2024年高中生物新教材同步选择性必修第二册讲义第3章 第3节 第1课时　生态系统的物质循环及与能量流动的关系

2024年高中生物新教材同步选择性必修第二册讲义第3节生态系统的物质循环第1课时生态系统的物质循环及与能量流动的关系[学习目标]1.以碳循环为例，说出物质循环的概念、过程和特点。2.比较能量流动与物质循环的关系。一、生态系统的物质循环1．碳循环图中：①______________，②_____________________________________________，③______________，④________________，⑤________________。2．生态系统的物质循环(1)概念：组成生物体的________________等元素，都在不断进行着从______________到__________，又从__________________到____________________的循环过程。(2)特点①全球性：物质循环中所说的“生态系统”指的是地球上最大的生态系统——生物圈，因此又叫____________________。②物质在生态系统中循环往复运动。判断正误(1)参与物质循环的对象是含有碳的糖类、脂肪、蛋白质等有机物()(2)物质循环的范围是生物圈，而不是具体的某一生态系统()(3)沼渣等作为肥料还田，使物质能够循环利用()(4)在碳循环中生产者只起固定CO2的作用()(5)海洋对于调节大气中的碳含量起着非常重要的作用()任务一：分析碳循环的过程及特点1．二氧化碳能溶于水，因此可在大气和海洋、河流之间进行交换。此外，碳还可以长期固定或保存在非生命系统中，如固定于煤、石油或木材中。人类通过对煤和石油等的利用，向大气中排放了大量的二氧化碳。根据上述信息回答下列问题：(1)碳元素在生物体内、大气、水圈中分别主要以什么形式存在？________________________________________________________________________________________________________________________________________________(2)碳元素是如何进出生产者、消费者和分解者的(以什么形式、通过哪种生命活动、形成哪些产物等)?________________________________________________________________________________________________________________________________________________(3)结合教材图3－10，用关键词、线段、箭头等完善碳循环的过程。2．化石燃料的过量使用对环境有什么影响？怎么缓解这种影响？________________________________________________________________________________________________________________________________________________3．以碳循环为例概括物质循环的特点。________________________________________________________________________________________________________________________________________________4．同碳元素一样，氮元素在生物群落和非生物环境之间也是不断循环的。那么为什么还要往农田中不断地施加氮肥呢？这与物质循环矛盾吗？________________________________________________________________________________________________________________________________________________1．碳循环相关知识点小结(1)存在形式①非生物环境中：CO2和碳酸盐。②生物群落内部：有机物。(2)流动形式①生物群落与非生物环境之间：CO2。②生物群落内部：有机物。(3)进入生物群落的途径①光合作用。②化能合成作用。(4)返回非生物环境的方式①生产者、消费者的呼吸作用。②分解者的分解作用。③化石燃料的燃烧。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的传递并不都是双向的，只有生产者与非生物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．碳循环示意图中各组成成分的判断(1)图甲——先根据A、B之间为双向箭头且指向B的箭头最多可判断：B为大气中的二氧化碳库，A为生产者。再根据A、C的箭头都指向D可判断：D为分解者，C为消费者。(2)图乙——根据A、C之间为双向箭头且指向C的箭头最多可判断：A是生产者，C是大气中的二氧化碳库。根据A、B、D的箭头都指向E可进一步判断：E是分解者，B是初级消费者，D是次级消费者。1.如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2．(2022·陕西西安高二期末)如图为碳循环的部分示意图。下列叙述正确的是()A．碳元素在②③④⑤⑥过程中以有机物的形式流动B．①中的碳元素含量是⑦⑧中的碳元素含量之和C．图中生产者、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ可以构成3条食物链D．豆科植物根部的根瘤菌所需的有机碳来自⑥过程二、能量流动和物质循环的关系项目能量流动物质循环范围生态系统____________特点联系同时进行、相互依存、不可分割：(1)能量的________、________、转移和释放，都离不开物质的合成和分解等过程；(2)物质是能量沿食物链(网)流动的______；(3)能量是物质在生物群落和非生物环境之间循环往返的________判断正误(1)物质循环和能量流动是两个独立的过程()(2)只有在光照的条件下，生态系统的物质循环和能量流动才是同时进行的()(3)光合作用推动碳循环过程，促进了生物群落中的能量循环()任务二：比较物质循环和能量流动，阐释二者的区别和联系请在碳循环过程模型上绘制能量流动过程。能量流动和物质循环的关系分析(1)能量流动和物质循环相伴而行，但能量在传递过程中由光能→化学能→热能，而物质在循环过程中，由无机物(CO2)→有机物→无机物(CO2)。(2)能量流动的终点是热能散失到非生物环境中，不能循环利用。而物质循环产生的CO2又被重新利用，所以没有终点。3．分析如图所示的生态系统能量流动和物质循环的关系简图，不能得到的结论是()A．物质作为能量的载体，使能量沿着食物链(网)流动B．能量作为动力，使物质能够不断地在生物群落和非生物环境之间循环往返C．能量①②③④的总和便是生产者所固定的太阳能总量D．碳在生物群落和非生物环境之间的循环主要是以CO2的形式进行的4．下列有关生态系统物质循环和能量流动的叙述，错误的是()A．参与能量流动的总能量大小与生产者数量有关，与食物链长短无关B．处于最高营养级的生物所同化的能量不会再提供给其他生物C．农民拔草或杀灭害虫，虽然影响了食物链但可以调整能量流动关系D．食物链既是物质传递链又是能量传递链，物质与能量相互依存、不可分割第2课时生物富集及探究土壤微生物的分解作用[学习目标]1.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。2.尝试探究土壤微生物的分解作用。一、生物富集1．概念：生物体从________________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__________环境浓度的现象。2．实例3．进入生物体的方式(1)动、植物直接________。(2)沿________逐渐在生物体内聚集，最终积累在食物链的________。4．在生物体的分布：形成比较稳定的化合物分布于多种组织细胞中，__________被排出，________在体内。5．特点：全球性。判断正误(1)生物富集的物质会沿着食物链、食物网在生物体内聚集()(2)营养级越高的生物，其体内富集的有害物质的浓度越高()任务：分析生物富集现象及其成因1．如图为不同采样点中水、水底沉积物和中国血蛤体内的铅浓度。据图分析，写出分析结果：___________________________________________________________________________________________________________________________。2．对比碳循环，分析铅在生物体内富集的原因。成因：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。3．如图为水体和多种水生生物体内的铅浓度示意图。据图分析，写出分析结果：__________________________________________________________________________________________________________________________。4．还有哪些有害物质也有与铅类似的现象？________________________________________________________________________________________________________________________________________________5．生物富集对生物体有危害吗？________________________________________________________________________________________________________________________________________________6．生物富集现象也具有全球性吗？说出理由。________________________________________________________________________________________________________________________________________________7．如何有效地减少生物富集现象？________________________________________________________________________________________________________________________________________________1．(2023·浙江绍兴高二期末)在煤燃烧、有色金属冶炼过程中铅会以微小颗粒被排放进入大气，然后沉降在土壤和植物表面，而铅进入植物和动物体内后将不易被排出。下列叙述错误的是()A．铅能沿食物链在生物体内聚集，营养级越高的生物体内铅含量越高B．铅随大气、水和生物迁移等途径扩散，生态系统中铅循环具有全球性C．铅通过动植物呼吸作用、分解者分解作用和化石燃料燃烧等返回非生物环境D．减少化石燃料的燃烧、开发清洁能源是减少铅的生物富集现象的有效措施2．某些人工合成的化合物如农药DDT、六六六等，进入环境后便参与生态系统的物质循环，但是，这些化合物难以被降解而在生物体内蓄积。下表是某水域生态系统在结构和功能处于相对稳定状态时，甲、乙、丙、丁四个种群所含有的总能量和残留DDT的平均浓度。下列说法错误的是()种群甲乙丙丁能量(kJ)2.8×1091.3×1089.1×1072.9×107DDT浓度(ppm)0.040.350.393.4A.该生态系统的水体中DDT的浓度小于0.04ppmB．DDT在代谢中不易分解，具有生物富集作用C．丁种群个体死亡后释放的DDT还可能再进入丁种群D．四个种群最简单的能量流动渠道是形成一条食物链二、探究土壤微生物的分解作用1．实验原理(1)土壤中生活着肉眼看不见的细菌、丝状真菌和呈放射状的放线菌等微生物，它们在生态系统中主要充当分解者。在不同的气候与环境条件下，落叶在土壤中被分解的时间也不同。(2)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．案例设计提出问题：土壤微生物具有分解作用吗？分解过程中物质发生怎样的变化？项目案例1案例2实验假设土壤微生物能分解落叶使之腐烂土壤微生物能分解淀粉实验设计实验组对土壤进行处理(如将土壤用塑料袋包好，放在60℃恒温箱中处理1h)A烧杯中加入30mL土壤浸出液＋淀粉糊对照组对土壤______处理(自然状态)B烧杯中加入__________＋与A等量的淀粉糊自变量土壤中___________________是否加土壤浸出液实验现象在相同时间内实验组落叶腐烂程度_______对照组AA1不变蓝A2BB1变蓝B2结论分析注：在A1、B1中加入碘液，在A2、B2中加入斐林试剂并加热。判断正误(1)可采用直接加热烘干的方法除去实验组中的土壤微生物()(2)应将实验组和对照组的土壤放在隔绝空气的条件下()(3)对照组中落叶的分解速度明显高于实验组()(4)实验组和对照组可以分别选择不同种类的落叶进行实验()3．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。下列有关叙述不正确的是()组别1组2组3组4组土壤处理灭菌不灭菌灭菌不灭菌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．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C．若该实验的自变量为土壤是否进行灭菌处理，实验中的对照组是1组和3组D．预期结论是1、3组的落叶不被分解，2、4组中的落叶被不同程度地分解4．一位同学要探究土壤微生物能否分解农药，并尽快得出实验结论，用“敌草隆”(一种除草剂)进行实验：取等量沙土分装于相同的两个容器中，a组高压灭菌，b组不灭菌。下列有关叙述正确的是()A．向a、b中喷入等量的“敌草隆”，再置于同一恒温箱中培养相同时间B．检测“敌草隆”的消失情况，预计a的“敌草隆”全部消失，b的基本不变C．只用沙土实验效果比用几种典型土壤混合后的好D．再增加c组作为对照，不喷入“敌草隆”，其他处理与a、b组相同第4节生态系统的信息传递[学习目标]1.说明生态系统中信息的种类及信息传递在生态系统中的作用。2.描述信息传递在农业生产中的应用。一、生态系统中信息的种类1．信息的概念：可以传播的消息、情报、________、________与信号等。2．信息传递：生态系统中的________________之间，以及它们________________都有信息的产生与交换，能够形成信息传递，即信息流。3．生态系统中信息的种类种类项目物理信息化学信息行为信息概念通过________________传递的信息生物在生命活动过程中产生的可以传递信息的___________动物的____________在同种或异种生物之间传递的信息举例自然界中的______、声、____、湿度、磁场等植物的__________、有机酸等代谢产物，以及动物的________等____________、雄鸟的“求偶炫耀”来源________________、生物个体或群体生物在生命活动过程中产生动物的行为特征4.信息传递过程(1)信息产生的部位——____________。(2)信息传播的媒介——________。(3)信息接收的生物或其部位——____________________________________________。判断正误(1)生物之间的信息传递只限于同种生物()(2)信息只能沿食物链从低营养级向高营养级传递()(3)物理信息可来源于生物，也可来源于非生物环境()任务一：生态系统中信息的种类①萤火虫发出的荧光②蛇通过热感受器发现鼠③蜘蛛网的振动④宠物狗之间通过嗅闻肛门腺辨识身份和健康状况⑤“燕燕于飞，差池其羽”⑥孔雀开屏⑦雌蛾分泌性外激素吸引雄蛾物理信息：____________；化学信息：____________；行为信息：________。信息传递种类的判断(1)生态系统中信息的种类因传播途径的不同而不同。如孔雀开屏，如果是通过行为传递给对方，则属于行为信息；如果通过羽毛的颜色等传递给对方，则属于物理信息。(2)鸟类或其他动物报警，若通过声音(尖叫)则属于物理信息，若通过特殊的动作(突然飞起)则属于行为信息。(3)涉及声音、颜色、植物形状、磁场、温度、湿度这些信号，通过动物的皮肤、耳朵、眼或植物的光敏色素、叶、芽等接收，则判断为物理信息。(4)若涉及化学物质的挥发性这一特点则判断为化学信息。1．狗会用自己的尿液和粪便来标记领地和来往的路径；电鳗可输出高达300到800伏的电压把比自己小的动物电击致死而获取猎物；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

二、信息传递的作用及其应用1．信息传递在生态系统中的作用(1)个体：生命活动的____________，离不开信息的作用。如海豚的____________，烟草等种子的萌发生长。(2)种群：生物种群的________，离不开信息的传递。如植物________、昆虫交尾。(3)群落和生态系统：信息能够__________生物的________________，进而维持________________的平衡与稳定。如食物链上相邻物种间________________的关系。2．信息传递在农业生产中的应用(1)提高________________的产量举例：①利用模拟的动物信息吸引大量的________________，可以提高果树的传粉效率和结实率。②养鸡时，在增加营养的基础上，延长________________，会刺激鸡卵巢的发育和雌激素的分泌，可以大大提高产蛋率。(2)对有害动物进行控制①控制方法：化学防治、________________和机械防治。②生物防治举例：a.利用______________________诱捕或驱赶某些动物；b.利用昆虫____________诱捕或警示有害动物，降低害虫的____________；c.利用特殊的__________________扰乱某些动物的雌雄交配，使有害动物的______________下降。判断正误(1)莴苣种子必须接受某种波长的光才能萌发，说明生命活动的正常进行离不开信息的传递()(2)当食草动物看到青草明显减少时，部分个体会另觅取食地，这体现了生态系统的信息传递功能()(3)利用信息传递在生态系统中的作用控制动物危害，属于生物防治技术()(4)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()任务二：信息传递在生态系统中的作用根据提供的资料，回答问题：资料1海豚进行捕食、探路、定位和躲避天敌等行为几乎都依赖于超声波。它们可使用频率超过100kHz的超声波进行“回声定位”。资料2莴苣等植物的种子必须接受某种波长的光信息，才能萌发生长。资料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。资料4当烟草植株受到蛾幼虫攻击后，能够产生和释放可挥发的化学物质。这些化学物质，白天可以吸引蛾幼虫的天敌——捕食者，夜间能够驱除夜间活动的雌蛾，使它们不能在植物叶片上停留产卵。(1)根据资料1和资料2分析，信息传递与个体生命活动的正常进行有什么关系？________________________________________________________________________________________________________________________________________________(2)根据资料3分析，信息传递在种群的繁殖过程中起什么作用？________________________________________________________________________________________________________________________________________________(3)资料4中的化学物质能够将几种生物类群联系起来？由此说明信息传递在群落和生态系统水平上，发挥什么作用？________________________________________________________________________________________________________________________________________________任务三：信息传递在农业生产中的应用根据提供的资料，回答问题：资料1养鸡时，在增加营养的基础上，延长光照时间，这会刺激鸡卵巢的发育和雌激素的分泌，这样就可以大大提高产蛋率。资料2控制有害动物有化学防治、生物防治和机械防治三种方法。化学防治污染大，且长期使用容易使害虫的耐药性提高导致效果降低。在生物防治中，人们可以利用光照、声音信号诱捕或驱赶某些动物，使其远离农田，也可以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；还可以利用特殊的化学物质扰乱某些动物的雌雄交配，使有害动物的繁殖力下降，从而减缓有害动物对农作物的破坏。(1)根据以上资料概括信息传递在农业生产中的应用。________________________________________________________________________________________________________________________________________________(2)根据资料2分析，生物防治有哪些优点？________________________________________________________________________________________________________________________________________________有害动物三种防治方法的比较名称化学防治机械防治生物防治措施化学药剂喷施等人工捕捉等引入天敌或寄生生物等优点作用迅速；短期效果明显无污染；见效快，效果好效果好且持久；成本低，无污染缺点引起害虫抗药性增强；杀灭害虫天敌，破坏生态平衡；污染环境费时费力；对体型很小的害虫无法实施天敌数量不确定；寄生生物专一性强3．下列有关生态系统信息传递及应用的叙述，不正确的是()A．利用黑光灯诱捕法来调查昆虫的种群密度属于生态系统中信息传递的应用B．利用昆虫信息素诱捕或警示有害动物，降低害虫种群密度，属于化学防治C．生命活动的正常进行离不开信息的传递D．短日照作物黄麻，南种北移可延长生长期，提高麻皮产量，是对物理信息的合理利用4．(2023·黑龙江大庆高二期末)使用化学农药、采用生物防治的方法都可防治农作物害虫。下列有关叙述错误的是()A．使用化学农药治理害虫，农药会污染水体、大气和土壤B．使用化学农药治理害虫，会使害虫的抗药性增强，并杀死害虫的天敌C．采用生物防治，可降低农业的生产成本，提高经济效益D．可利用生物之间的捕食、寄生、互利共生等种间关系，进行生物防治第5节生态系统的稳定性[学习目标]1.阐明生态平衡与生态系统的稳定性。2.举例说明抵抗力稳定性和恢复力稳定性。3.简述提高生态系统稳定性的措施。4.设计制作生态缸，观察其稳定性。一、生态平衡与生态系统的稳定性1．生态平衡(1)概念：生态系统的______________处于相对________的一种状态。(2)特征——________平衡。①结构平衡：生态系统的____________保持相对稳定。②功能平衡：____________________的生态过程正常进行。③________平衡。(3)调节机制——____________机制。①在一个系统中，系统工作的__________，反过来又作为________调节该系统的工作，并且使系统工作的效果________或受到限制，它可使系统保持稳定。②负反馈调节在生态系统中________存在，它是生态系统具备____________________的基础。2．生态系统的稳定性(1)概念：生态系统____________自身结构与功能处于________平衡状态的能力。生态系统的稳定性，强调的是生态系统维持______________的能力。(2)原因：生态系统具有_____________________________________________________。(3)特点：生态系统的自我调节能力是_____的。判断正误(1)生态平衡就是生态系统的物质和能量的输入与输出均衡()(2)当农田里蚜虫数量增多时，七星瓢虫的数量也会增多，这样蚜虫种群数量的增长就会受到抑制，这属于生物群落内的负反馈调节()(3)负反馈调节在生物群落中普遍存在，但在生物群落与非生物环境之间不存在()任务一：分析生态系统中的反馈调节过程尝试用文字、线框、箭头等符号，简要描绘高原鼠兔的数量能够维持相对稳定的原因和森林火灾多发的原因及灾后恢复的过程。1．下列关于生态平衡的说法，不正确的是()A．生态平衡就是生态系统的结构和功能处于相对稳定的一种状态B．处于生态平衡的生态系统的各种组成成分保持不变C．处于生态平衡的生态系统的物质和能量的输入和输出达到平衡状态D．生态平衡的调节机制是负反馈调节2．图1为某草原生态系统中的反馈调节示意图(甲、乙、丙可构成一条食物链)，图2为某湖泊生态系统中发生的某种调节活动。下列分析不正确的是()A．一个完整的生态系统，除了图1中所示的成分外，还应该包括分解者以及非生物的物质和能量B．甲、乙、丙三者之间的食物关系是乙→甲→丙C．图2所示调节导致的最终结果是维持该生态系统原有的稳态D．图1是负反馈调节，图2是正反馈调节二、抵抗力稳定性和恢复力稳定性及提高生态系统的稳定性1．抵抗力稳定性(1)含义：生态系统________________并使自身的结构与功能____________________的能力。(2)规律：一般来说，生态系统中的组分越多，____________越复杂，其____________能力就越强，抵抗力稳定性就越高，如热带雨林生态系统。2．恢复力稳定性(1)含义：生态系统在________________________后__________________的能力。(2)特点：生态系统在受到不同的干扰(破坏)后，其恢复________与恢复________是不一样的。3．提高生态系统的稳定性(1)原因①处于生态平衡的生态系统可以持续不断地满足人类____________。②处于生态平衡中的生态系统能够使人类生活与生产的________保持稳定。(2)措施①控制对生态系统的__________________，在不超过生态系统自我调节能力的范围内，__________________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________、________的投入，保证生态系统内部________与________的协调。判断正误(1)落叶阔叶林遭到破坏时，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()(2)“野火烧不尽，春风吹又生”说明生态系统具有抵抗力稳定性()(3)与自然池塘相比，人工养殖池塘生态系统恢复力稳定性高()(4)适当增加某生态系统内各营养级生物的种类可提高该区域生态系统的自我调节能力()(5)对过度利用的森林与草原，应实行封育，不能再利用()任务二：生态系统的稳定性之间的关系1．请用数学模型来表示两种稳定性的关系。2．如图表示抵抗力稳定性、恢复力稳定性和总稳定性的关系，据图分析回答下列问题：(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)热带雨林生态系统与草原生态系统相比，受到相同干扰时，草原生态系统的y值要________(填“大于”或“小于”)热带雨林的y值。(3)x的大小可作为____________强弱的指标，x值越大，说明恢复力稳定性越________________________________________________________________________。(4)TS表示曲线与正常范围之间所围成的面积，TS值越大，说明生态系统的总稳定性越______。抵抗力稳定性和恢复力稳定性的比较项目抵抗力稳定性恢复力稳定性区别实质保持自身的结构与功能相对稳定恢复自身的结构与功能相对稳定核心抵抗干扰，保持原状遭到破坏，恢复