1、第31讲 生态系统的物质循环、信息传递及其稳定性新高考复习目标1生命观念：分析生态系统中物质循环与信息传递之间的联系，建立结构与功能相统一的观念；通过分析生态系统的稳定性，建立稳态与平衡观。2科学思维：通过分析物质循环模式图、抵抗力稳定性、恢复力稳定性与总稳定性的关系曲线，培养运用分析与综合能力和建模能力。3科学探究：通过“设计并制作生态缸，观察其稳定性”的实验，提高实验设计、动手操作及观察、分析能力。4社会责任：通过研究物质循环的原理、信息传递在实践中的应用及提高生态系统稳定性的措施，形成保护生物与环境的责任感。授课提示：对应学生用书第234页考点一 生态系统的物质循环1物质循环(1)概念：
2、组成生物体的各种元素在生物群落与无机环境之间不断循环的过程。(2)分析物质：组成生物体的化学元素，如C、H、O、N、P、S等。循环范围：生物群落和无机环境之间。(3)特点：全球性，反复利用、循环流动。2碳循环过程分析(1)请写出图中各标号的名称a生产者；b.消费者；c.呼吸作用；d.光合作用和化能合成作用；e.呼吸作用；f.化石燃料的燃烧。(2)碳进入生物群落的途径：生产者的光合作用和化能合成作用。(3)碳的存在形式与循环形式在生物群落和无机环境间：主要以CO2的形式循环。在生物群落内部：以含碳有机物的形式传递。在无机环境中：主要以CO2和碳酸盐的形式存在。3温室效应(1)形成原因：大量化石燃
3、料的燃烧，大气中的CO2含量迅速增加，打破了生物圈中碳循环的平衡。(2)产生危害：导致气温升高，加快极地和高山冰川的融化，导致海平面上升，对人类和其他许多生物的生存构成威胁。4与能量流动的关系(1)二者同时进行、相互依存、不可分割。(2)物质是能量的载体，能量是物质循环的动力。1教材必修3 P100“思考与讨论1”：碳在自然界以什么形式存在？提示：单质与化合物；有机物与无机物。2教材必修3 P101“侧栏思考题”：大力植树造林，一定能控制温室效应吗？提示：大力植树造林后，这些植物能大量吸收已有的二氧化碳，因而能起一定的缓解作用。但更应该控制源头温室气体的排放。3教材必修3 P101“与社会的联
4、系”：在自然生态系统中怎样维持碳循环的平衡？提示：植物摄取碳的速率与生物把碳释放到大气中的速率大致相同。1生态系统的物质循环指的是各种化合物在生物群落与无机环境之间往复循环。()2碳在生物群落和无机环境之间主要以有机物形式循环。()3如果人们不按生态规律办事，乱砍滥伐森林，会影响生态系统的碳循环。()4低碳生活方式有助于维持生物圈中碳循环的平衡。()5生态系统的物质循环和能量流动的渠道都是食物链和食物网，所以物质和能量是循环往复的。()1.明确有关碳循环的四点内容(1)存在形式(2)流动形式(3)进入生物群落的途径(4)2辨析物质循环的三个易误点(1)生态系统的物质循环中所说的“生态系统”并不
5、是一般的生态系统，而是指地球上最大的生态系统生物圈，因此物质循环具有全球性。(2)生态系统的物质循环中所说的“物质”并不是指组成生物体的化合物，而是指组成生物体的化学元素，如C、H、O、N、P、S等。(3)碳在生态系统各成分之间传递并不都是双向的，只有生产者与无机环境之间的传递是双向的，其他各成分间的传递均是单向的。3总结物质循环与能量流动的区别与联系项目能量流动物质循环(以碳循环为例)形式太阳能化学能热能过程沿食物链(网)单向流动在无机环境和生物群落间往复循环范围各生态系统生物圈(全球性)特点单向流动、逐级递减全球性、循环性联系同时进行、相互依存，不可分割能量的固定、储存、转移和释放，离不开
6、物质的合成和分解物质是能量沿食物链(网)流动的载体能量是物质在生态系统中往复循环的动力如图为碳元素在生态系统中循环的模式图，图中甲、乙、丙表示生态系统的生物成分，箭头表示生理过程。请据图分析：设计意图：考查生命观念与科学思维(1)甲、乙、丙、丁分别代表生态系统的什么成分？简述判断的理由。提示：甲和丁之间有双向箭头，且其他几种成分都有箭头指向丁，所以丁为大气中的CO2库，甲为生产者；甲和乙都有箭头指向丙，所以丙为分解者，则乙为消费者。(2)碳在甲、乙、丙之间的流动形式是什么？在甲(或乙或丙)与丁之间的流动形式又是什么？提示：在甲、乙、丙之间的流动形式是含碳有机物，在甲(或乙或丙)与丁之间的流动形
7、式是CO2。(3)图中的字母分别表示什么过程？提示：b代表光合作用或化能合成作用，d和c代表细胞呼吸，f代表微生物的分解作用，a代表捕食，e和g代表动植物的遗体、动物的排遗物等提供给分解者。 命题点11(2020高考全国卷)生态系统的物质循环包括碳循环和氮循环等过程。下列有关碳循环的叙述，错误的是()A消费者没有参与碳循环的过程B生产者的光合作用是碳循环的重要环节C土壤中微生物的呼吸作用是碳循环的重要环节D碳在无机环境与生物群落之间主要以CO2形式循环解析：生产者、消费者和分解者都参与了生态系统的碳循环，其中消费者可以通过呼吸作用等加快生态系统的碳循环，A项错误。生产者是生态系统的基石，可以利
8、用光合作用把CO2和H2O转化为淀粉等有机物，把太阳能转变为化学能，是连接生物群落与无机环境的重要环节，也是碳循环的重要环节，B项正确。土壤中的微生物可以通过呼吸作用分解有机物，同时将CO2等释放到无机环境中，因此土壤中微生物的呼吸作用是碳循环的重要环节，C项正确。通过生产者的光合作用和化能合成作用，CO2从无机环境进入生物群落，通过生产者和消费者的呼吸作用、分解者的分解作用，CO2从生物群落进入无机环境，所以碳在生物群落与无机环境之间，主要以CO2形式循环，D项正确。答案：A2某同学画出三幅生态系统部分碳循环示意图。下列分析错误的是()A图1中C能加快生态系统的物质循环B若图1、图2、图3完
9、整表示碳循环，需补充化石燃料燃烧产生CO2C图2中A、B、D、E构成群落，碳在其中流动的形式是有机物D三幅图中生产者都是A解析：图1中的C为消费者，消费者的存在可以加快生态系统的物质循环，对植物的传粉和种子的传播等具有重要的作用，A正确；若图1、图2、图3完整表示碳循环，则大气中的CO2除了来自生物的呼吸作用，还可以来自化石燃料燃烧，B正确；图2中A为生产者， E为分解者，C、D均为消费者，则A、B、D、E构成群落，碳在其中流动的形式是有机物，C正确；图1中A为生产者，图2中A为生产者，图3中E为生产者，D错误。答案：D(1)表述生态系统的物质循环的含义。提示：生态系统的物质循环是指组成生物体
10、的C、H、O、N、P、S等元素，都不断进行着从无机环境到生物群落，又从生物群落到无机环境的循环过程。(2)生产者和分解者在碳循环过程中的作用分别是什么？提示：生产者通过光合作用和化能合成作用把二氧化碳合成有机物。分解者通过分解作用把有机物分解成二氧化碳。(3)微生物分解作用与微生物的细胞呼吸相同吗？提示：不相同。微生物分解作用包括细胞呼吸以及通过分泌酶将大分子有机物分解成小分子有机物。碳循环三种变式图的判断(1)图1先根据双向箭头和有三个箭头指向B判断：A和B应分别为生产者和非生物的物质和能量，不能写“无机环境”，也不能写“生物类别”。再根据AC判断：C为消费者，则D为分解者。(2)图2根据A
11、与C之间的双向箭头和有三个箭头指向C判断：A是生产者，C是非生物的物质和能量。根据A、B、D的箭头都指向E，可进一步判断：B是初级消费者，D是次级消费者，E是分解者。(3)图3根据A与E之间的双向箭头判断：A为非生物的物质和能量，E为生产者。然后观察剩余的几个成分，其中其他生物部分的箭头都指向C，所以C是分解者，剩余的B、D、F则为消费者。整个图解中，食物链是EFDB。命题点23如图为部分碳循环示意图。下列叙述正确的是()A图中由生产者、和构成的食物链中，能量流动是单向、逐级递减的B生产者为第一营养级，之和为生产者固定的总能量C生态系统的物质循环指的是各种化合物在生物群落与无机环境之间往复循环
12、D途径主要是通过光合作用实现的，途径是通过呼吸作用实现的解析：是分解者，不参与食物链的组成，食物链由生产者和消费者构成，A错误；生产者为第一营养级，为生产者固定的总能量，B错误；生态系统的物质循环指的是组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素在生物群落与无机环境之间往复循环的过程，C错误；根据分析可知，途径主要是通过光合作用将二氧化碳固定到生物群落中，途径是分解者的分解作用，实质是通过分解者的呼吸作用完成，是生产者的呼吸作用，D正确。答案：D4(2020新高考天津卷)鬼箭锦鸡儿(灌木)和紫羊茅(草本)是高寒草甸生态系统的常见植物。科研人员分别模拟了温室效应加剧对两种植物各自生长的影响。研究结果
13、见下图。注：相对生物量单株干重/对照组(C1T1)单株干重。据图回答：(1)CO2浓度和温度都会影响光合作用。植物通过光合作用将大气中的CO2转变为有机物，同时将光能转变为有机物中的化学能，体现了植物在生态系统_和_中的重要作用。(2)本研究中，仅CO2浓度升高对两种植物的影响分别为_，仅温度升高对两种植物的影响分别为_。(3)两个实验的C2T2组研究结果表明温室效应加剧对两种植物各自生长的影响不同。科研人员据此推测，在群落水平，温室效应加剧可能会导致生活在同一高寒草甸中的这两种植物比例发生改变。为验证该推测是否成立，应做进一步实验。请给出简单的实验设计思路：_。若推测成立，说明温室效应加剧可
14、能影响群落_的速度与方向。解析：(1)植物通过光合作用把CO2等无机物转变为有机物，同时把光能转变成化学能储存在有机物中，体现了植物在生态系统的物质循环和能量流动这两大功能中的重要作用。(2)据图中信息(比较C1T1和C2T1两组)可知，仅CO2浓度升高能促进两种植物的生长；据图中信息(比较C1T1和C1T2两组)可知，仅温度升高，可抑制鬼箭锦鸡儿生长，促进紫羊茅生长。(3)据图中信息可知，C2T2的条件对鬼箭锦鸡儿的生长几乎没有影响，而对紫羊茅生长具有促进作用。为了验证温室效应加剧对同一地区这两种植物比例的影响，可以设计如下实验：将数量相同的紫羊茅和鬼箭锦鸡儿种植在同一地方，比较温室效应加剧
15、前后相对生物量的变化。若两种植物的比例发生变化，则说明温室效应加剧会改变群落演替的速度与方向。答案：(1)物质循环能量流动(2)促进两种植物生长抑制鬼箭锦鸡儿生长，促进紫羊茅生长(3)将紫羊茅与鬼箭锦鸡儿种在一起，比较温室效应加剧前后相对生物量的变化演替 考点二生态系统的信息传递1信息的概念：是指日常生活中，可以传播的消息、情报、指令、数据与信号等。2信息的种类、特点、来源及实例连线3信息传递的作用(1)个体：生命活动的正常进行，离不开信息的作用。(2)种群：生物种群的繁衍，离不开信息的传递。(3)群落和生态系统：能调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定。4信息传递在农业生产中的应用(1)提
16、高农产品或畜产品的产量。(2)对有害动物进行控制。1教材必修3 P106107“资料分析讨论2”：信息传递在种群的繁衍过程中起什么作用？提示：通过信息传递，雌雄个体能相互识别、交配，保证种群的繁衍。2教材必修3 P107“相关信息”：在苹果园放置怎样的电子仪器才能有助于蜜蜂的传粉？提示：该电子仪器能够产生与蜜蜂跳圆圈舞和摆尾舞相同频率的振动或声音。1变色龙变化体色，主要是向同类传递行为信息。()2生态系统的物理信息都来源于环境。()3信息沿食物链从低营养级向高营养级传递。()4成年大熊猫经常用尿液和肛腺的分泌物在岩石或树干上进行标记，这种行为传递的信息类型属于化学信息。()5害虫与拟水狼蛛间的
17、信息传递，不利于维持生态系统的稳定。() 1.判断生态系统信息类型的方法2总结生态系统三大功能的区别与联系项目能量流动物质循环信息传递特点单向流动，逐级递减循环性，全球性往往是双向的范围生态系统生物圈生物之间，生物与无机环境之间途径主要是食物链和食物网多种地位物质循环的动力能量流动的载体决定物质循环和能量流动的方向和状态联系同时进行，相互依存，不可分割，形成一个统一整体生态系统的信息传递模型的思考：设计意图：考查生命观念和科学思维(1)图中“信息”可来自何处？提示：生物或无机环境。(2)从图中可以看出，生态系统的信息传递是否只发生于生物与生物之间？提示：不是，在生物与生物之间以及生物与无机环境
18、之间都能发生信息传递。(3)从信息传递的方向来看，生态系统的信息传递具有什么特点？提示：具有双向传递的特点。 命题点11(2018高考海南卷)某同学将一面镜子竖立在一棵树旁，该树上的一只小鸟飞到镜前，对着镜子中的 “小鸟” 愤怒地啄击扑打。下列关于该事件中信息传递的叙述，错误的是()A小鸟啄击扑打的动作本身是一种行为信息B小鸟的眼睛能够感受镜子发出的物理信息C小鸟把镜子传递的信息当作来自入侵者的信息D激怒小鸟的信息是直接来自非生物的化学信息解析：小鸟对着镜子中的“小鸟”愤怒地啄击扑打是动物的特殊行为，属于行为信息，激怒小鸟的信息是直接来自镜子中的“小鸟”的物理和行为信息。答案：D2下列关于生态
19、系统的信息传递的叙述正确的是()A蚊子飞行时发出嗡嗡的声音属于行为信息B有些植物例如莴苣、烟草等需要接受信息素刺激后种子才能萌发C鸟类的求偶行为体现了信息传递可以调节生物的种间关系D利用性引诱剂吸引雄虫以减少害虫对农作物的破坏，该方法属于生物防治解析：蚊子飞行时发出嗡嗡的声音属于物理信息，A错误；有些植物例如莴苣、烟草等需要接受某种波长的光信息刺激后种子才能萌发，B错误；鸟类的求偶行为体现了生物种群的繁衍，离不开信息传递的作用，C错误；利用性引诱剂吸引雄虫以减少害虫对农作物的破坏，该方法属于生物防治，D正确。答案：D命题点23(多选)(2021适应性测试河北卷)野生动物园圈养草食性动物产生的大
20、量粪便，可以用粪食性金龟进行处理。下列叙述错误的是()A粪便的气味吸引粪食性金龟属于化学信息传递B金龟的食物来自草食性动物，处于生态系统的第三营养级C金龟生命活动所需的能量来源于草食性动物同化的能量D金龟的活动促进了营养物质的循环，提高了能量传递效率解析：生物在生命活动过程中产生的可以传递信息的化学物质，如植物的生物碱、有机酸等代谢产物，以及动物的性外激素等，属于化学信息，因此粪便的气味吸引粪食性金龟属于化学信息传递，A正确；粪食性金龟以草食性动物的粪便为食，属于分解者，不构成食物链，故不属于食物链中的任何营养级，B错误；粪食性金龟以草食性动物粪便为食，草食性动物粪便中的能量来源于上一营养级植
21、物，C错误；金龟将动物的粪便分解成二氧化碳、水无机盐等，这些物质又被植物吸收利用，进而制造有机物，促进营养物质的循环，提高了能量的利用率，能量传递效率在两个营养级之间一般为10%20%之间，D错误。答案：BCD考点三 生态系统的稳定性1概念：生态系统所具有的保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力。2原因：生态系统具有自我调节能力。(1)基础：负反馈调节，既存在于生物群落内部，也存在于生物群落与无机环境之间。(2)特点：具有一定的限度。3类型(1)抵抗力稳定性：生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构与功能保持原状的能力。(2)恢复力稳定性：生态系统在受到外界干扰因素的破坏后恢复到原状的能力。4提高措
22、施(1)控制对生态系统干扰的程度，对生态系统的利用要适度，不应超过生态系统的自我调节能力。(2)对人类利用强度较大的生态系统，应实施相应的物质、能量的投入，保证生态系统内部结构与功能的协调。1教材必修3 P109“问题探讨”：为什么生态系统受到干扰后，仍能保持相对稳定呢？提示：生态系统具有保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力。2教材必修3 P110“与社会的联系”：请举出生活中可以长期维持稳定生产的例子。提示：如农业生产中不断施肥、灌溉、除草及控制病虫害等可以使种植单一农作物的农田保持稳定。3教材必修3 P113“科学技术社会”：恢复生态的目标是什么？恢复生态学主要利用的理论是什么？提示：重
23、建某一区域历史上曾有的植物和动物群落，使这一区域生态系统的结构与功能恢复到(或接近)受干扰前的原状。生物群落演替。1自我调节能力越强的生态系统，其恢复力稳定性也就越高。()2极地苔原由于物种组成单一，结构简单，它的抵抗力稳定性和恢复力稳定性都很低。()3落叶阔叶林遭到严重破坏时，往往不易在短时间内恢复到原来的状态，原因是其抵抗力稳定性较低。()4害虫数量对其天敌鸟类数量的影响一定存在反馈调节。() 1.“三看法”判断抵抗力稳定性和恢复力稳定性项目抵抗力稳定性恢复力稳定性“看”实质保持自身结构、功能相对稳定恢复自身结构、功能相对稳定“看”核心抵抗干扰、保持原状遭到破坏、恢复原状“看”影响因素生态
24、系统中物种丰富度越大，营养结构越复杂，抵抗力稳定性越强一般生态系统中物种丰富度越小，营养结构越简单，恢复力稳定性越强2.“三看法”判断生态系统中的正反馈调节和负反馈调节正反馈调节负反馈调节“看”调节方式加速最初发生变化的那种成分所发生的变化抑制和减弱最初发生变化的那种成分所发生的变化“看”调节结果常使生态系统远离稳态有利于生态系统保持相对稳定“看”实例分析1抵抗力稳定性、恢复力稳定性和总稳定性关系的模型构建与解读：设计意图：考查科学思维(1)在受到干扰之前，曲线在正常范围内波动是由于该生态系统具有_。(2)雨林生态系统与草原生态系统相比，受到相同干扰，草原生态系统的y值要_(填“大于”或“小于
25、”)热带雨林的y值。(3)x的大小可作为恢复力稳定性强弱的指标，x值越大说明恢复力稳定性_。(4)TS表示曲线与正常范围之间所围成的面积，TS值越大说明生态系统的_。提示：(1)自我调节能力(2)大于(3)越弱(4)总稳定性越低2据生态系统两种稳定性之间的关系图回答问题：设计意图：考查生命观念与科学思维(1)说出图中的曲线分别代表的生态系统两种稳定性的类型及其之间的关系。提示：曲线分别代表抵抗力稳定性、恢复力稳定性，二者的关系一般呈负相关。(2)说出生态系统能维持相对稳定的原因、基础及其存在的范围。提示：生态系统之所以能维持相对稳定，是由于生态系统具有自我调节能力，其基础是生态系统中普遍存在负
26、反馈调节，它不仅存在于生物群落内部，也存在于生物群落与无机环境之间。命题点11下列关于生态系统稳定性的描述，正确的是()A河流受到轻微的污染依然清澈，属于恢复力稳定性B恢复力稳定性弱的生态系统抵抗力稳定性一定强C“野火烧不尽，春风吹又生”体现了生态系统的恢复力稳定性D引入新物种到一个生态系统使生物种类增加从而提高抵抗力稳定性解析：河流受到污染，依然清澈表现为“抵抗干扰，保持原状”，属于抵抗力稳定性；有些生态系统(如苔原)抵抗力稳定性与恢复力稳定性都较低；“野火烧不尽，春风吹又生”体现了生态系统的恢复力稳定性；引入新物种到一个生态系统可能使原有物种灭绝，从而使抵抗力稳定性下降。答案：C2两个不同
27、的生态系统在同时受到同等强度的干扰(a)后，其结构和功能的曲线变化情况如图所示。由图不能得出的结论是()A同等强度的干扰下，乙生态系统的抵抗力稳定性比甲高B同等强度的干扰下，若乙生态系统干扰提前，则B点左移C若甲生态系统的干扰强度增大，则C点右移D乙生态系统B点后一定有新的物种产生解析：从图中可看出，甲、乙两个生态系统受到干扰后，与乙相比，甲生态系统的结构和功能恢复原状所需要的时间长，波动范围大，说明甲的抵抗力稳定性低，乙的抵抗力稳定性高；若乙生态系统干扰提前，其结构和功能恢复至正常运行范围的时间也会提前，即B点左移；若甲的干扰强度增大，则恢复原状所需要的时间延长，C点右移；乙生态系统在恢复原
28、状后不一定有新物种产生。答案：D命题点23某海域随着气温升高，藻类大量繁殖，食藻浮游动物大量繁殖，导致藻类减少，接着又引起浮游动物减少；由于石油泄漏导致该海域大量海鱼死亡，进而加重了污染，导致更多水生生物死亡。关于上述过程的叙述，正确的是()A温度升高引起的变化不属于负反馈调节，石油泄漏引起的变化属于负反馈调节B温度升高引起的变化属于负反馈调节，石油泄漏引起的变化不属于负反馈调节C温度升高和石油泄漏引起的变化均属于负反馈调节D温度升高和石油泄漏引起的变化均不属于负反馈调节解析：温度升高导致藻类大量繁殖，食藻浮游动物大量繁殖，导致藻类减少，接着又引起浮游动物减少，调节的结果是藻类和浮游动物都恢复
29、到最初的数量，维持相对稳定状态，属于负反馈调节；石油泄漏引起大量海鱼死亡，进而加重了污染，导致更多水生生物死亡，水生生物的数量偏离了最初的状态，没有维持相对稳定，不属于负反馈调节。答案：B4(2021适应性测试湖南卷)某草原生态系统中，有草食动物A、B和肉食动物C，C以A为食。不同物种的种群数量与时间的关系如图所示。回答下列问题：(1)t0t1的后期，A的种群数量增长减慢，最终停止增长，从种内和种间关系的角度分析原因_。(2)t1t2时，B的种群数量上升，原因是A种群的数量下降后可为B种群的生存腾出更多的_。(3)该生态系统中，A的种群数量增加引起C的种群数量增加，C的种群数量增加又会抑制A的
30、种群数量增加，这属于生态系统的_调节。(4)以上分析说明，捕食关系的存在能有效调节种群数量和生态系统的物种多样性，从而提高生态系统的_。解析：(1)t0t1期A种群数量呈增长趋势，但增长速度不断减慢，直到停止，由题图可知，t0t1期C种群数量呈上升趋势，而B种群呈下降趋势，且C与A之间为捕食与被捕食关系，A与B之间为竞争关系。所以可以从捕食压力升高的角度分析，同时由于A种群数量升高，A种群内对食物等资源的争夺加剧，所以A的种群数量增长减慢，最终停止增长。(2)由于A种群和B种群同为草食动物，故A种群与B种群为竞争关系，当A种群数量下降，自然界中会有更多的绿色植物及空间供B种群生存，所以t1t2
31、时，B的种群数量上升，原因是A种群的数量下降后可为B种群的生存腾出更多的生存空间和资源。(3)某一种群(被捕食者)的数量变化引起另一种群的数量变化(捕食者)，又反过来作用于这一种群(被捕食者)的数量变化，这一过程体现的是负反馈调节，所以A的种群数量增加引起C的种群数量增加，C的种群数量增加又会抑制A的种群数量增加，这属于生态系统的负反馈调节。(4)以上分析可体现出种群的数量在捕食关系存在下维持着相对稳定的状态，即生态系统的稳定性能在捕食关系的存在下有效提高，所以捕食关系的存在能有效调节种群数量和生态系统的物种多样性，从而提高生态系统的稳定性。答案：(1)t0t1时间内，随着种群A数量增多，种内斗争加剧，且C以A为食，随着C种群数目增加，A被捕食的压力增大，因而在t0t1后期，A种群数量增长缓慢(2)生存空间和资源(3)负反馈(4)稳定性
