1、第第3030讲讲 生态系统的物质循环、信息传递生态系统的物质循环、信息传递 及其稳定性及其稳定性 第第9 9单元单元 2022 内 容 索 引 01 02 03 素养导读素养导读 必备知识必备知识 固本夯基固本夯基 核心考点核心考点 能力提升能力提升 素养导读素养导读 必备知识必备知识 固本夯基固本夯基 一、生态系统的物质循环 1.生态系统物质循环的概念理解 (1)生态系统的物质循环又叫 。 (2)物质指组成生物体的 等元素,而不是组成生 物体的 。 (3)物质循环指组成生物体的元素在 间的反复 循环利用。 (4)特点:具有 。 生物地球化学循环 碳、氢、氧、氮、磷、硫 化合物 生物群落和非生
2、物环境 全球性和循环往复性 2.碳循环 (1)碳的存在形式及碳循环 在非生物环境中:主要以 的形式存在。 在生物群落内部:以 的形式传递。 在生物群落和非生物环境之间:以 的形式循环。 二氧化碳和碳酸盐 含碳有机物 二氧化碳 (2)碳出入生物群落的途径 碳进入生物群落的途径:生产者的 作用。 碳返回非生 物环境的途径 生产者、消费者的呼吸作用 分解者的分解作用,实质是呼吸作用 化石燃料的燃烧 光合作用或化能合成 3.生物富集 生物体从周围环境 某种元素或难以降解的 ,使 其在机体内浓度 环境浓度的现象,称作生物富集。 4.能量流动与物质循环的关系 二者是 进行的,彼此相互依存, ;能量的固定、
3、储存、 和释放,离不开物质的合成和 等过程,物质作为能量 的 ,使能量沿着 、食物网流动;能量作为 , 使物质能够不断地在生物群落和 之间循环往返。 吸收、积蓄 化合物 超过 同时 不可分割 转移 分解 载体 食物链 动力 非生物环境 名师点睛物质循环与能量流动的关系 项目 能量流动 物质循环(以碳循环为例) 形式 太阳能化学能热能 无机物、有机物 特点 单向流动、逐级递减 全球性、循环往复性 范围 生态系统各营养级 生物圈(全球性) 图示 二、生态系统的信息传递 1.信息含义 日常生活中可以传播的 、情报、指令、 与信号等。 消息 数据 种类 物理信息 化学信息 行为信息 概念 通过 传 递
4、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 间传递信息 举例 、声、 、 湿度、磁力等 植物的 、 有机酸等代谢产物,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 生物的行为特征 2.生态系统中信息的种类 物理过程 化学物质 特殊行为 光 温度 生物碱 性外激素 蜜蜂跳舞 非生物环境 3.信息传递的作用 (1)个体: 的正常进行,离不开信息的作用。 (2)种群:生物种群的 ,也离不开信息的传递。 (3)群落和生态系统:信息还能够调节生物的 关系,进而维持生态 系统的 。 生命活动 繁衍 种间 平衡与稳定 4.
5、信息传递在农业生产中的应用 (1)提高 的产量。 (2)对 进行控制。目前控制动物危害的技术方法大致有三 种: ,其中利用生物防治的优点 是 。 农畜产品 有害动物 化学防治、生物防治和机械防治 对人类生存环境无污染 名师点睛(1)巧判生态系统信息传递的类型 涉及声音、颜色、植物形状、磁力、温度、湿度这些信号,通过动物感 觉器官皮肤、耳朵、眼或植物光敏色素、叶、芽等感觉上述信息,则判断 为物理信息。 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。 凡涉及“肢体语言”者均属于行为信息。 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。 若在噪音嘈
6、杂的环境中(如洪水、瀑布旁),生物多以“肢体语言”这种“行 为”进行信息交流。 (2)生态系统的功能比较 项目 能量流动 物质循环 信息传递 区 别 来源 太阳能 生态系统 生物或非生物环境 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 全球性;循环流动、 反复利用 双向性 范围 生态系统中的各 营养级 群落与非生物环境 之间 生物与生物之间或生物 与非生物环境之间 联系 共同把生态系统各组分联系成一个统一的整体;并调节生态系 统的稳定性 三、生态系统的稳定性 1.生态平衡与生态系统的稳定性 (1)生态系统的 的一种状态,就是生态平衡。 处于生态平衡的生态系统具有
7、以下特征:结构平衡,生态系统的 保持相对稳定;功能平衡, 的生态过程正常进行, 保证了物质总在 ,能量不断 ,生物个体 ; 收支平衡。生态平衡并不是指生态系统一成不变,而是一种 。 结构和功能处于相对稳定 各组分 生产消费分解 循环 流动 持续发展和更新 动态平衡 (2)所谓负反馈,是指在一个系统中,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 ,它可使系统 。 (3)负反馈调节在生态系统中普遍存在,它是生态系统具备 的 基础。正是由于生态系统具有 ,生态系统才能维持相对稳 定。人们把生态系统 或 自身结构与功能处于相对平衡 状态的能力,叫作生态系统的稳定性。 (4)
8、生态系统的自我调节能力是 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, 就会遭到严重的破 坏。 效果 信息 减弱 受到限制 保持稳定 自我调节能力 自我调节能力 维持 恢复 有限 生态平衡 2.抵抗力稳定性与恢复力稳定性 项目 抵抗力稳定性 恢复力稳定性 区 别 实质 自身的结构与功能相对稳定 自身的结构与 功能相对稳定 核心 影响 因素 一般来说,生态系统中组分 , 食物网越复杂,其自我调节能力就越 强,抵抗力稳定性 一般来说,生态系统中组 分 ,食物网越简 单,恢复力稳定性 保持 恢复 抵抗干扰,保持原状 遭到破坏,恢复原状 越多 越高 越少 越高 项目 抵抗力稳定
9、性 恢复力稳定性 二者 联系 相反关系:一般来说,抵抗力稳定性 的生态系统,恢复力 稳定性 ,反之亦然;二者是同时存在于同一系统中的两种 截然不同的作用力,它们相互作用,共同维持生态系统的稳定。 如图所示: 强 弱 3.提高生态系统稳定性的措施 (1)控制对生态系统的 强度,在不应超过生态系统的 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, 保证生态系统 的协调。 干扰 自我调节能力 物质、能量 内部结构与功能 4.设计和制作生态缸 设计要求 相关分析 生态缸一般是 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
10、,成分 生态缸中能够进行物质循环和能量 流动,在一定时期内保持稳定 生态缸的材料必须 为光合作用提供光能;保持生态缸内 温度;便于观察 生态缸宜 不宜 ,缸中的水 量应 ,要留出一定的 便于操作;缸内储备一定量的空气 生态缸的采光用较强的 光 防止水温过高导致水生植物死亡 封闭 生活力 齐全 透明 小 大 适宜 空间 散射 概念检测 1.基于生态系统物质循环的理解,判断下列表述是否正确。 (1)生态系统的物质循环指的是各种化合物在生物群落与非生物环境之间 的往复循环。( ) (2)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。( ) (3)与碳循环有关的生理活动有光合作用、细胞呼吸和
11、化能合成作用等。 ( ) (4)碳在生物群落与非生物环境之间的循环主要是以CO2的形式进行的。 ( ) (5)减少化石燃料的燃烧和大力植树造林都可以有效地缓解温室效应。( ) 答案 (1) (2) (3) (4) (5) 2.基于生态系统信息传递的理解,判断下列表述是否正确。 (1)鹦鹉鸣叫属于行为信息。( ) (2)兔子和狼之间的信息传递有利于调节生物的种间关系,以维持生态系统 的稳定。( ) (3)信息沿食物链从低营养级向高营养级传递。( ) (4)通过生态系统的信息传递,可以防治有害动物,也可以提高一些农畜产 品的产量。( ) (5)信息可来源于非生物环境或生物,传递方向均为单向。( )
12、 答案 (1) (2) (3) (4) (5) 3.基于生态系统的稳定性理解,判断下列表述是否正确。 (1)处在同一营养级的生物种类越多,自我调节能力越弱。( ) (2)某营养级的一些生物消失,能量就一定无法传递到顶级。( ) (3)森林生态系统比草原生态系统的恢复力稳定性高。( ) (4)退耕还林等措施能增加生物多样性,提高生态系统的抵抗力稳定性。 ( ) (5)害虫数量对其天敌鸟类数量的影响一定存在反馈调节。( ) 答案 (1) (2) (3) (4) (5) 核心考点核心考点 能力提升能力提升 考点一考点一 生态系统的物质循环及信息传递生态系统的物质循环及信息传递 合作探究合作探究 探究
13、1生态系统物质循环的过程和特点 下图是碳循环示意图。 (1)从微观上看,过程主要是在细胞内 中进行的。 (2)碳从非生物环境中进入生物群落的途径是 ;表 示 。 (3)碳在生物群落中主要以 的形式存在;碳在生物群落与非生物 环境之间以 的形式循环。 (4)太阳能照射到地球表面后,一部分被吸收并通过各种方式转化为热量散 失,如果大气层中的CO2增多,则产生 效应。 线粒体 光合作用 分解者的分解作用 有机物 CO2 温室 (5)生物圈中的物质为什么能够自给自足?而能量却不能自给自足? 提示 生态系统中各个营养级通过呼吸作用产生的代谢废物和分解者分 解作用产生的代谢废物可以被生产者重新利用,所以生
14、物圈中的物质可以 自给自足;而各个营养级及分解者呼吸作用产生的热能不能被生物群落重 新利用。 探究2生态系统信息种类的判断及应用 当植物被害虫危害后,感染部位会产生水杨酸(SA),后者能诱导植物释放挥 发性物质,以吸引害虫的天敌,从而形成间接防御反应。水杨酸甲酯(MeSA) 被植物吸收后可转化为SA。科研人员通过在无公害茶园喷施不同浓度的 MeSA溶液,分析害虫及其主要天敌种群密度的变化,以期为茶树害虫的无 公害治理提供依据,结果如下表。 MeSA (mmol L-1) 处理时 间/ h 植食性害虫 (头 0.25m-2) 捕食性天敌 (头 0.25m-2) 寄生性天敌 (头 0.25m-2)
15、 益害比 (天 敌 数害虫数) 0 24 338.2 6.5 13.8 116.7 48 586.6 13.8 22.3 116.2 0.2 24 298.8 11.0 23.2 18.7 48 436.3 18.8 40.4 17.4 0.4 24 273.6 12.7 19.4 18.5 48 332.3 15.6 36.5 16.4 0.8 24 259.6 8.8 15.2 110.8 48 327.5 12.1 34.6 17.0 (1)水杨酸甲酯诱导茶树产生的挥发性化合物属于生态系统的 信 息,它引起植物形成间接防御的现象可说明生态系统的信息传递具有 的功能。 (2)捕食性天敌与寄
16、生性天敌在该茶园生态系统中所属成分 (填 “相同”或“不同”)。 (3)根据表中数据分析,与24 h相比,用MeSA处理48 h后对天敌诱集的效果 ,其判断依据为 。 (4)根据表中数据可知MeSA最佳处理浓度为 。 (5)利用MeSA进行害虫防治既能减少 ,又能 , 从而提高了生态系统的抵抗力稳定性。 化学 调节种间关系,维持生态系统的稳定 相同 好 用MeSA处理48 h后益害比增加(益虫的比例增加) 0.4 mmol/L左右 农药污染 增加生物种类,使食物网更复杂 考向突破考向突破 考向1 碳循环的过程及特点 1.如图是生态系统中碳循环的示意图,AD表示过程。下列叙述错误的是 ( ) A
17、.图中未标出碳元素进入生物群落的途径 B.AD均表示细胞呼吸过程 C.D途径可破坏生物圈的碳平衡,引起温室效应 D.碳元素可以在生物群落和非生物环境中往返循环利用 答案 B 解析 图中未标出碳元素进入生物群落的途径,即缺少了二氧化碳库指向 绿色植物的箭头;D为化石燃料燃烧释放二氧化碳的过程,D途径可破坏生 物圈的碳平衡,引起温室效应;碳元素可以在生物群落和非生物环境之间往 返循环利用。 2.(2020湖南长沙模拟)下图表示生态系统的碳循环,以下相关叙述正确的 是( ) A.4可以表示大气中的CO2库 B.3代表的是生产者 C.碳在1和2之间以无机物的形式传递 D.生态系统中的物质循环和能量流动
18、不是同时进行的 答案 A 解析 1与4之间是双箭头,且1、2、3都有箭头指向4,4可以表示大气中的 CO2库,1、2都有箭头指向3,1是生产者,2是消费者,3代表的是分解者。碳 在1和2之间以含碳有机物的形式传递;生态系统中的物质循环和能量流动 是相互依存、同时进行的。 题后反思碳循环图解中各成分的判断方法 先找双向箭头,具有双向箭头的是生产者和大气中的CO2库,二者中向内箭 头多的是CO2库,向外箭头多的是生产者;再根据生产者和消费者均有箭头 指向分解者,从而确定分解者和消费者,注意消费者可能会出现多级。如: (1)图1先根据双向箭头判断:A和B应分别为生产者和大气中的CO2库,再根 据AC
19、判断:C为消费者,D为分解者。 (2)图2根据A与C之间的双向箭头判断:A是生产者,C是大气中的CO2库。 根据A、B、D的箭头都指向E可进一步判断:B是初级消费者,D是次级消 费者,E是分解者。 考向2 信息种类及信息传递的应用 3.(2020山东威海一模)下列关于生态系统信息传递的叙述,错误的是( ) A.信息传递具有维持生态系统稳定性的作用 B.生态系统的反馈调节必须依赖于生态系统的信息传递 C.生态系统中用于传递的信息都是由生物成分产生的 D.生物之间的捕食关系是通过信息传递实现的 答案 C 解析 生态系统的信息包括物理信息、化学信息和行为信息。信息传递可 以调节种间关系,维持生态系统
20、稳定性;生态系统的反馈调节必须依赖于生 态系统的信息传递、信息生物或非生物环境;生态系统中用于传递的信息 不一定是由生物成分产生的,如:光、温度和湿度等;具有捕食关系的生物 可以根据气味或颜色等信息进行捕食或躲避猎捕。 4.下列有关生态系统信息传递及其应用的叙述,错误的是( ) A.动物的特殊行为信息可在同种或异种生物之间传递 B.生态系统中信息是由生物发出并相互传递而发挥其作用的 C.利用黑光灯诱捕法来调查昆虫的种群密度属于物理信息传递的应用 D.利用信息素诱捕害虫属于应用化学信息传递的生物防治 答案 B 解析 动物的特殊行为信息可在同种或异种生物之间传递;生态系统中的 信息不都是由生物发出
21、的,如物理信息还可来自非生物环境;利用黑光灯诱 捕法来调查昆虫的种群密度属于物理信息传递的应用;利用信息素诱捕害 虫属于应用化学信息传递的生物防治。 考点二考点二 生态系统的稳定性生态系统的稳定性 合作探究合作探究 探究生态系统稳定性的类型及反馈调节 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。 (1)生态系统的结构包括生态系统的组成成分和 ,生态系统具 有能量流动、 和 三大功能。 (2)某池塘中,早期藻类大量繁殖,食藻浮游动物水蚤大量繁殖,藻类减少,接 着又引起水蚤减少。后期排入污水,加速水蚤死亡,加重污染,导致更多水 蚤死亡。关于上述过
22、程可知早期属于 反馈调节,后期属于 反馈调 节。 (3)任何一个生态系统都有一定抵抗外界干扰、保持生态平衡的特性,该特 性被称为 。生态系统中物种丰富度越大,营养结构越复 杂,该稳定性越 (填“强”或“弱”)。 (4)近年来我国多个城市出现雾霾,甚至PM2.5爆表的现象,说明生态系统的 能力是有一定限度的。 营养结构 物质循环 信息传递 负 正 抵抗力稳定性 强 自我调节 考向突破考向突破 考向1 抵抗力稳定性和恢复力稳定性的关系 1.(2020福建南平模拟)生态系统具有保持或恢复自身结构和功能相对稳定 的能力。下列关于生态系统稳定性的叙述,正确的是( ) A.“野火烧不尽,春风吹又生”主要体
23、现了生态系统的抵抗力稳定性 B.北极苔原生态系统抵抗力稳定性和恢复力稳定性都很低 C.大量引进外来物种,有利于增强生态系统的抵抗力稳定性 D.一般情况下,生态系统中营养结构越复杂,恢复力稳定性就越高 答案 B 解析 “野火烧不尽,春风吹又生”主要体现了生态系统具有恢复力稳定性; 北极苔原生态系统物种数量少,环境恶劣,故抵抗力稳定性和恢复力稳定性 都很低;大量引进外来物种,有可能引起物种入侵,降低物种多样性,反而影 响生态系统的稳定性;一般情况下,生态系统中营养结构越复杂,抵抗力稳 定性就越高。 2.下图为不同生态系统在相同的环境条件变化下,甲和乙两个生物群落所 表现出来的反应。据图分析,下列说
24、法正确的是( ) 不同生态系统中环境变化对生物群落的影响 A.甲生物群落的生物多样性高于乙生物群落 B.甲和乙群落所在的生态系统稳定性不同,生物种类完全不同 C.不同群落维持稳定性的能力不同 D.甲所在的生态系统抵抗力稳定性弱,则其恢复力稳定性一定强 答案 C 解析 由图可知,在相同环境条件的影响下,甲生物群落的变化明显,说明其 生物多样性较低;甲生物群落和乙生物群落对外界环境变化表现出的反应 不同,说明它们所在的生态系统稳定性不同,但有些生物种类可能会相同; 群落营养级不同,维持稳定性的能力不同;并非所有的生态系统的抵抗力稳 定性和恢复力稳定性都呈负相关,如北极苔原生态系统和荒漠生态系统的
25、抵抗力稳定性弱,其恢复力稳定性也弱。 题后反思(1)自我调节能力包括:自身净化能力,物理沉降、化学分解和 微生物的分解;完善的营养结构,自身的反馈调节,维持各营养级生物数 量相对稳定。 (2)抵抗力稳定性高低比较:生物圈海洋生态系统热带雨林温带草原 极地荒漠。除极地荒漠生态系统恢复力稳定性弱外,以上其余的生态系统 恢复力稳定性正好与其相反。 (3)某一生态系统在彻底破坏之前,受到外界干扰,遭到一定程度的破坏而 恢复的过程,应视为抵抗力稳定性,如河流轻度污染的净化;若遭到彻底破 坏,则其恢复过程应为恢复力稳定性,如火灾后草原的恢复等。 (4)食物网中营养结构最不容易被破坏的标准:先看食物链,数量
26、越多越稳 定;若食物链数量相同,再看生产者,生产者多的稳定程度高。 考向2 反馈调节的实例分析 3.反馈调节在生命活动调节和生态系统中普遍存在,下列有关反馈调节的 说法,错误的是( ) A.甲状腺激素可作用于下丘脑和垂体,此过程存在负反馈调节 B.害虫与其天敌食虫鸟的种群数量处于动态平衡之中,此过程存在正反馈 调节 C.负反馈调节的结果总是使系统趋向于稳态 D.正反馈调节和负反馈调节在维持人体正常生理活动时都具有重要意义 答案 B 解析 甲状腺激素可作用于下丘脑和垂体,此过程存在负反馈调节;害虫与 其天敌食虫鸟的种群数量处于动态平衡之中,此过程存在负反馈调节;负反 馈调节的结果总是使系统趋向于
27、稳态;正反馈调节和负反馈调节在维持人 体正常生理活动时都具有重要意义。 4.图A为某草原生态系统中的反馈调节示意图,图B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A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、丙三者之间的食物联系是乙甲丙 C.图B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A是负反馈调节,图B是正反馈调节 答案 C 解析 图A为一条食物链,组成是乙甲丙,它们表示的是负反馈调节机 制,即乙的增多会促使甲、丙的增多,甲、丙的增多会抑制乙的增多,而图B 为正反馈调节,它会使生态系统偏离原有的稳态。
