高三生物一轮复习：生态系统的物质循环信息传递及稳定性课件

第4讲

生态系统的物质循环、信息传递及稳定性生态系统的物质循环1．碳循环(2)碳的流动形式:①生物群落与非生物环境之间：

。②生物群落内部：

。③在生物群落内部沿着_______________传递。(1)碳的存在形式:①非生物环境中：

。②生物群落内部：

。主要是CO2和少量碳酸盐含碳有机物CO2含碳有机物食物链和食物网一、生态系统的物质循环(3)碳进入生物群落的途径:

。(4)碳出生物群落，返回非生物环境的途径:__________________________、_________________和________________。1．碳循环生产者的光合作用或化能合成作用生产者和消费者的呼吸作用分解者的分解作用化石燃料的燃烧(5)实现碳循环的关键成分:

。生产者和分解者在生物群落与非生物环境之间循环一、生态系统的物质循环[易错提醒]分解者的分解作用不完全等同于分解者的呼吸作用。分解作用包括胞内分解作用和胞外分解作用。1．碳循环一、生态系统的物质循环[拓展]分解者的分解作用：2．碳循环非生物环境生物群落大气中的CO2库生产者光合作用化能合成作用呼吸作用分解作用呼吸作用燃烧食物链和食物网消费者化石燃料遗体残骸遗体残骸分解者遗体遗体水圈中的CO2库海洋对于调节大气中的碳含量起着非常重要的作用CO2CO2一、生态系统的物质循环(6)模式图1．碳循环一、生态系统的物质循环Q:与自然界碳循环关系最为密切的两种细胞器：___________________线粒体和叶绿体Q:大气中的CO2库，由于许多因素的影响，其含量夏季低于冬季：————————————————————————————原因：冬天天气寒冷，人们通过各种方式取暖，且冬季光合作用弱。Q:碳循环具有全球性的原因：____________________________CO2能够随着大气环流在全球范围内进行一、生态系统的物质循环(7)温室效应1．碳循环①形成原因：森林、草原等植被遭到大面积破坏，调节CO2的能力减弱。化石燃料的开采和使用大大增加了二氧化碳的排放。②温室效应的危害：极地和高山冰川加速融化海平面上升气温升高对人类和其他生物的生存构成威胁一、生态系统的物质循环(7)温室效应1．碳循环③缓解措施：减少二氧化碳排放：开发新能源（清洁能源），减少化石燃料燃烧。增加二氧化碳的吸收和固定量：大力植树种草，提高森林覆盖率。提高秸秆还田率，提高农田土壤储碳量。解决温室效应的根本措施____________________减少二氧化碳排放开发新能源、发展节能产业、大力开展植树造林等①少排放，节能减排，低碳生活；②不排放，开发利用新能源；③负排放，植树造林，直接捕获碳等如何实现“碳中和”？“中国将力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和”，这是我国对世界作出的承诺。“碳达峰”指在某一个时间点，二氧化碳的排放不再增长而达到峰值，之后逐步回落；“碳中和”是指在一定时间内直接或间接产生的二氧化碳(温室气体)排放总量和通过一定途径吸收的二氧化碳总量相等，实现二氧化碳“零排放”。一、生态系统的物质循环1．碳循环(8)碳达峰、碳中和一、生态系统的物质循环1．碳循环(8)碳达峰、碳中和例：为在2030年前实现“碳达峰”、2060年前实现“碳中和”目标，我国科研人员采取了包括“碳减排”、“碳捕集”、“碳封存”和“碳利用”等多种措施。下图为某森林生态系统碳元素流动模型，图中A、B、C组成生物群落，数字表示生理过程或化学反应过程。（1）上图碳循环模型图中，④为___________________途径。图中碳元素以含碳有机物形式流动的过程有_____________________（填图中序号）。化石燃料的燃烧⑤⑥⑦⑧⑨一、生态系统的物质循环1．碳循环(8)碳达峰、碳中和例：为在2030年前实现“碳达峰”、2060年前实现“碳中和”目标，我国科研人员采取了包括“碳减排”、“碳捕集”、“碳封存”和“碳利用”等多种措施。下图为某森林生态系统碳元素流动模型，图中A、B、C组成生物群落，数字表示生理过程或化学反应过程。（2）“碳中和”是指通过植树造林、节能减排等形式，抵消CO2排放总量，实现相对“零排放”。若要达到此目标，上图要满足__________________（填图中序号）关系。

⑩=①+②+③+④“三看法”快速判断一、生态系统的物质循环(9)“箭头分析法”分析常见物质循环模型1．碳循环“三看法”快速判断一、生态系统的物质循环(9)“箭头分析法”分析常见物质循环模型1．碳循环分解作用生产者消费者消费者分解者化石燃料的燃烧1．碳循环一、生态系统的物质循环呼吸作用内环境物质交换

生态系统的组成成分

生态系统的物质循环

组织细胞内液组织液血浆淋巴液生产者非生物的物质和能量分解者消费者生产者大气中的CO2库分解者消费者机体维持内环境稳态的主要调节机制

植物生长发育的整体调控

一、生态系统的物质循环组成生物体的__________________________等______，都在不断进行着从_____________到__________，又从__________到____________的_____过程，这就是生态系统的物质循环，又叫_________________。碳、氢、氧、氮、磷、硫元素非生物环境生物群落生物群落非生物环境循环生物地球化学循环地球上最大的生态系统——生物圈2.生态系统的物质循环的概念：元素2.生态系统的物质循环的概念：一、生态系统的物质循环物质循环的过程中不同生物起什么作用？

完成了物质和能量的输入；

实现了物质和能量的输出；_________加快了物质循环；生产者分解者消费者物质在生态系统中循环往复运动的特点，对于改进农业生产方式有多方面的启示。稻-萍-蛙立体农业（课本P32）一、生态系统的物质循环——种养结合模式3.在农业方面的应用：稻田养鸭稻田养鱼（1）动物的取食、消化能促进物质循环（3）动物呼出的CO2还可为水稻的光合作用补充原料（2）动物粪便中的有机物被分解者分解成无机物后才可供植物吸收利用一、生态系统的物质循环——种养结合模式3.在农业方面的应用：教材隐性知识：(1)源于选择性必修2P67“练习与应用·拓展应用2”：氮元素在生物群落与非生物环境间

(填“能”或“不能”)循环利用。请解释需不断向农田中施加氮肥的原因：________________________________________________________________________________________。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能二、生物富集鱼鹰大鱼小鱼植物水有害物质在生物体内的浓度1.概念：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（原因），使其在机体内浓度

环境浓度的现象（结果）。超过2.常见的生物富集物质：重金属：如铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)等人工合成的有机化合物：如DDT、六六六等一些放射性物质二、生物富集鱼鹰大鱼小鱼植物水有害物质在生物体内的浓度3.发生生物富集的物质的特点（发生富集的条件）：在环境和生物体中存在形式是比较稳定的；富集物质必须是生物体能够吸收的且不易排出的；富集物质在生物代谢过程中是不易被分解的；二、生物富集4.实例——铅的富集过程：煤燃烧、有色金属冶炼铅被排放进入大气沉降在土壤和植被表面进入土壤进入水体植物根吸收、叶片摄入铅水生植物、浮游动物直接吸收铅，动物饮用含铅的水，直接摄入铅铅进入体内形成多种比较稳定的铅的化合物，分布于生物体的多种组织细胞中，导致铅不易被排出，积蓄在体内含铅生物被更高营养级动物食用，沿食物链聚集最终积累在食物链的顶端铅在生物体内的浓度沿食物链不断升高二、生物富集鱼鹰大鱼小鱼植物水有害物质在生物体内的浓度5.生物富集的特点：①有害物质会沿食物链逐渐在生物体内聚集，最终积累在食物链的顶端(即食物链中营养级越高，生物富集的某种物质浓度就越大，呈现生物放大现象)②具有全球性

导致生物富集的有害物质可以通过大气、水和生物迁移等途径扩散到世界各地。Q：生物富集的主要途径：食物链、食物网二、生物富集6.生物富集的危害及解决措施：危害：在生物体内形成积累性中毒。1952年，日本5万多只猫集体跳海自尽措施：合理利用资源，减少排放；实施垃圾分类；种植能富集有害重金属元素的植物。例：进入人体的甲基汞在体内代谢缓慢，且不易排出，严重时会引起中毒。通过血脑屏障进入大脑的汞会侵害脑神经，导致脑萎缩。二、生物富集7.拓展：生物富集与生物放大的区别与联系：比较项目生物富集生物放大区别联系有害物质在生物体内形成稳定的不易排出的物质通过食物链逐步浓缩生物富集是生物放大的前提能量流动物质循环范围形式特点过程终点生态系统各营养级之间生物圈主要以有机物中的化学能的形式碳在生物群落和非生物环境间主要以二氧化碳的形式单向流动、逐级递减全球性、循环往复运动沿食物链、食物网单向流动在生物群落和非生物环境之间循环往复以热能形式散失循环往复、没有终点三、物质循环与能量流动的区别与联系太阳能→化学能→热能化学元素(无机物→有机物→无机物)能量流动物质循环联系③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。二者是生态系统的主要功能，它们同时进行，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物质作为能量的载体，使能量沿着食物链（网）流动；三、物质循环与能量流动的区别与联系[教材新命题点思考]1．生物圈是不是一个在“物质”上自给自足的系统？在“能量”上呢？提示：生物圈在物质上可自给自足，但在能量上不能自给自足，因为物质可以在生物圈内循环利用，而能量不能循环利用，必须由生物圈外的太阳能源源不断地输入方可维持正常运转。2．一场低强度的火灾过后，森林中的植被很快恢复，从生物种间关系的角度分析原因是____________________________________________；从物质循环的角度分析，原因是__________________________________。种群密度下降，种间竞争减弱(捕食作用减弱)

加速了物质循环使土壤中的矿质元素含量增加例．在夏季稻田中往往分布着杂草等植物以及二化螟、青蛙等动物。研究发现，稻田养鸭可有效提高水稻的产量和质量，请分别从种间关系及物质循环的角度分析其原因：①_______________；②___________________________。提示鸭能防虫除草，使水稻生长良好鸭粪还田为水稻生长提供了优良的有机肥，使水稻生长健壮，减少了化肥的使用提出问题做出假设设计实验方案进行实验分析结果得出结论表达交流提出问题实验假设实验设计自变量实验组对照组实验现象结论分析落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？落叶在土壤微生物的作用下可以腐烂土壤中是否含微生物对土壤高温处理（灭菌）对土壤不做任何处理（自然状态）相同时间内对照组落叶腐烂，实验组不腐烂土壤微生物对落叶有分解作用参考案例1：四、探究土壤微生物的分解作用目的：排除土壤微生物的影响不能加热烘干，会导致土壤理化性质发生改变（例如，将土壤用塑料袋包好，放在60℃恒温箱中处理一小时。提出问题做出假设设计实验方案进行实验分析结果得出结论表达交流提出问题实验假设实验设计自变量实验组对照组实验现象加入碘液A1B1加入斐林试剂，水浴加热A2B2结论分析土壤微生物能分解淀粉吗？土壤微生物能分解淀粉土壤中是否含有分解淀粉的微生物A杯中加入适量淀粉糊+30mL土壤浸出液B杯中加入等量淀粉糊+30mL蒸馏水参考案例2：四、探究土壤微生物的分解作用纱布烧杯土壤水玻璃棒水取出碘液斐林试剂加热（1）配制土壤浸出液淀粉碘液变蓝淀粉葡萄糖产生砖红色沉淀分解斐林试剂加热1.实验原理：2.实验步骤：参考案例2：四、探究土壤微生物的分解作用淀粉糊加入土壤浸出液加入碘液AB加入蒸馏水A1A2B1B2加入碘液加入斐林试剂加入斐林试剂实验结果不变蓝出现砖红色沉淀变蓝不出现砖红色沉淀室温（20℃）环境放置7d后（2）另取两只烧杯，编号A、B2.实验步骤：参考案例2：四、探究土壤微生物的分解作用提出问题做出假设设计实验方案进行实验分析结果得出结论表达交流提出问题实验假设实验设计自变量实验组对照组实验现象加入碘液A1B1加入斐林试剂，水浴加热A2B2结论分析土壤微生物能分解淀粉吗？土壤微生物能分解淀粉土壤中是否含有分解淀粉的微生物A杯中加入适量淀粉糊+30mL土壤浸出液B杯中加入等量淀粉糊+30mL蒸馏水不变蓝变蓝产生砖红色沉淀不产生砖红色沉淀土壤浸出液中的微生物能分解淀粉淀粉被水解参考案例2：四、探究土壤微生物的分解作用生态系统的信息传递一、生态系统的信息传递1．生态系统中信息的种类萤火虫(光)蜘蛛网的振动频率狼的呼叫声(声)（1）信息：指日常生活中，可以

的消息、情报、指令、数据与信号等。传播候鸟迁徙（2）种类：不迷路的蚂蚁(尾迹素)水葫芦分泌物抑制藻类生长狗撒尿圈地(代谢产物)生物体内产生激素、神经递质属于生态系统中的化学信息吗？不属于一、生态系统的信息传递1．生态系统中信息的种类蚕蛾醇的化学式

1959年，德国科学家布特南特从50万只家蚕中分离并鉴定出第一种信息素——蚕蛾醇。实例：一、生态系统的信息传递1．生态系统中信息的种类蜜蜂跳舞极乐鸟的求偶行为孔雀开屏豪猪竖刺一、生态系统的信息传递1．生态系统中信息的种类跳出题海

巧判生态系统信息的类型(1)涉及声音、颜色、植物形状、磁场、温度、湿度等信号，通过动物感觉器官皮肤、耳朵、眼或植物光敏色素、叶、芽等感知上述信息，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”者均属于行为信息。(4)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。(5)在嘈杂的环境中(如瀑布旁)，生物多以“肢体语言”这种行为进行信息交流。实战训练

1.下列各项分别属于物理信息的有___________________，属于化学信息的有________，属于行为信息的有_____________:

1.蛛网振动

2.狼的叫声

3.生物释放红外线

4.蝙蝠回声定位

5.植物分泌的毒素

6.老马识途

7.电鳗放电

8.昆虫的性信息素

9.适宜光照下植物开花

10.蓟的刺；

11.金龟子遇敌装死

12.遇敌豪猪竖刺13.飞蛾扑火14.牛椋鸟跳跃提醒犀牛危险1.2.3.4.7.9.10.135.6.811.12.142．信息传递的过程一、生态系统的信息传递①生物可以通过一种或者多种信息类型进行交流；

②生态系统中的信息传递既可存在于同种生物之内，

也可发生在不同生物之间，可以发生在生物与非生物环境之间；③多数情况下，信息传递为双向的。(也有单向)问题：所有的信息传递都是双向的吗？请作出判断并举例说明。并非所有的信息传递均具有双向性。比如草原上，草的绿色给羊传递了可食用的信息，羊并不传递信息给草，此过程中信息传递是单向的。一、生态系统的信息传递3．信息传递的特点都不属于。神经系统的信息传递、遗传信息的传递与表达、植物激素对植物生长发育的调节是在生物个体内发挥作用的，不属于生态系统中的信息传递；生态系统的信息传递的范围包括同种生物个体之间、异种生物个体之间和生物与非生物环境之间。问题：高等动物的神经信息的传递和遗传信息的传递与表达、植物激素对植物生长发育的调节是否属于生态系统的信息传递?【判断】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。()×动植物激素、植物生长调节剂是在生物个体内发挥作用的，是动植物激素的应用，不属于生态系统中的信息传递3．信息传递在生态系统中的作用一、生态系统的信息传递4．信息传递在农业生产中的应用一、生态系统的信息传递(1)提高______________的产量。如利用模拟的___________吸引大量的传粉动物，就可以提高果树的______________________。(2)对___________进行控制。如利用______________诱捕或警示有害动物，降低害虫的___________。农畜产品动物信息传粉效率和结实率有害动物昆虫信息素种群密度5.控制动物危害的技术方法比较一、生态系统的信息传递判断：1.利用人工合成的性引诱剂诱杀雄性害虫以干扰害虫繁殖,该防治方法属化学防治（）2.利用音响设备发出信号诱捕有害动物属于机械防治（）×化学信息的生物防治×物理信息的生物防治

生物防治实例见课本P72能量流动、物质循环和信息传递的区别与联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、循环往复往往是双向的途径食物链和食物网多种

范围生物群落生物群落与非生物环境之间(生物圈）生物与生物之间或生物与非生物环境之间地位生态系统的动力生态系统的基础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1．在适宜的温度和光周期的刺激下，草原上百花争艳，光照对植物来说是一种________信息，该实例说明信息传递的作用是_______________________。2．由于水肥等条件不同，草原不同地段分布着不同的种群，这些种群通常呈________分布。草原返青，“绿色”为羊群流动采食提供了信息，说明信息传够__________________________________________________________。3．在草原生态系统中，某些鸟类看到食物时，其体内便分泌一种激素，促使其快速完成捕食，判断这种激素是否属于生态系统的化学信息，并说出你的判断理由。提示不属于。生态系统的信息传递在个体与个体或个体与无机环境之间，动物激素属于个体内细胞间传递信息的分子。物理调节种群繁衍镶嵌调节生物的种间关系，以维持生态系统的平衡与稳定生态系统的稳定性负反馈结构功能一、生态系统的稳定性1.生态平衡与生态系统的稳定性

并不是一成不变，而是一种动态的平衡各组分（1）生态平衡Q：负反馈调节意义:

负反馈调节在生态系统中

，是生态系统具备_____的基础。普遍存在自我调节能力（2）生态系统的稳定性一、生态系统的稳定性1.生态平衡与生态系统的稳定性

在生态系统中，生物群落内部，生物群落与无机环境之间能够自我调节，以维持生态平衡。总结：生态系统中正反馈调节和负反馈调节的比较2.生态系统稳定性的两种类型一、生态系统的稳定性外界干扰保持原状保持外界干扰恢复到原状恢复(1)类型注；生态系统的稳定性主要与生物种类有关，还要考虑生物的个体数量。食物链数量越多越稳定，若食物链数量相同，再看生产者，生产者种类和数量多的稳定程度更高。2.生态系统稳定性的两种类型某一生态系统在受到外界干扰，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；若遭到较大程度破坏，则其恢复过程应视为恢复力稳定性，如火灾后草原的恢复等。一、生态系统的稳定性(1)类型2.生态系统稳定性的两种类型一、生态系统的稳定性(2)联系二者一般呈负相关，如下图所示，a为________稳定性，b为________稳定性。抵抗力恢复力

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。2.生态系统稳定性的两种类型一、生态系统的稳定性[易错提醒]冻原、沙漠等生态系统的两种稳定性都比较低。热带雨林生态系统的两种稳定性都比较高。(3)影响因素多高低强一、生态系统的稳定性2.生态系统稳定性的两种类型（4）抵抗力稳定性、恢复力稳定性和总稳定性的关系3.提高生态系统的稳定性一、生态系统的稳定性4．设计并制作生态缸(1)观察稳定性，可通过观察生态缸内生物种类及数量的变化、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。散射光一、生态系统的稳定性防止水温过高导致水生植物死亡(2)实验流程：一、生态系统的稳定性4．设计并制作生态缸(1)在一定时间范围内,小生态瓶内能不能进行碳、氧、氮、磷等元素的循环利用,原因是什么?(2)为什么简易生态瓶的抵抗力稳定性很低?(3)若要在该生态瓶中添加小动物,则应注意各营养级生物之间的合适比例,试从能量流动的角度分析。能,该生态瓶内有生产者和分解者,能通过光合作用、呼吸作用、分解作用等生理过程实现各元素的循环利用。生物种类少,营养结构简单,自我调节能力很弱能量流动是逐级递减的一、生态系统的稳定性4．设计并制作生态缸√考向1生态系统的稳定性及调节1．(2024·山东淄博模拟)生态系统具有的某个理想状态称为置位点，在置位点的范围内，生态系统处于动态平衡。输入太高时发生正偏离，反之发生负偏离。下列说法错误的是(

)A．生态系统的输入和输出包含物质、能量和信息B．反馈是指系统的输出结果影响和调节系统的输入C．生态系统的置位点发生负偏离时，可通过正反馈回到置位点D．生态系统的结构越复杂，偏离越小，反馈①②的能力越弱√考向2设计制作生态缸3．某同学用苔藓、金鱼藻、铁线蕨、蚯蚓、鼠妇、蜗牛等生物和一些石块、泥土设计制作一个较为稳定的生态缸，以下对其叙述正确的是(

)A．虽然加入该生态缸的成分较丰富，但按生态系统成分概括为生产者、消费者和分解者B．虽然该生态缸处于密封状态，但维持缸内生态系统能量流动和信息传递的稳定仍需依赖外界环境C．维持生态缸的稳定性，应当设计保证缸中植物同化的能量与小动物和分解者所同化的能量相当D．随着缸中苔藓、金鱼藻、铁线蕨等植物的生长繁殖，该生态缸的质量先增加后逐渐维持稳定例.下图是河流生态系统受到生活污水（含大量有机物）轻度污染后的净化作用示意图。(1)有机物的变化:在污水注入点有机物达到

,然后在

的作用下,逐渐减少。(2)好氧性细菌的变化:随着

迅速增加达到最高值,随着有机物的减少其数量也逐渐下降。

最高细菌污水的注入(3)溶解氧的变化:随着

的大量繁殖逐渐减少,随着

的增加而逐渐增多。

(4)藻类变化:随着

被分解成无机物,数量逐渐增加,随着

的减少其数量下降。

(5)无机物的变化:随着

的分解逐渐增加,随着

的大量繁殖而减少。好氧细菌藻类有机物无机物有机物藻类例.(2021·江西高考模拟)我国科学家利用遥感监测技术,发现全球已有63%的大型湖库水体呈富营养化状态。回答下列相关问题:(1)水体被生活污水(含大量有机物)轻度污染,水中溶解氧的含量在最初一段时间会

(上升/下降),原因是

。

(2)生活污水轻度污染一段时间后,藻类数量会大量上升,原因是

。(3)如果生活污水严重,超出了水体生态系统的

能力,蓝藻等过量繁殖,溶氧量又无法恢复,水体中生物大量死亡,这就是水体的富营养化现象。

下降生活污水中的有机物被微生物大量分解,这个过程中消耗大量溶解氧(或:有机物增多导致细菌大量繁殖,耗氧增多)

生活污水中有机物分解产生大量无机盐(和CO2),为植物的繁殖提供了养料(有利于植物繁殖)。(关键词“无机盐”)自我调节【考点速览·诊断】(1)湿地生态系统稳定性是其自我调节能力的基础。(

)提示湿地生态系统自我调节能力是其稳定性的基础/原因。