2024届高考生物一轮复习：第4讲 生态系统的物质循环、信息传递和稳定

第4讲 生态系统的物质循环、信息传递和稳定性 闺哥2024/3/25 考点一 生态系统的物质循环 1．物质循环的概念 组成生物体的碳、氢、氮、磷、硫等基本元素，都在不断进行着从非生物环境到生物群落，又从生物群落到非生物环境的循环过程，这就是生态系统的物质循环。 其中的物质循环具有全球性，因此又称为生物地球化学循环。这里所说的生态系统是地球上最大的生态系统——生物圈。 (1)物质：组成生物体的化学元素，如C、H、O、N、P、S等。 【物质循环伴随着复杂的物质变化和能量变化，即物质循环离不开能量流动】 (2)范围：生物群落和无机环境之间。【生物群落起决定作用】 (3)特点：全球性、循环往复运动。 思考：氮元素在生物群落与无机环境之间能否循环利用？为什么需要不断地向农田中施加氮肥？ 提示：能。农田是人工生态系统，是以提高农作物的产量和效益，使能量更多地流向人类，满足人类的需要为目的的。农田土壤中氮的含量往往不足以使作物高产，加之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都归还土壤，所以需要施加氮肥。这与物质循环并不矛盾。 2．物质循环的实例——碳循环 请写出图中各标号的含义： a.生产者；b.消费者；c.呼吸作用；d.光合作用或化能合成作用；e.呼吸作用。 （1）特点： ①碳的存在形式： 非生物环境中：主要是CO2和碳酸盐, 生物群落内部：主要是含碳有机物（组成生物体的蛋白质、糖类、脂质和核酸等都是以碳链为基本骨架形成的） ②碳循环的形式：生物群落与无机环境间是CO2【双向】 生物群落内部是含碳有机物【单向】 ③碳进入生物群落的途径：绿色植物的光合作用，某些微生物的化能合成作用 ④碳返回无机环境途径：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碳在生物体之间传递途径：食物链和食物网 ⑥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 ⑦碳循环具全球性的原因：CO2能够随着大气环流在全球范围内进行。（海洋对调节大气中的碳含量起着非常重要的作用，海洋是巨大的碳库） ⑧碳循环失调的后果：温室效应 （2）温室效应 ①温室气体：二氧化碳等 ②形成原因：碳循环的平衡被打破 a.化石燃料的开采和使用大大增加了CO2的排放 b.森林、草原等植被遭到大面积破坏，减少了CO2的吸收 了解；化石燃料的大量燃烧，导致在很短时间内向大气中释放大量的CO2，打破了生物圈中碳循环的平衡。植被大面积被破坏，大大降低了植物对大气中CO2的吸收能力。 ③危害：使气温升高，加快极地和高山冰川的融化，导致海平面上升，进而对人类和其他许多生物的生存构成威胁。另外它还会使地球上的病虫害增加，土地干旱，沙漠化面积增大，气候异常，海洋风暴增多。 ④缓解措施： a.减少CO2的排放：减少化石燃料的燃烧，开发新能源如核能、太阳能、风能、水能等。【根本上解决温室效应】 b.增加CO2的吸收：大力植树造林。提高森林覆盖率； “低碳经济”：低耗能、低排放、低污染 c.提高秸秆还田率，增加土壤储碳量 3.生物富集 （1）概念：（也称生物浓缩作用或生物放大作用）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。 常见存在生物富集现象的污染物 ： ①重金属：如铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)等 ②人工合成的有机化合物：如DDT、六六六等 （2）发生生物富集的物质的特点： ①富集物质在环境和生物体中存在形式是比较稳定的； ②富集物质必须是生物体能够吸收的且不易排出的； ③富集物质在生物代谢过程中是不易被分解的； （3）生物富集的主要途径：食物链、食物网 （4）实例——铅的富集过程。 分析铅浓度在生物群落内会放大的原因 成因：铅在生物体内形成难以降解的化合物，不易排出。 （5）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。逐级积累。（注意：人是生物富集的最大受害者） ②生物富集也具有全球性。 原因：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 拓展： ①富营养化：指水体中N、P等物质过度排放，导致水中的藻类植物（蓝藻、金藻、甲藻、绿藻、硅藻等）大量繁殖，产生水华（江、河、湖）、赤潮（海）等现象。 ②氮循环： 固氮作用：N2→硝酸盐、氨等 氨化作用：有机氮（氨基酸、核酸、尿素）通过氨化细菌的作用转化为氨与氨的化合物。 硝化作用：氨化合物通过硝化细菌的作用→NO3-和NO2- 反硝化作用：NO3-通过反硝化细菌的作用→N2 ③硫循环 硫在无机环境与生物群落之间的循环主要以SO2形式 硫进入生物群落途径：生产者直接从大气中吸收SO2，以主动运输的方式从根系吸收SO42- 硫返回无机环境的形式：SO2、SO42-、H2S 硫返回无机环境的途径：