第3章第345节生态系统的物质循环信息传递和稳定性知识点总结高二上学期生物人教版选择性必修2

高中生物选择性必修二生物与环境第三章生态系统及其稳定性第3、4、5节生态系统的物质循环、信息传递和稳定性知识点总结●前面重要知识回顾：生态系统结构：2、生态系统的功能：包括能量流动、物质循环和信息传递。3、能量流动特点：单向流动、逐级递减。第3节生态系统的物质循环知识点总结●生态系统的物质循环（生物地球化学循环）：物质循环定义：组成生物体的碳、氢、氧、氮、磷、硫等元素，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。●这里所说的生态系统指的是地球上最大的生态系统—生物圈。（2）物质：组成生物体的碳、氢、氧、氮、磷、硫等元素。（3）范围：生物群落⇌无机环境。（4）特点：具有全球性，循环往复。（5）应用：改进农业生产方式，如采用种养结合的模式。一、碳循环：1、碳循环定义：组成生物体的碳元素，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。碳在自然界的存在形式：（1）无机环境：C02和碳酸盐（无机物）的形式。（2）生物群落：主要以含碳有机物的形式。碳在生态系统中的循环形式：在无机环境与生物群落之间的循环：主要以C02的形式。在生物群落内部：主要以含碳有机物的形式沿食物链和食物网进行流动。特点：具有全球性。●为什么？由于二氧化碳能够随着大气环流在全球范围内流动。碳循环示意图（见课本62页）知识点：碳进入生物群落的途径：①光合作用②化能合成作用碳返回无机环境的途径：①生产者和消费者的呼吸作用②分解者的分解作用（主要指呼吸作用）③化石燃料的燃烧。碳循环简图：①判断关键：找到唯一的双向箭头，介于生产者与大气C02库之间。②指出箭头多的为生产者。③指入箭头多的为大气C02库。④最后根据B→A→D确定C为消费者，D为分解者。温室效应：产生原因：化石燃料的开采和使用大大增加了二氧化碳的排放。危害：温室效应导致气温上升，加快极地和高山冰川的融化，导致海平面上升，对人类和其他生物的生存构成威胁，此外还存在未知的潜在危险。如何缓解：①加强吸收和固定CO2：大力植树种草，提高森林覆盖率。②采取积极措施减少CO2的排放：●开发新能源，减少化石燃料的燃烧→最有效措施。●提倡绿色出行，低碳生活等。●采取秸秆还田等措施，提高农田土壤储碳量。碳中和与碳达峰：（1）碳中和：是指国家、企业、产品、活动或个人在一定时间内直接或间接产生的二氧化碳或温室气体排放总量，通过植树造林、节能减排等形式，以抵消自身产生的二氧化碳或温室气体排放量，实现正负抵消，达到相对“零排放”。（2）碳达峰：是指在某一个时间点，二氧化碳的排放不再增长达到峰值，之后逐步回落。二、生物富集：1、定义：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。●一般为重金属或人工合成的有机化合物，如DDT、六六六等。2、富集途径：食物链和食物网。3、特点：(1)食物链中营养级越高，生物富集的某种物质浓度就越大。(2)具有全球性。4、实例铅的富集过程：三、能量流动和物质循环的关系：1、能量流动与物质循环是生态系统的主要功能，二者同时进行，彼此相互依存，不可分割。(1)能量离不开物质：①能量的固定、储存、转移和释放，都离不开物质的合成和分解等过程。②物质是能量的载体，使能量沿着食物链（网）流动。(2)物质离不开能量：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。2、物质循环与能量流动的不同特点：①物质循环具有全球性，可反复利用。②能量流动时单向流动、逐级递减，不可循环。探究土壤微生物的分解作用：实验原理：土壤中微生物一般为分解者，数量上：细菌〉放线菌〉丝状真菌。分解时间：一般在温暖、湿润的环境中，落叶分解需要1至数月时间。参考案例1落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？变量分析：①自变量：是否含有土壤微生物。②因变量：落叶的腐烂情况。分组：①对照组：不做处理，自然状态（有土壤微生物）。②实验组：作处理，无土壤微生物。●实验组具体要求：尽可能排除土壤微生物的作用，又要尽可能避免理化性质的改变。具体操作：将土壤用塑料袋包好，放在60℃恒温箱中处理1h。参考案例2探究土壤微生物对淀粉的分解作用：（1）变量分析：①自变量：是否含有土壤微生物。②因变量：淀粉的分解情况，可通过溶液颜色变化来检测。（2）分组：①实验组：适量的土壤浸出液。②对照组：等量的蒸馏水。（3）检测试剂：①淀粉的检测：碘液，蓝色。②还原糖的检测：斐林试剂，砖红色。五、课后练习与应用→氮循环：1、氮循环的定义：组成生物体的氮元素，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、为什么还要往农田中不断地施加氮肥呢？①农田是人工生态系统，是以提高农作物的产量和效益为目的的，农田土壤中氮的含量往往不足以使农作物高产。②农产品源源不断地自农田生态系统输出，其中的氮元素并不能都归还土壤，所以需要施加氮肥。第4节生态系统的信息传递一、生态系统中信息的种类：1、定义：人们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、种类：（1）物理信息：①定义：生态系统中通过物理过程传递的信息。②举例：光、声、温度、湿度、磁场等。●生物通过眼、耳、皮肤等可以感受的信息都是物理信息。③来源：无机环境、生物个体或群体，十分普遍。（2）化学信息：①定义：生物产生的一些可以传递信息的化学物质。②举例：生物碱、有机酸、性外激素、信息素等。③特点：具有专一性，只对特定的生物起作用。（3）行为信息：①定义：生物的行为特征可以体现为行为信息。②举例：蜜蜂跳舞、孔雀开屏、豪猪竖刺等。3、信息传递三要素：（1）信息源：信息产生的部位。●可以来源于生物或无机环境。（2）信道：信息传播的媒介。（3）信息受体：接收信息的生物或其部位。4、信息传递的方向特点：往往是双向的。①可以发生在生物与生物之间●可以是同种生物，也可以是不同生物②也可以发生在生物群落与无机环境之间二、信息传递在生态系统中的作用：1、生命活动的正常进行，离不开信息的作用。2、生物种群的繁衍，也离不开信息的传递。3、信息还能够调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定。三、信息传递在农业生产中的应用：1、提高农产品或畜产品的产量，如：①利用模拟的动物信息吸引大量的传粉动物，提高果树的传粉效率和结实率②家禽饲养时除增加营养外，通过延长光照时间，刺激卵巢的发育和雌激素的分泌,大大提高产蛋率。2、对有害动物进行控制：（1）防治方法：化学防治、机械防治和生物防治等。（2）化学防治：①缺点：使害虫抗药性增强，污染环境，易破坏生态平衡。②优点：作用迅速、短期效果明显。（3）生物防治：●凡是防治方法中利用到信息传递的均属于生物防治。①优点：对人类生存环境无污染、成本低、效果好且持久。②举例：利用光照、声音信号诱捕或驱赶某些动物，使其远离农田。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。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。四、能量流动、物质循环和信息传递的关系：1、三者特点与地位不同：（1）能量流动：①特点：单向流动、逐级递减，不可循环。②地位：生态系统的动力。（2）物质循环：①特点：具有全球性，可反复利用。②地位：生态系统的基础，能量的载体。（3）信息传递：①特点：具有双向性。②地位：信息传递存在于生态系统的各种成分之间，把生态系统的各种成分联系成一个整体，决定能量流动和物质循环的方向和状态。2、三者联系：能量流动、物质循环和信息传递同时进行，相互依存，不可分割，将生态系统的各个组成成分形成一个统一整体。第5节生态系统的稳定性一、生态平衡与生态系统的稳定性：1、生态平衡：●生态平衡并不是一成不变，而是一种动态的平衡。（1）定义：生态系统的结构和功能处于相对稳定的一种状态。（2）处于生态平衡的生态系统具有以下特征：①结构平衡：生态系统的各组分保持相对稳定。②功能平衡：生产消费分解的生态过程正常进行，物质总在循环，能量不断流动，信息传递顺畅。③收支平衡：物质和能量的输入与输出平衡。（3）调节机制：负反馈调节。（4）反馈调节的种类：①负反馈调节：●定义：在一个系统中，系统工作的效果，反过来又作为信息调节该系统的工作，并且使系统工作的效果减弱或受到限制（抑制作用），它可使系统保持稳定。●举例：被捕食者与捕食者。②正反馈调节：●结果：常使生态系统远离稳态（促进作用）。●举例：受污染严重的水体。2、生态系统稳定性：（1）定义：生态系统维持或恢复自身结构与功能处于相对平衡状态的能力。（2）原因：生态系统具有自我调节能力。（3）举例：轻度污染的水体。①AB段溶解氧大量减少的主要原因是什么？答：藻类数量减少，氧气合成减少；好氧型细菌大量繁殖，氧气消耗增多。②BC段藻类大量繁殖的主要原因是什么？答：好氧型细菌将有机物分解，产生大量无机盐离子，使藻类大量繁殖。③CD段水中溶解氧含量逐渐恢复的主要原因是什么？答：藻类数量较多，氧气合成增多；好氧型细菌数量减少，氧气消耗减少。（4）自我调节能力的基础：负反馈调节，在生态系统中普遍存在。（5）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。（6）类型：抵抗力稳定性和恢复力稳定性。二、抵抗力稳定性和恢复力稳定性：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（不受损害）的能力。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。大小：一般来说，生态系统中的组分越多，食物网越复杂，其自我调节能力就越强，抵抗力稳定性就越高，恢复力稳定性就越低。●特别的，对于北极冻原、荒漠等生态系统，由于动植物种类稀少，营养结构过于简单，抵抗力稳定性与恢复力稳定性都很弱。抵抗力稳定性、恢复力稳定性与总稳定性的关系：生态系统在受到不同的干扰（破坏）后，其恢复速度与恢复时间是不一样的。两条虚线：虚线之间的部分表示生态系统功能正常的作用范围。y表示外来干扰使生态系统功能偏离这一范围的大小，y越大说明抵抗力稳定性越弱。x表示恢复到原状所需的时间，x越大说明恢复力稳定性越弱。TS表示曲线与正常范围之间所围成的面积，可作为总稳定性的定量指标，TS越大说明生态系统的总稳定性越低。三、提高生态系统的稳定性：1、一方面要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、另一方面，对人类利用强度较大的生态系统，应给予相应的物质、能量的投入，保证生态系统内部结构与功能的协调。●举例：对于单一的农田生态系统，要想保持其相对稳定，需采取哪些措施？答：需要不断施肥、灌溉，以及控制病虫害等；还可以人工建造“生态屏障”。四、探究实践设计制作生态缸观察其稳定性：1、基本原理：（1）应包含生态系统的各组成成分（非生物的物质和能量、分解者、消费者、生产者），且具有很强的生活力。●注意，人工生态系统的稳定性是有条件的，也可能是短暂的。（2）考虑系统内组分及各营养级之间的合适比例：选择的消费者不宜过多，个体