2024年高中生物新教材同步选择性必修第二册第3章 生态系统及其稳定性第3节　生态系统的物质循环

2024年高中生物新教材同步选择性必修第二册第3章生态系统及其稳定性第3节生态系统的物质循环课程内容标准核心素养对接1.概述生态系统的物质循环过程。2.通过分析生物富集的过程，说明生物富集的危害，认同应采取措施减少危害。3.说明能量流动和物质循环的关系。4.尝试探究土壤微生物的分解作用。1.生命观念——通过学习物质循环与能量流动的关系，使学生建立物质与能量观。2.科学思维——通过建构碳循环过程示意图，学会模型建构的一般方法。3.社会责任——根据物质循环规律，更加科学、有效地利用生态系统中的资源。知识点1碳循环1.碳循环过程图解(1)图中①～⑤表示的过程：①光合作用，②呼吸作用，③呼吸作用，④捕食，⑤分解作用。(2)A、B、C表示的生物类群：A.初级消费者，B.次级消费者，C.分解者。(3)循环形式①在生物群落与非生物环境间：主要以CO2的形式进行。②在生物群落内：以含碳有机物的形式进行。(4)温室效应①形成原因：主要是化石燃料的开采和使用使大气中CO2含量迅速增加，打破了生物圈碳循环的平衡。②应对方法：一方面要减少CO2排放，另一方面大力植树种草，提高森林覆盖率。2.物质循环知识点2生物富集、物质循环和能量流动的关系1.生物富集2.能量流动和物质循环的关系(1)碳循环在生物群落内部以CO2形式进行。(×)(2)碳循环中生物的呼吸作用和微生物的分解作用，导致了温室效应现象的出现。(×)(3)镉、汞等重金属可沿着食物链不断积累和浓缩。(√)(4)能量流动伴随着物质循环在生态系统中反复利用。(×)(5)沼渣、沼液作为肥料还田，使物质能够循环利用。(√)eq\x(教材P64“图3－11”拓展)如图所示为DDT通过某条食物链的积累过程(单位：mg/kg)。(1)请写出图中所示食物链：浮游生物→小鱼→大鱼→鱼鹰。(2)图中生物体内DDT浓度高于(填“高于”或“低于”)水体中DDT的浓度，这种现象称为生物富集。(3)比较该食物链中各营养级的DDT浓度：浮游生物(第一营养级)＜小鱼(第二营养级)＜大鱼(第三营养级)<鱼鹰(第四营养级)，由此可得出的结论是DDT在生物体内的浓度随着营养级的提高而逐渐增高。(4)DDT在生物体内会产生富集的原因：DDT是生物体难以降解的化合物且不易排出。探究点一碳循环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：(1)甲、乙、丙、丁分别代表生态系统的什么成分？并简述判断的理由。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。(4)既然物质是循环的，为什么农田生态系统还需要经常施肥呢？提示物质循环具有全球性，是指在生物圈内进行的循环，而农田是一个较小的生态系统，不断有粮食作物的输出，即物质的输出大于物质的自然输入，因此要不断施加肥料。归纳总结碳循环的过程辨析物质循环的三个易误点[例1]下列是根据如图所示碳循环的部分过程进行的有关分析，其中正确的是()A.碳元素在生物群落内部主要以CO2的形式传递B.参与③过程的生物包括生产者、消费者和分解者C.③过程增强后，②过程随之增强，不能通过增强③减少大气中的CO2D.开发太阳能、水能、核能等新能源，可减少人类对①过程的依赖答案D解析碳元素在生物群落内部主要以含碳有机物的形式传递，A错误；③过程为CO2进入生物群落的过程，该过程主要为绿色植物的光合作用，参与③过程的生物是生产者，B错误；③过程为生产者固定二氧化碳的过程，生产者固定CO2形成有机物，有机物中的碳一部分储存在动植物体内，因此能通过增强③减少大气中的CO2，C错误；减少大气中CO2的量最主要的方法是开发太阳能、水能、核能等新能源，以减少人类对化石燃料的利用(①过程)，D正确。[例2]下图是自然界碳循环的简图，据图分析，下列叙述错误的是()A.甲为分解者，乙为消费者，丙为生产者B.①②③表示CO2通过甲、丙、乙的呼吸作用进入大气中C.④主要表示大气中CO2通过光合作用进入生物群落D.碳元素以无机物的形式在丙→乙→甲所示的渠道流动答案D解析根据丙和大气中的二氧化碳库间存在双向箭头，可判断丙为生产者，根据围绕甲的箭头“多进一出”可判断甲为分解者，则乙为消费者，A正确；碳元素以含碳有机物的形式在丙→乙→甲所示的渠道流动，D错误。“三看法”巧判碳循环模型中的成分探究点二生物富集、能量流动和物质循环的关系1.根据水体和多种水生生物体内的铅浓度示意图，回答问题：(1)据图分析，写出分析结果：铅在生物体内的浓度沿食物链不断升高。(2)还有哪些有害物质也有与铅类似的现象？提示镉、汞等重金属，DDT、六六六等人工合成的有机化合物及一些放射性物质。(3)生物富集对生物体有危害吗？提示对生物体有害，而且富集的物质会沿着食物链积累，最终威胁食物链顶端的生物(包括人类)。(4)生物富集现象也有全球性吗？说出你的理由。提示它们可通过大气、水和生物迁移等途径扩散，因此具有全球性。2.结合下图，分析物质循环与能量流动的关系，回答问题：(1)图中绿色植物是生态系统成分中的生产者，将其称为生态系统基石的原因是什么？(从物质和能量方面分析)提示绿色植物能够把太阳光能转化为化学能，储存在有机物中，为生态系统的其他生物提供物质和能量。(2)森林植物的垂直结构决定了动物垂直结构的原因是什么？提示植物为不同种类的动物提供了食物和栖息环境。(3)植物通过光合作用储存在有机物中的能量不能100%流入其他生物，原因是什么？提示自身呼吸作用会消耗部分能量。(4)概括物质循环和能量流动之间的区别和联系。提示①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。②在物质循环过程中，非生物环境中的物质可以被生物群落反复利用；能量流动则不同，能量在流经生态系统各营养级时，是逐级递减的，而且能量流动是单方向不循环的。1.重金属盐和DDT等农药的生物富集现象(1)过程：生物富集与能量流动正好相反，能量在沿食物链(网)流动时逐级递减，而农药或重金属盐则存在生物富集现象，即营养级越高，该物质浓度越高。如图所示：(2)特点：①全球性：有害物质可以通过大气、水和生物迁移等途径扩散到世界各地。②有害物质沿着食物链逐级递增，最终积累在最高营养级。2.物质循环与能量流动的区别与联系[例3]为更好地建设雄安新区，科研人员调查白洋淀水域生态系统各成分中有机氯农药DDT污染的状况，得到下表所示检测结果。下列说法错误的是()不同成分水底泥水生植物浮游动物底栖动物鲫鱼乌鳢DDT含量(μg/kg)0.10.76.321.037.919.4124.4A.DDT在生物群落和非生物环境间循环往复，不能被分解B.DDT几乎污染了白洋淀生态系统所有组成成分C.营养级越高，生物体内的DDT浓度越高D.水生植物同化的太阳能只有少部分传递给乌鳢答案A解析生态系统中的物质循环是指某些化学元素在非生物环境与生物群落中的循环，不是指DDT这样的难以降解的化合物，DDT会随着营养级的增加，在生物体内不断富集，难以被降解，A错误；据表分析，该生态系统中的组成成分几乎都被DDT污染，B正确；DDT难以降解，在食物链中会出现生物富集现象，营养级越高的生物体内的DDT浓度越高，C正确；生态系统中的能量流动是逐级递减的，故水生植物同化的太阳能只有少部分传递给乌鳢，D正确。[例4]如图为一个简化的生态系统能量流动和物质循环示意图，对图中箭头的含义表述错误的是()A.④和⑤可表示生物群落中能量的散失B.⑤可表示生物群落中的物质回归非生物环境C.②可表示能量在生物体之间单向流动D.①可表示碳元素从二氧化碳转变为有机物答案A解析分析题图可知，生物群落中能量的散失主要通过④呼吸作用，⑤(分解者的分解)可表示生物群落中的物质回归非生物环境，A错误，B正确；能量能够在生物体之间沿食物链(网)单向流动，如图中的②③，C正确；碳元素从二氧化碳转变为有机物主要通过①生产者的光合作用，D正确。探究点三探究土壤微生物的分解作用1.实验原理(1)土壤中存在的细菌、真菌等微生物是分解者成分。(2)分解者的作用是将环境中的有机物分解为无机物，分解速度与环境中的温度、水等生态因子相关。(3)淀粉eq\o(→,\s\up7(微生物(酶)))还原糖eq\o(→,\s\up7(斐林试剂),\s\do5(加热))砖红色沉淀。2.实验流程项目案例1案例2实验假设微生物能分解落叶使之腐烂微生物能分解淀粉实验设计实验组对土壤高温处理A烧杯中加入30mL土壤浸出液对照组对土壤不做任何处理B烧杯中加入30mL蒸馏水自变量土壤中是否含微生物溶液中是否含有分解淀粉的微生物实验现象在相同时间内实验组落叶腐烂程度小于对照组AA1不变蓝A2产生砖红色沉淀BB1变蓝B2不产生砖红色沉淀结论分析微生物对落叶有分解作用土壤浸出液中的微生物能分解淀粉注在A1、B1中加入碘液，在A2、B2中加入斐林试剂并加热。3.实验结论土壤中的微生物具有分解作用。[例5]某同学完成了土壤微生物的分解作用的对照实验，对照组是()A.土壤不做处理，自然状态B.土壤进行处理C.排除土壤微生物的作用D.尽可能避免改变土壤理化性质答案A解析本实验的自变量是土壤中是否有微生物，而自然土壤中本身就有微生物，因此实验组土壤要进行灭菌处理，对照组土壤保持自然状态。[例6]为探究落叶是否是在土壤微生物的作用下腐烂的，下列实验设计中，错误的是()A.可选择带有落叶的土壤为实验材料，筛选出落叶和土壤B.将落叶平均分成两份，置于网兜中C.把土壤分成两组，对照组土壤进行接种微生物处理，实验组土壤不做处理D.将落叶连同网兜分别埋入对照组和实验组两组土壤中，观察腐烂情况答案C解析实验组和对照组的单一变量是土壤中是否含有微生物。所以对照组应为不做处理的自然土壤，而实验组应将土壤进行灭菌处理，尽可能排除土壤微生物的作用。思维导图晨读必背1.物质循环的特点是具有全球性、循环性。2.生物富集是生物体从周围环境吸收、积蓄某种元素或难以降解的化合物，使其在机体内浓度超过环境浓度的现象。3.食物链中营养级越高，生物富集的某种物质浓度就越大。4.物质循环是能量流动的载体，能量流动是物质循环的动力。随堂检测1.下列关于生态系统中物质循环的叙述，错误的是()A.如果没有细胞呼吸，物质循环将会无法进行B.参与物质循环的元素包括构成生物体的所有元素C.物质循环是在生产者、消费者和分解者之间进行的D.化石燃料的大量燃烧打破了生物圈中碳循环的平衡答案C解析通过细胞呼吸能够完成物质由生物群落返回到非生物环境的过程，通过分解者的分解作用可以将存在于非生物环境中的有机物分解成无机物返回到非生物环境，而分解作用的本质也是细胞呼吸，因此可以说，如果没有细胞呼吸，物质循环将会无法进行，A正确；构成生物体的所有元素都能参与到物质循环中，B正确；物质循环应是在非生物环境与生物群落之间进行的，生物群落包括生产者、消费者和分解者，C错误；化石燃料的大量燃烧，短时间内二氧化碳大量释放，打破了生物圈中碳循环的平衡，D正确。2.如图表示生态系统中碳循环的部分过程，其中甲、乙、丙组成生物群落。下列分析错误的是()A.①②过程中，碳元素是以有机物的形式存在的B.③增多是温室效应产生的主要原因C.乙的存在能加快生态系统的碳循环D.碳循环是指碳元素在生物群落和非生物环境之间循环答案B解析据题图分析，甲是生产者，乙是消费者，丙是分解者，因此①②过程中，碳元素是以有机物的形式存在的，A正确；③是分解者的分解作用，而引起温室效应的主要原因是化石燃料的大量燃烧，B错误；消费者的存在能加快生态系统的碳循环，C正确；碳循环是指碳元素在生物群落和非生物环境之间循环，D正确。3.下列关于物质循环和能量流动关系的叙述，不正确的是()A.物质为能量的载体，使能量在生物群落与非生物环境之间循环往复B.能量作为动力，使物质在生物群落与非生物环境之间循环往复C.物质循环的过程中伴随着能量流动D.二者相互依存，不可分割答案A解析生态系统中物质是能量的载体，但能量不能在生物群落与非生物环境之间循环往复，A错误。4.某生物兴趣小组以带有落叶的表层土壤(深5cm左右)为实验材料，研究土壤微生物在适宜温度下的分解作用，对土壤处理情况如表所示。下列有关叙述错误的是()1组2组3组4组土壤处理灭菌不灭菌灭菌不灭菌土壤湿度湿润湿润较干燥较干燥A.该实验能探究不同土壤湿度条件下，土壤微生物对落叶的分解作用B.该实验的自变量为土壤是否灭菌，因变量是土壤的湿度C.为了控制实验中的无关变量，作为实验材料的落叶也应进行灭菌处理D.预期结果是1、3组的落叶不被分解，2、4组中的落叶被不同程度分解答案B解析该实验有两个自变量：土壤是否灭菌和土壤的湿度，因此可以探究不同土壤湿度条件下，土壤微生物对落叶的分解作用；作为实验材料的落叶也应进行灭菌处理，防止落叶中的微生物影响实验结果；1组和3组土壤灭菌，没有微生物分解落叶，2组和4组土壤没有灭菌，土壤中有微生物分解落叶，只是在湿润和较干燥的环境中分解程度不同。课时作业(时间：30分钟)知识点1碳循环1.大气中的碳进入生物群落的形式和作用方式是()A.CO2；参与分解作用B.碳酸盐；参与呼吸作用C.含碳有机物；参与光合作用D.CO2；参与光合作用和化能合成作用答案D解析生态系统中的碳在生物群落与非生物环境之间是以CO2的形式循环的，大气中的碳进入生物群落的形式是CO2；光合作用是二氧化碳从非生物环境进入生物群落的主要途径，其次还可以通过化能合成作用进入生物群落。2.关于生态系统的物质循环，下列说法错误的是()A.物质是指碳、氢、氧、氮、磷、硫等化学元素B.碳主要以CO2的形式在群落与非生物环境之间循环C.生产者和分解者起着重要作用D.消费者与物质循环无关答案D解析消费者促进生物圈中物质循环和能量流动，D错误。3.如图表示某生态系统的碳循环示意图，其中甲、乙、丙、丁为生态系统的组成成分，①～⑦表示生理过程。下列有关该图的分析，错误的是()A.乙是该生态系统的基石B.⑦过程中碳的传递形式是CO2C.①过程主要是指绿色植物的光合作用D.丙中的多种生物之间只存在种间竞争关系答案D解析由图可知，乙、丙、丁都指向甲，因此甲是非生物环境，根据双向箭头可判断出乙是生产者，生产者是生态系统的基石，A正确；⑦过程表示呼吸作用释放CO2，B正确；①过程将CO2输入到生物群落中，主要是指绿色植物的光合作用，C正确；丙中多种生物之间可能存在捕食关系，D错误。4.下图是生态系统中碳循环示意图，“→”表示碳的流动方向，下列说法正确的是()A.图中a是生产者，b、d、e是消费者，c是分解者B.该生态系统的组成成分包括a、b、c、d、非生物的物质和能量C.该生态系统中的食物链可表示为：a→d→eD.a和b的种间关系为捕食答案C解析图中a、c之间为双箭头，分别为生产者和大气中二氧化碳库的其中之一，由于生产者、消费者、分解者均能进行呼吸作用产生二氧化碳流向大气中的二氧化碳库，因此c是大气中的二氧化碳库，a是生产者，则d、e为消费者，b为分解者，A错误；该生态系统的组成成分包括a、b、d、e、非生物的物质(包括c)和能量，B错误；该生态系统中的一条食物链可表示为：a→d→e，C正确；b为分解者，所以a和b的种间关系不是捕食关系，D错误。知识点2生物富集、能量流动和物质循环的关系5.施用农药DDT的地区，虽然占陆地面积的一小部分，可是在远离施药地区的南极，动物体内也发现了明显高于环境含量的DDT，这种现象说明了()A.DDT是挥发性物质B.DDT已加入全球性的生物地球化学循环C.人类活动将DDT带到了南极D.南极动物也偶尔到施用农药的地区觅食答案B解析DDT是一种不易分解并能长期残存的农药；当人们施用DDT时，真正落到植物上的大约只有5%，其余95%不是落到地面，就是在大气中漂浮，以后随雨水流入地下或顺小溪流入江河，流归大海。随着大气环流作用和海水运动，DDT被运到全球各个角落，然后再沿着食物链和食物网流动，并在生物体内积累和浓缩。可见，DDT已加入生物地球化学循环，故南极动物体内也会含有DDT。6.下列关于生态系统中能量和物质的叙述，正确的是()①物质是单向流动、不可循环的 ②物质是可循环的③能量是单向流动、不可循环的 ④能量是单向流动、可循环的⑤能量是伴随着物质而流动的 ⑥能量不是伴随物质而流动的A.①③⑤ B.①④⑥C.②③⑤ D.②③⑥答案C解析生态系统中的物质是循环利用的，是能量流动的载体；能量流动是单向的，作为动力推动物质循环的进行。7.下列关于生态系统物质循环和能量流动的叙述，正确的是()A.使用粪便作肥料，其能量可以流向植物，实现了对能量的多级利用B.物质是能量的载体，生态系统的能量是伴随物质而循环利用的C.碳在生物群落中循环主要是以CO2的形式进行的D.非生物环境中的物质可以通过多种途径被生物群落反复利用答案D解析植物只能利用太阳能，不能利用有机物中的能量；能量不能循环利用；碳在生物群落和非生物环境之间主要是以CO2的形式进行循环的；非生物环境中的物质可通过多种途径被生物群落反复利用。知识点3探究土壤微生物的分解作用8.某生物兴趣小组的同学为证明某种细菌对树叶的分解作用，分别提出三种实验方案。其共同之处是将同一种树的落叶分成甲、乙两等份，实验过程保持树叶湿润，其他实验条件和步骤如下表所示。下列哪种实验方案能达到目的()序号实验处理甲乙方案一无菌条件适宜条件方案二先灭菌，再置于适宜条件下适宜条件方案三先灭菌，再置于适宜条件下先灭菌，然后接种某种细菌，最后置于适宜条件下A.方案一 B.方案二C.方案三 D.三个方案都不能达到答案C解析欲证明树叶的分解是由“某种细菌”引起的，应先将树叶灭菌，排除其他微生物对实验结果的干扰，同时应将灭菌后的树叶均分成两组，一组接种该细菌，另一组不接种，两组均置于相同且适宜条件下培养，通过对比分析得出结论，C正确。9.微生物广泛存在于自然界中。下列关于土壤微生物的叙述，正确的是()A.土壤微生物只通过微生物的分解作用参与生态系统的物质循环B.与豆科植物共生的根瘤菌能进行固氮作用，因而其是自养生物C.秸秆中的化学能经土壤微生物的分解作用后被生产者吸收利用D.土壤中的硝化细菌是自养生物，因而其不属于分解者答案D解析土壤微生物可以通过微生物的分解作用、固氮作用等参与生态系统的物质循环，A错误；与豆科植物共生的根瘤菌能进行固氮作用，但自身不能将二氧化碳等无机物合成有机物，为异养生物，B错误；秸秆中的化学能不能被作物再吸收利用，C错误；土壤中的硝化细菌是自养生物，属于生产者，D正确。10.下图是某生态系统食物网的示意图，下列关于该图的叙述，正确的是()A.从能量流动的特点来看，E捕食生物B和D最为经济B.生物G是一种杂食性动物，它占有四种不同的营养级C.生物H占有三种不同的营养级，它的数量较其他生物更为稳定D.如果环境中有汞污染，则通过生物富集作用可导致生物H体内汞的浓度最高答案D解析能量流动是单向的、逐级递减的，食物链越短，消耗的能量越少，从经济角度看，E捕食A和B最为经济，A错误；生物G在不同的食物链中可位于第二营养级、第四营养级和第六营养级，B错误；生物H占有三种不同的营养级，因为食物来源只有G一种，它的数量较其他生物而言，最不稳定，C错误；汞会沿着食物链逐渐在生物体内聚集，最终积累在食物链顶端，即H体内汞浓度最高，D正确。11.如图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。下列相关叙述正确的是()A.若M表示大气中的CO2库，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库，则碳元素可在生物群落中反复循环利用D.若M表示非生物环境中的能量，则①的能量值等于②与③对应的能量值之和答案A解析碳元素在生物群落中是以含碳有机物的形式传递的，A正确；能量在生态系统中沿食物链(网)单向流动，而不能循环利用，B错误；碳循环在非生物环境和生物群落之间反复循环利用，而不是在生物群落的内部反复循环利用，C错误；①代表的是生态系统中生产者固定的总能量，它不仅包括②③，还包括消费者通过呼吸作用散失到非生物环境中的能量，即①的能量值大于②与③对应的能量值之和，D错误。12.下图为生态系统的碳循环模式图，请据图回答下列问题。(1)图中a表示________，b表示________(填生态系统的组成成分)。图中②过程代表________________过程。(2)如果补充图中的箭头，将原来e的食物来源改为一半来源于d，一半来源于a，理论上，有a供养的e的数量将会________，理由是____________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)如果图中的数字表示碳含量，则夏季②________(填“大于”“小于”或“等于”)①＋④＋⑨。(4)碳循环平衡被破坏而引起大气中CO2迅速增加，温室效应加剧，请结合图中箭头，写出减缓温室效应的具体措施_______________________________________________________________________________________(写出两条)。答案(1)生产者分解者光合作用和化能合成作用(2)增多调整后的营养结构，增加了e对a的直接摄入，减少了通过c和d进行的能量散失，e获得的能量增加(3)大于(4)开发新能源，减少化石燃料的开采和使用；植树造林，增加植物的光合作用解析(1)图中a表示生产者，b表示分解者。图中②过程代表光合作用和化能合成作用过程。(2)根据食物链越短，能量损失越少的原则分析，将原来e的食物来源改为一半来源于d，一半来源于a，理论上，新增的食物链与原来食物链相比变短，所以有a供养的e的数量将会增多，理由是调整后的营养结构，增加了e对a的直接摄入，减少了通过c和d进行的能量散失，e获得的能量增加。(3)如果图中的数字表示碳含量，由于夏季绿色植物不断生长积累有机物，则夏季②光合作用固定的碳量大于①＋④＋⑨。(4)温室效应主要与人类对化石燃料利用过度有关，缓解温室效应的措施主要有植树造林、减少化石燃料的开采和使用、开发新能源等。13.如图为某生态系统的碳循环示意图，如表为该生态系统的能量流动数据表(不考虑暂未利用的能量)；其中甲、乙、丙、丁为生态系统的组成成分，A、B、C、D是丙中部分生物，①②③为生理过程。请分析回答：营养级一二三四从上一营养级同化的能量/kJ141.015.90.9呼吸消耗的能量/kJ501.279.110.20.5(1)生态系统的碳循环是指碳元素在________和________之间不断循环的过程，②过程中碳元素存在形式的变化是___________________________________________________________________________________________________。(2)图中D处于第________营养级，B和D两种生物的种间关系为________，若某种原因造成了B灭绝，从能量流动关系的角度分析，短期内D的数量变化是___________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)据表分析，第二营养级与第三营养级间的能量传递效率为________%(保留小数点后一位)。答案(1)生物群落非生物环境(两空顺序可颠倒)CO2→含碳有机物(2)三、四种间竞争和捕食增加(3)11.3解析(1)碳可以在生物群落和非生物环境之间循环，二氧化碳会通过②光合作用转变为含碳有机物。(2)图中D在2条食物链中分别处于第三、四营养级，其中B、D之间既有捕食关系又有种间竞争关系，若某种原因造成了B灭绝，则D只以A为食，食物链变短，食物链上的能量损失减小，短期内D的数量会增加。(3)据表分析，第二营养级的同化量为141.0kJ，第三营养级的同化量为15.9kJ，故二者之间的能量传递效率为15.9÷141.0×100%≈11.3%。第4节生态系统的信息传递课程内容标准核心素养对接1.举例说出生态系统中的信息传递。2.概述信息传递在生态系统中的作用。3.描述信息传递在农业生产中的应用。1.生命观念——通过信息的概念，准确判断信息传递的种类，建立生命系统的物质和能量观。2.社会责任——简述如何运用生态系统的信息传递原理提高农作物产量、进行有害动物的防治，认同信息传递在农业生产中的应用。知识点1生态系统中信息的种类1.信息流(1)信息：通常将可以传播的消息、情报、指令、数据与信号等称作信息。(2)信息流：生态系统中的生物种群之间，以及它们内部都有信息的产生与交换，能够形成信息传递，即信息流。2.生态系统信息的种类3.信息传递的过程知识点2信息传递在生态系统中的作用和在农业生产中的应用1.信息传递在生态系统中的作用2.信息传递在农业生产中的应用(1)提高农畜产品的产量(2)对有害动物进行控制(1)生态系统的信息传递只存在于生物与生物之间。(×)(2)花香引蝶和老马识途都属于物理信息。(×)(3)信息只能沿食物链从低营养级向高营养级传递。(×)(4)动物皮肤、植物的叶、芽等都可以接收多样化的信息。(√)(5)变色龙变化体色，主要是向同类传递行为信息。(×)(6)利用生长素类调节剂2，4－D杀死单子叶作物农田中的双子叶杂草，属于对化学信息的应用。(×)1.阅读教材，连线生态系统中信息的种类及实例。eq\x(教材P69“内文”拓展)2.我们已经进入了信息大爆炸的时代，其实任何生物的生存均离不开信息传递，生态系统中的信息可分为三类，下图代表不同的信息种类。(1)图1中蜘蛛网的振动对蜘蛛来说属于哪一类信息？此信息的来源是什么？图2中人的气味属于哪一类信息？提示蜘蛛网的振动对蜘蛛来说属于物理信息。此信息来源于其他生物(或蜘蛛)。图2中人的气味属于化学信息。(2)图3中的孔雀开屏属于哪一类信息？该信息的来源是什么？提示孔雀开屏属于行为信息。此信息来源于生物的行为特征。探究点一生态系统中信息的种类1.下面展示了12种信息，请判断信息的种类：①花椒树上的刺②昆虫的性外激素③草原上的雄鸟发现天敌后急速飞起，扇动翅膀为雌鸟发出信号④鸟类的鸣叫声所发出的信息⑤猎豹和猫科动物有着高度特化的尿标志的信息⑥蜜蜂的舞蹈行为⑦蜜蜂觅食常趋向黄色、蓝色以及反射紫外线的花朵⑧生物代谢产生的物质如酶、维生素、生长素、抗生素等⑨萤火虫的闪光⑩鼬遇到危险时，由肛门排出有强烈恶臭味的气体，起到报警和防御的功能⑪信鸽千里传书⑫短日照促使向日葵开花(1)属于物理信息的有①④⑦⑨⑪⑫。(2)属于化学信息的有②⑤⑧⑩。(3)属于行为信息的有③⑥。2.草原返青时，“绿色”为植食性动物提供的信息属于物理信息，生态系统中的信息传递的范围有哪些？其信息的来源有哪些？提示范围：生物与生物之间、生物与非生物环境之间。信息的来源可以是非生物环境，也可以是生物个体或群体。3.请用箭头表示图中生态系统各组成成分之间信息传递的方向。提示4.所有的信息传递都是双向的吗？请作出判断并举例说明。提示并非所有的信息传递均具有双向性。比如草原上，草的绿色给羊传递了可食用的信息，羊并不传递信息给草，此过程中信息传递是单向的。巧判生态系统信息传递类型(1)涉及声音、颜色、植物形状、磁力、温度等这些信号，并通过动物感觉器官如皮肤、耳朵、眼睛或植物光敏色素、叶、芽等感觉上述信息，则判断为物理信息。(2)若涉及化学物质的挥发性(如动物的性外激素等)这一特点，则判断为化学信息。(3)凡涉及“肢体语言”者均属行为信息，如孔雀开屏。(4)若在影响视线的环境中(如深山密林)，生物间多依靠“声音”这种物理形式传递信息。(5)若在声音嘈杂的环境中(如洪水、瀑布旁)，生物多以“肢体语言”传递信息。[例1]狗会用自己的尿液和粪便来标记领地和来往的路径；箭毒蛙身上有鲜艳的保护色；蜜蜂发现蜜源后用不同的舞蹈动作告诉同伴蜜源的方向和远近。以上三个实例分别体现了生态系统中哪一类信息的传递()A.行为信息、化学信息、物理信息B.化学信息、行为信息、物理信息C.化学信息、物理信息、行为信息D.行为信息、物理信息、化学信息答案C解析狗通过尿液和粪便的气味进行标记，属于化学信息；箭毒蛙的保护色属于物理信息；蜜蜂发现蜜源后通过舞蹈动作来传递信息，舞蹈动作属于行为信息。[例2]雄性安乐蜥在求偶时，一边伏在领地上做着“俯卧撑”，一边伸缩颈部色彩鲜艳的垂囊，这种展示可能包含了颜色和运动两个因素，有人用墨水改变垂囊的颜色后，雌性仍被雄性吸引，由此说明雄性安乐蜥在求偶时利用的信息是()A.物理信息 B.化学信息C.行为信息 D.物理信息和行为信息答案C解析根据题干信息可知，该求偶行为利用的主要信息是动作，而不是颜色(用墨水改变垂囊的颜色后，雌性仍被雄性吸引)，所以该信息属于行为信息。探究点二信息传递在生态系统中的作用和在农业生产中的应用1.根据下列信息传递的实例，回答问题。①海豚依靠“回声定位”实现的捕食、探路、定位和躲避天敌②莴苣的种子必须接受某种波长的光信息才能萌发生长③植物开花需要光信息刺激；许多昆虫的雌雄个体凭借信息素而相互识别、完成交配，保证种群的延续④昆虫分泌信息素，引诱异性个体⑤草原上，当草原返青时，“绿色”为食草动物提供了可采食的信息⑥森林中狼与兔相互依据对方气味或行为等捕食或躲避上述实例中，体现生命活动的正常进行，离不开信息作用的是①②；体现信息传递在种群的繁衍中作用的是③④；体现信息调节种间关系，进而维持生态系统平衡与稳定的是⑤⑥。2.阅读下列材料，回答问题。材料1苹果园里放置一个电子仪器，产生与蜜蜂跳舞时相同的频率或声音，以吸引大量蜜蜂到苹果园采蜜，使苹果更好地传粉，从而提高苹果的产量。材料2用一定频率的声波处理蔬菜、谷类作物及树木等种子，可以提高发芽率，获得增产。材料3家禽饲养，在增加营养的基础上延长光照时间，提高产蛋率。材料4利用音响设备发出不同的声音信号诱捕或驱赶某些动物，使其结群或远离农田。材料5“迷向法”防治害虫：在田间释放过量的人工合成的性引诱剂，使雄虫无法辨别雌虫的方位，或者使它的气味感受器变得疲劳，不再对雌虫有反应，从而干扰害虫的正常交尾活动。(1)由材料1、2、3可以得出，信息传递应用于农业生产，可以提高农产品和畜产品的产量。(2)材料5中，“迷向法”并不能直接杀死害虫，而是通过干扰害虫的正常交尾活动，从而使害虫种群的出生率下降，降低其对作物的危害。(3)由材料4、5可以得出，在农业生产中，信息传递还可以对有害动物进行控制。1.对有害动物的防治方法有多种，各有优缺点，比较如下：2.信息传递在农业生产中的应用措施目的养鸡场延长光照时间提高产蛋率用一定波长的光照处理蔬菜、各类作物的种子提高发芽率利用人工合成的化学信息吸引传粉动物提高作物的传粉率和结实率利用音响设备模拟动物的声音诱捕或驱赶动物施用昆虫信息素诱捕或警示有害动物[例3]下列信息传递的实例，属于调节生物种间关系的是()A.莴苣必须接收适宜波长的光信息才能萌发生长B.昆虫分泌性外激素传递信息C.草原返青时，“绿色”为植食性动物提供信息D.雄鸟求偶时进行复杂的“求偶炫耀”答案C解析光属于物理信息，其对植物种子萌发的影响体现了信息传递具有维持生命活动正常进行的作用，A不符合题意；昆虫分泌性外激素和雄鸟进行“求偶炫耀”体现了信息传递维持生物种群繁衍的作用，B、D不符合题意；植物因变绿而被植食性动物所食，说明信息传递能够调节生物的种间关系，进而维持生态系统的平衡与稳定，C符合题意。[例4]下列做法不属于生态系统中信息传递在农业生产中应用的是()A.延长光照时间，提高家禽产蛋量B.利用生长素类调节剂促进扦插枝条生根C.利用黑光灯诱捕具有趋光性的害虫D.利用人工合成的化学物质吸引昆虫，提高传粉率和结实率答案B解析延长光照时间，提高家禽产蛋量，这属于物理信息在农业生产中的应用，A不符合题意；利用生长素类调节剂促进扦插枝条生根，这属于生长素类调节剂的应用，不属于生态系统中信息传递在农业生产中的应用，B符合题意；利用黑光灯诱捕具有趋光性的害虫属于生物防治，是物理信息在农业生产中的应用，C不符合题意；利用人工合成的化学物质吸引昆虫，提高传粉率和结实率，这属于化学信息在农业生产中的应用，D不符合题意。思维导图晨读必背1.光、声、温度、湿度、磁场等属于物理信息，生物碱、有机酸和性外激素等属于化学信息，生物的行为特征可体现为行为信息。2.信息传递过程中要有信息源、信道和信息受体。3.生命活动的正常进行离不开信息的作用；生物种群的繁衍离不开信息的传递；信息还能够调节生物的种间关系，进而维持生态系统的平衡与稳定。随堂检测1.信息传递在生态系统中具有重要作用。下列不属于物理信息的是()A.日照长度 B.蜘蛛网的振动频率C.植物的生物碱 D.昆虫发出的声音答案C解析日照长度属于物理信息，A正确；蜘蛛网的振动频率属于物理信息，B正确；植物的生物碱属于化学信息，C错误；昆虫发出的声音属于物理信息，D正确。2.下列关于生态系统信息传递特征的描述，正确的是()A.生态系统中的物理信息来自非生物环境B.植物都通过化学物质传递信息C.信息可以在低营养级和高营养级间双向传递D.生态系统中的信息传递只对捕食者有利答案C解析生态系统中的物理信息可以来自非生物环境，也可以来自生物，A错误；植物可以通过物理信息和化学信息传递信息，B错误；信息传递往往是双向的，C正确；生态系统中的信息传递能够调节生物的种间关系，进而维持生态系统的平衡与稳定，从生态系统稳定性的层面上来说，生态系统中的信息传递对捕食者和被捕食者都有利，D错误。3.“黄四娘家花满蹊，千朵万朵压枝低。留连戏蝶时时舞，自在娇莺恰恰啼。”这是诗圣杜甫描绘百姓人家与大自然和谐相处的场景。下列相关叙述错误的是()A.花的颜色、大小，黄莺的鸣叫均属于物理信息B.可以使用样方法调查蝴蝶的种群密度C.日照时间的长短决定植物花期体现了生物种群的繁衍离不开信息传递D.蝶舞作为行为信息，只能在生物与生物之间传递答案B解析应使用标记重捕法调查蝴蝶的种群密度，B错误。4.下列生产实践措施不是利用生态系统中的信息传递的是()A.利用音响设备发出不同的声音信号来诱捕或驱赶某些动物B.通过控制日照时间长短来调控植物开花时间C.利用人工合成的激素吸引昆虫前来给植物传粉D.通过给黄麻喷洒一定浓度的赤霉素溶液来提高其产量答案D解析利用音响设备发出不同的声音信号来诱捕或驱赶某些动物，这是物理信息在生产中的应用，A不符合题意；通过控制日照时间长短来调控植物开花时间，这是利用植物感知光周期的不同的特点，属于物理信息在生产中的应用，B不符合题意；利用人工合成的激素吸引昆虫前来给植物传粉，这是化学信息在生产中的应用，C不符合题意；通过给黄麻喷洒一定浓度的赤霉素溶液来提高其产量，这是植物激素的应用，不是生态系统中的信息传递，D符合题意。5.下列关于生态系统中信息传递的说法正确的是()A.“插茱萸，可驱秋蚊灭虫害”中的茱萸传递的是行为信息B.“人间四月芳菲尽，山寺桃花始盛开”中，山寺桃花盛开的原因是接收到了化学信息C.莴苣种子必须接受某种波长的光信息才能萌发，说明生命活动的正常进行离不开信息传递D.利用昆虫信息素诱捕或警示有害动物，降低害虫的种群密度，属于化学防治答案C解析茱萸通过分泌化学物质来驱秋蚊灭虫害，传递的是化学信息，A错误；“人间四月芳菲尽，山寺桃花始盛开”中，由于温度因素，山上与山下的开花时间不同，属于物理信息的传递，B错误；光作为物理信号，刺激莴苣种子萌发，说明生命活动的正常进行离不开信息传递，C正确；利用昆虫的信息素诱捕或警示有害动物属于生物防治，D错误。课时作业(时间：30分钟)知识点1生态系统中信息的种类1.新养宠物狗时，将其尿液涂抹到指定地点，它以后都会到此地撒尿；野猪遇到危险时，扬起尾巴，在尾尖打个小卷，给同伴报警。在这两个过程中传递的信息种类分别是()A.化学信息、行为信息 B.行为信息、物理信息C.行为信息、行为信息 D.化学信息、物理信息答案A解析将新养的宠物狗的尿液涂抹到固定的地方，以后宠物狗都会到此地撒尿，尿液中的化学物质起到了信息传递的作用，属于化学信息；野猪扬起尾巴，在尾尖打小卷，通过自己的特殊行为向同伴报警，属于行为信息，A正确。2.下列信息传递中，与其他三种不属于同一类型的是()A.小囊虫在发现榆、松寄生植物后，会发出聚集信息素，召唤同类来共同取食B.群居动物通过群体气味与其他群体相区别C.雄蚊能根据雌蚊飞行时所发出的低频声波而找到雌蚊D.榆树通过分泌一种化学物质，与楝树产生相互拮抗的作用答案C解析小囊虫在发现榆、松寄生植物后，会发出聚集信息素，属于化学信息的传递；群居动物通过群体气味与其他群体相区别，属于化学信息的传递；榆树通过分泌一种化学物质，与楝树产生相互拮抗的作用，属于化学信息的传递；雄蚊能根据雌蚊飞行时所发出的低频声波而找到雌蚊，属于物理信息的传递。综上所述，C符合题意。3.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答案D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，能够对于同种或异种生物传递某种信息，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。4.下列有关生态系统信息传递的叙述，正确的是()A.信息源只能是生物B.信息的传递需要信道C.和生物体内细胞间信息交流不同的是，生态系统的信息传递不需要信息受体D.一种生物只能产生一种信息类型答案B解析信息源可以是生物也可以是非生物环境，A错误；信息的传递需要有信道作为信息传递的媒介，B正确；生态系统的信息传递需要信息受体，C错误；一种生物可以产生多种信息类型，如鸟类既可以产生物理信息，也可以产生化学信息和行为信息，D错误。知识点2信息传递的作用及应用5.萌发的种子通过低温处理后，可提前开花和成熟。如春小麦经过春化处理后，可早熟5～10天。下列说法不正确的是()A.温度在生态系统中属于一种物理信息B.该材料体现了信息传递对植物生长发育起重要作用C.信息传递在农业生产中能够提高产品的产量D.影响春小麦生长发育的信息只有温度答案D解析春小麦的生长发育过程受光、温度、水分、空气等多种信息的影响。6.下列有关生态系统信息传递的叙述，错误的是()A.生态系统的物理信息都来自非生物环境B.金龟子遇敌害从植株上滚落装死属于行为信息C.猎豹和斑马之间的信息传递有利于调节种间关系D.用性外激素干扰害虫雌雄交尾，可有效控制害虫数量答案A解析生态系统的物理信息来自非生物环境或生物，A错误；金龟子遇敌害从植株上滚落装死，通过动作迷惑对手，属于行为信息，B正确；猎豹和斑马之间的信息传递有利于调节种间关系，维持生态系统的平衡与稳定，C正确；用性外激素干扰害虫雌雄交尾，可降低害虫出生率，有效控制害虫数量，D正确。7.下列有关生态系统信息传递的说法不正确的是()A.生命活动的正常进行以及生物种群的繁衍都离不开信息传递的作用B.在任何生态系统中，能量、物质和信息三者之间的关系都是密不可分的C.光照可增加家禽的产蛋量，这属于物理信息的合理使用D.信息传递在农业生产中不仅可以提高农产品的产量，也可对有害动物进行全部杀灭答案D解析生命活动的正常进行以及生物种群的繁衍都离不开信息传递的作用，A正确；在任何生态系统中，能量、物质和信息三者之间的关系都是密不可分的，能量流动是物质循环的动力，物质是能量的载体，信息传递能够调节生物个体、种群之间的关系，B正确；光照是物理信息，可增加家禽的产蛋量，这属于物理信息的合理使用，C正确；信息传递在农业生产中不仅可以提高农产品的产量，也可对有害动物进行控制，但难以全部杀灭，D错误。8.水稻种群中存在非常典型的自毒现象。早稻根系分泌的对羟基肉桂酸对早稻的幼苗生长产生强烈的抑制作用，严重时导致产量降低，幼苗死亡。下列有关说法不正确的是()A.植物产生的毒素是一种化学信息B.这种毒素对于植物自身生命活动具有一定的调节作用C.这种毒素对于种群密度具有一定的影响D.植物的自毒现象不利于生态系统的稳定答案D解析早稻根系分泌的对羟基肉桂酸是一种化学物质，所以是一种化学信息，A正确；题干中显示这种毒素对早稻的幼苗生长产生强烈的抑制作用，显然这种毒素对于植物自身生命活动具有一定的调节作用，B正确；由于该毒素对早稻的幼苗生长产生强烈的抑制作用，严重时导致幼苗死亡，即提高了死亡率，进而对于种群密度具有一定的影响，C正确；植物的自毒现象是生物在长期的进化过程中形成的性状，在一定程度上有筛选作用，所以利于生态系统的稳定，D错误。9.如图为生态系统组成成分的模式图，下列叙述错误的是()A.图中的各成分之间均可以传递信息B.生产者和消费者之间的信息传递可以调节种间关系C.非生物环境发出的信息种类只能是物理信息D.能量流动、物质循环和信息传递是生态系统的三大功能答案C解析从图中可以看出，生态系统的每种成分均能发出信息，也能接受信息，所以说生态系统的信息传递在生态系统的各种成分间均能进行；信息传递的主要功能之一就是调节种间关系；非生物环境发出的信息可以是物理信息，也可以是一些营养物质发出的化学信息。10.有关信息传递在农业生产中的应用，下列说法错误的是()A.为控制动物危害，化学防治见效快，可大量推广使用B.利用音响设备发出结群信号吸引鸟类，使其结群捕食害虫C.利用昆虫信息素诱捕或警示有害动物，降低害虫的种群密度D.在苹果园用仪器模拟蜜蜂舞蹈的频率，吸引蜜蜂到果园传粉，提高农产品产量答案A解析为控制动物危害，化学防治虽见效快，但会引起更大的隐患，而且会污染环境，需要慎用，A错误；利用音响设备发出结群信号吸引鸟类，使其结群捕食害虫，这是利用信息传递防治害虫的例子，B正确；利用昆虫信息素诱捕或警示有害动物，这是利用信息传递防治害虫的例子，C正确；在苹果园用仪器模拟蜜蜂舞蹈的频率，吸引蜜蜂到果园传粉，以提高产量，这是利用信息传递提高农产品产量的例