碳循环氮循环硫循环
碳循环·氮循环·硫循环
● 金飞宇 （江苏省江阴市第二中学）
在生态系统中，物质从无机环境开始，经生产者、消费者和分解者，又回到无机环境，完成一个由简单无机物到各种高能有机化合物，最终又还原为简单无机物的生态循环。通过物质循环，生物得以生存和繁衍，无机环境得到更新并变得越来越适合生物生存的需要。在物质的生态循环过程中，太阳能以化学能的形式被固定在有机物中，供食物链上的各级生物利用。 生物维持生命所必需的化学元素虽然为数众多，但有机体的97%以上是由氧、碳、氢、氮、硫和磷6种元素组成的。 ■碳循环
[例1] 由于碳循环，大气中的CO 2大约20年就完全更新一次。 图1表示生态系统的碳循
环，请回答： ⑴生态系统中碳循环首先依赖于 ；
⑵图中分解者通过
和 两种方式将生物组织内的碳放回大气中；
⑶图中Ａ里的碳，除碳酸盐外，通过 回到大气中；
⑷在生态系统中，碳元素主要以 状态进行循环的，碳循环始终
与 结合在一起进行。
图1 ⑸在过去的10多年里，大气中的CO 2浓度大大增加。以下那项不是引起这一现象的原因？（ ）
A.砍伐热带雨林
B.燃烧大量的石油产品
C.大量使用汽车作为交通工具
D.非洲撒哈拉沙漠的扩展
E.世界范围内初级生产量增加
[答案]⑴绿色植物的光合作用 ⑵有氧呼吸 无氧呼吸 ⑶燃烧 ⑷气体（CO 2） 能量流动 ⑸Ｅ ■氮循环
[例2] 从图2的氮循环中选出适当的数字（① ~ ⑤）填写在下列相应的叙述之后（Ⅰ~Ⅴ）。 （1）Ⅰ.根瘤菌中的细菌固氮 ；
Ⅱ.根吸收含氮化合物 ；
Ⅲ.硝化细菌的作用 ；
Ⅳ.反硝化细菌的作用；
Ⅴ.细菌的分解作用。
（2）以下表述了氮气直接或间接地被生态系统中生物利用的几种途径，其中错误的是哪一项？
A.蓝细菌（蓝藻）
B.大气中雷电和放电
C.工业上合成氮肥
D.工业中含氮化合物如硝酸盐在土壤中的积累
E.反硝化作用
（3）以下那一类植物在稻田中出现时，可以减少向稻田施加氮肥？
A.红萍（与蓝藻共生的蕨）
B.绿藻
C.褐藻 D苔藓
（4）①把尿素转变为铵离子和二氧化碳的细菌是氮循环的一部分。
②把尿素转变为铵离子和二氧化碳的细菌是碳循环的一部分。
A.①和②都不对
B.①和②都对
C.①不对，②对
D. ①对，②不对
（5）由于鸟类对飞翔生活的适应，直肠很短，粪便可以随时排出体外，有利于减轻体重。故而在养鸡场，鸡排出的粪便中依旧有许多有机物未被充分利用。所以人们常将鸡粪发酵除臭后掺到其他的饲料中喂猪，以节省饲料，提高经济效益。你认为发酵能除臭是何种细菌作用的结果？
[答案]⑴Ⅰ—①Ⅱ—⑤Ⅲ—③Ⅳ—④Ⅴ—②⑵Ｅ⑶Ａ⑷Ｂ⑸硝化细菌
■硫循环
[例3] 阅读下列材料并回答：
图3 硫循环示意图
由于人类活动，造成排入大气中的硫含量迅速增加。在某些地区，硫循环显著加强，大量的硫随降水返回地面，导致了全球关注的酸雨问题。由于人类大量燃烧含硫燃料和熔炼有色金属，大量的二氧化硫进入大气。目前大气中所含的二氧化硫，有2/3来源于自然界，另外1/3来自人类的活动。在某些工业地区，这个比例还要高得多。在大气尘埃中的Fe、Mn等金属的催化下，大气中大量的二氧化硫，有一部分能转化为三氧化硫并遇水气而生成硫酸。当降水发生时，大量酸性的雨、雪落回地面，导致土壤突然酸化、植被死亡、水体环境受到改变。更严重的是，当降水的pH值小于4.0时，地表的很多生物将不能生存。这种危险大多出现在靠近工业中心或污染严重的地方。我国的西南地区已经成为世界三大酸雨灾害区之一。据报道，四川某林场因酸雨造成90％华山松死亡。请回答：
，有2/3来源于自然界，指的是
⑴材料中说：目前大气中所含的SO
2
；1/3来自人类的活动，指的是。
⑵酸雨是指pH小于5.6的降水，其危害很大。它不仅污染空气，对于生物来说，它可影响，使生物大量受害或死亡，对于生态系统来说，由于
造成稳定性被破坏；对于人体来说，它可使系统的疾病加重，直接影响人体健康。
⑶针对我国环境污染的类型与特点，下列哪些措施可减少SO
2
的产生量。
①工厂造高烟囱②开发新的清洁能源如核能、氢能、太阳能③减少煤的使用
④适当处理受危害的水体和土壤⑤使用脱硫燃料⑥大量种植能吸收SO
2
的植物
⑷在我国广大农村建设生态农业与减少SO
2
排放有何种关系？
。
⑸在物质循环过程中，氮元素与硫元素参与循环的方式不同之处是（）
A.能以矿质离子形式被植物吸收
B.在生物群落中以有机物的形式进行传递
C.能被分解者利用和释放
D.能通过微生物从大气进入植物体
[答案]⑴火山爆发、分解者分解含硫物质燃烧化石燃料、动植物遗体等
⑵生殖和发育直接伤害植物的茎、叶，影响植物的生长呼吸
⑶②③⑤⑷生态农业可以大大减少秸秆等的直接燃烧释放出SO
2
⑸Ｄ
■碳循环、硫循环、氮循环的比较
【练习】
根据所给的“物质循环”材料回答问题——
材料1：大气中的N
2
是不能被植物直接吸收利用的。大气中的分子态的氮必须转变为化合态的氮后才能被植物吸收利用。目前将氮气转变成氨的途径有３条：一是生物固氮，主要是通过一些固氮生物利用有机物中的能量将氮气转变成氨，如蓝藻、固氮细菌等，生物固氮约占全球固氮的80％；二是物理固氮，主要是通过闪电释放的能量将空气中的氮
气氧化成NO、NO
2，再合水反应生成HNO
2
和HNO
3
，随雨水进入土壤被植物利用，所以老百
姓有“雷雨发庄稼”的说法，但这种物理固氮作用在全球固氮中所占的比例很小，不到1％；三是工业固氮，也称化学固氮，即合成氨工业，占全球固氮总量的20％左右。
材料2：在自然界，有将分子态的氮气转变成氨的生物，也存在着能将化合态的氮
（如NO
2ˉ、NO
3
ˉ）转变成氮气的细菌，由于其生理过程与硝化细菌的生理过程相反，被
称为反硝化过程，这种细菌称为反硝化细菌。反硝化细菌对农业生产是不利的，会降低土
壤的肥力，但对氮的循环来说是不可缺少的。
材料3：图4是生态系统中氮循环和碳循环及其相互关系的简图。
图4
请仔细分析后回答：
⑴图中过程①称为，过程②称为。如果图示是一个封闭的大棚生态系统，遇到连续阴雨天气，你认为采取何种措施对植物的生长较为有利？
。采取这种措施的目的是。
⑵在完成图中⑤过程的生物中，根瘤菌发挥了重要作用，它在豆科植物的根部形成根瘤与豆科植物呈共生关系，请具体说出豆科植物与根瘤菌之间的互惠关系。
⑶植物完成图中④过程的主要方式是，如果土壤板结或长期水淹，陆生植物通过该过程获得的氮素能否满足其生理需要？，其原因是。
⑷你认为材料2中提到的反硝化细菌的生理过程是由图中的哪个标号体现的？。
如果地球上没有反硝化细菌这类生物，你预测会出现什么情况？
⑸在图示的生态系统中，图中哪个标号所代表的内容能体现出这个生态系统自动调节能力的大小？，如果图示生态系统中的能量输入长期大于输出，则你认为该标号所示的内容将发生的变化是。
⑹大气中的什么物质引起温室效应？（）
Ａ.只有二氧化碳Ｂ.只有二氧化碳和氮的氧化物
Ｃ.二氧化碳、氮的氧化物和二氧化硫Ｄ.只有氮的氧化物和二氧化硫
【答案】：⑴光合作用呼吸作用适当降温降低呼吸消耗（或给予人工光照）⑵豆科植物为根瘤菌提供有机物，根瘤菌为豆科植物提供氮源⑶主动运输不能土壤中缺氧，呼吸作用减弱，提供的能量少，吸收的氮素少，所以不能满足植物生理活动的需要⑷⑥空气中氮气越来越少⑸⑨越来越复杂⑹Ａ
共计3900字（不含图）
214400 江苏省江阴市第二中学金飞宇
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