浙科版高考生物一轮复习第8单元生物与环境第28讲第2课时生态系统的功能、稳态及调节课件

第28讲第2课时生态系统的功能、稳态及调节考点一生态系统的功能落实主干基础特别提醒能量流动、物质循环和信息传递的比较比较项目能量流动物质循环信息传递途径食物链或食物网食物链或食物网多种途径特点单向流动、逐级递减循环性、全球性往往是双向的范围主要在食物链各营养级之间生物圈生物与生物之间或生物与非生物环境之间比较项目能量流动物质循环信息传递模式图

联系①任何一个生态系统都具有能量流动、物质循环和信息传递三个基本功能,能量流动、物质循环、信息传递同时进行,相互依存、不可分割,形成统一整体。②能量流动是生态系统运转的动力,物质循环是生态系统的基础,信息传递决定着能量流动和物质循环的方向[练一练]1.判断下列说法正误。(1)碳在生态系统中的含量能通过碳循环的自我调节机制得到调整,并恢复到原来的平衡状态。(

)(2)食物链越长,在能量流动中损失的能量就越多,所以营养级所处的位置越高,该营养级所具有的总能量就越多。(

)提示

营养级所处的位置越高,该营养级所具有的总能量就越少。(3)在生态系统中,种群和种群之间、种群内部个体与个体之间,甚至生物和环境之间都有各种形式的信息传递,信息传递一般是单向的。(

)提示

信息传递一般是双向的。√××(4)硝化作用指氨和铵盐被硝化细菌氧化为亚硝酸盐和硝酸盐的过程。反硝化作用指硝酸盐等含氮化合物在反硝化细菌的作用下转化为N2、NO和N2O的过程。(

)(5)降水和蒸发是水循环的两种方式,生物在全球水循环过程中起着十分重要的作用。(

)提示

生物在全球水循环过程中所起的作用很小。√×2.结合选择性必修2第79页“课外读”思考:“碳中和”是指通过植树造林、节能减排等形式,抵消系统自身产生的CO2,实现CO2的“零排放”。我国提出力争2030年前达到碳排放的峰值,努力争取2060年前实现“碳中和”。(1)形成温室效应的直接原因是什么?(2)“碳中和”抵消的CO2是怎样产生的?

提示

大气中CO2含量的迅速增加。

提示

动植物的呼吸作用、微生物的分解作用排放的CO2以及工业生产排放的CO2。3.长句训练。草→兔→鹰是某公园中常见的1条食物链,若测算三种生物的同化量,发现鹰与兔的同化量比值明显不在10%~20%的范围内,其原因可能是

。

提示

该地区还存在其他食物链突破命题视角考向一

能量流动[典例1](2023浙江金华十校模拟)1941年,美国生态学家林德曼对一个天然湖泊——赛达伯格湖进行了野外调查和研究,并对能量流动进行了定量分析,得出了下图所示的数据。赛达伯格湖能量沿营养级流动的定量分析[单位:J/(cm2·a)]下列叙述正确的是(

)A.由图可知,1941年赛达伯格湖有机物的积累量为0B.生产者所同化的能量中,绝大部分被自身呼吸消耗C.初级消费者到次级消费者的能量传递效率约为20.1%D.次级消费者遗体中所含的能量约为0.1J/(cm2·a)C解析

1941年,该湖的同化量为464.6

J/(cm2·a),而各种生物的总呼吸量是96.3+18.8+7.5=122.6(J·cm-2·a-1),因此有机物积累量大于0,A项错误;生产者同化的能量中,未被利用的占大部分,B项错误;初级消费者到次级消费者的能量传递效率约为12.6/62.8×100%≈20.1%,C项正确;次级消费者遗体中所含的能量为0.1+5.0=5.1(J·cm-2·a-1),D项错误。总结归纳(1)各营养级能量流动过程分析①第一个营养级能量流动②第二个营养级及其后营养级能量流动提醒:最高营养级消费者的能量没有流向下一营养级这条途径。a.从上述图解可以看出:摄入量=同化量+尿粪量。b.除最高营养级外,其他各营养级同化的能量均有4个去路:通过呼吸作用以热能的形式散失;被下一个营养级生物利用;被分解者利用;未被利用。(2)能量流动的特点及其原因能量单向流动的原因:①食物链中的各个营养级的顺序是不可逆转的,生物之间的取食与被取食关系是一定的,能量只能由被捕食者流向捕食者而不能逆流,这是长期自然选择的结果。②各个营养级的能量总有一部分以呼吸作用产生热能的形式散失掉,而该部分热能不能被再利用,因此能量不可循环。要维持生态系统的稳定,就需要不断补充太阳能。能量逐级递减的原因:①各营养级生物的呼吸消耗;②生产者的遗体、残枝落叶、消费者的遗体、粪便中的能量被分解者利用,经微生物的呼吸作用消耗;③各营养级生物中都有一部分能量未被下一营养级生物所利用。(3)自然生态系统的总能量=生产者固定的太阳能总量;人工生态系统的总能量=生产者固定的太阳能总量+人工补偿输入的能量。(4)能量传递效率与能量利用效率的比较①能量传递效率:能量在沿食物链流动的过程中,逐级减少,若以“营养级”为单位,能量在相邻两个营养级之间的传递效率约为10%。②能量利用效率:流入最高营养级的能量占生产者所固定的能量的百分数。[对点练]

1.(2023浙江精诚联盟三模)下图是生态系统能量流动的普适模型,该模型可概括出外部能量的输入情况以及能量在生态系统中的流动路线及其归宿。普适的能流模型是以一个个隔室(即图中的方框)表示各营养级和贮存库,并用粗细不等的能流通道把这些隔室按能流的路线连接起来,其中箭头表示能量流动的方向。最外面的大方框表示生态系统的边界。自外向内有两个能量输入通道,即日光能输入通道和现成有机物质输入通道。回答下列问题。(1)流入该生态系统的总能量是

,大方框自内向外的能量输出通道有现成有机物的输出以及

。

(2)图中食草动物属于

消费者,其同化的能量除了自身呼吸消耗和未利用部分,还有

以及

。(3)图中“贮存”方框可表示生物的生物量,通道粗细代表

。(4)图示生态系统能否实现物质循环?

原因是

。光合作用固定的太阳能及输入的有机物中含有的化学能光合作用中没有被固定的太阳能、生态系统中生物的呼吸初级被下一营养级同化被分解者分解能量流的多少不能该生态系统中有现成有机物的输出,因此无法实现物质循环解析

(1)自外向内有两个能量输入通道,日光能输入通道和现成有机物质输入通道,故流入该生态系统的总能量是光合作用固定的太阳能及输入的有机物中含有的化学能。由图可知,大方框自内向外的能量输出通道有现成有机物的输出,还有光合作用中没有被固定的太阳能、生态系统中生物的呼吸。(2)食草动物以生产者为食,属于初级消费者。生态系统中某一个营养级同化量除了自身呼吸消耗和未利用部分,还有流入下一营养级的能量和流入分解者的能量。(3)能流通道把这些隔室按能流的路线连接起来,通道粗细代表能量流的多少。(4)图中的生态系统存在现成有机物质输入和现成有机物的输出,因此无法实现物质循环。考向二

物质循环[典例2](2023浙江杭州第二次联考)下图为某生态系统碳循环的过程。下列有关叙述错误的是(

)A.d表示大气中的CO2,由于许多因素的影响其含量夏季低于冬季B.通过a的吸收、a和b的呼吸作用、c的分解作用及e的燃烧,实现碳循环C.在正常演替过程中,生产者固定CO2量大于整个生物群落排放CO2量D.只需将d的含义改为非生物环境,上图即可为该生态系统的能量流动示意图D解析

由图可知,a为生产者,b为消费者,c为分解者,d为大气中的CO2,e为化石燃料。d表示大气中的CO2,夏天光合作用相对较强,光合作用消耗CO2,故其含量低于冬季,A项正确;通过a生产者的光合作用固定、a生产者和b消费者的呼吸作用、c分解者的分解作用及e化石燃料的燃烧,实现碳循环,B项正确;正常的演替过程中,群落不断发展,光合速率大于呼吸速率,故生产者固定CO2量大于整个生物群落排放CO2量,C项正确;能量是单向流动、逐级递减的,不能循环,故把d改为非生物环境也不能表示能量流动过程,D项错误。总结归纳

项目过程特点水循环

①水的循环路线是从地球表面通过蒸发(包括植物的蒸腾作用)进入大气圈,同时又不断地通过降水从大气圈返回到地球表面②水循环是由太阳能推动的③生物圈:蒸发量=降水量;陆地:蒸发量<降水量;海洋:蒸发量>降水量④生物在全球水循环中所起的作用很小项目过程特点碳循环

①碳循环始于生产者,经生产者的光合作用,大气中的二氧化碳被同化固定形成有机物②碳以有机物的形式在生物群落中通过食物链和食物网进行传递,一部分用来合成自身所需的物质项目过程特点氮循环

在自然生态系统中,一方面通过各种固氮作用使氮可以被生物利用,另一方面又通过反硝化作用使氮不断重返大气,从而使氮的循环处于一种平衡状态[对点练]

2.(2023浙江杭州二模)下列是氮循环中的各种反应,属于反硝化作用的是(

)A.将氮气还原为氨B.将尿素和尿酸转变为氨C.将氨和铵盐氧化为亚硝酸和硝酸盐D.将硝酸盐等含氮化合物转化为氮气等解析

反硝化作用是指硝酸盐等含氮化合物在反硝化细菌的作用下转化为N2、NO和N2O的过程。D3.(2023浙江杭州一模)某林场遭遇雨雪冰冻轮番侵袭,多年的造林成果损失过半。通过恢复治理,重现昔日的“青山绿水”,成为推动生态文明的范例。(1)为了调查林场中土壤动物类群的丰富度,通常采用

(写出仪器)取样的方法进行采集、调查。对于体型较小的动物使用

法进行分离。

(2)该林场生态系统的植物通过根系固着土壤,减少土壤流失,实现涵养水源的作用,体现了

价值。

(3)通过在高层树下植入低龄云杉等,逐渐形成了以人工纯林为顶层,灌木、草、花、次生林的复层异龄混交结构,在垂直方向上出现了明显的

现象,动物也出现该现象主要与

有关,说明人类活动可以影响群落演替的

。

(土壤)取样器干漏斗分离间接使用分层食物(和栖息环境)速度和方向(4)下图所示为模拟该林场生态系统的碳循环示意图,字母代表某生态系统的部分组成成分,①~⑥代表相应的生理过程或生产活动。回答下列问题。①图中D为第

个营养级,假定B中的能量不变,将D的食物(能量)比例由B∶C=1∶1调整为2∶1(能量传递效率按10%计算),该生态系统传递给D的能量将是原来的

倍。

②碳循环过程中,碳元素在生态系统的不同组成成分间能以

的形式进行传递。

③林场生态系统中,P通过

摄取碳的速率,与所有生物成分通过呼吸作用和分解作用释放碳的速率大致相等,可以自我维持碳循环的平衡。

四、五1.375(11/8)CO2和含碳有机物光合作用(和化能合成作用)解析

(1)为了调查林场中土壤动物类群的丰富度,通常采用(土壤)取样器取样的方法进行采集、调查,对于体型较小的动物使用干漏斗分离法进行分离。(2)该林场生态系统的植物通过根系固着土壤,减少土壤流失,实现涵养水源的作用,这是生物多样性表现的生态价值,体现的是间接使用价值。(3)通过在高层树下植入低龄云杉等,逐渐形成了以人工纯林为顶层,灌木、草、花、次生林的复层异龄混交结构,在垂直方向上出现了明显的分层现象,这种分层有利于生物充分利用空间、资源,动物直接或间接以植物为食,并且需要植物提供栖息空间,因此动物的分层现象主要与食物(和栖息环境)有关,这说明人类活动可以影响群落演替的方向和速度。(4)①图中P是生产者,而A、B、C、D均属于消费者,图中的食物链有P→A→B→D和P→A→B→C→D两条,可见D为第四、五个营养级,假定B中的能量不变,将D的食物(能量)比例由B∶C=1∶1调整为2∶1(能量传递效率按10%计算),当D的食物比例改变前,设传递给D的能量为x,则1/2x来自B,1/2x来自C,能量传递效率按10%计算,需要B的能量为1/2x÷10%+1/2x÷10%÷10%=55x;当D的食物比例发生改变后,设传递给D的能量为y,则2/3y来自B,1/3y来自C,需要B的能量为2/3y÷10%+1/3y÷10%÷10%=40y;而B中的能量不变,则55x=40y,该生态系统传递给D的能量是原来的y÷x=55÷40=1.375倍。②碳循环过程中,碳元素在生物群落和非生物环境之间是以CO2的形式循环的,而在生物群落内部是以含碳有机物的形式传递的,因此碳循环在生态系统的不同组成成分间以CO2和含碳有机物的形式进行传递。③林场生态系统中,P通过①光合作用(和化能合成作用)摄取碳的速率,与所有生物成分通过呼吸作用(包括分解者的分解作用)释放碳的速率大致相等,则说明可以自我维持碳循环的平衡。考向三

信息传递[典例3](2023浙江温州第三次适应性考试)雌蚕蛾会传递某种信息,引诱雄蚕蛾前来交尾。现将4组雄蚕蛾分别做如下处理:第一组破坏触角上的嗅觉感受器;第二组遮盖复眼;第三组封闭口器;第四组不做处理。观察其对雌蚕蛾的反应,结果发现第一组反应最迟钝。由此证明雌蚕蛾传递的信息类型最可能是(

)A.物理信息 B.化学信息C.行为信息 D.遗传信息B解析

由题意可知,信息不是通过视觉(第二组)和味觉(第三组)接收的,不是物理信息,而是通过嗅觉感受器接收信息,属于化学信息。总结归纳判断信息种类的两种方法[对点练]

4.(2023浙江绍兴一模)生态系统中的信息是多种多样的,下列信息中不属于行为信息的是(

)A.虫媒花释放有香味的物质B.孔雀展屏向异性求偶C.蜜蜂舞蹈展示蜜源位置D.狒狒梳理同伴毛发表示友好A解析

虫媒花释放有香味的物质是化学信息,不属于行为信息,A项符合题意;孔雀展屏是一种行为,属于行为信息,B项不符合题意;蜜蜂舞蹈属于行为信息,C项不符合题意;狒狒梳理同伴毛发是行为,属于行为信息,D项不符合题意。5.(2023浙江杭州二模)当毛虫啃食欧洲玉米时,玉米会释放出一种挥发性的3-石竹烯,引来寄生蜂。寄生蜂会将卵产在毛虫体内,几周后卵孵化的同时也就杀死了毛虫。但人工损伤或摘去叶片后,该植物不会出现上述反应。下列叙述错误的是(

)A.3-石竹烯属于生态系统中的化学信息B.该信息能影响群落的演替方向C.该信息可调节生物的种间关系,以维持生态系统的稳定D.与人工损伤叶片相比,害虫唾液中的某种物质可引发植物产生该种挥发性物质B解析

3-石竹烯是一种挥发性强的物质,在生态系统中属于化学信息,A项正确;3-石竹烯能引来寄生蜂杀死毛虫,这体现了生态系统的信息传递能调节生物的种间关系,以维持生态系统的稳定,但并没有影响群落的演替,B项错误,C项正确;由题意可知,人工损伤叶片该植物不会分泌3-石竹烯,而毛虫啃食叶片该植物会分泌3-石竹烯,可能是害虫唾液中的某种物质引发植物产生该种挥发性物质,D项正确。考点二生态系统的稳态及调节落实主干基础特别提醒(1)生态系统的自我调节能力是有限的,当外界干扰因素的强度超过一定限度时,生态系统的稳定性急剧下降,生态平衡就会遭到严重的破坏。(2)人为干预恢复生态系统稳态①控制对生态系统的干扰强度,在不超过生态系统自我调节能力的范围内,合理适度地利用生态系统。②对人类利用强度较大的生态系统,应给予相应的物质、能量的输入,保证生态系统内部结构与功能的协调。[练一练]1.判断下列说法正误。(1)由于生态系统具有恢复稳态的能力,所以受到破坏的生态系统都能够自然恢复。(

)提示

虽然生态系统具有恢复稳态的能力,但若外界干扰因素持续存在,生态系统是无法自然恢复的。(2)生态瓶中各种生物之间必须形成合适的食物链。观察其稳定性可以植物和动物的生活情况、水质变化等为观察指标。(

)×√2.结合选择性必修2第88页“课外读”思考:(1)“月宫一号”对植物种类的种植选择,要考虑营养需求,根据营养匹配,还需要生产效率高,栽培工艺简单。并且根据植物的需要设置光配方。植物舱看起来是泛红蓝光,原因是什么?(2)“月宫一号”体现出生态系统的哪些功能?提示

植物对红光、蓝光的需求高。

提示

物质循环、能量流动和信息传递。

3.长句训练。我国某大型水库曾连续暴发“水华”。为防治“水华”,在控制上游污染源的同时,研究人员依据生态学原理尝试在水库中投放以藻类和浮游动物为食的鲢鱼和鳙鱼,对该水库生态系统进行修复,取得了明显效果。从生物防治的角度看,还应放养其他有经济价值的水生生物(如虾、蟹等),其原理是增加了生态系统的物种多样性,从而提高了生态系统的

能力。为了在保持良好水质的同时增加渔业产量,实现生态效益和经济效益的双赢,请提出具体措施:

。

提示

定期适度捕捞鲢鱼;减少N、P流入水体;控制人类活动对水库生态环境的负面影响等自我调节突破命题视角考向一

正反馈调节与负反馈调节[典例1]某湖泊因被排入大量污水,藻类过度繁殖,引起水草(沉水植物)死亡,随之大量浮游动物及鱼类死亡,水体发臭。污染初期,某小组分别于早晨6点和傍晚18点在该湖泊的同一地点、同一水层取得甲、乙两组水样,测得甲组pH为7.3,乙组pH为6.0,下列有关叙述错误的是(

)A.该小组取自早晨的水样是乙组B.缺少光照是导致该湖泊食物链断裂的最主要非生物因素C.更多水生生物死亡又加重了水体污染,属于负反馈调节D.污染初期投放取食浮游植物的鱼类,有利于维持生态系统的稳定C解析

夜间植物进行细胞呼吸而不进行光合作用,产生的CO2部分溶解在水中,故早晨取的水样pH相对较低,为乙组,A项正确;藻类生活于水面上,水草生活在湖泊底层,过度繁殖的藻类遮盖水面导致水草因不能接受光照而死亡,B项正确;水生生物死亡后,加重了水体污染,促进更多水生生物死亡,属于正反馈调节,C项错误;污染初期投放取食浮游植物的鱼类可增加生态系统的生物多样性,使其自我调节能力增强,有利于维持生态系统的稳定,D项正确。总结归纳负反馈调节和正反馈调节的比较项目负反馈调节正反馈调节作用抑制和减弱最初发生变化的那种成分所发生的变化加速最初发生变化的那种成分所发生的变化结果使生态系统保持稳定使生态系统远离稳态[对点练]

1.(2023浙江名校协作体开学考)研究者发现某些啮齿类种群数量爆发后又急剧下降。解剖后未发现大规模流行的病原体,尸体普遍具有低血糖、肝脏萎缩、淋巴组织退化等特征,在此基础上研究者提出“种群内源性自动调节理论”。下列相关叙述错误的是(

)A.啮齿类种群数量爆发后的急剧下降有利于维持生态系统的稳定B.种内竞争加剧有助于个体内环境稳态的有序调节C.病原体的致病力和传播速率随种群密度的增加而增加D.啮齿类种群通过负反馈调节维持种群数量的相对稳定B解析

生态系统的稳定性可以体现在所有生物的数量和所占的比例是相对稳定的,因此啮齿类种群数量爆发后的急剧下降,可以使啮齿类种群维持在一个正常水平,有利于维持生态系统的稳定,A项正确;种内竞争加剧,说明种群数量增加,种群内个体经受的社群压力增加,会增强对中枢神经系统的刺激,进而引发内分泌失调,使种群数量增长停止或被抑制,从而降低社群压力,因此不利于个体内环境的稳态,B项错误;病原体的致病力和传播速率是随着种群密度的增加而增加的,C项正确;种群数量增加时,可利用的资源减少,负反馈调节可以抑制种群数量的增加,从而使种群保持在稳定状态,D项正确。2.(2023浙南名校联盟联考)草原约占地球陆地表面积的12%,以草本植物占优势,适合发展畜牧业。意大利苍耳种子可以粘附在动物皮毛上,传播到较远的区域,是某草原上一种重要的入侵物种。请回答下列问题。(1)草原是当地的顶极群落,形成该群落类型主要由

决定。意大利苍耳由动物带入该草原地区后,由于其汁液有毒、种子带刺,常不被动物食用,在种群建立初期,其种群数量将以

方式增长,迅速成为当地群落中的优势种。

(2)为防止苍耳对当地生态的破坏,相关部门通过

技术引入食性较专一的苍耳螟,将苍耳数量控制在较低水平,该过程的调节机制为

调节。苍耳螟取食苍耳所摄入的能量,除一部分用于呼吸、生长和繁殖外,还包括

。

平均温度和年降雨量指数(“J”形)生物防治负反馈粪便中的能量(3)为大力发展畜牧业,专家通过研究畜禽能量

的规律,可及时调整畜禽结构,从而更有效地提高能量的利用率;此外,牧民利用

的生态工程技术将人畜的粪便转化为优质生态复合肥等,实现资源的多层次利用。

产投比物质循环利用解析

(1)草原是当地的顶极群落,形成该群落类型主要由平均温度和年降雨量决定。意大利苍耳由动物带入该草原地区后,由于其汁液有毒、种子带刺,常不被动物食用,在种群建立初期,其种群数量将以指数(“J”形)方式增长。(2)相关部门引入食性较专一的苍耳螟,将苍耳数量控制在较低水平,该技术为生物防治。该过程的调节机制为负反馈调节。摄入的能量除一部分用于呼吸、生长和繁殖外,还包括粪便中的能量。(3)为大力发展畜牧业,专家通过研究畜禽能量产投比的规律,可及时调整畜禽结构,从而更有效地提高能量的利用率;此外,牧民利用物质循环利用的生态工程技术将人畜的粪便转化为优质生态复合肥等,实现资源的多层次利用。考向二

抵抗力稳定性与恢复力稳定性[典例2]下列关于生态系统稳定性和调节的叙述,错误的是(

)A.生物种类较多的生态系统,自我调节能力较强B.北极苔原生态系统抵抗干扰的能力弱,但遭到破坏恢复稳态的能力强C.在“草→蚱蜢→青蛙→蛇→鹰”这条食物链中,大量捕杀蛇,导致青蛙数量先升后降属于负反馈调节D.天气干旱时,草原生态系统中动、植物种类和数量一般不会有太大变化,体现了抵抗干扰保持稳态的能力B解析

北极苔原生态系统抵抗干扰的能力较弱,遭到破坏恢复稳