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碳循環的特點范文1
關鍵詞：探究教學模式 生態系統 物質循環
教學模式是聯系教學理論與教學實踐的中心環節，是在一定教學思想和教學理論指導下建立起來的教學活動的基本框架結構，它既能夠使教學理論得以具體化，又能夠使教學實踐得以概括化。探究教學是世界各國基礎教育課程改革的突出特點，在生物教學中，探究教學更成為其中心環節。20世紀中葉，美國著名生物學家、教育家施布瓦在《生物學教師手冊》中提出“誘發探究”的概念，將探究教學作為現代教學的一種學習和教學模式。我國《普通高中生物課程標準（實驗）》指出：“生物科學作為由眾多生物事實和理論組成的知識體系，是在人們不斷探究的過程中逐步發展起來的。”本文以人教版高中生物必修3《穩態與環境》第5章第3節“生態系統的物質循環”為例，談談探究教學模式在高中生物教學中的應用。
人教版高中生物必修3《穩態與環境》第5章“生態系統及其穩定性”包括：生態系統的結構、功能和穩定性等三個部分的內容，其中生態系統的功能部分是本章的重點與難點，包括生態系統的能量流動、物質循環、信息傳遞等三個方面，教材用三個小節的篇幅進行敘述。物質循環作為生態系統的重要功能之一，出現在教材的第三節，是在學生掌握生態系統的結構、生態系統的能量流動等基礎知識上展開。本節內容的教學目標是：以碳循環為例，分析、理解生態系統的物質循環過程，掌握生態系統物質循環的概念和特點；探討溫室效應的原因，培養學生的環境保護意識；理解能量流動和物質循環的關系。
1.巧用導言，創設探究情境
導言如同戲劇中的“序幕”，能渲染氣氛、啟迪思維、創設情境。在課堂教學中設計一個好的導言，能喚起學生的學習興趣，激發學生的求知欲望，使學生進入最佳的學習狀態，積極主動地投入到這一節課的學習中來。在本節課的教學中，我將兩周前制作好的放在教室靠窗邊的后書架上的一個密閉生態缸拿到講臺上進行展示，創設生動具體的探究情境，通過提出一個個的探究問題，使學生的注意力迅速集中到課堂教學中來，將枯燥的學習轉化為學生積極參與的探究活動。
師：這是一個密閉的生態缸，里面有小魚小草，我們一直把它放在教室靠窗邊的后書架上，里面的生物都生活得很好。但是，假如我們把它搬到另一個位置，就會發現沒過多久里面的生物都死了，請問，我們把它搬到了什么地方？
生：沒有陽光的地方。
師：生態缸為什么要放在有陽光的地方？
生：綠色植物的光合作用需要陽光。
師：沒錯，有光綠色植物才能進行光合作用，然后怎樣？
生：然后制造有機物、產生氧氣，維持生態缸里生物的生存。
師：前面我們學習了能量流動，能量流動的特點是什么？
生：能量流動的特點是單向運動、逐級遞減。
師：所以？
生：所以生態系統需要依靠太陽源源不斷地提供能量。
師：但是，我們制作好生態缸后就把它密閉起來，沒有加入過什么物質。密閉的生態缸中各種生物所需的物質如何得到補充？難道能量是不能循環利用，而物質可以循環利用？今天我們就來研究這個問題。
所謂興趣是最好的老師，通過課堂教學導言的設計，創設了探究情境，使課堂馬上“活”了起來，這樣學生就在不知不覺中走進了興趣盎然的探究學習。
2.善用課件，整合探究資源
戴爾的“經驗之塔”理論指出，位于塔中部的替代經驗，能沖破時空的限制，彌補學生直接經驗的不足。多媒體課件的有效使用，為課堂教學中探究活動的進行提供了可視可感的鮮活素材，易于培養學生的探究能力，同時可以使學生的認識沿著“從生動的直觀到抽象的思維”的路線前進。
例如碳循環是本節課的教學重點，為了幫助學生更好地理解生態系統的碳循環過程，我制作了碳循環的課件，以實物圖解形式動態演示了碳循環的具體過程，并設計了探究式導學案，學生4～6人一組按照導學案進行層層深入的探究活動，形成關于碳循環過程的清晰概念。碳循環的形式：CO2；碳在無機環境中存在的形式：CO2（和碳酸鹽）；碳在生物體內的存在形式：含碳有機物；碳進入生物體的主要途徑：綠色植物的光合作用；碳在生物體之間傳遞的途徑：食物鏈（網）；碳進入大氣的途徑：生物的呼吸作用、分解者的分解作用、化石燃料的燃燒。然后應用課件回顧了第一節生態系統的結構中關于生態系統的成分：非生物的物質與能量、生產者、消費者、分解者，并以動畫形式演示了碳在大氣與生物群落之間的循環以及在生物群落內部的傳遞，作為學生探究活動的梳理與提升。最后形成如下知識總結：
又如能量流動和物質循環的關系是本節課的教學難點。在日常的教學中，教師通常是引導學生以前面所學知識進行對比形成結論。我的處理是制作了多媒體課件，以動畫形式展示了生態系統中大氣與生物群落之間以及生物群落內部，物質合成與分解（圖中實線）的同時所發生的能量（圖中虛線）儲存與釋放，組織學生進行小組探究討論，然后通過導學案上設計的表格進行歸納，很好地突破了這一難點。
3.引導拓展，提升探究能力
碳循環的特點范文2
【摘要】綠色低碳循環農業經濟發展模式具有巨大發展優勢，已經成為當代現代農業發展的必然，但在綠色低碳循環農業經濟發展過程中，一些地區，特別是內蒙古的一些縣市，由于地域特點，還需要深入調查研究，以更加切合當地的發展措施進一步推進綠色低碳循環農業經濟。就此，本文作者在深入研究的基礎上，提出了可資借鑒的措施，現總結于此，與同仁商榷。
【關鍵詞】綠色低碳 循環農業 經濟發展 措施研究
一、縣域農業經濟發展的現狀及存在的問題
改革開放三十多年來，農村經濟發展基本還停留在小農經濟的個體單戶動作狀態中，特別是北方的內蒙古，土地貧瘠，水源缺泛，新世紀更具發展優勢的創新技術運用極少，不能為農業經濟的可持續性發展提供優質的條件，農業經濟發展亟待培育新型的增長方式。
1、農業生產經營相對分散經濟效益低下。
自一九八七農村實行聯產承包以來，內蒙古地區直到現在還處于分散的個體生產狀態，盡管在土地流轉以來，農戶有的把土地承包出去，使得農業經濟小部分地走上了集約式發展，但由于各種原因，農業產業化發展還是沒有多大起色。農業生產基本處在粗放型階段，抗風險能力差，農產品附加值不高，已經不能適應現代農業的發展和社會的需要。
2、村鎮農業生產基礎設施比較薄弱，農業科技應用不廣泛。
改革三十多年來，內蒙古大部分地區農業基礎設施建設是取得了一定的成就的，但也很難彌補土地承包時對水利設施的嚴重破壞，因而很多地方農作物的收成還決定于天氣的好壞，倘若遇到旱災或洪災，則農作物的收成會損失很大，農業抵御自然災害的能力還相當脆弱。再加農民文化成度不高，科學知識短缺、用科學種田的意識淡薄，因而在病蟲害防治、新作物的引進、化肥的選擇、農藥的用量、使用的周期方面做的并不怎么到位，從而就在一定程度上影著農業生產的收成，并在飲食的安全上會出現諸多問題。
3、土地資源浪費嚴重，生態環境遭到破壞。
近些年來，由于地下水位下降，土地鹽堿化、沙化的現象越來越嚴重，加之大水滿灌式灌溉方式，不僅降低了水資源的利用率，而且給資源和環境帶來了巨大的壓力，使生態環境遭到了嚴重的破壞，嚴重不利于農業生產的可持續發展以及社會的穩步向前發展。加之當地政府為了發展經濟，加快了工業化進程，工業生產的“廢水、廢氣、廢渣”等污染日益嚴重，大量的固體廢棄堆積占用了大面積的農田，使地下水資源的污染日益加重，極大地影響了內蒙古地區農業的發展。
二、縣域農業經濟發展的方向及特點
1、以可持續發展為理念，推動綠色低碳循環農業經濟。
內蒙古地區的縣域農業經濟應該以可持續發展為理念，加快經濟轉變方式，調整產業結構，走綠色低碳循環發展的農業經濟之路。因為，綠色農業經濟是以市場需求和經濟、生態協同發展為原則的，是傳統農業經濟走上新型農業發展模式的必由之路，是對各種農業資源進行開發并保持農業生態系統的良性循環的最好方式，是農業資源可持續利用的最佳方式。這種發展方式是實現農業生產經營與社會、生態資源的協調發展，是可持續發展經濟的重要組成部分。
2、深入認識綠色低碳循環農業經濟的價值。
我們知道，發展綠色低碳循環農業經濟是我國農業經濟增長主要方式，同樣，也是內蒙古地區縣域農業經濟發展的最佳方式。內蒙古縣域雖然地廣人稀，土地資源豐富，但是土地貧瘠，可用于農業開發的土地卻有限，已經開發的土地又面臨著高消耗、高污染的問題，這種傳統農業經濟發展方式已經不能適應現代農業經濟發展的現實，因此，縣域農業經濟必須采取低碳農業發展模式，才能提高經濟效益。內蒙古縣域農業的發展還要注意土地污染和大氣污染的問題。在傳統農業經濟發展中，由于大量使用化肥、農藥，工業用水的亂排亂放，水土污染日益嚴重，而發展低碳農業有利于保護環境，更有利于提升農業產品的質量，切實解決好糧食安全問題，因而綠色低碳循環農業經濟就成為解決這一問題的根本出路。
三、縣域綠色低碳循環農業經濟發展措施
1、加大低碳農業技術的推廣力度。
近年來，我國一些農業發達地區的低碳農業技術的研發和推廣已經取得了很大的成就，發展縣域農業低碳經濟就應該大力推廣現有的好經驗、好技術。首先政府要通過財政政策進行支持和引導，引導社會資金的不斷投入低碳農業生產中來，為發展低碳農業提高充足的資金。其次要積極構建引進低碳技術推廣的服務體系建設，積極引導和幫助廣大農民學會運用先進農業技術，使技術真正運用到低碳農業生產中。第三要加強農村地區新型農機技術的推廣力度，組織農民學習新技術，開展免費農業教育課堂培訓業務，宣傳新型低碳農機的作用，使低碳農機在農村得到真正使用。
2、提升低碳農業經濟從業人員的發展理念。
首先，綠色低碳循環農業是以科學發展觀為指導理念的，加強從業人員樹立綠色低碳循環農業經濟發展的理念是十分重要的。這里我們提出了從業人員的概念，就是針對當前的農業從業者的現狀。自土地流轉以來，有的農民把自己承包的土地流轉出去，城市一些人員獲得了這些流轉的土地，他們也就成了“二手農民”，他們往往是“短視”的，往往以掠奪式經營方式獲取短期利益，因而要教育他們樹立正確的現代農業發展觀，堅持綠色低碳循環農業發展理念，走科學的可持續的農業發展道路：低投入、低能耗、低排放、低污染、高效益的現代低碳農業經濟發展道路。同時要對他們加強低碳知識的宣傳教育，加大對《大氣污染防治法》《資源保護法》等資源環境保護相關法律法規的宣傳力度，還要適當利用優惠的經濟政策引導農業經濟發展方式的轉變，大力鼓勵和扶持綠色低碳農業生產。
3、加快產業結構的調整
目前，內蒙古地區縣域正處在工業化發展時期，二氧化碳的排放給本地區的環境帶來了很大的壓力，因此，要對產業結構進行調整，完成產業結構的升級換代，以促進綠色低碳循環農業經濟的發展，提高縣域農業的產量和質量，進而提升當地糧食安全水平，為當地居民創造良好的生活環境。
參考文獻：
[1]陳詩一.中國的綠色工業革命：基于環境全要素生產率視角的解釋（1980―2008）[J].經濟研究，2010（11）：21-34+58.
碳循環的特點范文3
一、選擇題
1.干旱環境下，森林中樹木的根系比正常情況下扎得更深且分布更廣，根本原因是()
A.生態系統具有一定的自我調節能力
B.森林中植物生長旺盛
C.森林有物質和能量的流動
D.森林生態系統的穩定性高
2.要使海洋生物資源可持續利用，就必須保持海洋生態系統的動態平衡。對一個平衡的生態系統來說，下列相關敘述錯誤的是()
A.具有一定的自我調節能力
B.能量流動與物質循環保持動態平衡
C.植物與動物的數量相等
D.生物成分之間相互制約、相互協調
3.(2014·江蘇高考改編)下列關于生態系統中物質循環和能量流動的敘述，正確的是()
A.富營養化水體出現藍細菌水華的現象，可以說明能量流動的特點
B.人工魚塘生態系統中能量的來源只有太陽能
C.食物鏈各營養級中約10%的能量會被分解者利用
D.無機環境中的物質可以通過多種途徑被生物群落反復利用
4.(2014·天津高考改編)圖a、b分別為農村和城市生態系統的生物量(生命物質總量)金字塔示意圖。下列敘述正確的是()
A.兩個生態系統均存在著反饋調節機制
B.兩個生態系統的營養結構均由3個營養級組成
C.城市生態系統不具有自我調節能力
D.流經兩個生態系統的總能量均是其植物所固定的太陽能
5.有些人工林面積大，構成的樹種單一，樹木年齡和高度比較接近，樹冠密集，這種森林被稱為“綠色沙漠”。以下分析不正確的是()
A.植物種類單一，無法提供多樣的食物或棲息環境，因而動物種類也十分稀少
B.密集的樹冠遮擋了陽光，使林下缺乏灌木層和地表植被，群落結構簡單
C.營養結構簡單，食物鏈短，生態系統的穩態容易維持
D.生物多樣性水平低，缺少天敵對蟲害的控制，易爆發蟲害
6.環境問題是全世界人民密切關注的問題，以低能耗、低污染、低排放為基礎的低碳經濟模式越來越成為促進國家經濟持續增長和可持續發展的重要經濟模式。下列說法正確的是()
A.煤、石油和天然氣的大量燃燒，致使大氣中的CO2急劇增加
B.大氣中CO2進入生物群落的方式只能是植物的光合作用
C.生物群落中的碳元素進入大氣的方式只能是微生物的分解作用
D.大力植樹造林是緩解溫室效應的方法
7.下面為碳循環示意圖，甲、乙、丙表示生態系統中的三種成分，下列敘述正確的是()
A.碳循環是指二氧化碳在甲與丙之間不斷循環的過程
B.乙在該生態系統中均處于第二營養級
C.甲、乙、丙共同組成生態系統
D.生物X可能不具有細胞核，生物Y可能含有線粒體
8.下面為某生態系統的部分物質循環簡圖，其中M表示非生物的物質和能量。相關敘述正確的是()
A.若M表示大氣中的CO2，則碳元素在圖中④過程中是以有機物形式傳遞的
B.從圖中我們可以看出能量伴隨著物質循環而循環
C.若M表示大氣中的CO2，則碳元素可在生物群落中反復循環利用
D.若M表示無機環境中的能量，則①的能量值為②與③對應的能量值之和
9.下面是利用人工濕地凈化生活污水的原理簡圖。下列說法正確的是()
A.該生態系統中的所有生物構成了一個生物群落
B.流入該生態系統的總能量是生產者固定的太陽能
C.由于生態系統具有自我調節能力，故該濕地可以處理大量的污水
D.增加該濕地中生物種類可提高能量傳遞效率
10.動物生態學家對林區周邊區域進行了4種經濟動物的調查，結果如下表：區域種群
物種一 二 三 四 五 A A1 A3 A5 B B2 B3 B4 C C1 C2 C3 D D1 D2 D3 D5
根據表中信息，有關敘述錯誤的是()
A.被調查的4種動物中，分布最廣的是物種D
B.A1、A3、A5之間可能存在地理障礙，不存在生殖隔離
C.如果各物種存在著食物關系，且物種A處于營養級，那么各動物之間的食物關系是BDCA
D.如果選一區域，用標志重捕法調查4種經濟動物的種群密度，選取第三號區域
11.下面為某生態系統的物質和能量流向示意圖(能量傳遞效率按10%計算)。下列有關敘述正確的是()
A.X1過程的完成必須依賴一種具有雙層膜結構的細胞器
B.X1過程吸收的CO2總量與Y1、Y2、Y3……及Z過程釋放的CO2總量相等
C.當該生態系統處于相對穩定狀態時，X3過程的能量值約為X1過程能量值的1%
D.Z1、Z2、Z3……過程提供的有機物中的碳將全部轉變為Z過程釋放的CO2中的碳
12.下圖一為科學家提供的大氣中近40年每月平均二氧化碳濃度圖，圖乙為碳元素在生態系統中循環的模式圖，“甲、乙、丙”表示生態系統的生物成分，“a～g”表示生理過程。下列相關敘述中，正確的是()
A.圖一所示CO2濃度逐年升高，主要原因是植物被破壞，使CO2的消耗減少
B.圖二中c過程代表光合作用，f過程代表微生物的呼吸作用
C.圖二中甲代表的營養級在生態系統的食物鏈中占有的碳元素最多
D.圖二中丙所代表的生物的細胞內沒有成形的細胞核
二、非選擇題
13.(2014·全國卷Ⅱ)某陸地生態系統中，除分解者外，僅有甲、乙、丙、丁、戊5個種群。調查得知，該生態系統有4個營養級，營養級之間的能量傳遞效率為10%～20%，且每個種群只處于一個營養級。一年內輸入各種群的能量數值如下表所示，表中能量數值的單位相同。
種群 甲 乙 丙 丁 戊 能量 3.56 12.80 10.30 0.48 226.50 回答下列問題：
(1)請畫出該生態系統中的食物網。
(2)甲和乙的種間關系是________;種群丁是該生態系統生物組分中的________。
(3)一般來說，生態系統的主要功能包括__________________、____________，此外還具有信息傳遞等功能。碳對生物和生態系統具有重要意義，碳在________和________之間的循環主要以CO2的形式進行。
14.(2014·江蘇高考)機場飛行跑道及場內小路旁多是大片草地，有多種動物棲息。下圖是某機場生態系統食物網的主要部分。
請回答下列問題：
(1)此食物網中，小型猛禽分別處于________營養級。
(2)機場內的小鳥初遇稻草人十分驚恐，這種反應屬于________反射。
(3)為了進一步驅鳥，某機場先鏟除原有雜草，而后引種了蟲和鳥都不愛吃的“驅鳥草”，機場內小鳥大為減少。以后“驅鳥草”逐漸被雜草“扼殺”，這種生物群落的變化過程屬于________演替。
15.圖1是某人工濕地生態系統的碳循環圖解，其中的生物主要有荷花(挺水植物)、綠藻(浮游植物)、黑藻(沉水植物)、輪蟲等浮游動物以及人工放養的魚和鴨等。圖2是該系統中能量流經初級消費者的示意圖。請據圖回答問題：
(1)被稱作該人工濕地生態系統“基石”的生物有：_________________________，它們在空間的配置情況體現了群落的________結構，提高了光能的利用率。“人工濕地”凈化污水的作用是通過不同類型的水生植物和______________的共同作用實現的;當過量的污水進入該人工濕地時，該人工生態系統將遭到破壞，這說明生態系統的________________是有一定限度的。
(2)請在圖1中用恰當的箭頭和文字補充完成該人工濕地公園的碳循環圖解。
(3)該人工濕地公園的能量來源包括________________________。若圖2中A表示初級消費者的攝入量，那么，D表示________________________________。
1.選A 干旱條件下植物的根扎得深、分布廣，才能保持水分的正常吸收，抵抗外界惡劣的環境，說明森林生態系統具有一定的自我調節能力。
2.選C 生態系統平衡時，植物與動物數量不一定相等。
3.選D 富營養化水體出現藍細菌水華是大量有機污物排到江湖中導致藻類大量繁殖引起的，不能說明能量流動的特點;人工生態系統的能源來源部分為太陽能，也可源自人為添加的魚飼料。生態系統中能量流動是單向遞減的，其傳遞效率是10%，即10%的能量被下一營養級所同化。生態系統的物質循環帶有全球性和循環往復性，因此無機環境中的物質可以通過多種途徑如光合作用、根的吸收進入生物群落被生物利用。
4.選A 反饋普遍存在于生態系統中，通過負反饋可調節生物種間關系，以維持生態系統的穩定;營養級是指不同的生物種群，而圖a和b中的動、植物的種類不確定，無法判斷兩圖中有幾個營養級;城市生態系統也具有一定的穩定性，具有自我調節能力;圖b中人的數量明顯多于植物的量，應有外界能量流入。
5.選C 題干信息“樹種單一”說明植物種類少，無法提供多樣的食物或棲息環境，因而動物種類也十分稀少;“樹冠密集”遮擋光照，使林下缺乏灌木層和地表植被，群落結構簡單;營養結構簡單，食物鏈短，生態系統的穩態容易被破壞。
6.選A 近代工業的迅速發展，導致化石燃料大量燃燒，打破了生物圈中碳循環的平衡，因此減緩溫室效應的重要措施是減少化石燃料的燃燒。光合作用和化能合成作用都能夠固定大氣中的CO2。動植物的呼吸作用和微生物的分解作用都能釋放CO2。
7.選D 圖中甲為生產者，X可為沒有葉綠體但能進行光合作用的生物。乙為消費者;丙為分解者，Y可為營腐生生活的真菌等，真菌含有線粒體等細胞器。碳循環是指碳元素在生物群落與無機環境之間的循環。乙中包括各種消費者，可處于不同的營養級。甲、乙、丙共同形成生物群落。
8.選A 碳在生物群落內部是以有機物的形式傳遞的，圖中④表示捕食關系。能量是單向流動的，不能循環利用。碳在無機環境和生物群落之間反復循環利用，而不是在群落內反復利用。①表示生產者固定的總能量，除包括②③外，還包含消費者通過呼吸作用散失的能量。
9.選A 流入該生態系統的總能量是生產者固定的太陽能及生活污水中的化學能;生態系統的自我調節能力有限，若排入的污水超過其調節能力范圍，則該濕地不能進行處理;增加濕地中生物種類不能提高該生態系統的能量傳遞效率。
10.選C 從表中信息可知，D物種分布的區域最廣;由于A1、A3、A5處于三個不同的區域且屬于同一物種，所以可能存在地理障礙，不存在生殖隔離;從第五號區域動物的分布能確定A與D之間應存在捕食關系;只有第三號區域內有4種經濟動物，所以選擇第三號區域調查四種動物的種群密度。
11.選C 圖示X1表示光合作用固定CO2的過程，參與的生物可能是綠色植物或原核生物藍細菌等，藍細菌等原核生物沒有葉綠體。X2、X3等表示動物通過攝食同化有機物的過程，Y1、Y2等表示生產者和消費者通過呼吸作用釋放CO2的過程，Z表示分解者的分解作用。一般情況下，X1過程固定的CO2總量大于Y和Z過程釋放的CO2總量，因為還有一部分有機物未被利用。Z1、Z2、Z3……過程提供的有機物中的碳還有一部分轉化為分解者自身的有機物。當生態系統達到相對穩定時，X3=X1×10%×10%。
12.選C 圖一中CO2濃度逐年升高主要是由化學燃料的燃燒造成的; 圖二中甲是生產者，乙是消費者，丙是分解者，丁是無機環境中的CO2庫，c過程為消費者的呼吸作用，f過程為分解者的呼吸作用;甲是生態系統的第一營養級，固定的有機物中的能量是流經生態系統的總能量，因此占有的碳元素最多;丙是分解者，其中有真核生物也有原核生物，真核生物有成形的細胞核。
13.解析：(1)根據“營養級之間的能量傳遞效率為10%～20%”可知，戊中能量最多，處于第一營養級，乙和丙中能量相差不多，都處于第二營養級，甲處于第三營養級，丁處于第四營養級，因此可得出該生態系統中的食物網。(2)根據(1)中的食物網簡圖可以看出甲和乙之間的關系為捕食，戊是生產者，而甲、乙、丙和丁都為消費者。(3)生態系統的主要功能是能量流動、物質循環和信息傳遞。碳在無機環境和生物群落之間是以CO2的形式進行循環的。
答案：(1) (2)捕食 消費者(其他合理答案也可) (3)物質循環 能量流動 生物群落 無機環境(其他合理答案也可)
14.解析：(1)食物鏈的起點是草，本食物網中小型猛禽分別位于第三、四、五營養級。(2)小鳥初遇稻草人十分驚恐，是后天習得的，屬于條件反射。(3)驅鳥草逐漸被雜草“扼殺”，出現新的優勢種，這是在已有生物生長的地方發生的演替，屬于次生演替。
答案：(1)第三、第四、第五 (2)條件 (3)次生
15.(1)生態系統的基石是生產者：荷花、綠藻、黑藻。挺水植物、浮游植物、沉水植物是垂直方向上的分布，為垂直結構。 微生物和生產者都可以凈化污水。過度污染，生態系統將遭到破壞，因為生態系統的自我調節能力是有限的。(2)注意無機環境和生產者之間是雙向箭頭。(3)人工濕地公園的能量可來源于生產者固定的太陽能，也
可來自生活污水。A表示攝入量，那么，B應為同化量，D為細胞呼吸消耗量。
答案：(1)荷花、綠藻、黑藻 垂直結構 微生物
碳循環的特點范文4
一、相似概念，舉例辨析
描述生物群體的概念有“種群”、“群落”、“生態系統”、“生物圈”，如何有效區分不混淆？我們可以嘗試以下步驟，首先將這些概念按照描述對象從小到大的順序排列出來：種群―群落―生態系統―生物圈，然后引導學生舉例進行辨析，如一個池塘里所有的鯉魚屬于一個種群，池塘里所有的生物屬于群落，一個池塘就是一個生態系統，而全球所有的生態系統就構成生物圈.通過舉例辨析，學生能了解生態系統就是由生物群落和無機環境共同組成的一個系統，這只是一個表觀認識，我們還需要在此基礎上進一步深入.
二、構建概念模型，逐步深入
生態系統的類型有草原生態系統、森林生態系統、濕地生態系統、海洋生態系統、農田生態系統等等，這些生態系統里的生物和環境、生物和生物之間并不是互不影響的，它們之間相互作用，相互影響，構成了一個統一的整體.我們可將學生嘗試分成多組，讓每組以不同的生態系統為例，以概念圖模型的方式畫出生物之間及生物與環境之間的關系.為防止學生畫圖時不能確定方向，教師應提出以下要求：①因各生態系統里的生物種類眾多，只要寫出各種類型的代表生物即可；②物質和能量是生命活動存在的最基本條件，要求畫出每種生物的物質和能量來源；③生物和其生存的環境是不可分割的統一整體，要求圖中體現出生物與環境中的關系.
對于各小組完成的概念圖模型，可通過設計問題組來進行概念的深入，第一組：①生態系統包括哪些成分？②生態系統中哪些成分是必不可少的？③捕食鏈包含生態系統中的哪些成分？通過第一組的問題學生會了解生態系統包含非生物的物質和能量、生產者、消費者、分解者四大成分，其中生產者能把無機物合成有機物，為其他生物提供了物質和能量，分解者能把有機物分解成無機物，可見，如果沒有生產者和分解者，生態系統的物質循環功能將停止，生態系統就會崩潰.捕食鏈是食物鏈的常見類型，由生產者和消費者組成.食物鏈和食物網是生態系統的營養結構，是生態系統物質循環和能量流動的渠道.第二組問題串：①生產者所需要的物質和能量來自哪里？②流經生態系統的總能量是什么？③能量在生物之間傳遞的形式是什么？傳遞效率是100%嗎？④生態系統的物質循環具有什么特點？⑤生態系統的物質循環和能量流動可單獨進行嗎？⑥生態系統中存在信息傳遞嗎？通過此組問題，主要是讓學生掌握生態系統的物質循環和能量流動是同時進行、不可分割的，能量主要通過生產者的光合作用輸入群落，并以化學能的形成隨有機物在營養級之間傳遞，但每種生物都會通過呼吸作用散失部分能量，這樣能量流動具有單向傳遞、逐級遞減的特點；物質循環中的物質是指組成生物體的各種化學元素，可通過碳循環的例子簡要說明物質循環具有循環利用、全球性的特點.另外，生態系統中的信息傳遞可發生在生物與環境之間、生物與生物之間，它能決定能量流動和物質循環的方向和狀態.第三組問題串：①生態系統是一個靜止的封閉系統嗎？②不同的生態系統的穩定性相同嗎？與什么有關？③嘗試構建生態系統概念的通用模型.第三組問題旨在讓學生了解生態系統是一個開放的保持動態平衡的系統，生態系統的開放性決定了系統的動態和變化，開放給生態系統提供了可持續發展的可能性.最后將各組繪制的模型整合成生態系統概念的通用模型，在通用模型里包含了生態系統的四大成分，展示了生態系統是生物群落與環境之間通過物質循環、能量流動、信息傳遞所形成的統一的整體.
碳循環的特點范文5
1.1關于模型模擬法，中國學者借鑒國外經驗改進了CEVSA，CASA，GLO－PEM，BEPS等多個陸地生態系統碳循環模型，同時根據中國的情況研發了AVIM2，Agro－C，FORCCHN，DCTEM等陸地生態系統模型，研究了陸地生態系統的凈初級生產力和碳儲量、氣候變化和土地利用變化對中國陸地生態系統碳循環的影響等問題。這些模型現在已經被廣泛地應用于草地、農田、森林等生態系統生物量和生產力的模擬，并且對不同的生態系統類型分別建立了不同的參數和計算系統。模型一般以天或月為運行的時間步長，模型參數涉及氣溫、降雨量、光照等氣候因子，植物本身的生物學特性、土壤特性等指標來計算生態系統的生物量和生產力。
1.2現場實測法現場調查法一般是指設立典型的樣地，通過收獲植被生物量、枯落物和土壤等碳庫的碳儲量，在連續測定的基礎上可以分析生態系統各部分碳庫之間的流通量，輸入系統的NPP和離開系統的枯落物與土壤的碳排放速率。然而對于大面積的森林植被采用收獲法測定碳匯量比較困難，一般伐倒少許樹木，確定生物量與胸徑或樹高的回歸關系，然后利用回歸關系和所有樹木的實測胸徑或樹高推算樣地的生物量，而區域性的森林資源清查數據主要是木材材積量，還需要借助生物量換算因子(BEF)等方法才能將其轉換為森林植被生物量，再根據生物量與碳量的轉換系數求林地的固碳量。對于園林植被，一般根據不同植物個體的葉面與胸徑、冠高或冠幅的相關關系，通過實測建立不同植株個體綠量的回歸模型，應用回歸模型計算綠地或地區綠量的總和，從而在實測單株植物固定CO2碳量基礎上，根據綠量即可計算出植被的固碳量。
1.3遙感估算法遙感估算法是指通過遙感手段從遙感數據中獲取歸一化植被指數(NDVI)，在GIS技術的支持下，建立NDVI與葉面積指數及植被覆蓋度等的關系，結合地面調查，推斷出植被指數與生物量之間的關系進而求得生物量，然后計算碳匯儲量。隨著遙感技術的發展，遙感估測植被碳匯成為較為便捷的方法，適用于大尺度范圍內的植被碳庫的變化研究。近年來的研究逐漸將遙感與模型相結合，通過遙感反演獲取地面物理參數，如地面反照率、葉面積指數、土壤濕度等，可直接作為陸地生態系統碳循環模型的驅動變量或參量，以充分發揮模型的過程機理定量化和遙感信息的宏觀、動態的長處。
1.4通量觀測法通量觀測法是指建立在氣象學基礎上，通過測量近地面層的湍流狀況和被測氣體的濃度變化來計算被測氣體的通量的方法，是最為直接的可連續測定CO2和水熱通量的方法，也是目前測算碳匯最為準確的方法。目前，基于渦度相關技術的通量觀測已經成為研究陸地生態系統碳循環與全球變化科學的重要手段，其特點在于采用較為精密的儀器包括三維聲速風速儀、閉路紅外線CO2/H2O分析儀等，直接對植被與大氣之間的通量進行計算，直接長期對陸地生態系統進行CO2通量測定，同時又能為其他模型的建立和校準提供基礎數據。這一方法在區域和國家通量觀測研究網絡(AmeriFLUX，CarboEurope，OzFlux，Fluxnet－Canada，AsiaFlux，KoFlux等)中得到廣泛使用。
2植被碳匯計算方法應用可行性分析
2.1路域生態系統的特征分析公路具有其獨特的大尺度線性特征，絕大部分的公路都橫跨多個生態系統，所以一條公路的路域生態系統通常包括多個生態系統的綜合特性，是多種生態系統的復合體。公路工程的建設造成公路周邊的土壤條件、光照狀況、水分等環境因子發生改變，形成路域小環境。同時持續的人為干擾，引發路域植物群落內部對養分水分空間的競爭以及和外來人工綠化種的競爭，導致路域植被群落穩定性差，易退化。與穩定的自然生態系統相比，路域生態系統內部分化出許多由一種或若干種植物所構成的小群落，物種組成和群落結構具有自身特點。正是由于公路線性以及路域生態系統的復雜性，植被碳匯的估算較為復雜，現有的計算方法在交通行業的應用也受到很多的限制。因此，在方法的選擇上，也應當根據不同的目的、不同的研究范圍進行適當的選擇與調整。
2.2模型模擬法眾多的模型一般應用于區域或全球尺度的自然生態系統植被碳匯估算。模型參數獲取需要長期的定位觀測等方式獲得，而對于具有小環境特點且呈帶狀分布的路域生態系統而言，模型參數的獲取受到了很多限制，如若參考自然生態系統的參數值，可能會帶來更大誤差。此外，模型的構建是基于對現實過程的簡化，在此過程中眾多的假設和主觀判斷給模型帶來了很多隱藏的誤差。而且，模型參數和輸入數據的不確定性同樣影響著模型模擬結果的精度。因此，就目前交通行業的現狀來看，模型模擬法不宜作為路域植被碳匯估算方法。但是，在交通行業逐步建立起完善的交通環境監測網絡基礎上，可獲取路域生態系統小氣候的參數時，再對部分模型參數進行校正，對模型進行改良，將模型模擬法用于驗證與校核其他計算方法，提高碳匯計算精度。
2.3現場實測法目前，通過現場實測法對陸地生態系統植被固碳量的計算相對成熟，很多學者認為，以實測的方法來計算植被碳匯是誤差最小的測算方法。但是該方法耗時耗力，如若采用該方法對現有路網路域生態系統中的植被進行碳匯估算，由于公路里程的原因工作量將異常巨大，在短時間內很難完成。對此，在路域生態系統植被碳匯的估算中，可選擇典型的路段或區域采用該方法進行計算，并與遙感估算等方法相對比和結合，進行數據的校正，提高計算精度。
2.4遙感估算法利用遙感估算植被NPP就是基于地面上不同植被類型對不同波長太陽光的反射率來區分地表的植被覆蓋。公路是線性工程，長數十至數百公里，同時植被類型多樣，因而遙感技術的應用大大節約了路域植被現場調查的人力和時間成本。但同時路域范圍寬約為幾十米，在利用遙感技術時，對遙感圖像的分辨率要求較高，而高分辨率遙感影像價格也非?？捎^，這樣就增加了遙感影像的購買成本。因而在實際應用過程中，也需要考慮與現場實測法的結合，在滿足計算要求的前提下，節約成本。
2.5通量觀測法通量觀測法是基于微氣象學原理實現對監測樣地的連續、長期觀測，可應用于不同的生態系統碳通量的監測中，形成監測體系。但該法儀器設備價格較高，配套設施建設要求高，同時測量難度大，需要專業技術人員操作和定期維護。這些都限制了該方法在路域生態系統中的應用。因此，在現有條件下即使在路域小范圍內開展監測也具有一定的難度。然而，為保證路域生態系統植被碳匯估測的準確性，在今后的科學研究中可以借鑒現有通量觀測研究網絡的建設經驗，逐步選擇典型的路域環境建立觀測站點進行長期觀測實驗，積累相關基礎數據，實現路域生態系統長期碳通量觀測。
3討論與建議
碳循環的特點范文6
關鍵詞光度法； 海水； pH值； 流動注射分析； 間甲酚紫
1引言
pH值是衡量海水酸堿狀態的重要參數。過多的CO2溶解已引起了海洋酸化，導致了溶解無機碳的增加和碳酸鈣飽和度的降低[1，2]，海水表層的pH值平均每年下降約0.002[3]。海洋酸化和海洋碳酸鹽體系的改變會使依賴于化學環境穩定性的多種海洋生物面臨威脅，并對海洋生態環境產生顯著影響[4，5]。
觀測海水表層pH值的年度變化，pH值的測量精密度需優于0.002[6]。pH值、溶解無機碳（DIC）、堿度（TA）和二氧化碳分壓（PCO2）是海洋碳酸鹽體系的4個基本參數，研究海洋酸化和碳循環，需要準確定量碳酸鹽體系，這也對海水pH值的測量精度提出了更高的要求[7]。光度法測量精度高，已逐漸成為測量海水pH值的標準方法。目前，對于海洋酸化和碳循環的研究普遍采用光度法對海水pH值進行測量[2，8，9]。
基于海洋酸化和碳循環等研究的迫切需要，研究者已對基于光度法的海水pH值原位傳感器技術[10～13]和船載分析體系[14～17]展開了研究，所研究的測量系統精密度普遍低于0.002，準確度范圍為0.002～0.008。本研究以光度法和流動注射分析技術為基礎，建立了船載式海水pH值自動測量系統。流路由簡單的泵閥體系和流通池組成，光路由LED光源、光纖和光譜儀組成，并采用嵌入式技術實現體系的自動控制。與其它船載分析體系相比，本裝置在流路中采用定制的石英管狀流通池，既不易產生氣泡，又可以連接水浴保持恒溫， 利用指示劑被海水稀釋的過程進行指示劑干擾校正，操作簡單方便，可對每次測量進行實時校正，提高了校正的準確性。本測量體系可在實驗室或調查船中對所采集的海水進行pH值測量，具有測量速度快、精密度高、準確性好的特點。
2實驗部分
2.1實驗原理
光度法利用酸堿指示劑的二級解離平衡反應測定海水pH值，計算公式為：
2.2實驗裝置
本實驗采用自主搭建的高精度海水pH值測量系統裝置，如圖1所示。流路包括蠕動泵 （卡默爾流體科技有限公司）、脈沖泵（百柯流體科技有限公司）、兩位三通閥（百柯流體科技有限公司）、流體管路（聚四氟乙烯，內徑1 mm）帶有水浴套管的流通池（石英，流通池內徑5 mm，長度3 cm，套管內徑15 mm），其中海水進樣管路與三通閥的常開端（Normally open， NO）連接，指示劑管路與三通閥的常閉端（Normally closed， NC）相連，水浴套管與恒溫水浴相連；光路包括LED白光光源、光纖和光譜儀（QE6500，Ocean Optics）；電路控制系統采用ARM嵌入式芯片STM32F103核心板作為主控單元，控制全部泵閥的時序操作；海水樣品和流通池利用恒溫水浴（Julabo）保持恒溫。
配制濃度為1 mmol/kg的間甲酚紫鈉鹽（SigmaAldrich）溶液，加入NaCl使其濃度達到0.7 mol/kg（離子強度為0.7）。
2.3實驗流程
測量開始前，利用恒溫水浴將海水樣品以及流通池保持25℃恒溫；LED燈開啟預熱約10 min； 打開光譜儀，積分時間設置為10 ms， 扣除暗光譜基線。
測量時，首先三通閥處于常開狀態，開啟蠕動泵，流速約為8 mL/min，海水樣品進入管路和流通池，多余的樣品自廢液口流出，光譜儀記錄光強譜線作為空白海水光強（I0）；三通閥常閉端打開，常開端關閉，注射泵脈沖一次將20 μL指示劑泵入流路中后，三通閥處于常開狀態，開啟蠕動泵，海水推動指示劑在管路和流通池內流動混合，連接兩位三通閥和流通池的管路呈螺旋狀以便于兩者的混合，光譜儀測量混合溶液光強（I）并計算434， 487.6和578 nm吸光度A434， A487.6和A578（A=-lg（I/I0））。測量過程用時約1.5 min。
將混合過程中測得的一系列吸光度稻荽入公式（2）， （3）和（4）中，結合溫度、鹽度計算pH值。本實驗利用指示劑稀釋過程中間甲酚紫濃度和混合溶液pH值的變化推算海水pH值。將吸光度值在0.3～0.7之間的A487.6和pH值進行線性擬合，487.6 nm為間甲酚紫酸態和堿態的等吸收波長，可以指示間甲酚紫濃度，A487.6=0時的pH值即為間甲酚紫濃度=0時的海水pH值。
本系統測量得到的是25℃下海水pH值，結合碳酸鹽體系參數的互算關系，可以獲得采樣時現場溫度下的海水pH值[2，16，17]。
3結果與討論
3.1實驗裝置優化
3.1.1光源光源為LED白光燈，通過測量434， 487.6和578 nm波長的吸光度計算pH值。光度法手工測量海水pH值的方法[18]中同時測定了指示劑不吸收波長730 nm的吸光度，用于校正流通池位置變化引起的測量誤差。在本測量系統中光源穩定，由光強波動引起的吸光度誤差在0.001范圍內，并且流通池的位置固定，因此無需測量730 nm波長處的吸光度。
3.1.2流通池常用的流通池有“Z”型流通池[10]以及石英管狀流通池[15，17]。本裝置前期使用了光程2 cm的“Z”型流通池，該類型流通池流路管徑較小，在實驗中發現流路轉角處易積存氣泡，從而導致吸光度誤差較大。因而本裝置采用定制石英管狀流通池，流路內徑為5 mm，在海水流動過程中不易產生氣泡。流通池長度為3 cm，海水推動指示劑在流通池內混合，指示劑注入管路后，434， 487.6和578 nm波長處吸光度的變化如圖2所示。流通池外有水浴套管連接循環水浴，可保持流通池內海水樣品恒溫。
3.1.3光V儀
光譜儀輸入信號通過16位的A/D進行轉換，波長測量范圍為200～980 nm，狹縫為10 μm。指示劑摩爾吸收系數比值（ei）與測量體系有關。文獻中報道的ei值是由分辨率小于2 nm的臺式分光光度計測量得出，本實驗的光譜儀選擇10 μm狹縫，波長分辨率為1 nm，確保摩爾吸收系數比值數據引用的準確性。
光譜儀積分時間為8 ms～15 min，為了精確記錄海水和指示劑混合過程中吸光度變化，積分時間設為10 ms。
3.1.4指示劑干擾校正常用的方法是首先進行指示劑干擾校正實驗，即選取一系列不同pH值的海水，通過再次加入指示劑的方法得出吸光度比值R的校正公式，在實際測量中利用R的校正公式得出海水pH值， 手工法和一些自動測量系統均使用該方法[17，18]。但是這種方法過程復雜，并且重新配制指示劑時，還需要再次進行實驗得到與之匹配的校正公式。
利用指示劑稀釋時的濃度變化校正指示劑干擾，最早應用于SAMI傳感器[10]，該方法很大程度上簡化了工作程序，提高了校正的準確性，本裝置針對所搭建的測量系統對校正方法做了改進。在實驗中發現，過大或過小的吸光度值都會影響測量的準確性，因此在本裝置中利用0.3～0.7的A487.6值與pH值進行線性擬合。由于該測量體系在每次pH值測量時均進行指示劑干擾校正，因此對指示劑的濃度和pH值精度要求不高。實驗證明，利用pH=7.4和pH=7.7的指示劑在該測量裝置中測定統一海水樣品，結果僅相差0.0012。
3.1.5指示劑濃度
由于計算公式中R為吸光度比值，因此海水pH值的大小并不取決于指示劑濃度，經過校正后計算得出的pH值與指示劑濃度無關。在吸光度測量過程中，A487.6吸光度峰值高于0.8，A578的吸光度可達到1.5，過高的吸光度可能會影響pH值和指示劑濃度的線性關系，因此1 mmol/kg的指示劑濃度較為適合，指示劑濃度不宜過大。
3.2精密度與準確度
3.2.1精密度取青島棧橋附近海水樣品進行pH值測量。在指示劑不斷被稀釋吸光度減小的過程中，將 A487.6值與計算得出的pH值做線性回歸（圖3），圖3中所示海水樣品的pH=7.939。光度法測量海水pH值的精密度用標準偏差（SD）表示，多次測量該海水樣品，精密度為0.0013（n=14）。
計算殘差ΔpH值，即指示劑稀釋過程中pH值相對于線性擬合后pH值的差值（圖4），ΔpH值在-0.003～0.003范圍內，大部分處于-0.002～0.002之間。
采集了青島沙子口、石老人、中苑碼頭附近海水，所測得pH值分別為8.031，7.926和7.985，測量精密度均可達到約0.001的水平。
3.2.2準確度
光度法測定的海水pH值為總氫離子標度。以A. Dickson（斯克里普斯海洋研究所）提供的基于總氫離子刻度的Tris緩沖溶液（BATCH #T27）作為標準物質，檢驗本方法的測量準確度，該Tris緩沖溶液的pH值的偏差在0.002以內，在25℃時pH=8.0935。利用本實驗裝置測量Tris緩沖溶液，所測結果與標準值的偏差為+0.0059。
本實驗采用的是未經提純的間甲酚紫指示劑。有研究表明，未經提純的不同品牌或不同批次的間甲酚紫指示劑存在系統誤差，會導致pH值測量偏差高達0.01[19]。對指示劑進行純化可以消除該誤差，目前已有文獻報道了指示劑的純化研究工作，并對指示劑的相關參數做了重新測定[20～22]。使用純化后的指示劑是光度法測量海水pH值的趨勢。
4結 論
相對于手工方法，本系統的測量環境較為封閉，測量速度快，無需另外進行指示劑校正的實驗，并且有較高的精密度和準確度，適合于在實驗室和調查船中對批量海水進行測量，可為基于光度法的高精度海水pH值傳感器的研制提供理論依據和技術支持。
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