师说高考生物一轮复习说基础说考点说案例24生态系统的物质循环信息传递与稳定性名师优质

1、第4讲 生态系统的物质循环、 信息传递与稳定性 基础梳理 一、生态系统的物质循环 物质循环概1. 念的理解物质：组成生物体的C、H、O、N、P、S?等元素?范围：无机环境和生物群落?特点：具有全球性，可循环利用 ?无机环境中的存在形式：CO2和碳酸盐?生物群落中的主要存在形式：有机物2. 碳循环 ?无机环境与生物群落之间的循环形式：CO2?碳循环平衡的破坏 温室效应 二、能量流动与物质循环的关系 1二者同时进行，彼此相互依存，不可分割。 2物质作为能量的载体，使能量沿着食物链(网)流动；能量作为动力，使物质能够不断地在生物群落和无机环境之间循环往返。 3通过能量流动和物质循环使生态系统中的各种

2、组成成分紧密地联系在一起，形成一个统一整体。 思维激活1 生态系统在物质和能量上都能实现自给自足吗？ 提示： 在物质上可自给自足，但在能量上不可以，生态系统流动的能量的最终来源是地球外的太阳能。 三、生态系统的信息传递 1生态系统中信息的种类 类别 内涵 传递形式 生态系统中的光、物理 声、 湿度、 温度、 磁物理过程 信息 力等，通过物理过程传递的信息 生物在生命活动过化学 程中，自身产生的可信息素 信息 以传递信息的化学物质 实例 萤火虫的闪光；植物五颜六色的花 动物的性外激素； 狗利用其小便记路 对于同种或异种生动物的异行为 物能够通过其特殊蜜蜂的舞蹈；鸟常表现及信息 行为特征传递的信类

3、的求偶炫耀 行为 息 2.信息传递的作用及应用 作用或应用 个体水平：生命活动的正常进行，离不开信息的作用 在生态系种群水平：生物种群的繁衍，也离不开信息统中的作的传递 用 群落和生态系统水平：调节生物种间关系，维持生态系统的稳定 在农业生提高农产品或者畜产品的产量；对有害动物产中的应进行控制 用 四、生态系统的稳定性 1概念：生态系统所具有的保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力叫做生态系统的稳定性。 2原因：生态系统内部具有一定的自我调节能力。 3调节机制(调节基础)：(负)反馈调节。 4. 表现种类 ?概念：生态系统抵抗外界干扰并使自?身的结构与功能保持原状的能力?抵抗力?规律：生态系统

4、的组分越多，营养结构?稳定性?越复杂，其自我调节能力就越强，抵?抗力稳定性就越高。?概念：生态系统在受到外界干扰因?素的破坏后恢复原状的能力?恢复力?规律：生态系统在受到不同的干扰?稳定性?破坏 ?后，其恢复速度与恢复时间?不同? ?控制对生态系统干扰的程度。对生态系?统的利用应该适度，不应超过生态系?提高生态?统的自我调节能力5. 系统稳定?对人类利用强度较大的生态系统，应实?性的措施?施相应的物质和能量投入，保证生态系?统内部结构和功能的协调 思维激活2 两种稳定性一定呈负相关吗？ 提示： 不一定，如冻土苔原生态系统的抵抗力稳定性和恢复力稳定性都较低。 知识整合 考点一 物质循环 1.物质

5、循环的概念理解 范围 生物圈(全球) 物质对象 组成生物体的化学元素 无机物生物群落 循环形式 无机环境无机物两个支点 生产者、分解者 特点 全球性、往复循环、反复利用 (1)“物质”在无机环境与生物群落的相互转化，是依靠生物体内的生化反应(光合作用、化能合成作用、细胞呼吸等)完成的。 (2)物质循环中起决定作用的是生物群落。 (3)生态系统的物质循环离不开能量的流动。 2碳循环 (1)图示 (2)分析图 大气中的碳元素进入生物群落，是通过植物的光合作用(主要途径)或硝化细菌等的化能合成作用完成的。 碳元素在生物群落与无机环境之间循环的主要形式是CO2；碳元素在生物群落中的传递主要沿食物链和食

6、物网进行，传递形式为有机物。 ?动植物的呼吸作用?大气中CO2的主要来源?分解者的分解作用 ?化石燃料的燃烧? 3物质循环和能量流动的关系 (1)生物群落中物质和能量最终来自无机环境。 (2)连接生物群落和无机环境的两大成分生产者和分解者；生产者还可以利用化学能进行化能合成作用。 (3)二者均开始于生产者，通过光合作用合成有机物、固定太阳能，然后沿共同的渠道食物链(网)一起进行。 (4)能量的固定、储存、转移和释放，离不开物质的合成与分解等过程。 (5)物质作为能量的载体，使能量沿着食物链(网)流动。 (6)能量作为动力，使物质在生物群落和无机环境之间不断地循环往返。 (7)上述关系，总体上体

7、现了二者相互依存、不可分割，并且同时进行。 青岛质检 ?右图为生态系统中碳循环跟踪训练1 ?2014的模式图。相关叙述正确的是( ) A代表生产者，5可以代表化能合成作用 B碳元素在、间以含碳有机物的形式传递 C在食物链中占有碳元素最多的营养级可能是 D、 、 中含有的有机物可以作为动力来促进碳元素在群落和环境之间循环 解析： 首先需要确定这四种成分，与之间为双箭头，且箭头指向 、 可以确定 是生产者，为无机环境。然后根据生产者和消费者都有箭头指向分解者，确定为分解者。5代表生产者的呼吸作用，产生二氧化碳。碳元素在和间，是以二氧化碳形式传递的；在、 、 之间是以有机碳的形式传递的。是生产者，所

8、含有的有机物最多。是消费者并不参与碳元素在生物群落和无机环境之间的循环。生产者联系无机环境和生物群落，分解者联系生物群落和无机环境，它们促进碳元素在生物群落和无机环境之间循环。 答案：C 归纳总结：(1)大气中CO2的来源有三个：一是分解者的分解作用；二是动植物的呼吸作用；三是化石燃料的燃烧。(2)实现碳在生物群落和无机环境之间进行循环的关键是生产者和分解者。(3)碳在无机环境与生物群落之间传递时，只有生产者与无机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。 考点二 生态系统的信息传递 1.信息传递的模型及解读 (1)范围 (2)来源：物理信息既可来自生物，也可来自无机环境；化学信息

9、和行为信息来自于生物。 (3)方向：信息传递一般是双向的。 (4)过程 阻碍其中的任一环节均不能实现信息的传递。 2信息传递与能量流动、物质循环的比较 能量流动 物质循环 信息传递 单向流动，逐级 循环运动，特点 往往是双向的 递减 反复利用 生态系统中各生物与生物之间，生范围 生物圈 营养级 物与无机环境之间 途径 食物链和食物网 多种 生态系统的动生态系统的 决定能量流动和物质地位 力 基础 循环的方向和状态 同时进行，相互依存，不可分割，共同把生态系统联系 各组分联系成一个统一整体 特别提示 对信息传递类型的辨析 (1)生态系统中信息的种类因传播途径的不同而不同。如孔雀开屏是通过行为传递

10、给对方的，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(如叫声)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)声音、颜色、形状、磁力、温度、湿度、光、重力等信息为物理信息。 (4)若涉及化学物质 挥发性这一特点则判断为化学信息。 跟踪训练2 某种植物上栖息着一定数量的甲、乙两种昆虫和蜘蛛。甲、 乙两种昆虫均以该植物为食，蜘蛛以乙昆虫为食。 甲昆虫在白天活动，乙昆虫在夜晚活动。甲昆虫采食该种植物的叶片后，植物会释放出挥发性的物质X，X既可吸引甲昆虫的天敌，也能驱赶乙昆虫。请回答： (1)上述现象中，X分别在_之间进行传

11、递。 (2)影响甲昆虫活动的信息有两大来源，分别是_和_。 影响乙昆虫活动的信息种类是_。 蜘蛛在蜘蛛网上捕食乙昆虫所利用的信息种类是_。 (3)若在上述植物上施用人工合成的物质X，短期内该植物上甲昆虫天敌和乙昆虫天敌数量的变化是_。 思路分析：理解题意，理顺各种生物间的关系，区别生态系统的各种信息是解题的突破口。 解析：(1)植物释放出的物质X既能吸引甲昆虫的天敌，又能驱赶乙昆虫，故X分别在植物与甲昆虫的天敌、植物和乙昆虫之间进行传递。(2)影响甲昆虫取食的信息来自生物(植物)，影响甲昆虫在白天活动的信息来自无机环境。影响乙昆虫活动的物质X是化学信息，影响乙昆虫在夜晚活动的信息是物理信息。蜘

12、蛛在蜘蛛网上捕食乙昆虫是利用蜘蛛网的振动频率，属于物理信息。(3)X既可吸引甲昆虫的天敌，也能驱赶乙昆虫，故植物上施用人工合成的物质X后，短期内该植物上甲昆虫天敌数量增加，乙昆虫天敌数量减少。 答案：(1)植物与甲昆虫的天敌；植物与乙昆虫 (2)无机环境 生物 化学信息和物理信息(其他合理答案也可) 物理信息(其他合理答案也可) (3)甲昆虫天敌数量增加，乙昆虫天敌数量减少 考点三 生态系统的稳定性 1.生态系统的稳定性 (1)结构的相对稳定：生态系统中动植物种类及数量一般不会有太大的变化，相关种群数量一般保持动态平衡，可用如图曲线表示。 (2)功能的相对稳定：生物群落的能量输入与输出保持相对

13、平衡，物质的输入与输出保持相对平衡。 2稳定性调节 反馈调节 反馈调节有负反馈和正反馈之分，负反馈调节是普遍存在的调节方式，二者比较如下： 跟踪训练3 下列关于生态系统稳定性的叙述，错误的是( ) A在一块牧草地上播种杂草形成杂草地后，其抵抗力稳定性提高 B在一块牧草地上通过管理提高某种牧草的产量后，其抵抗力稳定性提高 C在一块牧草地上栽种乔木形成树林后，其恢复力稳定性下降 D一块弃耕后的牧草地上形成灌木林后，其抵抗力稳定性提高 解析：生态系统的稳定性包括抵抗力稳定性和恢复力稳定性。 抵抗力稳定性与恢复力稳定性成负相关，即抵抗力稳定性越高， 则恢复力稳定性就越低，反之亦然。抵抗力稳定性与自我调

14、节能力相关，生态系统的成分越单纯，营养结构越简单，自我调节能力就越小，抵抗力稳定性就越低。而在一块牧草地上通过管理提高某种牧草的产量，则需对该草地进行除虫、除草等，使该草地的成分变得单纯，故其抵抗力稳定性降低。 答案：B 考向一 碳循环问题例析解读“生态系统物质循环”概念图 根据生态系统物质循环的关键环节判断图中生态系统的组成成分，判断步骤如下。 第一步：确定无机环境 所有生物成分都有一个箭头指向的，一定是外界无机环境， 因为生态系统中物质循环是在无机环境与生物群落之间进行的， 生产者、消费者的呼吸作用和分解者的分解作用都向外界释放二氧化碳。 第二步：确定生产者 在物质循环模式图中，生产者与无

15、机环境之间是双向箭头，因为在生态系统中生产者(如绿色植物)进行光合作用的二氧化碳来自于外界无机环境，其自身的呼吸作用产生的二氧化碳又释放到外界无机环境中。 第三步：确定消费者和分解者 分解者的作用是将生产者、消费者的遗体残骸和排泄物分解为无机物释放到外界环境中，因此生产者、消费者都有一个箭头指向分解者，其余即为消费者。 例1.根据下面的碳循环示意图回答问题： (1)从微观上看，过程主要是在细胞内的_中进行的。 (2)碳从无机环境进入生物群落的主要过程是_，除此之外，在某些特殊的生态系统中还可通过_进入生物群落。碳主要以_的形式从无机环境进入生物群落。 (3)参与过程的生物与同区域中的动植物共同

16、构成了_。 (4)由图分析，减少温室效应的最关键措施有哪些？ 解析 分析题图，过程 为光合作用，过程 为捕食关系，过程 为呼吸作用，过程 为分解者的分解作用，过程 为化石燃料的燃烧，确定这些生理过程后，结合所学知识。逐一解答。(1)过程 是通过动植物的呼吸作用将碳返回大气中去。呼吸作用主要是在线粒体中进行的。(2)过程 指的是通过绿色植物的光合作用将大气中的碳固定到植物体内，转化为有机物。 在极少数特殊空间，如深海热泉口生态系统中，生产者主要是化能合成自养型生物，碳进入生物群落是通过化能合成作用完成的。 碳主要以CO2的形式从无机环境进入生物群落；除此之外，植物根系还可以吸收土壤中的碳元素。(

17、3)过程 是通过分解者的分解作用将动物尸体以及植物的残枝落叶等分解为CO2释放到无机环境中的。(4)从图中看出，导致大气中CO2增多的因素可能是过程减弱或在一定程度上受阻，即绿色植物减少，也可能是过程增强， 即化石燃料的大量燃烧。因此，减少温室效应应从这两方面考虑。 答案 (1)线粒体 (2)光合作用 化能合成作用 CO2 (3)生物群落 (4)保护植被，大力植树造林，提高森林覆盖率；控制化石燃料的燃烧，减少CO2排放量，提高能源利用率；开发新能源 考向二 生态系统的稳定性及调节 生态系统稳定性原理不仅可以解决农业生产实际，而且是解决当前人类面临的全球性环境问题的理论基础。生态系统的稳定性可以

18、结合生态系统的结构、物质循环、能量流动、环境保护等多个知识点进行考查。要联系实例加强理解反馈调节中的正反馈和负反馈涵义、明确抵抗力稳定性的高低和自我调节能力大小的区别与联系，真正理解教材所讲的“反馈调节是生态系统自我调节能力的基础”。 特别提醒 (1)生物圈的稳态是一种相对稳定状态，不是绝对不变的。 (2)生物圈中生物间复杂的营养关系是生物圈稳态维持的根本原因。 (3)源源不断的太阳能是生物圈维持正常运转的动力。 例2.关于生态系统稳定性的叙述不正确的是( ) A负反馈调节是生态系统自我调节能力的基础 B“遭到破坏，恢复原状”属于抵抗力稳定性 C人们对自然生态系统的“干扰 ”不应超过其抵抗力稳

19、定性 D人类利用强度较大的生态系统，应实施相应的物质、能量投入，以维持其稳定性 思路分析 解析 “遭到破坏，恢复原状”属于恢复力稳定性。 答案 B 实验 “人工生态缸的设计” 1原理 生态系统的结构包括生态系统的组成成分和营养结构(食物链和食物网)，生态系统的成分包括非生物的物质和能量、生产者、 消费者、 分解者。 生态系统中必须包含这三种生物成分， 并保持一定的比例，才能进行能量流动和物质循环，保持一定的稳定性。 2制作方法 在体积较小的密闭玻璃缸中放置适宜的几种基本成分，使生物之间组成简单的食物链或食物网，能够进行能量流动和物质循环，就可以制作一个生态缸。 3小生态缸的设计要求及分析 设计

20、要求 相关分析 防止外界生物或非生物因素生态缸必须是封闭的 的干扰 生态缸中投放的几种生生态缸中能够进行物质循环物必须具有很强的生活和能量流动，在一定时期内保力，成分齐全(具有生产持稳定 者、消费者和分解者) 为光合作用提供光能；便于观生态缸的材料必须透明 察 生态缸宜小不宜大，缸便于操作；缸内储备一定量的中的水量应占其容积的空气 4/5，要留出一定的空间 生态缸的采光用较强的防止水温过高导致水生植物散射光 死亡 选择生命力强的生物，减少对O2的消耗，防止生产动物不宜太多，个体不量消耗量 宜太大 4.生态缸稳定性观察与分析 (1)观察稳定性，可通过观察动植物的生活情况、水质变化、基质变化等判断

21、生态系统的稳定性。 (2)由于生态缸中的生态系统极为简单，自我调节能力极差，所以抵抗力稳定性极低，生态系统的稳定性极易被破坏。因此，生态缸内的生物只能保持一定时间的活性。 (3)如果生态缸是一个开放的生态系统，则生态系统的成分复杂， 自我调节、自我修复和自我延续的能力强，在没有巨大外界环境干扰的情况下会长期保持相对稳定。 例.请利用下面提供的材料和用品制作一个人工微型生态系统，并使其维持一定时间的运转。 材料用品：小鱼、水蚤、水草、池泥、广口瓶、橡皮塞、吸管、小鱼网和凡士林。请完善步骤并回答问题： (1)方法步骤 在广口瓶底部铺上一层约10 mm 厚的池泥； 沿广口瓶壁加池水至距广口瓶口40

22、mm处； 往广口瓶中加入_； 广口瓶口_； 将广口瓶放到_。 (2)此生态系统的分解者存在于_中。 (3)在小鱼大小的选择上应选择体型_的鱼，原因是_。 (4)该生态系统能建立能量的暂时平衡，原因是_ _。 解析 本题主要考查生态瓶的制作过程。一个生态系统中要有生产者、消费者、分解者，三者缺一不可，其中的生产者主要是一些小型的健壮的水草，消费者通常是小型的鱼，数量要适量。此外， 非生物的物质和能量这一成分中要特别注意光照、温度等必须适宜。 答案 (1)一些健壮的水草，适量的水蚤和一条小鱼 加橡皮塞后，用凡士林严密封口 温度适宜、光照强度适宜的地方培养 (2)池泥和池水 (3)小 可以减少氧气和

23、养料的消耗，容易维持生态系统的稳定性 (4)有稳定的能量来源(生产者为消费者和分解者提供有机物、 能量和氧气，消费者和分解者为生产者提供光合作用所需要的CO2) 名师点拨 本题属于实验完善类题目，此类题一般是给出实验目的、试剂和有关实验用品，要求学生据此设计实验或补充不完整的实验，用来验证某一事实或原理。此类题目重在考查学生的实验设计能力和对操作步骤的分析能力，以及对实验结果的预测和归纳总结能力。该类题目大多是针对实验步骤设置问题，因此要特别关注设计验证假设的实验步骤，具体如下： 第一步：实验准备，包括必要的实验器材及实验用品的准备。 第二步：满足条件X，设计一个能使事件P发生的实验，并有简单

24、的事实证明。 第三步：改变条件X， 设计一个使事件P不能发生或程度发生改变的实验，亦有简单的事实证明。 第四步：设计对照实验。对照原则是实验的方法步骤设计时必须遵循的原则。 课堂巩固 珠海联考 ?上海世博会“零碳馆”只使用可再生1. ?2014资源产生的能源。下列有关叙述错误的是( ) A “零碳馆”房顶植物吸收的CO2将参与暗反应合成有机物 B馆区可再生资源的利用实现了物质和能量的循环利用 C 碳 在 叶 肉 细 胞 内 的 转 化 途 径 之 一 为CO2C3(CH2O)丙酮酸CO2 D碳循环的破坏可导致大气中二氧化碳的含量上升，引起“温室效应” 解析： 植物吸收CO2参与光合作用的暗反应

25、过程；能量不能循环利用；叶肉细胞中，碳元素在光合作用中的转化途径是CO2C3(CH2O)，在呼吸作用中的转化途径(CH2O)丙酮酸 CO2；化石燃料的大量燃烧造成大气中CO2含量上升，是造成 “温室效应 ”的原因。 答案：B 四川卷 ?稻田生态系统是四川盆地重要的农田生2. ?2013态系统，卷叶螟和褐飞虱是稻田中两种主要害虫，拟水狼蛛是这两种害虫的天敌，下列叙述错误的是( ) A害虫与拟水狼蛛间的信息传递，有利于维持生态系统的稳定 B防治稻田害虫，可提高生产者和消费者之间的能量传递效率 C精耕稻田与弃耕稻田的生物群落，演替的方向和速度有差异 D用性外激素专一诱捕卷叶螟，短期内褐飞虱种群密度会

26、下降 解析： 信息传递可调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定，A项正确。防治稻田害虫，可以改变能量的流动方向，不能提高能量传递效率，B项错误。精耕稻田受人为干预，演替速度慢且始终为稻田；弃耕稻田不受人为干预，演替速度较快，且在环境条件适宜时，能演替到森林阶段，C项正确。卷叶螟的数量减少，拟水狼蛛摄食褐飞虱增多，褐飞虱的种群密度将下降，D项正确。 答案：B 3 某地区常年栖息着30万只鸟类，其中灰椋鸟占了最大优势，数量达10万只之多。灰椋鸟是农林害虫的天敌，喜好群体活动，常集结成庞大的鸟群在天空盘旋，形成壮观的风景。该地区为打造灰椋鸟品牌，计划在林区大规模消除其他树种，并改种灰椋鸟喜居的树种，欲招引20万只以上灰椋鸟，该计划的实施将使该地区( ) A灰椋鸟种内竞争必然减弱 B鸟的种类必然增加 C农林害虫数量必然大幅度上升 D生态系统的结构必然发生变化 解析： 种植单一树种会使生态系统的生物种类减少，生态系统的营养结构变得简单，生态系统的自动调节能力减小，生态系统可能会遭到破坏，故D正确；单一树种使害虫种类减少，以害