第9单元 第41讲 生态系统的物质循环、信息传递及其稳定性（教师word）-【金版新学案】2025年高考生物学高三总复习大一轮复习讲义（广东专版）

第41讲　生态系统的物质循环、信息传递及其稳定性 【课标解读】　1.分析生态系统中的物质在生物群落与非生物环境之间不断循环的规律。　2.阐明某些有害物质会通过食物链不断地富集的现象。　3.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。　4.生态系统通过自我调节作用抵御和消除一定限度的外来干扰，保持或恢复自身结构和功能的相对稳定。　5.设计并制作生态缸，观察和比较不同生态缸中生态系统的稳定性，撰写报告分析其原因(活动)。 考点一　生态系统的物质循环 1．物质循环 (1)概念：组成生物体的碳、氢、氧、氮、磷、硫等元素，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。 (2)特点：全球性、反复利用、循环流动。 (3)与能量流动的关系：二者同时进行，相互依存，不可分割。 (4)意义：使生态系统中的各种组成成分紧密地联系在一起，形成一个统一的整体。 2．碳循环 (1)碳的存在形式与循环形式 ①在生物群落和非生物环境之间：主要以二氧化碳的形式循环。 ②在生物群落内部：以含碳有机物形式传递。 ③在非生物环境中：主要以二氧化碳和碳酸盐形式存在。 (2)碳进入生物群落的途径：生产者的光合作用和化能合成作用。 (3)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)和化石燃料的燃烧。 3．生物富集 (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，使其在机体内浓度超过环境浓度的现象。 (2)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。 ②生物富集也具有全球性。 4．能量流动、物质循环和生物富集的关系 项目 能量流动 物质循环 生物富集 范围 生态系统各营养级 生物圈 生态系统各营养级 特点 单向流动，逐级递减 全球性、反复利用 单向流动、逐级积累、全球性　 形式 光能→化学能→热能 无机物↔有机物 不易分解或排出的重金属化合物或有机化合物 过程 沿食物链(网) 在生物群落与非生物环境间往复循环 沿食物链(网) 学生用书↓第298页 联系 ①在群落中它们的流动渠道都是食物链和食物网，且相互联系，同时进行、相互依存，不可分割； ②能量的固定、储存、转移和释放，离不开物质的合成和分解； ③物质是能量沿食物链(网)流动的载体，能量是物质在生物群落和非生物环境间循环往返的动力，也是生物富集的动力； ④某些物质在沿食物链(网)流动时会发生生物富集 【链接高考】 1．(2022·浙江选考)“过腹还田”可使农作物秸秆得到多途径的利用。 (　√　) 2．(2020·全国卷)碳在生物群落和非生物环境之间的循环主要以CO2的形式进行。 (　√　) 3．(经典高考)化石燃料的大量燃烧是造成温室效应的主要原因。 (　√　) 4．(经典高考)物质是能量流动的载体，能量流动是物质循环的动力。 (　√　) 常见物质循环模型分析 (1)“三看法”快速判断 (2)模式图常见形式分析 ①图1中，A为生产者，B为大气中CO2库，C为消费者，D为分解者。 ②图2中，A为生产者，B为大气中CO2库，C为初级消费者，D为次级消费者，E为分解者。 ③图3中，E为生产者，A为大气中CO2库，B、D、F为消费者，C为分解者。 考向一　通过碳循环的过程分析，考查理解能力 1.(2023·广东江门联考)如图为某生态系统的碳循环示意图，图中汉字为生态系统的组成成分，字母表示丙中的部分生物，数字代表生理过程。下列分析正确的是(　　) A．碳元素在群落中的生物之间主要以CO2的形式进行流动 B．丁为分解者，该生态系统中的分解者是指腐生细菌和真菌 C．图中生物B灭绝，短时间内生物D的数量一定减少 D．图中①为生产者的呼吸作用，③为分解者的分解作用 答案：D 解析：碳元素在群落中的生物之间主要以含碳有机物的形式进行流动，A错误；图为某生态系统的碳循环示意图，乙、丙、丁都有箭头指向甲，故甲为大气中的CO2库，乙与甲双向箭头，故乙为生产者，乙、丙都有箭头指向丁，故丁为分解者，则丙为消费者，丁为分解者，生态系统中的分解者包括营腐生生活的生物，主要是腐生细菌和真菌，也有腐食性动物等，B错误；D的食物来源有两条途径：乙→A→B→D和乙→A→D，若题图中生物B灭绝，则生物A的能量直接传递到生物D(食物链缩短)，故短时间内生物D的数量可能会增加，C错误；题图中的甲为大气中的CO2库，乙为生产者，丙为消费者，丁为分解者，故①为生产者的呼吸作用，③为分解者的分解作用，D正确。 2．(2023·湖北卷)2020年9月，我国在联合国大会上向国际社会作出了力争在2060年前实现“碳中和”的庄严承诺。某湖泊早年受周边农业和城镇稠密人 学生用书↓第299页 口的影响，常年处于CO2过饱和状态。经治理后，该湖泊生态系统每年的有机碳分解量低于生产者有机碳的合成量，实现了碳的零排放。下列叙述错误的是(　　) A．低碳生活和绿色农业可以减小生态足迹 B．水生消费者对有机碳的利用，缓解了碳排放 C．湖泊沉积物中有机碳的分解会随着全球气候变暖而加剧 D．在湖泊生态修复过程中，适度提高水生植物的多样性有助于碳的固定 答案：B 解析：生态足迹是指在现有技术条件下，维持某一人口单位(一个人、一个城市、一个国家或全人类)生存所需的生产资源和吸纳废物的土地及水域的面积，低碳生活和绿色农业可以减小生态足迹，A正确；水生消费者利用有机碳的生理过程为呼吸作用，氧化分解有机碳，释放二氧化碳，会加速碳的排放，B错误；湖泊沉积物中有机碳被微生物通过细胞呼吸分解成二氧化碳，全球气候变暖会导致微生物的分解作用加强，因此湖泊沉积物中有机碳的分解会随着全球气候变暖而加剧，C正确；在湖泊生态修复过程中，适度提高水生植物的多样性可提高生态系统的稳定性，同时水生植物的多样性提高有助于光能的充分利用，可使光合作用固定的二氧化碳增加，即有助于碳的固定，D正确。 考向二　围绕生物富集作用和微生物分解作用的实例分析，考查应用能力 3．(2023·广东汕头三模)土壤中镉的毒性会抑制甜高粱的生长，降低甜高粱对矿物质的吸收以及光合作用，导致作物产量和质量下降，研究发现，钙能与镉竞争甜高粱根细胞膜上的离子通道。以下说法错误的是(　　) A．土壤中的镉可通过生物富集作用，最终积累在食物链顶端 B．甜高粱吸收镉离子的能力受环境温度和呼吸作用强度的影响 C．甜高粱细胞对镉的吸收取决于磷脂分子所具有的特异性 D．适当增加土壤中钙的含量，能减少甜高粱根细胞吸收镉 答案：C 解析：镉在生物体内不能被降解，土壤中的镉可通过生物富集作用，从而导致处于食物链顶端的人类健康受到危害，A正确；甜高粱吸收镉离子属于主动运输，与载体蛋白和能量有关，因此推测甜高粱吸收镉离子的能力受环境温度和呼吸作用强度的影响，B正确；细胞膜上蛋白质的种类和数量决定膜功能的复杂程度，甜高粱细胞对镉的吸收取决于蛋白质分子所具有的特异性，磷脂分子不具有特异性，C错误；据题意可知，钙能与镉竞争甜高粱根细胞膜上的离子通道，因此适当增加土壤中钙的含量，能减少甜高粱根细胞吸收镉，D正确。 4．(2024·河北邢台高三调研)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 答案：B 解析：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，B错误。 考点二　生态系统的信息传递 1．生态系统信息的种类 (1)物理信息 ①概念：通过物理过程传递的信息。 ②举例：光、声、温度、湿度、磁场等。 ③来源：非生物环境、生物个体或群体。 (2)化学信息 ①概念：生物在生命活动过程中产生的可以传递信息的化学物质。 ②举例：植物的生物碱、有机酸等代谢产物，动物的性外激素等。 (3)行为信息 ①概念：动物的特殊行为(主要指各种动作)在同种或异种生物之间传递的信息。 ②举例：蜜蜂跳舞、雄鸟的“求偶炫耀”等。 2．信息传递的过程 3．信息传递在生态系统中的作用 学生用书↓第300页 4．信息传递在农业生产中的应用 (1)提高农畜产品的产量 实例：养鸡时，延长光照时间，可以提高产蛋率。 (2)对有害动物进行控制 ①控制动物危害的方法主要有化学防治、生物防治和机械防治等三种类型。 ②生物防治的特点：对人类生存环境无污染、有效。 ③实例：利用光照、声音信号诱捕或驱赶某些动物；利用昆虫信息素诱捕或警示有害动物，降低害虫的种群密度。 5．能量流动、物质循环和信息传递的关系 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 范围 食物链(网)的各营养级 整个生物圈 生物与生物之间、生物与非生物环境之间 途径 食物链和食物网 多种 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 【链接高考】 1．(2022·湖南卷)采用灯光诱虫杀虫利用了物理信息的传递。 (　√　) 2．(2021·江苏卷)在繁殖季节，白鹭求偶时发出的鸣叫声属于行为信息。 (　×　) 3．(经典高考)某岛上的狼能够依据猎物留下的气味信息追捕猎物。 (　√　) 4．(经典高考)两只雄孔雀为吸引异性争相开屏，说明行为信息能够影响种间关系。 (　×　) 5．(经典高考)黑光灯传递给趋光性昆虫的信息属于化学信息。 (　×　) 考向一　围绕信息种类及作用的辨析，考查理解能力 1．(2023·湖南卷)“油菜花开陌野黄，清香扑鼻蜂蝶舞。”菜籽油是主要的食用油之一，秸秆和菜籽饼可作为肥料还田。下列叙述错误的是(　　) A．油菜花通过物理、化学信息吸引蜂蝶 B．蜜蜂、蝴蝶和油菜之间存在协同进化 C．蜂蝶与油菜的种间关系属于互利共生 D．秸秆和菜籽饼还田后可提高土壤物种丰富度 答案：C 解析：油菜花可以通过花的颜色(物理信息)和香味(化学信息)吸引蜂蝶，A正确；协同进化是指不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展，蜜蜂、蝴蝶和油菜之间存在协同进化，B正确；蜂蝶与油菜的种间关系属于原始合作，C错误；秸秆和菜籽饼可以为土壤中的小动物和微生物提供有机物，故二者还田后可以提高土壤物种丰富度，D正确。 2．(2023·重庆巴蜀中学质检)草地贪夜蛾俗称秋黏虫，外号“行军虫”，成虫借助风力可以在一夜之间飞行100公里，是世界十大植物害虫之一。草地贪夜蛾取食范围广，但明显嗜好禾本科，其低龄幼虫对农药的抵抗力最弱。下列有关说法正确的是(　　) A．用性引诱剂对草地贪夜蛾进行诱杀属于化学防治 B．利用黑光灯对草地贪夜蛾进行常规监测利用了物理信息 C．杀灭草地贪夜蛾的最佳时期是其成虫期 D．在卵孵化初期选择喷施苏云金杆菌进行防治，利用的种间关系是捕食 答案：B 解析：用性引诱剂对草地贪夜蛾进行诱杀属于生物防治，A错误；利用黑光灯的光源对草地贪夜蛾进行监测，涉及的信息为物理信息，B正确；由题干可知，草地贪夜蛾的低龄幼虫对农药的抵抗力最弱，所以杀死草地贪夜蛾的最佳时期是其幼虫期，C错误；苏云金杆菌能寄生在草地贪夜蛾的体内，在卵孵化初期选择喷施苏云金杆菌进行防治，利用的种间关系是寄生，D错误。 方法技巧 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。　　 考向二　信息传递在生产中的应用 3．(2023·广东茂名二模)山东农业大学某科研团队的最新研究：鉴定了1种蛾类昆虫白眉野草蜈的雄性和雌性信息素，首次揭示了雄性和雌性释放的性信息素协同调节该虫的两性行为。下列不属于该研究的意义的是(　　) 学生用书↓第301页 A．可证明化学信息的调节在生态系统中发挥作用 B．信息传递对种群的繁衍具有调节作用 C．能够利用性信息素来对害虫进行生物防治 D．信息传递能够调节种间关系，维持生态系统稳定 答案：D 解析：研究揭示了性信息素可以调节白眉野草蜈两性行为，证明了化学信息可调节生物种群的繁衍，同时证明了化学信息的调节在生态系统中发挥作用，A、B不符合题意；性信息素可调节该虫的两性行为，则可利用性信息素来对害虫进行生物防治，C不符合题意；研究团队只研究了一个物种的信息素，不能证明信息传递能够调节种间关系，维持生态系统稳定，D符合题意。 4．(2022·南岗区期中)农场中种植着粮食作物、果树，饲养着家禽、家畜等。运用生态系统信息传递的原理，可以有效提高农畜产品的产量，下列措施不属于此项原理的是(　　) A．延长光照时间，提高蛋鸡的产蛋率 B．使用信息素诱杀农田中雄性害虫 C．人工控制作物光周期，达到早熟、高产的目的 D．家禽圈养改为散养，提高肉品质 答案：D 解析：延长光照时间，提高蛋鸡的产蛋率，这是物理信息的利用，A正确；使用信息素诱杀农田中雄性害虫，这是化学信息的利用，B正确；人工控制作物光周期，达到早熟、高产的目的，这是物理信息的利用，C正确；家禽圈养改为散养并非生态系统中的信息传递，D错误。 考点三　生态系统的稳定性 1．生态平衡 (1)概念 生态系统的结构和功能处于相对稳定的一种状态，就是生态平衡。 (2)特征 ①结构平衡：生态系统的各组分保持相对稳定。 ②功能平衡：生产—消费—分解的生态过程正常进行，保证了物质总在循环，能量不断流动，生物个体持续发展和更新。 ③收支平衡：如在某生态系统中，植物在一定时间内制造的可供其他生物利用的有机物的量，处于比较稳定的状态。 (3)形成原因 生态系统内部具有一定的自我调节能力，其基础是负反馈调节。 2．生态系统稳定性的两种类型 项目 抵抗力稳定性 恢复力稳定性 区别 实质 保持自身结构与功能相对稳定 恢复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 影响 因素 生态系统中物种丰富度越大，营养结构越复杂，抵抗力稳定性越强 生态系统中物种丰富度越小，营养结构越简单，恢复力稳定性越强 二者联系 ①相反关系：抵抗力稳定性强的生态系统，恢复力稳定性弱，反之亦然；②二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： 注意：冻原、沙漠等生态系统的两种稳定性都比较低。 3.提高生态系统稳定性的措施 (1)控制对生态系统的干扰强度，在不超过生态系统自我调节能力的范围内，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，应给予相应的物质、能量的投入，保证生态系统内部结构与功能的协调。 【链接高考】 1．(2021·河北卷)湿地生态系统稳定性是其自我调节能力的基础。 (　×　) 2．(经典高考)从岛上狼的数量相对稳定可推测岛上环境条件相对稳定。 (　√　) 3．(经典高考)我国生物多样性较低的西部沙漠地区的自我调节能力较强，恢复力稳定性较高。 (　×　) 4．(2022·河北卷)相对稳定的能量流动、物质循环和信息传递是生态系统平衡的特征。 (　√　) 学生用书↓第302页 1．抵抗力稳定性、恢复力稳定性和总稳定性的关系 2．生态系统稳定性的3个易混点 (1)冻原、沙漠等生态系统两种稳定性都比较低。 (2)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，生产者多的稳定程度高。 (3)生态系统的稳定性不是恒定不变的，因为生态系统的自我调节能力具有一定的限度。 (4)强调“生态系统稳定性高低”时，必须明确是抵抗力稳定性还是恢复力稳定性，因为二者一般呈负相关。 3．设计并制作生态缸的要求 设计要求 相关分析 生态缸必须是封闭的 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活力，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 生态缸的材料必须透明 太阳光能够透过，为光合作用提供光能，便于观察 生态缸宜小不宜大，缸中的水量应适宜，要留出一定的空间 便于操作；缸内储备一定量的空气 (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。 考向一　通过生态系统稳定性的实例分析，考查理解能力 1．(2022·海南卷)珊瑚生态系统主要由珊瑚礁及生物群落组成，生物多样性丰富。下列有关叙述错误的是(　　) A．珊瑚虫为体内虫黄藻提供含氮物质，后者为前者提供有机物质，两者存在互利共生关系 B．珊瑚生态系统具有抵抗不良环境并保持原状的能力，这是恢复力稳定性的表现 C．对珊瑚礁的掠夺式开采会导致珊瑚生态系统遭到破坏 D．珊瑚生态系统生物多样性的形成是协同进化的结果 答案：B 解析：物种与物种之间的关系：种间竞争、捕食、原始合作、寄生、互利共生。由题意“珊瑚虫为体内虫黄藻提供含氮物质，后者为前者提供有机物质”，可知珊瑚虫和体内虫黄藻互惠互利，属于互利共生关系，A正确；珊瑚生态系统具有抵抗不良环境并保持原状的能力，这是抵抗力稳定性的表现，B错误；对珊瑚礁的掠夺式开采属于人类过度使用生态系统的资源，会导致珊瑚生态系统遭到破坏，C正确；协同进化有利于生物多样性的增加，因此珊瑚生态系统生物多样性的形成是协同进化的结果，D正确。 2．(2022·天津卷)天津市针对甘肃古浪县水资源短缺现状，实施“农业水利现代化与智慧灌溉技术帮扶项目”，通过水肥一体化智慧灌溉和高标准农田建设，助力落实国家“药肥双减”目标，实现乡村全面振兴。项目需遵循一定生态学原理。下列叙述有误的是(　　) A．人工生态系统具有一定自我调节能力 B．项目实施可促进生态系统的物质与能量循环 C．对于人类利用强度较大的生态系统，应给予相应的物质投入 D．根据实际需要，合理使用水肥 答案：B 解析：生态系统具有一定的自我调节能力，但这种自我调节能力有一定限度，人工生态系统也具有一定自我调节能力，A正确；能量流动是单向的，逐级递减的，不是循环的，因此不能促进能量的循环，B错误；对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，保证生态系统内部结构与功能的协调，C正确；植物不同生长发育时期所需的水和无机盐是不同的，因此要根据实际需要，合理使用水肥，D正确。 考向二　生态缸的制作和分析 3．(2022·洛阳期末)设计制作封闭型生态缸应该遵循一定的原理和要求，下列原理或要求中合理的是(　　) 学生用书↓第303页 A．应该将生态缸放在阳光能够直接照射的地方，以保证获得足够的能量 B．应该经常向生态缸中通气，从而保证缸中生物的呼吸 C．生态缸中投放的生物必须有很强的生命力，投放的动物数量要多一些 D．生态缸的各种生物之间以及生物与非生物环境之间，必须能够进行物质循环和能量流动 答案：D 解析：应该将生态缸放在散射光下，而不能放在阳光能够直接照射的地方，A错误；生态缸应该是密闭的，不能通气，B错误；生态缸中投放的生物的数量和比例要适中，C错误；生态缸的各种生物之间以及生物与非生物环境之间，必须能够进行物质循环和能量流动，D正确。 4．(2022·定远县期中)为观察生态系统的稳定性，某生物兴趣小组设计了4个密闭、透明的生态缸，各缸内的组成和条件见下表。下列相关叙述正确的是(　　) 生态系统组成 光 水草 藻类 浮游动物 小鱼 泥沙 生态缸编号 ① － ＋ ＋ ＋ － ＋ ② ＋ ＋ ＋ ＋ － ＋ ③ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ④ ＋ ＋ ＋ ＋ － － 注：“＋”表示有；“－”表示无。 A．生态缸②③④应置于太阳光能直射的地方 B．生态缸②中的氧气含量应该高于生态缸④ C．生态缸③较生态缸④稳定性强，生态缸②稳定性最强 D．实验说明消费者和生产者是该生态系统不可缺少的成分 答案：C 解析：生态缸②③④应置于散射光下，不能置于直射光下，防止温度过高，A错误；生态缸②中的氧气含量应该低于生态缸④，因为前者中有泥沙，其中有分解者，分解者的分解作用会消耗氧气，因此其中的溶解氧含量低，B错误；生态缸③中成分齐全，而生态缸④中缺乏分解者(泥沙)，生态缸②中成分齐全，且消费者数量较少，生产者、消费者以及分解者之间应保持适宜比例，以维持生态系统的相对稳定，因此，生态缸②稳定性最强，C正确；生态系统应该具有生产者、消费者和分解者以及非生物物质和能量(光能)，由于四个生态缸都具有消费者，因此不能说明消费者是该生态系统不可缺少的成分，该实验能说明非生物的物质和能量、分解者是生态系统不可缺少的成分，D错误。 链接新情境命题41 “碳中和”、“碳捕集”和“碳封存” 2020年的联合国大会上，我国承诺力争在2030年前实现碳达峰(CO2的排放不再增长，达到峰值之后逐步降低)，2060年前实现“碳中和”(净零排放)的目标，以此为建设生态文明作出贡献。森林碳汇是指森林植物通过光合作用将大气中的CO2固定在植被与土壤中，从而减少大气中CO2浓度的过程。碳汇造林是实现“碳中和”的重要举措。为了实现上述目标，我国采取了包括“碳减排”“碳捕集”“碳封存”和“碳利用”等多种措施。如图表示某生态系统中的碳循环示意图。 角度一　分析材料，解答问题 (1)“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”，达到“碳中和”时，图中X1过程吸收的CO2总量________(填“大于”、“等于”或“小于”)Y1、Y2、Y3和Z4过程释放的CO2总量，理由是什么？ 角度二　结合生活实践，解决相关问题 (2)植树造林是“碳捕集”的重要措施之一，造林的树种应以本地树种为主，原因是什么？“碳减排”与我们的日常生活息息相关，试从衣食住行的角度分析“碳减排”可以采取的措施有哪些？ (3)“碳封存”是指通过技术手段捕集CO2，再通过高压管道送到地下或者海底永久性封存。试分析该方法可能对环境造成的负面影响可能有哪些？ 答案：　(1)大于　达到“碳中和”时，X1过程吸收的CO2总量应等于CO2排放总量，而CO2排放总量除包括Y1、Y2、Y3和Z4过程释放的CO2外，还包括化石燃料的开采和使用过程中排放的CO2。　(2)原因：避免外来物种入侵，保证本地生态系统的安全性；本地物种具有较高的生态适应性。　措施：衣，少买不必要的衣服，减少资源浪费；食，尽量自带餐具，少用或者不用一次性餐具；住，节约用水用电，生活垃圾分类处理；行，短途路程尽量骑自行车或者步行。(3)过高浓度的CO2将杀死土壤微生物或深海生物(或“使土壤或海水酸化，影响土壤或海洋生物的生存，从而对生物多样性造成威胁；封存在地下或海底的二氧化碳也有可能会逃逸到大气当中，加剧温室效应”)。 学生用书↓第304页 重温高考　典题演练 1．(2023·浙江1月选考)近百年来，随着大气CO2浓度不断增加，全球变暖加剧。为减缓全球变暖，我国政府提出了“碳达峰”和“碳中和”的CO2排放目标，彰显了大国责任。下列措施不利于达成此目标的是(　　) A．大量燃烧化石燃料 B．积极推进植树造林 C．大力发展风能发电 D．广泛应用节能技术 答案：A 解析：大量燃烧化石燃料会导致大气中的二氧化碳含量增多，不利于实现“碳中和”，A符合题意；积极推进植树造林、大力发展风能发电和广泛应用节能技术都可以减少二氧化碳的排放或增加二氧化碳的吸收利用，利于实现“碳中和”，B、C、D不符合题意。 2．(2022·湖南卷)稻—蟹共作是以水稻为主体、适量放养蟹的生态种养模式，常使用灯光诱虫杀虫。水稻为蟹提供遮蔽场所和氧气，蟹能摄食害虫、虫卵和杂草，其粪便可作为水稻的肥料。下列叙述正确的是(　　) A．该种养模式提高了营养级间的能量传递效率 B．采用灯光诱虫杀虫利用了物理信息的传递 C．硬壳蟹(非蜕壳)摄食软壳蟹(蜕壳)为捕食关系 D．该种养模式可实现物质和能量的循环利用 答案：B 解析：能量传递效率是指相邻两个营养级之间同化量的比值，该模式提高了能量的利用率，但不能提高能量的传递效率，A错误；生态系统的物理信息有光、声、温度、湿度、磁场等，采用灯光诱虫杀虫利用了光，是物理信息的传递，B正确；捕食关系是指群落中两个物种之间的关系，硬壳蟹(非蜕壳)和软壳蟹(蜕壳)属于同一物种，两者之间的摄食关系不属于捕食，C错误；生态系统中的能量传递是单向的，不能循环利用，D错误。 3．(2022·河北卷)关于生态学中的稳定与平衡，叙述错误的是(　　) A．稳定的种群具有稳定型年龄结构，性别比例为1∶1，数量达到K值 B．演替到稳定阶段的群落具有相对不变的物种组成和结构 C．相对稳定的能量流动、物质循环和信息传递是生态系统平衡的特征 D．资源的消费与更新保持平衡是实现可持续发展的重要标志 答案：A 解析：稳定的种群在年龄结构稳定、性别比例为1∶1时，能否达到K值，还要看环境条件是否发生变化，A错误；群落演替到相对稳定后，构成群落的物种组成是动态平衡的，物种组成和结构相对不变，B正确；生态系统的功能包括物质循环、能量流动和信息传递，生态系统保持相对稳定具有功能平衡的特征，故相对稳定的物质循环、能量流动、信息传递是生态系统平衡的特征，C正确；资源的消费与更新保持平衡是实现可持续发展的重要标志，D正确。 4．(2021·河北卷)烟粉虱为害会造成番茄减产。研究者对番茄单作、番茄玫瑰邻作(番茄田与玫瑰田间隔1 m)模式下番茄田中不同发育阶段的烟粉虱及其天敌进行了调查，结果见下表。下列叙述错误的是(　　) 种植模式 番茄植株不同部位成虫数量(头/叶) 若虫(头/叶) 天敌昆虫多样性指数 上部叶 中部叶 下部叶 番茄单作 22.7 3.2 0.8 16.5 1.2 番茄玫瑰邻作 1.4 0.2 0.1 1.8 2.2 A．由单作转为邻作，烟粉虱种群的年龄结构改变 B．由单作转为邻作，烟粉虱种群中成虫的空间分布类型改变 C．由单作转为邻作，群落的水平结构改变 D．玫瑰吸引天敌防治害虫，体现了生态系统信息调节生物种间关系的功能 答案：B 解析：由单作转为邻作，种群中若虫所占的比例增大，成虫所占的比例减小，故种群的年龄结构发生改变，A正确；由单作转为邻作，烟粉虱种群成虫在上部叶、中部叶、下部叶的分布比例未发生明显改变，其空间分布类型未发生改变，B错误；由单作转为邻作，植物类型由番茄一种变为番茄与玫瑰两种，群落的水平结构改变，C正确；玫瑰吸引了烟粉虱的天敌，体现了生态系统信息能调节生物种间关系的功能，D正确。 课时测评41　生态系统的物质循环、信息传递及其稳定性 (时间：40分钟，满分：60分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) 一、选择题(每小题2分，共22分) 1．(2023·广东佛山统考)中华文化博大精深，许多古诗蕴含着深刻的生物学知识。《诗经·小雅·小宛》中写道：“螟蛉有子，蜾蠃负之”、《己亥杂诗》中写道“落红不是无情物，化作春泥更护花”、《诗经·国风》中写道“燕燕于飞，差池其羽”。这三句古诗分别蕴含的生态学知识是(　　) A．寄生、能量流动、行为信息 B．捕食、能量流动、物理信息 C．捕食、物质循环、行为信息 D．种间竞争、物质循环、物理信息 答案：C 解析：螟蛉成为了蜾蠃幼虫的食物，说明二者是捕食关系；“落红”是指红花落在地上，其中有机物被分解者分解，有机物变成无机物，被植物根吸收利用，体现了生态系统的物质循环；“燕燕于飞，差池其羽”意思是燕子飞在天上，参差舒展翅膀，体现的是行为信息。综上分析，C正确，A、B、D错误。 2．(2023·广东高三联考)某地实施“退草还湿”生态修复工程以来，恢复和提升了湿地生态系统的整体功能，孕育了极为丰富的物种资源，取得了良好的生态成效。下列关于“退草还湿”生态修复过程的叙述，错误的是(　　) A．群落的优势种群会发生更替 B．生态系统的碳固定能力增强 C．生态系统的抵抗力稳定性增强 D．草地生物群落发生了初生演替 答案：D 解析：群落的演替是指一些物种替代另一些物种、一个群落替代另一个群落的过程，“退草还湿”生态修复过程属于群落演替，该过程中群落的优势种群会发生更替，A正确。“退草还湿”生态修复过程中物种资源越来越丰富，优势种群由草本植物变成沼泽植物，生态系统固碳能力增强，B正确。“退草还湿”生态修复过程中，生态系统中生物的种类和数量越来越多，食物网越复杂，自我调节能力越强，故抵抗力稳定性增强，C正确。初生演替是指在一个从来没有被植物覆盖的地面，或者原来存在过植被，但被彻底消灭了的地方发生的演替。“退草还湿”生态修复过程是草地生物群落演变为湿地生物群落；该过程发生的演替属于次生演替，D错误。 3．(2023·青海西宁考模拟预测)2023年3月5日，第十四届全国人民代表大会第一次会议上的政府工作报告强调，统筹能源安全稳定供应和绿色低碳发展，科学有序推进“碳达峰”“碳中和”。低碳生活代表着更健康、更自然、更安全，返璞归真地去进行人与自然的活动。下列相关叙述正确的是(　　) A．碳在生物群落和无机环境之间是以有机物的形式进行循环的 B．植树造林、节能减排可以从根本上解决碳排放的问题 C．人类生活中利用石油和利用新能源对维持碳平衡没有太大区别 D．自养型生物的光合作用和化能合成作用可以降低大气中的CO2的含量 答案：D 解析：碳在生物群落和无机环境之间以二氧化碳的形式进行循环的，A错误；减少化石燃料的燃烧可以从根本上解决碳排放的问题，B错误；石油燃烧会产生CO2，因此人类生活中利用石油不利于维持碳平衡，而利用新能源有利于维持碳平衡，C错误；自养型生物的光合作用和化能合成作用都能利用CO2，从而降低大气中的CO2的含量，D正确。 4．(2023·辽宁沈阳检测)萌发的种子通过低温处理后，可提前开花和成熟。如春小麦经过春化处理后，可早熟5～10天。下列说法不正确的是(　　) A．温度在生态系统中属于一种物理信息 B．该材料体现了信息传递对植物生长发育起重要作用 C．信息传递在农业生产中能够提高农产品的产量 D．影响春小麦生长发育的信息只有温度 答案：D 解析：春小麦的生长发育过程受光、温度、水分、空气等多种信息的影响，D错误。 5．(2023·辽宁大连联考)杜甫作为中国古代诗歌的集大成者，他的《江畔独步寻花七绝句》其六中“黄四娘家花满蹊，千朵万朵压枝低。留连戏蝶时时舞，自在娇莺恰恰啼”，描绘了百姓人家与大自然和谐相处的场景。下列相关叙述错误的是(　　) A．日照时间的长短决定植物的开花期，这体现了生物种群的繁衍离不开信息传递 B．彩蝶在花丛中流连忘返，不时在花间翩翩起舞，这属于行为信息 C．黄莺的鸣叫属于物理信息，物理信息还可来自非生物环境 D．人与自然和谐相处的美景激发了诗人的创作热情，这体现了生物多样性的间接价值 答案：D 解析：人与自然和谐相处的美景激发了诗人的创作热情，这体现了生物多样性的直接价值，D错误。 6．(2024·湖北武汉模拟)小麦秸秆是一种常见的农业废弃物，为了解决秸秆降解难题某科研团队将我省当年收获的小麦秸秆切割成小段，于6月下旬开始分别进行露天堆放、水泡和土埋3种方式的处理，3次重复，每隔15天检测一次秸秆腐解残留量，结果见下图。下列分析不合理的是(　　) A．翻耕土埋是利用秸秆的合理方法，此过程未实现能量的多级利用 B．土壤中的空气和水分等条件有利于多种微生物对秸秆的分解 C．如果将处理开始时间延迟30天，则最终秸秆残留量均高于图中数据 D．由堆放、水泡2条曲线可以推测好氧型微生物分解能力高于厌氧型微生物 答案：D 解析：翻耕土埋秸秆残留量最少，即分解最快，是利用秸秆的合理方法；而能量多级利用是原本直接流向分解者的，可以再度被利用，翻耕土埋秸秆未实现能量的多级利用，A正确。微生物对秸秆的分解包括体外有机物分解和体内呼吸作用，土壤中的空气和水分等条件有利于多种微生物对秸秆的分解，B正确。将处理开始时间延迟30天，即时间由6月下旬～10月初变成7月下旬～11月初，整个过程温度将变低，温度影响酶的活性，导致分解速率变慢，最终秸秆残留量均高于图中数据，C正确。由堆放、水泡2条曲线可以推测好氧型微生物分解能力低于厌氧型微生物，D错误。 7．(2023·河北邯郸高三期末)下列信息的传递中，与其他三种不属于同一类型的是(　　) A．小囊虫在发现榆、松寄生植物后，会发出聚集信息素，召唤同类来共同取食 B．榆树通过分泌一种化学物质，与栎树产生相抗衡的现象 C．雄蚊能根据雌蚊飞行时所发出的低频声波而找到雌蚊 D．群居动物通过群体气味与其他群体相区别 答案：C 解析：小囊虫发出的聚集信息素、榆树分泌的化学物质、群居动物的群体气味均属于化学信息；雌蚊飞行时所发出的低频声波属于物理信息。 8．(2024·贵阳模拟)生态系统的稳定性包括抵抗力稳定性和恢复力稳定性，稳定性的变化受系统内外许多因素的影响。下列叙述正确的是(　　) A．苔原生态系统生物种类稀少、营养结构简单，抵抗力稳定性高 B．热带雨林生态系统生物种类丰富、营养结构复杂，抵抗力稳定性低 C．河流生态系统受轻度的生活污水污染，可通过自我净化作用保持相对稳定 D．弃耕农田生态系统经长期的群落演替形成灌木林后，其抵抗力稳定性降低 答案：C 解析：苔原生态系统生物种类稀少、营养结构简单，抵抗力稳定性弱，A错误；热带雨林生态系统生物种类丰富、营养结构复杂，抵抗力稳定性比较高，B错误；河流生态系统受轻度的生活污水污染，其通过自我净化作用能保持相对稳定，C正确；弃耕农田生态系统经长期的群落演替形成灌木林后，物种丰富度提高，其抵抗力稳定性增强，D错误。 9．(2024·广东汕头模拟)化感作用主要指植物产生及释放的化学物质对自身或其他生物的生命活动形成有利或有害作用的现象。研究人员用不同浓度的鱼腥草提取液分别处理玉米和黑豆种子，研究它们之间的化感作用关系，结果如下： 下列说法正确的是(　　) A．利用农作物的化感作用抑制田间杂草的生长属于化学防治 B．鱼腥草分泌化感物质促进黑豆种子的萌发 C．a点对应浓度的提取液对玉米和黑豆种子萌发的影响相同 D．合适比例的鱼腥草和玉米进行套种有利于提高玉米产量 答案：D 解析：利用农作物的化感作用抑制田间杂草的生长属于生物防治，A错误；由图可知，与对照组相比，鱼腥草分泌化感物质抑制黑豆种子的萌发，B错误；与对照组相比，a点对应浓度的提取液对玉米的萌发具有促进作用，对黑豆的萌发具有抑制作用，C错误；由图可知，较低浓度的提取液对玉米的萌发具有促进作用，并且能增加叶绿素的含量，但浓度较高时，玉米的萌发率和叶绿素的含量与对照组相比均下降，所以合适比例的鱼腥草和玉米进行套种有利于提高玉米产量，D正确。 10．(2023·山东招远月考)甜菜夜蛾幼虫啃食玉米叶片后，玉米会释放出吲哚和萜类等物质吸引小茧蜂在甜菜夜蛾幼虫体内产卵寄生。为降低甜菜夜蛾幼虫对玉米产生的危害，人们喷施有机磷农药消灭甜菜夜蛾幼虫，但几年后药效下降。下列叙述错误的是(　　) A．玉米释放的吲哚、萜类等物质属于化学信息，它们可以调节种间关系 B．可利用昆虫信息素对甜菜夜蛾幼虫进行生物防治，以减少农药的使用 C．有机磷农药可诱导基因发生抗药性突变，使甜菜夜蛾的抗药性增强 D．为延缓农药药效下降，可以在不同年份交替使用作用机理不同的农药 答案：C 解析：利用昆虫信息素防治害虫属于生物防治，B正确；有机磷农药对甜菜夜蛾具有选择作用，而不是诱导基因发生抗药性突变，C错误。 11．(2023·广东湛江联考)环保人员为探究治理水体污染的方法，构建了标号为1、2、3三个水池，有机物浓度3>2>1，其他条件相同且适宜。一段时间后，统计了三个样池中生产者同化的总能量(GPP)及呼吸作用散失量(R)与水层深度(Z)的关系，如图所示。下列叙述错误的是(　　) 注：zeu指生产者同化的总能量等于呼吸作用散失量时对应的水深。 A．流入水池生态系统总能量是生产者的同化量和有机物中的化学能 B．水池长期处于Zeu点状态时生态系统的结构与功能的稳定不能维持 C．随着有机物浓度增加，浅水层的GPP变大，深水层的GPP变小，Zeu变小 D．定期搅动池水会降低生产者同化的总能量(GPP)及呼吸作用散失量(R) 答案：D 解析：流入水池生态系统总能量是生产者的同化量和有机物中的化学能，A正确。图中Zeu的含义是该生态系统生产者同化的总能量和呼吸作用散失量相等时所对应的水深。长期处于这种状态时，没有用于生长、发育和繁殖的能量，无法流向分解者和下一营养级，所以不能维持生态系统的结构与功能的稳态，B正确。据图分析，随有机物浓度增加，浅水层的GPP变大，深水层的GPP变小，Zeu变小，C正确。搅动池水破坏表层生物层的同时将底层低溶解氧的水提升到表层，有利于微生物分解作用，为生产者提供较多的无机盐，会增加生产者同化的总能量(GPP)及呼吸作用散失量(R)，D错误。 二、非选择题(共38分) 12．(14分)(2023·浙江6月选考)地球上存在着多种生态系统类型，不同的生态系统在物种组成、结构和功能上的不同，直接影响着各生态系统的发展过程。回答下列问题。 (1)在消杀某草原生态系统中的害虫时，喷施了易在生物体内残留的杀虫剂Q，一段时间后，在该草原不同的生物种类中均监测到Q的存在，其含量如上图所示(图中数据是土壤及不同营养级生物体内Q的平均值)。由图可知，随着营养级的递增，Q含量的变化规律是________；在同一营养级的不同物种之间，Q含量也存在差异，如一年生植物与多年生植物相比，Q含量较高的是________。因某些环境因素变化，该草原生态系统演替为荒漠，影响演替过程的关键环境因素是__________。该演替过程中，草原中的优势种所占据生态位的变化趋势为 ________________________________________________________________________。 (2)农田是在人为干预和维护下建立起来的生态系统，人类对其进行适时、适当地干预是系统正常运行的保证。例如在水稻田里采用灯光诱杀害虫、除草剂清除杂草、放养甲鱼等三项干预措施，其共同点都是干预了系统的________和能量流动；在稻田里施无机肥，是干预了系统________过程。 (3)热带雨林是陆地上非常高大、茂密的生态系统，物种之丰富、结构之复杂在所有生态系统类型中极为罕见。如果仅从群落垂直结构的角度审视，“结构复杂”具体表现在________________。雨林中动物种类丰富，但每种动物的个体数不多，从能量流动的角度分析该事实存在的原因是____________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案：(1)逐渐增加　多年生植物　水分和温度　优势种与其他有生态位重叠的种群会发生生态位分化(重叠程度减小)　(2)物种组成　物质循环　(3)层次多而复杂　生产者固定的能量通过多种途径流向消费者，每条途径上的能量少 解析：(1)从图中数据可知，随着营养级递增，Q含量的变化规律是逐渐积累。某些物质，如Q等，具有化学性质稳定、难以分解、无法排出等特点，其在生物体内的含量会随着生物体年龄的增长而增加，因此，与一年生植物相比，多年生植物Q的含量较高。因某些环境因素变化，该草原生态系统演替为荒漠，影响演替过程的关键环境因素是温度和水分。该演替过程中，草原中的优势种会被替代，草原中优势种与其他有生态位重叠的种群会发生生态位分化(重叠程度减小)，以提高对环境的利用率。(2)在水稻田里用灯光诱杀害虫、除草剂清除杂草、放养甲鱼都干预了系统的物质循环和能量流动。一般来说，土壤中的有机物被分解者分解为无机物后才能被生产者利用，在稻田里施无机肥，无机肥中的无机营养可被生产者直接利用。因此，在稻田里施无机肥干预了系统物质循环过程。(3)群落的垂直结构主要指群落的分层现象，对森林生态系统来说，从树冠到地面一般可以分为树冠层、下木层、灌木层、草本层和地表层。热带雨林是陆地上非常高大、茂密的生态系统，其物种丰富度极高、结构极复杂，仅从群落垂直结构的角度来看，“结构复杂”具体表现在群落的分层现象复杂。流经热带雨林生态系统的总能量是生产者固定的太阳能，能量在沿食物链流动过程中逐级递减，因此存在热带雨林中动物种类丰富，但每种动物的个体数不多的事实。 13．(12分)(2023·河北衡水金卷)如图1为某一生态系统的碳循环示意图，图2为在该生态系统中能量流经第二营养级的示意图，请据图分析回答： (1)据图分析，生物群落中的碳进入无机环境的途径有化石燃料的燃烧、动植物的呼吸作用和________________；为了维持大气中CO2的相对平衡，从过程①角度分析，可采取的有效措施是________________________________________________________________________。 (2)图2中A表示________________的能量，B表示________________________的能量。B比A少，原因是除了图2中所示，第二营养级同化的能量还有一部分________________________________________________________________________。 (3)从图2中可以总结出能量流动的特点是__________________________。 答案：(1)微生物的分解作用　植树造林　(2)初级消费者同化　用于生长、发育和繁殖　在呼吸作用中，以热能的形式散失　(3)单向流动、逐级递减 解析：(1)生物群落中的碳进入无机环境的途径有化石燃料的燃烧、动植物的呼吸作用和微生物的分解作用。过程①指的是绿色植物的光合作用，该过程可吸收大气中的CO2，放出O2。为了维持大气中CO2的相对平衡，从过程①角度分析，可以植树造林，增加绿色植物吸收大气中CO2的量。(2)图2中A表示初级消费者同化的能量，B表示用于生长、发育和繁殖的能量。B比A少，原因是第二营养级同化的能量除了流入下一营养级、流入分解者的能量外，还有用于呼吸作用以热能的形式散失的能量。(3)从图2中可以看出，能量只能从初级消费者流入次级消费者而不能反过来流动，且能量在流动过程中逐渐减少，即能量流动具有单向流动、逐级递减的特点。 14．(12分)(2023·广东六校联考)大面积的连片海草被称为海草床，是许多大型海洋生物甚至哺乳动物赖以生存的栖息地，在生态上具有重要意义。下图为某海草床生态系统示意图，请回答有关问题。 (1)该生态系统中存在________条食物链。螃蟹在该生态系统中属于________，其在生态系统中的作用为_____________________________________________________________________。 由于人类的捕捞，海龟数量迅速下降，一段时间后海胆的数量也下降，其原因是________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)海草床生态系统结构相对稳定，其结构包括________________。雌儒艮到了发情的时候会发出信号，吸引多只雄儒艮对其进行追逐，这一现象说明____________________________ ____________________________________________。 (3)海草床的生物种类少，自我调节能力差，一旦遭到破坏很难恢复，请为海草床的保护提一条可行性的建议：________________________________________________________________ ________________________。 答案：(1)4　分解者　将动植物遗体和动物的排泄物分解成无机物　由于食肉鱼以海胆为食，海龟减少会使食肉鱼数量增加，从而导致海胆数量下降　(2)组成成分和营养结构(食物链和食物网)　种群的繁衍离不开信息传递　(3)不随意开采海草床；建立禁渔期给予海草床修复时间 解析：(1)该生态系统中存在的食物链有：①海草→海胆→食肉鱼→海龟、②海草→海龟、③海草→食草鱼、④海草→儒艮，共4条。该生态系统中，螃蟹以动植物残体和排泄物为食，是分解者；分解者螃蟹的作用是将动植物遗体和动物排泄物分解成无机物。根据食物链和种间关系分析，海龟捕食食肉鱼，海龟减少后，食肉鱼由于天敌减少而数量增加；食肉鱼以海胆为食，食肉鱼数量增加后，大量捕食海胆，从而使海胆数量下降。(2)生态系统结构包括由非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者组成的成分和营养结构(食物链和食物网)。发情雌儒艮发出信号吸引多只雄儒艮对其进行追逐属于生态系统的信息传递，说明种群的繁衍离不开信息传递。(3)海草床的保护可从不随意开采利用海草床；建立禁渔期给予海草床修复时间等方面进行保护。 学生用书↓第305页 学科网（北京）股份有限公司 $$