分解作用(decomposition)是细菌和真菌分解死亡动植物的过程,把二氧化碳还给空气,把矿物离子还给土壤。它出现在碳循环的题目中,也出现在比较物质腐烂速度的实验里。
这一课接着追踪碳,说明分解者释放出什么。整个课题见营养循环与种群。
回收是怎样一步步进行的?
- 物质死亡或脱落。 叶片、排泄物和尸体变成死亡有机物。
- 分解者消化它。 细菌和真菌把酶分泌到物质上,并吸收可溶的产物。
- 分解者进行呼吸作用。 吸收的部分化合物用于呼吸,所以释放出二氧化碳。
- 矿物离子被释放。 蛋白质等化合物中的硝酸盐和其他离子进入土壤水。
- 植物吸收离子。 根吸收矿物质,用来合成新组织,循环继续。
如果没有第 4 步,土壤中植物所需的矿物质会慢慢耗尽。分解作用使物质得以重复使用。
哪些因素会改变速率?
分解者是生物,所以它们的活动取决于温度、水分和氧气。温暖、潮湿、通气良好的条件使分解更快。寒冷、干燥或缺氧的条件会使它变慢。
例题详解
一位学生把 20 g 干叶放进三个网袋,埋在相同的土壤中,放在三种温度下,为期四周。这些数据是供练习的虚构数据。
| 温度 | 起始质量(g) | 4 周后质量(g) |
|---|---|---|
| 15 °C | 20 | 16 |
| 30 °C | 20 | 9 |
| 45 °C | 20 | 17 |
问题: 计算各温度下质量损失的百分比,并解释这个规律。
第一步,质量损失: 15 °C:20 − 16 = 4 g。30 °C:20 − 9 = 11 g。45 °C:20 − 17 = 3 g。
第二步,损失百分比:(损失质量 ÷ 起始质量)× 100。15 °C:4/20 × 100 = 20%。30 °C:11/20 × 100 = 55%。45 °C:3/20 × 100 = 15%。
第三步,描述: 从 15 °C 到 30 °C,损失从 20% 上升到 55%,到 45 °C 又降到 15%。
第四步,解释: 15 °C 到 30 °C 之间,分解者的酶和呼吸作用加快,所以有更多叶片物质被消化。在 45 °C,这些分解者的酶很可能变性,或者生物死亡,所以分解变慢。
损失的质量就是离开叶片的碳和矿物物质:碳主要以呼吸作用产生的二氧化碳形式离开。
要留意什么错误?
错误答案: “温度越高分解一定越快,所以 45 °C 应该损失最多。”
学生套用了规则,却没有核对数据。表中显示 45 °C 时速率下降,所以证据说明存在最适温度。
改正: “分解在 30 °C 最快,这个温度更接近最适温度。在 45 °C,酶很可能变性,所以被分解的物质较少。”
下结论之前,一定要确认你的规则符合数据中最高值和最低值。
自我检测
1. 写出两类充当分解者的生物。
查看答案
细菌和真菌。
2. 一个袋子起初有 50 g 叶片,一个月后剩 40 g。计算损失的百分比。
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损失 = 50 − 40 = 10 g。10/50 × 100 = 20%。
3. 说明为什么在一块把所有作物都收走、什么也不归还的田里,营养会更快耗尽。
查看答案
植物生长时吸收了矿物离子。作物被收走后,就没有死亡物质让分解者分解,所以离子没有回到土壤,土壤就变得贫瘠。
下一步
接下来,在解读种群增长阶段中看生物数量如何变化。带上你写出原因的能力,因为它会在限制因素中再次出现。
如果像 45 °C 那样的解释不知道怎么写,生物线上一对一补习的老师可以陪你用新的数据练习写解释。