高三一轮复习生物：生态系统的物质循环、信息传递及稳定性课件

第38讲生态系统的物质循环、信息传递及稳定性[课标要求]1.分析生态系统中的物质在生物群落与无机环境之间不断循环的规律。2.举例说明利用物质循环规律,人们能够更加科学、有效地利用生态系统中的资源。3.阐明某些有害物质会通过食物链不断地富集的现象。4.举例说出生态系统中物理、化学和行为信息的传递对生命活动的正常进行、生物种群的繁衍和种间关系的调节起着重要作用。5.分析特定生态系统的生物与非生物因素决定其营养结构。6.解释生态系统具有保持或恢复自身结构和功能相对稳定,并维持动态平衡的能力。7.举例说明生态系统的稳定性会受到自然或人为因素的影响,如气候变化、自然事件、人类活动或外来物种入侵等。8.阐明生态系统在受到一定限度的外来干扰时,能够通过自我调节维持稳定。1.物质循环的实例——碳循环考点一生态系统的物质循环(1)请写出图中各标号的含义:a.

;b.

;c.

;d.

;e.

。生产者消费者呼吸作用光合作用或化能合成作用呼吸作用(2)碳的循环形式与存在形式。CO2含碳有机物(3)碳循环途径。光合作用呼吸作用分解作用化石燃料(4)温室效应。气温升高CO2植树造林化石燃清洁能源秸秆还田料物质:组成生物体的

,如C、H、O、N、P、S等范围:非生物环境和

之间特点:

、循环往复运动2.物质循环的概念元素概念3.生物富集(1)概念:生物体从周围环境吸收、积蓄

的化合物,使其在机体内浓度

的现象。(2)过程。①途径:

(网)。生物群落全球性某种元素或难以降解超过环境浓度食物链(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

。②生物富集也具有

。②实例——铅的富集过程。越大全球性项目能量流动物质循环形式太阳能→化学能→热能无机物↔有机物过程沿

流动在

和

间循环往返特点

、

、循环性范围

生物圈联系同时进行,彼此相互依存,不可分割。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

是能量沿食物链(网)流动的载体;③

是物质在生态系统中循环往返的动力4.能量流动和物质循环的关系食物链(网)非生物环境生物群落逐级递减单向流动全球性生态系统各营养级物质能量5.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,它们在生态系统中的成分是

。②由于各地气候与环境(如温度、湿度等)等因素不同,落叶在土壤中被分解的时间也是不同的。分解者项目案例1案例2实验假设土壤微生物能分解落叶使之腐烂微生物能分解淀粉实验设计实验组对土壤灭菌处理A烧杯中加入30mL土壤浸出液和淀粉糊对照组对土壤不做任何处理B烧杯中加入

自变量土壤中

是否含有土壤微生物(2)实验方案。30mL蒸馏水和淀粉糊是否含有微生物实验现象在相同时间内,

结论分析土壤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实验组落叶的AA1不变蓝A2

BB1变蓝B2

腐烂程度小于对照组产生砖红色沉淀无砖红色沉淀[正误辨析]1.生态系统的物质循环指的是构成生物体的各种化合物在生物群落与非生物环境之间循环往复。(

)提示:生态系统的物质循环指的是组成生物体的元素在生物群落与非生物环境之间循环往复。2.碳循环是指CO2在生物群落和非生物环境间的循环过程。(

)提示:碳循环是指碳元素在生物群落和非生物环境间循环往复的过程,在生物群落和非生物环境之间主要是以CO2的形式循环。××3.生物富集的物质会沿着食物链、食物网在生物体内聚集,营养级越高,富集物的浓度也越高。(

)4.物质是能量的载体,能量流动是物质循环的动力。(

)√√[教材微点思考]1.(选择性必修2P64有关生物富集的延伸思考)生物富集与能量流动有什么区别?提示:①生物富集是某些物质沿食物链不断积累;能量流动是能量沿食物链逐级递减;②生物富集沿食物链(网)传递的是不易被分解的重金属物质、有机农药等,能量流动沿食物链(网)传递的是有机物中的化学能。2.(选择性必修2P67“拓展应用”分析)虽然氮元素在生物群落与非生物环境间能循环利用,但仍需不断向农田中施加氮肥,试解释原因。提示:农产品源源不断地从农田生态系统输出,其中的氮元素并不能全部归还土壤,所以需要施加氮肥。这与物质循环并不矛盾。1.(2024·江西宜春月考)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。下列相关叙述中,错误的是(

)A.d过程代表光合作用,b过程代表呼吸作用B.甲所示的营养级在食物链中占有的能量最多C.碳元素在甲、乙、丙之间以有机物的形式传递D.碳元素可在无机环境和生物群落之间反复利用√碳循环和生物富集由题图可知,甲是生产者,丁是大气中的二氧化碳库,d代表生产者的呼吸作用,b代表生产者的光合作用或化能合成作用;甲为生产者,属于食物链中的第一营养级,能量沿食物链逐级递减,因此甲所含的能量最多;碳元素在生物群落(甲、乙、丙)之间以有机物形式传递,在无机环境和生物群落之间以CO2形式传递;物质循环具有全球性和循环性,碳元素在无机环境和生物群落之间可以反复利用。解析A.该生态系统的水体中DDT的浓度小于0.04ppmB.四个种群最简单的能量流动渠道是形成一条食物链C.甲是该生态系统组成成分中的生产者D.丁种群个体死亡后释放的DDT还可能再进入丁种群2.(2023·广东江门模拟)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并在生物体内蓄积。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(

)√项目甲乙丙丁能量/kJ2.8×1091.3×1089.1×1070.9×107DDT浓度/ppm0.040.350.393.4甲是生产者,其残留DDT浓度为0.04ppm,由于生物富集作用,环境中的DDT浓度应小于0.04ppm;由表格可知,乙和丙都位于第二营养级,可以形成甲→乙→丁和甲→丙→丁两条食物链;甲所含的总能量最多,DDT浓度最低,所以甲是该生态系统中的生产者;丁种群个体死亡后释放的DDT难以被降解,可能通过各级生物的富集再次进入丁种群。解析3.(2023·山东济宁月考)图1为碳循环示意图,甲、乙、丙代表生物,①②③④⑤代表过程。图2表示鼠摄食后的能量去向示意图,a、b、c、d代表能量的不同去向。下列相关分析不正确的是(

)A.①②③过程主要依靠呼吸作用,④主要依靠光合作用B.鼠属于图1中的乙,丙被誉为生态系统的基石C.a表示鼠的同化量,b可能属于丙的同化量且被甲利用D.若c伴随着③过程散失,则d表示被下一营养级摄入√物质循环和能量流动的关系①②③过程主要依靠分解者、生产者、消费者的呼吸作用,④主要依靠生产者的光合作用;鼠是消费者,属于图1中的乙,丙是生产者,被誉为生态系统的基石;a表示鼠的同化量,b表示鼠粪便中的能量,可能属于丙的同化量且最终被甲(分解者)利用;若c伴随着③过程散失,即呼吸作用散失,则d表示鼠用于生长、发育和繁殖的能量,其去向是流入下一营养级、传递给分解者。解析4.(2024·辽宁丹东模拟)如图为生态系统能量流动和物质循环的关系图,下列相关叙述不正确的是(

)A.图中黑色箭头①②③④可表示能量流动过程,白色箭头⑤可表示物质循环过程B.能量流动和物质循环可借助生物之间的取食过程相伴进行C.食物链和食物网是能量流动、物质循环和生物富集的渠道D.若图中物质循环表示碳循环,则碳在③④⑤过程的传递形式为CO2√①主要表示生产者通过光合作用固定太阳能,②表示各种生物的呼吸作用以热能形式散失的能量,③④表示捕食关系,以及能量流动的方向。图中黑色箭头①②③④单向流动,可表示能量流动过程,白色箭头⑤循环往复,可表示物质循环过程;能量流动和物质循环可借助生物之间的取食过程(即捕食关系)相伴进行,能量流动是物质循环的动力,物质循环是能量流动的载体;在生态系统中,能量流动和物质循环均可沿着食物链和食物网进行,食物链和食物网也是生物富集的渠道;碳在生物群落内部是以含碳有机物的形式传递,故碳在③④过程以含碳有机物的形式传递。解析图解物质循环与能量流动的关系5.(2024·河北邢台调研)下列有关“探究土壤微生物的分解作用”实验的叙述,错误的是(

)A.气候、温度等因素均会影响落叶分解的时间B.探究微生物对落叶的分解作用时,对照组土壤要灭菌处理C.具有分解作用的土壤微生物包括细菌、真菌、放线菌等多种类型D.探究微生物对淀粉的分解作用时,需提前制备土壤浸出液静置备用√土壤微生物的分解作用探究微生物对落叶的分解作用时,自变量是微生物的有无,自变量是人为改变的量,因此实验组土壤要灭菌处理。解析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.预期结论是1、3组的落叶不被分解,2、4组中的落叶被不同程度分解6.(多选)(2023·山东德州模拟)某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土壤湿度湿润湿润较干燥较干燥该实验有两个自变量,即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。解析种类概念传递形式实例物理信息自然界中的光、声、温度、湿度、磁场等,通过

传递的信息

过程萤火虫的闪光、蜘蛛网的振动频率等1.生态系统中信息的种类(1)信息的种类、概念、来源、传递形式及实例。考点二生态系统的信息传递物理过程物理化学信息生物产生的一些可以传递信息的

以化学物质为信息载体昆虫的性外激素,植物的生物碱、有机酸等代谢产物行为信息动物通过其

向同种或异种生物传递的信息动物的

表现及行为鸟类等的报警行为、昆虫的舞蹈、鸟类的求偶行为化学物质特殊行为独特

(非生物环境、生物自身)(2)信息传递过程。信息源→

(空气、水以及其他介质)→信息受体(动植物的器官或植物细胞中的特殊物质如

)信道光敏色素据图分析生态系统的信息传递模型(1)生态系统中的信息来源于生物和非生物环境。(2)生态系统的信息传递的范围不包括细胞之间的传递。(3)生态系统的信息传递既存在于同种生物之内,也发生在不同生物之间。信息传递的方向一般是双向的。2.信息传递在生态系统中的作用生命活动繁衍生物的种间关系稳定3.信息传递在农业生产中的应用控制动物危害的技术方法比较种类化学防治机械防治生物防治措施喷施化学药剂等人工捕捉等引入天敌、寄生虫或使用信息素等优点①作用迅速;②短期效果明显①无污染;②见效快,效果好①效果好且持久;②成本低,无污染缺点①使害虫抗药性增强;②可能杀灭害虫天敌,破坏生态平衡;③污染环境①费时费力;②对体型很小的害虫无法实施天敌数量不确定,甚至可能会引发生态危机(可能引起物种入侵)4.归纳总结生态系统三大功能的关系项目能量流动物质循环信息传递特点单向流动、逐级递减全球性、循环性往往是双向的途径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能量流动和物质循环的方向和状态联系同时进行,相互依存,不可分割,形成统一整体[正误辨析]1.物理信息的来源可以是非生物环境,也可以是生物个体或群体。(

)2.草原返青时,“绿色”为草原动物提供信息体现了信息传递可以调节生物种间关系的作用。(

)3.鸟类突然振翅飞起对同伴报警属于行为信息,通过尖锐的鸣叫报警属于物理信息。(

)√√√4.能量流动是单向的,物质循环和信息传递都是双向的。(

)提示:信息传递往往是双向的,物质循环是循环往复的。5.狗通过尿液标识领地属于行为信息。(

)提示:狗通过尿液标识领地属于化学信息。6.在生态系统的信息传递中,需要植物的叶、芽及细胞中的光敏色素等信息受体参与。(

)××√[教材微点思考](选择性必修2P72“相关信息”拓展)施用信息素和黑光灯诱杀害虫都能控制害虫数量,它们的原理相同吗?提示:不同,黑光灯诱杀害虫,靠的是物理信息,直接降低害虫种群密度。施放信息素依靠的是化学信息,以降低害虫的出生率,进而降低害虫种群密度。生态系统中信息类型的辨析方法(1)涉及声音、颜色、植物形状、磁场、温度、湿度这些信号,通过动物感觉器官——皮肤、耳朵、眼或通过植物光敏色素、叶、芽等感受上述信息,则判断为物理信息。(2)若涉及化学物质挥发性(如性外激素等)这一特点,则判断为化学信息。(3)凡涉及“肢体语言”的均属于行为信息。1.(2023·湖南常德月考)下列关于生态系统中信息传递的叙述,正确的是(

)A.生态系统中的信息只能来源于同种或异种的生物B.植物生长素对植物生长的调节属于信息传递中的化学信息C.动物可通过特殊的行为在同种或异种生物间传递信息D.牧草生长旺盛时,为食草动物提供采食信息,这对食草动物有利,对牧草不利√信息传递的种类、特点及功能生态系统中的信息传递发生在生物与生物之间以及生物与非生物环境之间;生态系统中的信息传递,可发生在同一物种的不同个体之间或不同物种之间,而植物激素在植物体内起作用不属于生态系统中信息传递的范围;动物可通过特殊的行为在同种或异种生物间传递信息;一定限度内,食草动物的采食有利于草的更新与分蘖,这对牧草的生长和发育是有利的。解析2.(2023·福建泉州期中)烟草植株在4～10月开花,开花需要光信息刺激。当烟草植株受到蛾幼虫攻击后,能够产生和释放信息素。信息素白天可以吸引蛾幼虫的天敌来捕食蛾幼虫,夜晚又可以驱除夜间活动的雌蛾,使它们不能停留在叶片上产卵。下列相关叙述或推断合理的是(

)A.光信息刺激植物开花,主要体现了生命活动的正常进行离不开信息的传递B.“两岸猿声啼不住”所体现的信息类型与信息素相同C.信息素只能作用于不同种生物,维持生态系统的稳定D.信息传递可以调节捕食者和被捕食者的数量,影响种间关系√光信息刺激植物开花,主要体现了生物种群的繁衍离不开信息的传递;“两岸猿声啼不住”,猿的叫声属于物理信息,与信息素(化学信息)不同;信息素可以作用于同种生物,也可以作用于不同种生物;题干信息“信息素白天可以吸引蛾幼虫的天敌来捕食蛾幼虫,夜晚又可以驱除夜间活动的雌蛾,使它们不能停留在叶片上产卵”,可见信息传递可以调节捕食者和被捕食者的数量,影响种间关系。解析信息传递在生产中的应用3.(2024·黑龙江哈尔滨月考)研究生态系统的信息传递在农业生产中具有广泛的应用。下列相关叙述错误的是(

)A.信息传递在农业生产中的应用主要是提高农畜产品的产量,以及对有害动物进行控制B.利用模拟的动物信息吸引大量的传粉动物,可以提高果树的传粉率和结实率C.延长光照时间可以刺激鸡卵巢的发育和雌激素的分泌,从而提高产蛋率D.利用昆虫信息素诱捕或警示有害动物可降低某特定区域内害虫的种群密度,这属于机械防治√利用昆虫信息素诱捕或警示有害动物可降低某特定区域内害虫的种群密度,属于生物防治。解析4.(2024·山东滨州月考)蝗灾会毁坏大量草场、农田,对粮食安全造成巨大威胁。研究表明,散居型蝗虫密度增大时,会大量释放“集群信息素”,在蝗虫的触角上存在有感知该种信息的嗅觉受体,从而使蝗虫由散居转化为群居。据此下列有关蝗灾防控的设想,最不具备可行性的是(

)A.可人工合成“集群信息素”,诱导蝗虫聚集,再加以防治B.使用高浓度的“集群信息素”直接杀死蝗虫,进行化学防治C.可利用人工合成的“集群信息素”,干预蝗虫的迁徙行为D.可利用“集群信息素”的拮抗剂,阻止蝗虫聚集√可人工合成“集群信息素”,诱导蝗虫聚集,利用生物信息在群体中的作用,再加以防治;“集群信息素”无杀死蝗虫功能,使用高浓度的“集群信息素”不能直接杀死蝗虫;可利用人工合成的“集群信息素”,干预蝗虫的迁徙行为;依据“集群信息素”的功能可知,可利用“集群信息素”的拮抗剂,阻止蝗虫聚集。解析1.生态平衡与生态系统的稳定性(1)生态平衡。考点三生态系统的稳定性结构和功能结构收支负反馈调节功能(2)生态系统的稳定性。恢复或维持自我调节能力2.抵抗力稳定性和恢复力稳定性(1)概念。①抵抗力稳定性:生态系统

外界干扰并使自身的结构与功能

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

的能力。抵抗保持原状恢复到原状项目抵抗力稳定性恢复力稳定性实质

自身结构与功能相对稳定

自身结构与功能相对稳定核心抵抗干扰,保持原状遭到破坏,恢复原状特点生态系统中的组分越多,食物网越

,其自我调节能力就

,抵抗力稳定性就越高生态系统在受到不同的干扰(破坏)后,其

是不一样的(2)抵抗力稳定性和恢复力稳定性的比较。保持恢复复杂越强恢复速度与恢复时间联系①二者一般呈负相关,抵抗力稳定性强的生态系统,恢复力稳定性差;反之亦然。但是存在特例:冻原、沙漠等生态系统两种稳定性都比较低。②二者是同时存在于同一生态系统中的两种不同作用,它们相互作用共同维持生态系统的稳定3.提高生态系统稳定性的措施(1)控制对生态系统的

强度,在不超过生态系统的

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

的投入,保证

的协调。干扰自我调节物质、能量生态系统内部结构与功能设计要求相关分析生态缸必须是

的防止外界生物或非生物因素的干扰生态缸中投放的几种生物必须具有很强的生命力,成分齐全(具有生产者、消费者和分解者)生态缸中能够进行

,在一定时期内保持稳定生态缸的材料必须是

的便于透光;便于观察4.设计制作生态缸,观察其稳定性封闭物质循环和能量流动透明生态缸宜小不宜大,缸中的水量应适宜,要留出一定的

便于操作;缸内储备一定量的空气生态缸的放置位置要光线良好,但要避免阳光直接照射防止水温过高导致水生植物死亡选择生命力强的生物,动物不宜太多,个体不宜太大减少对O2的消耗,避免生产量小于消耗量空间(1)观察稳定性,可通过观察动物、植物的生活情况、水质变化、基质变化等判断生态系统的稳定性。(2)由于生态缸极为简单,自我调节能力极差,抵抗力稳定性极低,其稳定性易被破坏。因此,生态缸内的生物只能保持一定时间的活性。[正误辨析]1.负反馈调节在生态系统中普遍存在,它是生态系统自我调节能力的基础。(

)2.一个生态系统的抵抗力稳定性很低,则恢复力稳定性就一定很高。(

)提示:沙漠的抵抗力稳定性很低,且其恢复力稳定性也很低。×√3.“野火烧不尽,春风吹又生。”体现了生态系统的抵抗力稳定性。(

)提示:“野火烧不尽,春风吹又生。”体现了生态系统的恢复力稳定性。4.外来物种会增加物种多样性,提高生态系统的稳定性。(

)提示:外来物种如果引入不当,如引入了一个没有天敌的物种,则会侵占压缩其他物种的生存空间,破坏原有的生态系统的稳定性。××[教材微点思考](选择性必修2P76正文拓展)某地农业部门在防治棉铃虫的问题上提出了两种方案——Ⅰ.喷洒高效农药;Ⅱ.放养赤眼蜂(其为棉铃虫天敌)。请评价哪种方案更有利于提高农田生态系统的稳定性,说明理由。提示:方案Ⅱ.放养赤眼蜂。因为喷洒高效农药,在消灭棉铃虫的同时,也会杀死大量的棉铃虫的天敌,棉铃虫失去了天敌的控制,就容易再度大爆发。在农田中放养赤眼蜂,由于棉铃虫和赤眼蜂在数量上存在相互制约的关系,因此,能够将棉铃虫的数量长期控制在较低水平,从长远角度看,方案Ⅱ有利于提高农田生态系统的稳定性。1.抵抗力稳定性、恢复力稳定性和总稳定性的关系2.正反馈调节与负反馈调节的比较类型正反馈调节负反馈调节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区分方法调节后进一步偏离原有水平调节后回归到原有水平实例分析1.(2023·山东菏泽期末)稳定性是生态系统的重要特征之一,是衡量生态系统健康状况的重要指标。下列叙述错误的是(

)A.群落在发生次生演替过程中生态系统的稳定性一定会逐渐增强B.北极苔原生态系统中,若地衣被大面积破坏,则整个生态系统将会崩溃C.负反馈调节在生态系统中普遍存在,是生态系统具有自我调节能力的基础D.生态系统物质循环或能量流动受阻后,生态系统的稳定性就会下降√生态平衡与生态系统的稳定性一般而言,次生演替时物种的数目会增多,丰富度增高,稳定性会增强,但若是次生演替过程中环境因素较差或人为破坏较为严重,也会出现物种数目减少,生态系统稳定性降低的情况。解析2.(2024·湖南衡阳月考)生态平衡是一种动态平衡,包括结构和功能上的稳定。图中“置位点”为生态系统所具有的某个理想状态,其中A、B、C表示其生物成分,箭头表示物质的传递方向。请分析并回答下列问题。(1)自然生态系统中,能量的输入依赖于

(填图中字母),碳元素在A、B、C之间以

的形式传递。(2)信息传递存在于

(填图中字母)之间,而且这种传递一般是

的。动物捕食过程中通过鸣叫给同伴传递的信息属于

。

A含碳有机物A、B、C双向物理信息(3)任何生态系统都具有一定的抵抗外界干扰、保持生态平衡的特性,该特性称为

稳定性,一般而言,A、B、C的种类越多,该稳定性越

。

抵抗力强(3)生态系统抵抗外界干扰、保持生态平衡的特性称为抵抗力稳定性,一般而言生物种类越多,食物网结构越复