高营养级生物体内的重金属浓度一般比低营养级生物体内的重金属浓度高，D正确。6.某研究小组开展了对某湖泊污染问题的研究，他们首先选取了该湖泊中能构成食物网的5种不同生物甲、乙、丙（生产者）、丁、戊，并对其进行消化道内食物组成分析；然后又请当地湖泊研究所的专家对两种在生物体内难以分解的物质的含量进行了测定，结果如表所示。下列说法错误的是()A.表中生物可能形成4条食物链 B.乙和戊之间存在捕食和种间竞争C.DDT在甲生物体内浓度超过环境浓度 D.铅与碳、氮等元素的循环过程不同【答案】A

【解析】由信息转化可知，表中有3条食物链，其中乙和戊之间存在捕食和种间竞争关系，A错误，B正确；甲是最高营养级，DDT在甲生物体内浓度超过环境浓度，C正确；含有铅和DDT等有毒物质的生物被更高营养级的动物捕食后，这些有毒物质会沿着食物链逐渐在生物体内聚集，最终积累在食物链顶端，D正确。知识点3能量流动和物质循环的关系7.下列有关生态系统的物质循环和能量流动的叙述，正确的是()A.能量流动和物质循环是生态系统的主要功能，彼此相互依存、不可分割B.生态系统的物质循环、能量流动都是沿着食物链循环进行的C.生物圈中有机物在非生物环境和生物群落之间循环往复D.秸秆还田提高农田土壤储碳量加剧了温室效应【答案】A【解析】能量流动和物质循环是生态系统的主要功能，彼此相互依存、不可分割，A正确；生态系统的物质循环、能量流动都是沿着食物链和食物网进行的，但能量流动不能循环，B错误；组成生物体的化学元素不断在非生物环境和生物群落之间循环往复，C错误；秸秆还田能增加土壤有机质的含量，进而提高农田土壤储碳量，不会引起大气中二氧化碳含量的上升，即不会加剧温室效应，D错误。8.生物圈中的物质循环主要包括碳循环、氮循环与磷循环等。由于化合物性质不同，氮循环与磷循环的全球性弱于碳循环。下列叙述正确的是()A.生物圈中的碳循环、氮循环与磷循环通常以化合物形式进行循环B.生物圈中物质循环通常在生产者、消费者、分解者之间进行循环C.微生物可将土壤中难利用的磷转成可利用的离子而促进磷循环D.生物群落中各种生产者固定的能量伴随物质循环而进行循环流动【答案】C

【解析】生物圈中的碳循环、氮循环与磷循环分别是指碳、氮、磷元素在生物群落和无机环境间的循环，A错误；物质循环是在生物群落与无机环境间进行的，而非局限于生物群落，B错误:土壤中难利用的磷被微生物分解后可转化为植物可以利用的离子，微生物促进磷循环过程，C正确；能量只会沿着食物链（网）单向流动，不会循环流动，D错误。知识点4探究土壤微生物的分解作用9.为探究土壤微生物的分解作用，教材设计了两个实验方案。方案1：以带有落叶的土壤为实验材料，观察落叶在土壤微生物的作用下的腐烂情况；方案2：以土壤浸出液和淀粉糊为材料，检测土壤微生物对淀粉的分解情况。下列关于该方案设计的分析，不合理的是()A.方案1和方案2都遵循了单一变量原则，采用了对照实验的方法B.方案1应设置两组，实验组土壤应不做处理，对照组土壤进行灭菌处理C.方案1土壤灭菌处理要尽量避免土壤理化性质改变，这属于控制无关变量D.方案2可加入碘液通过颜色变化检测淀粉糊的分解情况【答案】B

【解析】方案1和2都遵循了单一变量原则，采用了对照实验的方法，A正确；方案1实验组应灭菌处理，对照组不做处理，B错误；方案1的自变量是土壤中是否存在微生物，土壤的理化性质属于无关变量，应保持相同且适宜，灭菌处理时尽量避免土壤理化性质改变，C正确；方案2中淀粉糊的分解情况可以用碘液来检测，D正确。10.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，对土壤处理情况见表。与此有关的叙述不正确的是()A.探究的问题是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处理，实验中的对照组是1和3C.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.预期结果是1、3组的落叶不被分解，2、4组中的落叶被不同程度地分解【答案】B

【解析】分析题意及题表可知，该实验的自变量有两个，分别为是否灭菌和土壤湿度程度，探究不同土壤湿度条件下，土壤微生物对落叶的分解作用，A正确，B错误。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，C正确。1组和3组由于灭菌后没有微生物，落叶不被分解；2组和4组有微生物，但土壤湿润程度不同，故落叶被不同程度地分解，D正确。（限时：10min）一、选择题1.土壤镉污染影响粮食生产和食品安全,是人类面临的重要环境问题。种植富集镉的植物可以修复镉污染的土壤。为了筛选这些植物,某科研小组研究了土壤中添加不同浓度镉后植物A和B的生长情况,以不添加镉为对照(镉含量0.82mg·kg-1)。一段时间后,测量植物的地上、地下生物量和植物体镉含量,结果如表。下列叙述错误的是()A.在不同浓度的镉处理下,植物A和B都发生了镉的富集B.与植物A相比,植物B更适合作为土壤镉污染修复植物C.在被镉污染的土壤中,镉对植物B生长的影响更大D.若以两种植物作动物饲料,植物A的安全风险更大【答案】B

【解析】由表可知,与对照组相比,不同浓度的镉处理下,植物A和B的植物体镉含量都有所增加,说明植物A和B都发生了镉的富集,A正确;在不同浓度的镉处理下,植物A的植物体镉含量,地上生物量和地下生物量都高于植物B,说明在被镉污染的土壤中,镉对植物B生长的影响更大,与植物B相比,植物A更适合作为土壤镉污染修复植物,B错误,C正确;在不同浓度的镉处理下,植物A的植物体镉含量高于植物B,说明植物A对镉的富集能力更强,若以植物A作动物饲料,镉会沿着食物链进行富集,安全风险更大,D正确。2.为研究森林生态系统的碳循环，研究人员对黑松老龄生态系统（未砍伐50～注:（1）生产者活生物量是指某一时刻单位面积内实存生产者的有机物总量;（2）净初级生产力是指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A.黑松老龄生态系统中每年每平方米有470

g碳用于生产者当年的生长、发育和繁殖B.储存在生产者活生物量中的碳最终均会以CO2的形式返回大气中的COC.碳在黑松老龄生物群落和黑松幼龄生物群落中都是以CO2D.根据年碳收支分析可知，黑松老龄生态系统能降低大气中的碳总量【答案】

C【解析】根据题意可知，黑松老龄生态系统用于生产者当年的生长、发育和繁殖的碳量可用图中的净初级生产力来表示，即470

g⋅m−2⋅a−1，A正确；储存在生产者活生物量中的碳最终均会以CO2的形式返回大气中的3.多氯联苯(PCB)是一种人工合成的、具有强致畸性的持久性有机污染物。研究人员调查了某海域中部分水产动物肌肉组织中PCB含量，结果如表。下列叙述错误的是()A.表中数据表明PCB在生物体内存在富集现象B.PCB参与物质循环的过程与碳循环过程相同C.根据结果推测，青石斑可能处于较低营养级D.此研究对人类食用水产品的种类有指导意义【答案】B

【解析】多氯联苯(PCB)是持久性有机污染物，难以降解，由表中数据可知，PCB在不同生物体内含量不同，故PCB在生物体内存在富集现象，A正确。碳循环主要表现在绿色植物从大气中吸收二氧化碳，在水的参与下经光合作用转化为葡萄糖并释放出氧气，有机体再利用葡萄糖合成其他有机化合物，而PCB通过迁移和转化从而发生物理、化学和生物化学等的变化形式来进行物质循环，故PCB参与物质循环的过程与碳循环过程有差异，B错误；分析表格数据可知，青石斑肌肉组织中PCB平均含量是0.01，与其他动物相比含量较低，由此推测，青石斑可能处于较低营养级，C正确；不同水产动物肌肉组织中PCB平均含量有差异，故此研究对人类食用水产品的种类具有一定指导意义，D正确。4.使用催腐剂（含腐生细菌、真菌）有助于解决由焚烧秸秆、稻草等带来的环境污染、土地肥力下降等问题。为探究催腐剂对植物落叶的分解作用，某研究小组将带有落叶的表层土壤均分为甲、乙、丙三组，其中甲组不做处理，浇上等量的蒸馏水。三组均放在无菌且其他条件适宜的环境中，每隔一段时间测定未腐烂的落叶量，结果如图所示。下列相关分析正确的是()A.乙组可能是对带有落叶的表层土壤进行了灭菌处理B.甲组参与落叶中有机物分解的生物都是细菌或真菌C.丙组是一段时间后在灭菌的带有落叶的表层土壤中加入了催腐剂D.催腐剂降解落叶产生的CO2【答案】A【解析】图中实验结果显示，乙组的落叶几乎未被分解，原因是缺乏分解者，推测乙组可能是对带有落叶的表层土壤进行了灭菌处理，A正确；土壤中参与有机物分解的生物除了细菌、真菌外，还可能有土壤小动物等，B错误；据图可知，一段时间后，丙组未腐烂的落叶量明显少于甲组，推测丙组是实验开始时在灭菌的表层土壤中加入了催腐剂，C错误；催腐剂降解落叶产生的CO25.如图为生态系统中碳循环的模式图。下列相关叙述正确的是()A.1代表生产者,6一定是光合作用B.碳元素在1、2、3、4间以含碳有机物的形式传递C.1、3是实现生物群落与非生物环境沟通的关键环节D.1、2、3中含有的有机物可以作为动力来促进碳元素在生物群落和非生物环境之间循环【答案】C

【解析】根据双向箭头可判断出1是生产者,6表示光合作用或化能合成作用,A错误;碳元素在1(生产者)、2(消费者)、3(分解者)之间是以含碳有机物的形式传递的,而它们与4(非生物环境)之间是以二氧化碳的形式传递的,B错误;1为生产者,能将无机物转化为有机物,同时储存能量,而3为分解者,能将有机物转化为无机物,并释放能量,因此1、3是实现生物群落与非生物环境沟通的关键环节,C正确;能量是物质循环的动力,D错误。二、非选择题1.某生物兴趣小组对某农田生态系统的碳循环过程进行了调查，并绘制了碳循环过程示意图。回答下列相关问题：（1）物质循环过程伴随着能量流动，据图分析，输入农田生态系统的能量包括。（2）在该农田生态系统中，农作物通过过程①__________从大气中吸收二氧化碳并固定在农作物体内。土壤碳库中的有机物由分解者通过过程②_________转变成无机物重新被植物利用。（3）碳元素在大气碳库和植物碳库之间循环的主要形式是_____，人类活动______（填“加速”或“减缓”）了碳循环的进程。（4）生态学家在研究生态系统的物质循环时一般不以某一单独的生态系统为单位，从物质循环特点的角度进行解释，其原因是____________________。【答案】（1）农作物等固定的太阳能、种子和有机肥中含有的能量（2）光合作用分解作用（3）CO2加速（4）物质循环具有全球性【解析】（1）从图中可以看到，输入农田生态系统的能量来源有多个方面。农作物等通过光合作用固定太阳能，这是生态系统能量输入的重要方式。同时，种子作为农业生产的投入物，本身含有能量；有机肥也含有能量，它们都属于输入农田生态系统的能量。所以输入农田生态系统的能量包括农作物等固定的太阳能、种子和有机肥中含有的能量。（2）农作物通过过程①光合作用从大气中吸收二氧化碳固定在农作物体内，在光合作用中，植物利用光能，将二氧化碳和水转化为储存能量的有机物，并释放出氧气。土壤碳库中的有机物由分解者通过自身的代谢活动分解为二氧化碳、水和无机盐等无机物，重新被植物利用，分解者的这种作用称为分解作用。（3）碳元素在大气碳库和植物碳库之间循环的主要形式是二氧化碳。植物通过光合作用吸收二氧化碳，又通过呼吸作用释放二氧化碳，实现碳在这两个碳库间的循环。人类活动如燃烧化石燃料等，会加快碳从其他碳库向大气碳库的释放，加速了碳循环的进程。（4）物质循环具有全球性，物质循环不局限于某一生态系统，而是在全球范围内进行的。例如碳元素可以在大气圈、水圈、岩石圈和生物圈之间循环，某一生态系统中的物质可以通过各种途径与其他生态系统进行交换和循环，所以生态学家在研究生态系统的物质循环时一般不以某一单独的生态系统为单位。（限时：8min）1.氮循环是全球生物地球化学循环的重要组成部分。如图是生态系统的物质循环中氮循环过程示意图。（1）氮循环是指氮元素在__________和__________之间循环往复的过程。（2）硝化细菌是一种自养型生物，利用氨氧化释放的______能来合成有机物。（3）种植豆科植物时，一般不需要施加氮肥，原因是豆科植物能与根瘤菌形成__________关系。根瘤菌能将空气中的氮气转变为含氮的养料供植物利用，而豆科植物能为根瘤菌提供有机物。从生态系统的组成成分角度分析，根瘤菌属于________。【答案】（1）生物群落无机