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碳循环的特点范文1
关键词：探究教学模式 生态系统 物质循环
教学模式是联系教学理论与教学实践的中心环节，是在一定教学思想和教学理论指导下建立起来的教学活动的基本框架结构，它既能够使教学理论得以具体化，又能够使教学实践得以概括化。探究教学是世界各国基础教育课程改革的突出特点，在生物教学中，探究教学更成为其中心环节。20世纪中叶，美国著名生物学家、教育家施布瓦在《生物学教师手册》中提出“诱发探究”的概念，将探究教学作为现代教学的一种学习和教学模式。我国《普通高中生物课程标准（实验）》指出：“生物科学作为由众多生物事实和理论组成的知识体系，是在人们不断探究的过程中逐步发展起来的。”本文以人教版高中生物必修3《稳态与环境》第5章第3节“生态系统的物质循环”为例，谈谈探究教学模式在高中生物教学中的应用。
人教版高中生物必修3《稳态与环境》第5章“生态系统及其稳定性”包括：生态系统的结构、功能和稳定性等三个部分的内容，其中生态系统的功能部分是本章的重点与难点，包括生态系统的能量流动、物质循环、信息传递等三个方面，教材用三个小节的篇幅进行叙述。物质循环作为生态系统的重要功能之一，出现在教材的第三节，是在学生掌握生态系统的结构、生态系统的能量流动等基础知识上展开。本节内容的教学目标是：以碳循环为例，分析、理解生态系统的物质循环过程，掌握生态系统物质循环的概念和特点；探讨温室效应的原因，培养学生的环境保护意识；理解能量流动和物质循环的关系。
1.巧用导言，创设探究情境
导言如同戏剧中的“序幕”，能渲染气氛、启迪思维、创设情境。在课堂教学中设计一个好的导言，能唤起学生的学习兴趣，激发学生的求知欲望，使学生进入最佳的学习状态，积极主动地投入到这一节课的学习中来。在本节课的教学中，我将两周前制作好的放在教室靠窗边的后书架上的一个密闭生态缸拿到讲台上进行展示，创设生动具体的探究情境，通过提出一个个的探究问题，使学生的注意力迅速集中到课堂教学中来，将枯燥的学习转化为学生积极参与的探究活动。
师：这是一个密闭的生态缸，里面有小鱼小草，我们一直把它放在教室靠窗边的后书架上，里面的生物都生活得很好。但是，假如我们把它搬到另一个位置，就会发现没过多久里面的生物都死了，请问，我们把它搬到了什么地方？
生：没有阳光的地方。
师：生态缸为什么要放在有阳光的地方？
生：绿色植物的光合作用需要阳光。
师：没错，有光绿色植物才能进行光合作用，然后怎样？
生：然后制造有机物、产生氧气，维持生态缸里生物的生存。
师：前面我们学习了能量流动，能量流动的特点是什么？
生：能量流动的特点是单向运动、逐级递减。
师：所以？
生：所以生态系统需要依靠太阳源源不断地提供能量。
师：但是，我们制作好生态缸后就把它密闭起来，没有加入过什么物质。密闭的生态缸中各种生物所需的物质如何得到补充？难道能量是不能循环利用，而物质可以循环利用？今天我们就来研究这个问题。
所谓兴趣是最好的老师，通过课堂教学导言的设计，创设了探究情境，使课堂马上“活”了起来，这样学生就在不知不觉中走进了兴趣盎然的探究学习。
2.善用课件，整合探究资源
戴尔的“经验之塔”理论指出，位于塔中部的替代经验，能冲破时空的限制，弥补学生直接经验的不足。多媒体课件的有效使用，为课堂教学中探究活动的进行提供了可视可感的鲜活素材，易于培养学生的探究能力，同时可以使学生的认识沿着“从生动的直观到抽象的思维”的路线前进。
例如碳循环是本节课的教学重点，为了帮助学生更好地理解生态系统的碳循环过程，我制作了碳循环的课件，以实物图解形式动态演示了碳循环的具体过程，并设计了探究式导学案，学生4～6人一组按照导学案进行层层深入的探究活动，形成关于碳循环过程的清晰概念。碳循环的形式：CO2；碳在无机环境中存在的形式：CO2（和碳酸盐）；碳在生物体内的存在形式：含碳有机物；碳进入生物体的主要途径：绿色植物的光合作用；碳在生物体之间传递的途径：食物链（网）；碳进入大气的途径：生物的呼吸作用、分解者的分解作用、化石燃料的燃烧。然后应用课件回顾了第一节生态系统的结构中关于生态系统的成分：非生物的物质与能量、生产者、消费者、分解者，并以动画形式演示了碳在大气与生物群落之间的循环以及在生物群落内部的传递，作为学生探究活动的梳理与提升。最后形成如下知识总结：
又如能量流动和物质循环的关系是本节课的教学难点。在日常的教学中，教师通常是引导学生以前面所学知识进行对比形成结论。我的处理是制作了多媒体课件，以动画形式展示了生态系统中大气与生物群落之间以及生物群落内部，物质合成与分解（图中实线）的同时所发生的能量（图中虚线）储存与释放，组织学生进行小组探究讨论，然后通过导学案上设计的表格进行归纳，很好地突破了这一难点。
3.引导拓展，提升探究能力
碳循环的特点范文2
【摘要】绿色低碳循环农业经济发展模式具有巨大发展优势，已经成为当代现代农业发展的必然，但在绿色低碳循环农业经济发展过程中，一些地区，特别是内蒙古的一些县市，由于地域特点，还需要深入调查研究，以更加切合当地的发展措施进一步推进绿色低碳循环农业经济。就此，本文作者在深入研究的基础上，提出了可资借鉴的措施，现总结于此，与同仁商榷。
【关键词】绿色低碳 循环农业 经济发展 措施研究
一、县域农业经济发展的现状及存在的问题
改革开放三十多年来，农村经济发展基本还停留在小农经济的个体单户动作状态中，特别是北方的内蒙古，土地贫瘠，水源缺泛，新世纪更具发展优势的创新技术运用极少，不能为农业经济的可持续性发展提供优质的条件，农业经济发展亟待培育新型的增长方式。
1、农业生产经营相对分散经济效益低下。
自一九八七农村实行联产承包以来，内蒙古地区直到现在还处于分散的个体生产状态，尽管在土地流转以来，农户有的把土地承包出去，使得农业经济小部分地走上了集约式发展，但由于各种原因，农业产业化发展还是没有多大起色。农业生产基本处在粗放型阶段，抗风险能力差，农产品附加值不高，已经不能适应现代农业的发展和社会的需要。
2、村镇农业生产基础设施比较薄弱，农业科技应用不广泛。
改革三十多年来，内蒙古大部分地区农业基础设施建设是取得了一定的成就的，但也很难弥补土地承包时对水利设施的严重破坏，因而很多地方农作物的收成还决定于天气的好坏，倘若遇到旱灾或洪灾，则农作物的收成会损失很大，农业抵御自然灾害的能力还相当脆弱。再加农民文化成度不高，科学知识短缺、用科学种田的意识淡薄，因而在病虫害防治、新作物的引进、化肥的选择、农药的用量、使用的周期方面做的并不怎么到位，从而就在一定程度上影着农业生产的收成，并在饮食的安全上会出现诸多问题。
3、土地资源浪费严重，生态环境遭到破坏。
近些年来，由于地下水位下降，土地盐碱化、沙化的现象越来越严重，加之大水满灌式灌溉方式，不仅降低了水资源的利用率，而且给资源和环境带来了巨大的压力，使生态环境遭到了严重的破坏，严重不利于农业生产的可持续发展以及社会的稳步向前发展。加之当地政府为了发展经济，加快了工业化进程，工业生产的“废水、废气、废渣”等污染日益严重，大量的固体废弃堆积占用了大面积的农田，使地下水资源的污染日益加重，极大地影响了内蒙古地区农业的发展。
二、县域农业经济发展的方向及特点
1、以可持续发展为理念，推动绿色低碳循环农业经济。
内蒙古地区的县域农业经济应该以可持续发展为理念，加快经济转变方式，调整产业结构，走绿色低碳循环发展的农业经济之路。因为，绿色农业经济是以市场需求和经济、生态协同发展为原则的，是传统农业经济走上新型农业发展模式的必由之路，是对各种农业资源进行开发并保持农业生态系统的良性循环的最好方式，是农业资源可持续利用的最佳方式。这种发展方式是实现农业生产经营与社会、生态资源的协调发展，是可持续发展经济的重要组成部分。
2、深入认识绿色低碳循环农业经济的价值。
我们知道，发展绿色低碳循环农业经济是我国农业经济增长主要方式，同样，也是内蒙古地区县域农业经济发展的最佳方式。内蒙古县域虽然地广人稀，土地资源丰富，但是土地贫瘠，可用于农业开发的土地却有限，已经开发的土地又面临着高消耗、高污染的问题，这种传统农业经济发展方式已经不能适应现代农业经济发展的现实，因此，县域农业经济必须采取低碳农业发展模式，才能提高经济效益。内蒙古县域农业的发展还要注意土地污染和大气污染的问题。在传统农业经济发展中，由于大量使用化肥、农药，工业用水的乱排乱放，水土污染日益严重，而发展低碳农业有利于保护环境，更有利于提升农业产品的质量，切实解决好粮食安全问题，因而绿色低碳循环农业经济就成为解决这一问题的根本出路。
三、县域绿色低碳循环农业经济发展措施
1、加大低碳农业技术的推广力度。
近年来，我国一些农业发达地区的低碳农业技术的研发和推广已经取得了很大的成就，发展县域农业低碳经济就应该大力推广现有的好经验、好技术。首先政府要通过财政政策进行支持和引导，引导社会资金的不断投入低碳农业生产中来，为发展低碳农业提高充足的资金。其次要积极构建引进低碳技术推广的服务体系建设，积极引导和帮助广大农民学会运用先进农业技术，使技术真正运用到低碳农业生产中。第三要加强农村地区新型农机技术的推广力度，组织农民学习新技术，开展免费农业教育课堂培训业务，宣传新型低碳农机的作用，使低碳农机在农村得到真正使用。
2、提升低碳农业经济从业人员的发展理念。
首先，绿色低碳循环农业是以科学发展观为指导理念的，加强从业人员树立绿色低碳循环农业经济发展的理念是十分重要的。这里我们提出了从业人员的概念，就是针对当前的农业从业者的现状。自土地流转以来，有的农民把自己承包的土地流转出去，城市一些人员获得了这些流转的土地，他们也就成了“二手农民”，他们往往是“短视”的，往往以掠夺式经营方式获取短期利益，因而要教育他们树立正确的现代农业发展观，坚持绿色低碳循环农业发展理念，走科学的可持续的农业发展道路：低投入、低能耗、低排放、低污染、高效益的现代低碳农业经济发展道路。同时要对他们加强低碳知识的宣传教育，加大对《大气污染防治法》《资源保护法》等资源环境保护相关法律法规的宣传力度，还要适当利用优惠的经济政策引导农业经济发展方式的转变，大力鼓励和扶持绿色低碳农业生产。
3、加快产业结构的调整
目前，内蒙古地区县域正处在工业化发展时期，二氧化碳的排放给本地区的环境带来了很大的压力，因此，要对产业结构进行调整，完成产业结构的升级换代，以促进绿色低碳循环农业经济的发展，提高县域农业的产量和质量，进而提升当地粮食安全水平，为当地居民创造良好的生活环境。
参考文献：
[1]陈诗一.中国的绿色工业革命：基于环境全要素生产率视角的解释（1980―2008）[J].经济研究，2010（11）：21-34+58.
碳循环的特点范文3
一、选择题
1.干旱环境下，森林中树木的根系比正常情况下扎得更深且分布更广，根本原因是()
A.生态系统具有一定的自我调节能力
B.森林中植物生长旺盛
C.森林有物质和能量的流动
D.森林生态系统的稳定性高
2.要使海洋生物资源可持续利用，就必须保持海洋生态系统的动态平衡。对一个平衡的生态系统来说，下列相关叙述错误的是()
A.具有一定的自我调节能力
B.能量流动与物质循环保持动态平衡
C.植物与动物的数量相等
D.生物成分之间相互制约、相互协调
3.(2014·江苏高考改编)下列关于生态系统中物质循环和能量流动的叙述，正确的是()
A.富营养化水体出现蓝细菌水华的现象，可以说明能量流动的特点
B.人工鱼塘生态系统中能量的来源只有太阳能
C.食物链各营养级中约10%的能量会被分解者利用
D.无机环境中的物质可以通过多种途径被生物群落反复利用
4.(2014·天津高考改编)图a、b分别为农村和城市生态系统的生物量(生命物质总量)金字塔示意图。下列叙述正确的是()
A.两个生态系统均存在着反馈调节机制
B.两个生态系统的营养结构均由3个营养级组成
C.城市生态系统不具有自我调节能力
D.流经两个生态系统的总能量均是其植物所固定的太阳能
5.有些人工林面积大，构成的树种单一，树木年龄和高度比较接近，树冠密集，这种森林被称为“绿色沙漠”。以下分析不正确的是()
A.植物种类单一，无法提供多样的食物或栖息环境，因而动物种类也十分稀少
B.密集的树冠遮挡了阳光，使林下缺乏灌木层和地表植被，群落结构简单
C.营养结构简单，食物链短，生态系统的稳态容易维持
D.生物多样性水平低，缺少天敌对虫害的控制，易爆发虫害
6.环境问题是全世界人民密切关注的问题，以低能耗、低污染、低排放为基础的低碳经济模式越来越成为促进国家经济持续增长和可持续发展的重要经济模式。下列说法正确的是()
A.煤、石油和天然气的大量燃烧，致使大气中的CO2急剧增加
B.大气中CO2进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进入大气的方式只能是微生物的分解作用
D.大力植树造林是缓解温室效应的方法
7.下面为碳循环示意图，甲、乙、丙表示生态系统中的三种成分，下列叙述正确的是()
A.碳循环是指二氧化碳在甲与丙之间不断循环的过程
B.乙在该生态系统中均处于第二营养级
C.甲、乙、丙共同组成生态系统
D.生物X可能不具有细胞核，生物Y可能含有线粒体
8.下面为某生态系统的部分物质循环简图，其中M表示非生物的物质和能量。相关叙述正确的是()
A.若M表示大气中的CO2，则碳元素在图中④过程中是以有机物形式传递的
B.从图中我们可以看出能量伴随着物质循环而循环
C.若M表示大气中的CO2，则碳元素可在生物群落中反复循环利用
D.若M表示无机环境中的能量，则①的能量值为②与③对应的能量值之和
9.下面是利用人工湿地净化生活污水的原理简图。下列说法正确的是()
A.该生态系统中的所有生物构成了一个生物群落
B.流入该生态系统的总能量是生产者固定的太阳能
C.由于生态系统具有自我调节能力，故该湿地可以处理大量的污水
D.增加该湿地中生物种类可提高能量传递效率
10.动物生态学家对林区周边区域进行了4种经济动物的调查，结果如下表：区域种群
物种一 二 三 四 五 A A1 A3 A5 B B2 B3 B4 C C1 C2 C3 D D1 D2 D3 D5
根据表中信息，有关叙述错误的是()
A.被调查的4种动物中，分布最广的是物种D
B.A1、A3、A5之间可能存在地理障碍，不存在生殖隔离
C.如果各物种存在着食物关系，且物种A处于营养级，那么各动物之间的食物关系是BDCA
D.如果选一区域，用标志重捕法调查4种经济动物的种群密度，选取第三号区域
11.下面为某生态系统的物质和能量流向示意图(能量传递效率按10%计算)。下列有关叙述正确的是()
A.X1过程的完成必须依赖一种具有双层膜结构的细胞器
B.X1过程吸收的CO2总量与Y1、Y2、Y3……及Z过程释放的CO2总量相等
C.当该生态系统处于相对稳定状态时，X3过程的能量值约为X1过程能量值的1%
D.Z1、Z2、Z3……过程提供的有机物中的碳将全部转变为Z过程释放的CO2中的碳
12.下图一为科学家提供的大气中近40年每月平均二氧化碳浓度图，图乙为碳元素在生态系统中循环的模式图，“甲、乙、丙”表示生态系统的生物成分，“a～g”表示生理过程。下列相关叙述中，正确的是()
A.图一所示CO2浓度逐年升高，主要原因是植物被破坏，使CO2的消耗减少
B.图二中c过程代表光合作用，f过程代表微生物的呼吸作用
C.图二中甲代表的营养级在生态系统的食物链中占有的碳元素最多
D.图二中丙所代表的生物的细胞内没有成形的细胞核
二、非选择题
13.(2014·全国卷Ⅱ)某陆地生态系统中，除分解者外，仅有甲、乙、丙、丁、戊5个种群。调查得知，该生态系统有4个营养级，营养级之间的能量传递效率为10%～20%，且每个种群只处于一个营养级。一年内输入各种群的能量数值如下表所示，表中能量数值的单位相同。
种群 甲 乙 丙 丁 戊 能量 3.56 12.80 10.30 0.48 226.50 回答下列问题：
(1)请画出该生态系统中的食物网。
(2)甲和乙的种间关系是________;种群丁是该生态系统生物组分中的________。
(3)一般来说，生态系统的主要功能包括__________________、____________，此外还具有信息传递等功能。碳对生物和生态系统具有重要意义，碳在________和________之间的循环主要以CO2的形式进行。
14.(2014·江苏高考)机场飞行跑道及场内小路旁多是大片草地，有多种动物栖息。下图是某机场生态系统食物网的主要部分。
请回答下列问题：
(1)此食物网中，小型猛禽分别处于________营养级。
(2)机场内的小鸟初遇稻草人十分惊恐，这种反应属于________反射。
(3)为了进一步驱鸟，某机场先铲除原有杂草，而后引种了虫和鸟都不爱吃的“驱鸟草”，机场内小鸟大为减少。以后“驱鸟草”逐渐被杂草“扼杀”，这种生物群落的变化过程属于________演替。
15.图1是某人工湿地生态系统的碳循环图解，其中的生物主要有荷花(挺水植物)、绿藻(浮游植物)、黑藻(沉水植物)、轮虫等浮游动物以及人工放养的鱼和鸭等。图2是该系统中能量流经初级消费者的示意图。请据图回答问题：
(1)被称作该人工湿地生态系统“基石”的生物有：_________________________，它们在空间的配置情况体现了群落的________结构，提高了光能的利用率。“人工湿地”净化污水的作用是通过不同类型的水生植物和______________的共同作用实现的;当过量的污水进入该人工湿地时，该人工生态系统将遭到破坏，这说明生态系统的________________是有一定限度的。
(2)请在图1中用恰当的箭头和文字补充完成该人工湿地公园的碳循环图解。
(3)该人工湿地公园的能量来源包括________________________。若图2中A表示初级消费者的摄入量，那么，D表示________________________________。
1.选A 干旱条件下植物的根扎得深、分布广，才能保持水分的正常吸收，抵抗外界恶劣的环境，说明森林生态系统具有一定的自我调节能力。
2.选C 生态系统平衡时，植物与动物数量不一定相等。
3.选D 富营养化水体出现蓝细菌水华是大量有机污物排到江湖中导致藻类大量繁殖引起的，不能说明能量流动的特点;人工生态系统的能源来源部分为太阳能，也可源自人为添加的鱼饲料。生态系统中能量流动是单向递减的，其传递效率是10%，即10%的能量被下一营养级所同化。生态系统的物质循环带有全球性和循环往复性，因此无机环境中的物质可以通过多种途径如光合作用、根的吸收进入生物群落被生物利用。
4.选A 反馈普遍存在于生态系统中，通过负反馈可调节生物种间关系，以维持生态系统的稳定;营养级是指不同的生物种群，而图a和b中的动、植物的种类不确定，无法判断两图中有几个营养级;城市生态系统也具有一定的稳定性，具有自我调节能力;图b中人的数量明显多于植物的量，应有外界能量流入。
5.选C 题干信息“树种单一”说明植物种类少，无法提供多样的食物或栖息环境，因而动物种类也十分稀少;“树冠密集”遮挡光照，使林下缺乏灌木层和地表植被，群落结构简单;营养结构简单，食物链短，生态系统的稳态容易被破坏。
6.选A 近代工业的迅速发展，导致化石燃料大量燃烧，打破了生物圈中碳循环的平衡，因此减缓温室效应的重要措施是减少化石燃料的燃烧。光合作用和化能合成作用都能够固定大气中的CO2。动植物的呼吸作用和微生物的分解作用都能释放CO2。
7.选D 图中甲为生产者，X可为没有叶绿体但能进行光合作用的生物。乙为消费者;丙为分解者，Y可为营腐生生活的真菌等，真菌含有线粒体等细胞器。碳循环是指碳元素在生物群落与无机环境之间的循环。乙中包括各种消费者，可处于不同的营养级。甲、乙、丙共同形成生物群落。
8.选A 碳在生物群落内部是以有机物的形式传递的，图中④表示捕食关系。能量是单向流动的，不能循环利用。碳在无机环境和生物群落之间反复循环利用，而不是在群落内反复利用。①表示生产者固定的总能量，除包括②③外，还包含消费者通过呼吸作用散失的能量。
9.选A 流入该生态系统的总能量是生产者固定的太阳能及生活污水中的化学能;生态系统的自我调节能力有限，若排入的污水超过其调节能力范围，则该湿地不能进行处理;增加湿地中生物种类不能提高该生态系统的能量传递效率。
10.选C 从表中信息可知，D物种分布的区域最广;由于A1、A3、A5处于三个不同的区域且属于同一物种，所以可能存在地理障碍，不存在生殖隔离;从第五号区域动物的分布能确定A与D之间应存在捕食关系;只有第三号区域内有4种经济动物，所以选择第三号区域调查四种动物的种群密度。
11.选C 图示X1表示光合作用固定CO2的过程，参与的生物可能是绿色植物或原核生物蓝细菌等，蓝细菌等原核生物没有叶绿体。X2、X3等表示动物通过摄食同化有机物的过程，Y1、Y2等表示生产者和消费者通过呼吸作用释放CO2的过程，Z表示分解者的分解作用。一般情况下，X1过程固定的CO2总量大于Y和Z过程释放的CO2总量，因为还有一部分有机物未被利用。Z1、Z2、Z3……过程提供的有机物中的碳还有一部分转化为分解者自身的有机物。当生态系统达到相对稳定时，X3=X1×10%×10%。
12.选C 图一中CO2浓度逐年升高主要是由化学燃料的燃烧造成的; 图二中甲是生产者，乙是消费者，丙是分解者，丁是无机环境中的CO2库，c过程为消费者的呼吸作用，f过程为分解者的呼吸作用;甲是生态系统的第一营养级，固定的有机物中的能量是流经生态系统的总能量，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，真核生物有成形的细胞核。
13.解析：(1)根据“营养级之间的能量传递效率为10%～20%”可知，戊中能量最多，处于第一营养级，乙和丙中能量相差不多，都处于第二营养级，甲处于第三营养级，丁处于第四营养级，因此可得出该生态系统中的食物网。(2)根据(1)中的食物网简图可以看出甲和乙之间的关系为捕食，戊是生产者，而甲、乙、丙和丁都为消费者。(3)生态系统的主要功能是能量流动、物质循环和信息传递。碳在无机环境和生物群落之间是以CO2的形式进行循环的。
答案：(1) (2)捕食 消费者(其他合理答案也可) (3)物质循环 能量流动 生物群落 无机环境(其他合理答案也可)
14.解析：(1)食物链的起点是草，本食物网中小型猛禽分别位于第三、四、五营养级。(2)小鸟初遇稻草人十分惊恐，是后天习得的，属于条件反射。(3)驱鸟草逐渐被杂草“扼杀”，出现新的优势种，这是在已有生物生长的地方发生的演替，属于次生演替。
答案：(1)第三、第四、第五 (2)条件 (3)次生
15.(1)生态系统的基石是生产者：荷花、绿藻、黑藻。挺水植物、浮游植物、沉水植物是垂直方向上的分布，为垂直结构。 微生物和生产者都可以净化污水。过度污染，生态系统将遭到破坏，因为生态系统的自我调节能力是有限的。(2)注意无机环境和生产者之间是双向箭头。(3)人工湿地公园的能量可来源于生产者固定的太阳能，也
可来自生活污水。A表示摄入量，那么，B应为同化量，D为细胞呼吸消耗量。
答案：(1)荷花、绿藻、黑藻 垂直结构 微生物
碳循环的特点范文4
一、相似概念，举例辨析
描述生物群体的概念有“种群”、“群落”、“生态系统”、“生物圈”，如何有效区分不混淆？我们可以尝试以下步骤，首先将这些概念按照描述对象从小到大的顺序排列出来：种群―群落―生态系统―生物圈，然后引导学生举例进行辨析，如一个池塘里所有的鲤鱼属于一个种群，池塘里所有的生物属于群落，一个池塘就是一个生态系统，而全球所有的生态系统就构成生物圈.通过举例辨析，学生能了解生态系统就是由生物群落和无机环境共同组成的一个系统，这只是一个表观认识，我们还需要在此基础上进一步深入.
二、构建概念模型，逐步深入
生态系统的类型有草原生态系统、森林生态系统、湿地生态系统、海洋生态系统、农田生态系统等等，这些生态系统里的生物和环境、生物和生物之间并不是互不影响的，它们之间相互作用，相互影响，构成了一个统一的整体.我们可将学生尝试分成多组，让每组以不同的生态系统为例，以概念图模型的方式画出生物之间及生物与环境之间的关系.为防止学生画图时不能确定方向，教师应提出以下要求：①因各生态系统里的生物种类众多，只要写出各种类型的代表生物即可；②物质和能量是生命活动存在的最基本条件，要求画出每种生物的物质和能量来源；③生物和其生存的环境是不可分割的统一整体，要求图中体现出生物与环境中的关系.
对于各小组完成的概念图模型，可通过设计问题组来进行概念的深入，第一组：①生态系统包括哪些成分？②生态系统中哪些成分是必不可少的？③捕食链包含生态系统中的哪些成分？通过第一组的问题学生会了解生态系统包含非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者四大成分，其中生产者能把无机物合成有机物，为其他生物提供了物质和能量，分解者能把有机物分解成无机物，可见，如果没有生产者和分解者，生态系统的物质循环功能将停止，生态系统就会崩溃.捕食链是食物链的常见类型，由生产者和消费者组成.食物链和食物网是生态系统的营养结构，是生态系统物质循环和能量流动的渠道.第二组问题串：①生产者所需要的物质和能量来自哪里？②流经生态系统的总能量是什么？③能量在生物之间传递的形式是什么？传递效率是100%吗？④生态系统的物质循环具有什么特点？⑤生态系统的物质循环和能量流动可单独进行吗？⑥生态系统中存在信息传递吗？通过此组问题，主要是让学生掌握生态系统的物质循环和能量流动是同时进行、不可分割的，能量主要通过生产者的光合作用输入群落，并以化学能的形成随有机物在营养级之间传递，但每种生物都会通过呼吸作用散失部分能量，这样能量流动具有单向传递、逐级递减的特点；物质循环中的物质是指组成生物体的各种化学元素，可通过碳循环的例子简要说明物质循环具有循环利用、全球性的特点.另外，生态系统中的信息传递可发生在生物与环境之间、生物与生物之间，它能决定能量流动和物质循环的方向和状态.第三组问题串：①生态系统是一个静止的封闭系统吗？②不同的生态系统的稳定性相同吗？与什么有关？③尝试构建生态系统概念的通用模型.第三组问题旨在让学生了解生态系统是一个开放的保持动态平衡的系统，生态系统的开放性决定了系统的动态和变化，开放给生态系统提供了可持续发展的可能性.最后将各组绘制的模型整合成生态系统概念的通用模型，在通用模型里包含了生态系统的四大成分，展示了生态系统是生物群落与环境之间通过物质循环、能量流动、信息传递所形成的统一的整体.
碳循环的特点范文5
1.1关于模型模拟法，中国学者借鉴国外经验改进了CEVSA，CASA，GLO－PEM，BEPS等多个陆地生态系统碳循环模型，同时根据中国的情况研发了AVIM2，Agro－C，FORCCHN，DCTEM等陆地生态系统模型，研究了陆地生态系统的净初级生产力和碳储量、气候变化和土地利用变化对中国陆地生态系统碳循环的影响等问题。这些模型现在已经被广泛地应用于草地、农田、森林等生态系统生物量和生产力的模拟，并且对不同的生态系统类型分别建立了不同的参数和计算系统。模型一般以天或月为运行的时间步长，模型参数涉及气温、降雨量、光照等气候因子，植物本身的生物学特性、土壤特性等指标来计算生态系统的生物量和生产力。
1.2现场实测法现场调查法一般是指设立典型的样地，通过收获植被生物量、枯落物和土壤等碳库的碳储量，在连续测定的基础上可以分析生态系统各部分碳库之间的流通量，输入系统的NPP和离开系统的枯落物与土壤的碳排放速率。然而对于大面积的森林植被采用收获法测定碳汇量比较困难，一般伐倒少许树木，确定生物量与胸径或树高的回归关系，然后利用回归关系和所有树木的实测胸径或树高推算样地的生物量，而区域性的森林资源清查数据主要是木材材积量，还需要借助生物量换算因子(BEF)等方法才能将其转换为森林植被生物量，再根据生物量与碳量的转换系数求林地的固碳量。对于园林植被，一般根据不同植物个体的叶面与胸径、冠高或冠幅的相关关系，通过实测建立不同植株个体绿量的回归模型，应用回归模型计算绿地或地区绿量的总和，从而在实测单株植物固定CO2碳量基础上，根据绿量即可计算出植被的固碳量。
1.3遥感估算法遥感估算法是指通过遥感手段从遥感数据中获取归一化植被指数(NDVI)，在GIS技术的支持下，建立NDVI与叶面积指数及植被覆盖度等的关系，结合地面调查，推断出植被指数与生物量之间的关系进而求得生物量，然后计算碳汇储量。随着遥感技术的发展，遥感估测植被碳汇成为较为便捷的方法，适用于大尺度范围内的植被碳库的变化研究。近年来的研究逐渐将遥感与模型相结合，通过遥感反演获取地面物理参数，如地面反照率、叶面积指数、土壤湿度等，可直接作为陆地生态系统碳循环模型的驱动变量或参量，以充分发挥模型的过程机理定量化和遥感信息的宏观、动态的长处。
1.4通量观测法通量观测法是指建立在气象学基础上，通过测量近地面层的湍流状况和被测气体的浓度变化来计算被测气体的通量的方法，是最为直接的可连续测定CO2和水热通量的方法，也是目前测算碳汇最为准确的方法。目前，基于涡度相关技术的通量观测已经成为研究陆地生态系统碳循环与全球变化科学的重要手段，其特点在于采用较为精密的仪器包括三维声速风速仪、闭路红外线CO2/H2O分析仪等，直接对植被与大气之间的通量进行计算，直接长期对陆地生态系统进行CO2通量测定，同时又能为其他模型的建立和校准提供基础数据。这一方法在区域和国家通量观测研究网络(AmeriFLUX，CarboEurope，OzFlux，Fluxnet－Canada，AsiaFlux，KoFlux等)中得到广泛使用。
2植被碳汇计算方法应用可行性分析
2.1路域生态系统的特征分析公路具有其独特的大尺度线性特征，绝大部分的公路都横跨多个生态系统，所以一条公路的路域生态系统通常包括多个生态系统的综合特性，是多种生态系统的复合体。公路工程的建设造成公路周边的土壤条件、光照状况、水分等环境因子发生改变，形成路域小环境。同时持续的人为干扰，引发路域植物群落内部对养分水分空间的竞争以及和外来人工绿化种的竞争，导致路域植被群落稳定性差，易退化。与稳定的自然生态系统相比，路域生态系统内部分化出许多由一种或若干种植物所构成的小群落，物种组成和群落结构具有自身特点。正是由于公路线性以及路域生态系统的复杂性，植被碳汇的估算较为复杂，现有的计算方法在交通行业的应用也受到很多的限制。因此，在方法的选择上，也应当根据不同的目的、不同的研究范围进行适当的选择与调整。
2.2模型模拟法众多的模型一般应用于区域或全球尺度的自然生态系统植被碳汇估算。模型参数获取需要长期的定位观测等方式获得，而对于具有小环境特点且呈带状分布的路域生态系统而言，模型参数的获取受到了很多限制，如若参考自然生态系统的参数值，可能会带来更大误差。此外，模型的构建是基于对现实过程的简化，在此过程中众多的假设和主观判断给模型带来了很多隐藏的误差。而且，模型参数和输入数据的不确定性同样影响着模型模拟结果的精度。因此，就目前交通行业的现状来看，模型模拟法不宜作为路域植被碳汇估算方法。但是，在交通行业逐步建立起完善的交通环境监测网络基础上，可获取路域生态系统小气候的参数时，再对部分模型参数进行校正，对模型进行改良，将模型模拟法用于验证与校核其他计算方法，提高碳汇计算精度。
2.3现场实测法目前，通过现场实测法对陆地生态系统植被固碳量的计算相对成熟，很多学者认为，以实测的方法来计算植被碳汇是误差最小的测算方法。但是该方法耗时耗力，如若采用该方法对现有路网路域生态系统中的植被进行碳汇估算，由于公路里程的原因工作量将异常巨大，在短时间内很难完成。对此，在路域生态系统植被碳汇的估算中，可选择典型的路段或区域采用该方法进行计算，并与遥感估算等方法相对比和结合，进行数据的校正，提高计算精度。
2.4遥感估算法利用遥感估算植被NPP就是基于地面上不同植被类型对不同波长太阳光的反射率来区分地表的植被覆盖。公路是线性工程，长数十至数百公里，同时植被类型多样，因而遥感技术的应用大大节约了路域植被现场调查的人力和时间成本。但同时路域范围宽约为几十米，在利用遥感技术时，对遥感图像的分辨率要求较高，而高分辨率遥感影像价格也非常可观，这样就增加了遥感影像的购买成本。因而在实际应用过程中，也需要考虑与现场实测法的结合，在满足计算要求的前提下，节约成本。
2.5通量观测法通量观测法是基于微气象学原理实现对监测样地的连续、长期观测，可应用于不同的生态系统碳通量的监测中，形成监测体系。但该法仪器设备价格较高，配套设施建设要求高，同时测量难度大，需要专业技术人员操作和定期维护。这些都限制了该方法在路域生态系统中的应用。因此，在现有条件下即使在路域小范围内开展监测也具有一定的难度。然而，为保证路域生态系统植被碳汇估测的准确性，在今后的科学研究中可以借鉴现有通量观测研究网络的建设经验，逐步选择典型的路域环境建立观测站点进行长期观测实验，积累相关基础数据，实现路域生态系统长期碳通量观测。
3讨论与建议
碳循环的特点范文6
关键词光度法； 海水； pH值； 流动注射分析； 间甲酚紫
1引言
pH值是衡量海水酸碱状态的重要参数。过多的CO2溶解已引起了海洋酸化，导致了溶解无机碳的增加和碳酸钙饱和度的降低[1，2]，海水表层的pH值平均每年下降约0.002[3]。海洋酸化和海洋碳酸盐体系的改变会使依赖于化学环境稳定性的多种海洋生物面临威胁，并对海洋生态环境产生显著影响[4，5]。
观测海水表层pH值的年度变化，pH值的测量精密度需优于0.002[6]。pH值、溶解无机碳（DIC）、碱度（TA）和二氧化碳分压（PCO2）是海洋碳酸盐体系的4个基本参数，研究海洋酸化和碳循环，需要准确定量碳酸盐体系，这也对海水pH值的测量精度提出了更高的要求[7]。光度法测量精度高，已逐渐成为测量海水pH值的标准方法。目前，对于海洋酸化和碳循环的研究普遍采用光度法对海水pH值进行测量[2，8，9]。
基于海洋酸化和碳循环等研究的迫切需要，研究者已对基于光度法的海水pH值原位传感器技术[10～13]和船载分析体系[14～17]展开了研究，所研究的测量系统精密度普遍低于0.002，准确度范围为0.002～0.008。本研究以光度法和流动注射分析技术为基础，建立了船载式海水pH值自动测量系统。流路由简单的泵阀体系和流通池组成，光路由LED光源、光纤和光谱仪组成，并采用嵌入式技术实现体系的自动控制。与其它船载分析体系相比，本装置在流路中采用定制的石英管状流通池，既不易产生气泡，又可以连接水浴保持恒温， 利用指示剂被海水稀释的过程进行指示剂干扰校正，操作简单方便，可对每次测量进行实时校正，提高了校正的准确性。本测量体系可在实验室或调查船中对所采集的海水进行pH值测量，具有测量速度快、精密度高、准确性好的特点。
2实验部分
2.1实验原理
光度法利用酸碱指示剂的二级解离平衡反应测定海水pH值，计算公式为：
2.2实验装置
本实验采用自主搭建的高精度海水pH值测量系统装置，如图1所示。流路包括蠕动泵 （卡默尔流体科技有限公司）、脉冲泵（百柯流体科技有限公司）、两位三通阀（百柯流体科技有限公司）、流体管路（聚四氟乙烯，内径1 mm）带有水浴套管的流通池（石英，流通池内径5 mm，长度3 cm，套管内径15 mm），其中海水进样管路与三通阀的常开端（Normally open， NO）连接，指示剂管路与三通阀的常闭端（Normally closed， NC）相连，水浴套管与恒温水浴相连；光路包括LED白光光源、光纤和光谱仪（QE6500，Ocean Optics）；电路控制系统采用ARM嵌入式芯片STM32F103核心板作为主控单元，控制全部泵阀的时序操作；海水样品和流通池利用恒温水浴（Julabo）保持恒温。
配制浓度为1 mmol/kg的间甲酚紫钠盐（SigmaAldrich）溶液，加入NaCl使其浓度达到0.7 mol/kg（离子强度为0.7）。
2.3实验流程
测量开始前，利用恒温水浴将海水样品以及流通池保持25℃恒温；LED灯开启预热约10 min； 打开光谱仪，积分时间设置为10 ms， 扣除暗光谱基线。
测量时，首先三通阀处于常开状态，开启蠕动泵，流速约为8 mL/min，海水样品进入管路和流通池，多余的样品自废液口流出，光谱仪记录光强谱线作为空白海水光强（I0）；三通阀常闭端打开，常开端关闭，注射泵脉冲一次将20 μL指示剂泵入流路中后，三通阀处于常开状态，开启蠕动泵，海水推动指示剂在管路和流通池内流动混合，连接两位三通阀和流通池的管路呈螺旋状以便于两者的混合，光谱仪测量混合溶液光强（I）并计算434， 487.6和578 nm吸光度A434， A487.6和A578（A=-lg（I/I0））。测量过程用时约1.5 min。
将混合过程中测得的一系列吸光度稻荽入公式（2）， （3）和（4）中，结合温度、盐度计算pH值。本实验利用指示剂稀释过程中间甲酚紫浓度和混合溶液pH值的变化推算海水pH值。将吸光度值在0.3～0.7之间的A487.6和pH值进行线性拟合，487.6 nm为间甲酚紫酸态和碱态的等吸收波长，可以指示间甲酚紫浓度，A487.6=0时的pH值即为间甲酚紫浓度=0时的海水pH值。
本系统测量得到的是25℃下海水pH值，结合碳酸盐体系参数的互算关系，可以获得采样时现场温度下的海水pH值[2，16，17]。
3结果与讨论
3.1实验装置优化
3.1.1光源光源为LED白光灯，通过测量434， 487.6和578 nm波长的吸光度计算pH值。光度法手工测量海水pH值的方法[18]中同时测定了指示剂不吸收波长730 nm的吸光度，用于校正流通池位置变化引起的测量误差。在本测量系统中光源稳定，由光强波动引起的吸光度误差在0.001范围内，并且流通池的位置固定，因此无需测量730 nm波长处的吸光度。
3.1.2流通池常用的流通池有“Z”型流通池[10]以及石英管状流通池[15，17]。本装置前期使用了光程2 cm的“Z”型流通池，该类型流通池流路管径较小，在实验中发现流路转角处易积存气泡，从而导致吸光度误差较大。因而本装置采用定制石英管状流通池，流路内径为5 mm，在海水流动过程中不易产生气泡。流通池长度为3 cm，海水推动指示剂在流通池内混合，指示剂注入管路后，434， 487.6和578 nm波长处吸光度的变化如图2所示。流通池外有水浴套管连接循环水浴，可保持流通池内海水样品恒温。
3.1.3光V仪
光谱仪输入信号通过16位的A/D进行转换，波长测量范围为200～980 nm，狭缝为10 μm。指示剂摩尔吸收系数比值（ei）与测量体系有关。文献中报道的ei值是由分辨率小于2 nm的台式分光光度计测量得出，本实验的光谱仪选择10 μm狭缝，波长分辨率为1 nm，确保摩尔吸收系数比值数据引用的准确性。
光谱仪积分时间为8 ms～15 min，为了精确记录海水和指示剂混合过程中吸光度变化，积分时间设为10 ms。
3.1.4指示剂干扰校正常用的方法是首先进行指示剂干扰校正实验，即选取一系列不同pH值的海水，通过再次加入指示剂的方法得出吸光度比值R的校正公式，在实际测量中利用R的校正公式得出海水pH值， 手工法和一些自动测量系统均使用该方法[17，18]。但是这种方法过程复杂，并且重新配制指示剂时，还需要再次进行实验得到与之匹配的校正公式。
利用指示剂稀释时的浓度变化校正指示剂干扰，最早应用于SAMI传感器[10]，该方法很大程度上简化了工作程序，提高了校正的准确性，本装置针对所搭建的测量系统对校正方法做了改进。在实验中发现，过大或过小的吸光度值都会影响测量的准确性，因此在本装置中利用0.3～0.7的A487.6值与pH值进行线性拟合。由于该测量体系在每次pH值测量时均进行指示剂干扰校正，因此对指示剂的浓度和pH值精度要求不高。实验证明，利用pH=7.4和pH=7.7的指示剂在该测量装置中测定统一海水样品，结果仅相差0.0012。
3.1.5指示剂浓度
由于计算公式中R为吸光度比值，因此海水pH值的大小并不取决于指示剂浓度，经过校正后计算得出的pH值与指示剂浓度无关。在吸光度测量过程中，A487.6吸光度峰值高于0.8，A578的吸光度可达到1.5，过高的吸光度可能会影响pH值和指示剂浓度的线性关系，因此1 mmol/kg的指示剂浓度较为适合，指示剂浓度不宜过大。
3.2精密度与准确度
3.2.1精密度取青岛栈桥附近海水样品进行pH值测量。在指示剂不断被稀释吸光度减小的过程中，将 A487.6值与计算得出的pH值做线性回归（图3），图3中所示海水样品的pH=7.939。光度法测量海水pH值的精密度用标准偏差（SD）表示，多次测量该海水样品，精密度为0.0013（n=14）。
计算残差ΔpH值，即指示剂稀释过程中pH值相对于线性拟合后pH值的差值（图4），ΔpH值在-0.003～0.003范围内，大部分处于-0.002～0.002之间。
采集了青岛沙子口、石老人、中苑码头附近海水，所测得pH值分别为8.031，7.926和7.985，测量精密度均可达到约0.001的水平。
3.2.2准确度
光度法测定的海水pH值为总氢离子标度。以A. Dickson（斯克里普斯海洋研究所）提供的基于总氢离子刻度的Tris缓冲溶液（BATCH #T27）作为标准物质，检验本方法的测量准确度，该Tris缓冲溶液的pH值的偏差在0.002以内，在25℃时pH=8.0935。利用本实验装置测量Tris缓冲溶液，所测结果与标准值的偏差为+0.0059。
本实验采用的是未经提纯的间甲酚紫指示剂。有研究表明，未经提纯的不同品牌或不同批次的间甲酚紫指示剂存在系统误差，会导致pH值测量偏差高达0.01[19]。对指示剂进行纯化可以消除该误差，目前已有文献报道了指示剂的纯化研究工作，并对指示剂的相关参数做了重新测定[20～22]。使用纯化后的指示剂是光度法测量海水pH值的趋势。
4结 论
相对于手工方法，本系统的测量环境较为封闭，测量速度快，无需另外进行指示剂校正的实验，并且有较高的精密度和准确度，适合于在实验室和调查船中对批量海水进行测量，可为基于光度法的高精度海水pH值传感器的研制提供理论依据和技术支持。
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