2025届高三生物一轮复习课件第42讲 生态系统的物质循环、信息传递和稳定性

生态系统的物质循环、信息传递和稳定性 第42讲 考点一 生态系统的物质循环 考点一 生态系统的物质循环 一、物质循环概念的理解 【概念解析】 ①“物质”指的是组成生物体的 ，不是单质，也不是由这些元素组成的化合物(蛋白质、糖类、脂肪等)。 ②“循环”的范围是在_____________和 之间，而不仅仅是在生物群落中。 ③特点: 。 ④实例：碳循环、氮循环、水循环等 化学元素 全球性、循环往复运动 非生物环境 生物群落 考点一 生态系统的物质循环 二、碳循环过程 大气中的CO2库 生产者 分解者 消费者 化石燃料 呼吸作用 呼吸作用 光合、化能合成作用 摄食 燃烧 分解作用 1. 碳的存在形式与循环形式 主要以二氧化碳和碳酸盐形式存在 以含碳有机物形式传递 主要以二氧化碳形式循环 ①在非生物环境中： ②在生物群落内部： ③在生物群落和非生物环境间： 考点一 生态系统的物质循环 二、碳循环过程 大气中的CO2库 生产者 分解者 消费者 化石燃料 呼吸作用 呼吸作用 光合、化能合成作用 摄食 燃烧 分解作用 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 ①生产者、消费者的呼吸作用 ②分解者的分解作用(实质是呼吸作用) ③化石燃料的燃烧 考点一 生态系统的物质循环 巧辨图形中参与碳循环的四种成分【常考点】 大气中的CO2库 生产者 分解者 消费者 生产者 初级消费者 大气中的CO2库 次级消费者 分解者 大气中的CO2库 生产者 初消 次消 三级消 分解者 辨图要点： ① 碳循环中，只有生产者与大气中的CO2库之间的箭头是双向的 ② 箭头指向最多的是大气中的CO2库，其次是分解者 考点一 生态系统的物质循环 【教材隐性知识】源于选择性必修2 P67“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： 农田是人工生态系统，农产品需要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，为了使作物高产，所以需要施加氮肥，这与物质循环并不矛盾。 能 温室效应 考点一 生态系统的物质循环 原因： ②森林、草原等植被遭到大面积破坏 ①化石燃料的开采和使用（主要原因） 缓解措施： ——大气中的CO2含量增多，碳循环被打破 ①减少二氧化碳排放：开发新能源，减少化石燃料燃烧 ②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 ③提高秸秆还田率，提高土壤储碳量 ①化学性质稳定 ②能够被生物体吸收但不易被排出 ③在生物代谢过程中不易被分解 考点一 生态系统的物质循环 三、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. 被富集的物质： 常见的有重金属(如铅、镉、汞等)、人工合成的有机化合物(如DDT、六六六等)以及某些放射性物质 3. 富集的途径： 食物链、食物网 4. 特点： ①全球性 ②逐级聚集 （营养级越高该物质浓度越高，最终积累在食物链顶端） 考点一 生态系统的物质循环 四、能量流动和物质循环的关系 能量流动 物质循环 范围 形式 特点 过程 联系 生物群落(各营养级之间) 生物圈 单向流动、逐级递减 全球性、循环性 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返 ①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等过程 ③物质是能量沿食物链网流动的载体 ④能量是物质循环的动力 光能→化学能→热能 无机物→有机物→无机物 A.在碳循环过程中，同时伴随着能量流动 B.由于某种原因造成图中E生物数量大量减少， 推测短期内与之相邻的两个营养级生物数量初 发生的变化是D增多、F减少 C.该生态系统的消费者包括图中的D、E、F、B D.在A→C过程中碳主要以CO2的形式进行循环，在F→B过程中以含碳有机物的形式进行流动 1. 如图是生态系统中碳循环示意图，其中“→”表示碳的流动方向。下列叙述错误的是（ ） C 生产者 大气中的CO2库 分解者 初消 次消 三级消 2. (2023·福建泉州高考调研)某生态系统中，镉在沿着食物链传递的过程中产生生物富集现象。该生态系统有甲、乙、丙、丁四个营养级，各营养级所积累的镉的相对浓度如图所示。下列相关叙述正确的是( ) C A. 图示四个营养级中的所有生物构成生物群落 B. 该生态系统的食物链可表示为丙→ 甲→ 乙→ 丁 C. 镉沿食物链不断聚集并最终积累在最高营养级，随生物的遗体残骸 等能回归非生物环境 D. 四个营养级所同化的能量值的关系可表示为丁< 甲+乙+ 丙 考点一 生态系统的物质循环 五、探究土壤微生物的分解作用 实验原理 ①土壤中存在种类和数目繁多的 细菌、真菌等微生物，它们在生 态系统中的成分主要为分解者 ②它们可以将环境中的有机物分解为无机物，分解速度与环境中的温度、水分等生态因子有关 ③土壤微生物能分泌淀粉酶将淀粉分解成还原糖(麦芽糖)，淀粉遇碘变蓝色，还原糖遇斐林试剂在水浴加热条件下，产生砖红色沉淀 考点一 生态系统的物质循环 探究土壤微生物对落叶的作用 案例1 处理土壤 处理落叶 埋入落叶 观察结果 实验过程: 对照组 不做处理 实验组 60℃灭菌1h 洗净、干燥后称重放入袋子 挖坑，5cm处埋入叶袋 12d后取出，冲洗，观察叶片腐烂程度或干燥后称重 自变量：土壤中是否含微生物 因变量：落叶的腐烂程度 实验现象: 在相同时间内实验组落叶的腐烂程度小于对照组 实验结论: 微生物对落叶有分解作用 土壤进行处理时不能加热烘干，会导致土壤理化性质发生改变 探究土壤微生物对淀粉的分解作用 案例2 考点一 生态系统的物质循环 实验过程: 制备土壤浸出液 对照组(B) 蒸馏水 实验组(A) 土壤浸出液 制备淀粉糊 质量分数为4%的淀粉糊（需灭菌） 将液体与淀粉糊混合，室温培养7d 取样，分别滴加碘液和斐林试剂检测，观察记录 混合、培养 显色反应 静置 考点一 生态系统的物质循环 探究土壤微生物对淀粉的分解作用 案例2 实验设计 实验组 A烧杯中加入30 mL土壤浸出液＋淀粉糊 对照组 B烧杯中加入30mL蒸馏水＋与A等量的淀粉糊 自变量 是否加土壤浸出液 实验现象 A A1 A2 B B1 B2 实验结论 注：A1、B1中加入碘液，A2、B2中加入斐林试剂并水浴加热 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 1. (2023·山东菏泽高考模拟)某生物兴趣小组以带有落叶的表层土壤(深5cm 左右)为实验材料，研究土壤微生物在适宜温度下的分解作用，对土壤处理情况如表所示。下列有关叙述错误的是( ) B A. 该实验能探究不同土壤湿度条件下，土壤微生物对落叶的分解作用 B. 该实验的自变量为土壤是否灭菌，因变量是土壤的湿度 C. 为了控制实验中的无关变量，作为实验材料的落叶也应进行灭菌处理 D. 预期结论是1、3组中的落叶不被分解，2、4组中的落叶被不同程度分解 组别 1组 2组 3组 4组 土壤处理 灭菌 不灭菌 灭菌 不灭菌 土壤湿度 湿润 湿润 较干燥 较干燥 落叶的腐烂程度 考点二 生态系统的信息传递 考点二 生态系统的信息传递 一、相关概念 1. 信息： 2. 信息流： 指日常生活中，可以传播的消息、情报、指令、数据与信号等 生态系统中的生物种群之间，以及它们内部都有信息的产生与交换，能够形成信息传递，即信息流。 二、信息传递过程 信息源 （产生信息的部位） 信道 （传输信息的媒介） 信息受体 （接收信息的生物或部位） 生物或 非生物环境 空气、水及其他介质 如动物的眼、鼻、耳、皮肤，植物的叶、芽以及细胞中的特殊物质(如光敏色素)等 考点二 生态系统的信息传递 三、生态系统信息的种类 类型 来源 传递形式 实例 光、声、温度、湿度、磁力等 植物的生物碱、有机酸等代谢废物，动物的性外激素等 蜜蜂跳舞，鸟类“求偶炫耀”等 非生物环境或生物个体或群体 物理过程 化学信息 物理信息 生物体 以化学物质为信息载体 行为信息 动物 动物的行为特征 【注意】 三种信息都可以来源于生物，其中只有物理信息可以来源于非生物环境 考点二 生态系统的信息传递 巧判生态系统信息的种类 1.涉及声音、颜色、植物形状、磁力、温度、湿度这些信号，通过动物的感觉器官皮肤、耳朵、眼或植物光敏色素、叶、芽等感觉上述信息，则为物理信息 2.信息载体是化学物质的，则为化学信息 3.凡涉及“肢体语言”的均属于行为信息 4.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 5.若在噪音嘈杂的环境(如洪水、瀑布旁)，生物多以“肢体语言”进行信息交流 　考点训练　 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 1.2.3.4.7.9.10.13 5.6.8 11.12.14 考点二 生态系统的信息传递 四、生态系统信息传递的特点 1.生态系统中的信息传递既存在于同种生物之内，也发生在不同生物 之间，但不包括细胞内及细胞之间的信息传递 2.生物可以通过一种或者多种信息类型进行交流 3.信息传递的方向一般是双向的 4.作为生态系统的三大功能之一，决定着 能量流动和物质循环的方向和状态 考点二 生态系统的信息传递 五、信息传递的作用 个体水平 种群水平 群落和生态系统水平 生命活动的正常进行，离不开信息的作用 海豚靠回声定位、取食或御敌；莴苣或烟草种子萌发须特定波长的光 作用 实例 生物种群的繁衍，离不开信息的传递 植物开花需要光信息刺激、雌雄昆虫交尾涉及性外激素 作用 实例 调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定 捕食者(被捕食者)依赖信息追捕猎物(躲避猎捕) 作用 实例 考点二 生态系统的信息传递 六、信息传递在农业上的应用 电子仪器模拟蜜蜂跳圆圈舞或摆尾舞相同的频率或声音 延长光照时间，刺激鸡卵巢发育和雌激素的分泌，大大提高产蛋率 利用温度和湿度延长蔬菜的种植期 1.提高农畜产品的产量 考点二 生态系统的信息传递 六、信息传递在农业上的应用 2.对有害动物进行防治 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，降低害虫种群密度 利用特殊的化学物质扰乱某些动物的雌雄交配，使有害动物繁殖力下降 核心●归纳 种类 化学防治 机械防治 生物防治 措施 优点 缺点 喷施化学药剂 ①作用迅速 ②短期效果明显 ①会使害虫的抗药性增强 ②可能杀害害虫天敌，破坏生态平衡 ③污染环境 人工捕捉等 ①无污染 ②见效快，效果好 ①费时费力 ②对体型很小的害虫无法实施 引入天敌、寄生虫或使用信息素等 ①无污染 ②有效且持久 天敌数量不明确，甚至可能会引发生态危机（可能引起物种入侵） A.利用生长素类调节剂杀死单子叶农作物周围的双子叶杂草，属于化 学信息的应用 B.利用光照、声音信号诱捕或驱赶某些动物，使其远离农田，属于生 物防治 C.生态系统中信息沿食物链从低营养级向高营养级传递 D.某种鸟类通过点头或鞠躬追求配偶，这一现象说明生态系统中的信 息传递可以调节生物的种间关系，维持生态系统的稳定 1. 下列关于生态系统信息传递的叙述，正确的是（ ） B 属于化学药剂 考点三 生态系统的稳定性 考点三 生态系统的稳定性 一、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 2.特征 ①结构平衡： ②功能平衡： ③收支平衡： 生态系统各组分保持相对稳定 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 生产者在一定时间内制造的可供其他生物利用的量，处于比较稳定的状态，物质和能量的输入和输出平衡 ——动态平衡 考点三 生态系统的稳定性 3.生态平衡的调节机制——负反馈调节 在一个系统中，系统工作的效果，反过来又作为信息调节该系统的工作，并且使系统工作的效果减弱或受到限制，它可使系统保持稳定 发生偏离 负反馈调节 回到原来方向 改邪归正 原方向 是生态系统具备自我调节能力的基础 考点三 生态系统的稳定性 正反馈调节 常常使生态系统远离稳态，对生态平衡有极大破坏作用 实例： 湖泊受到了污染 鱼类等生物死亡 死鱼等生物腐烂 + + 原方向 发生偏离 正反馈调节 偏离原来方向 错上加错 考点三 生态系统的稳定性 二、生态系统的稳定性 1.概念： 生态系统维持或恢复自身结构与功能处于相对平衡状态的能力 2.原因： 生态系统具有自我调节能力 3.特点： 自我调节能力是有限的。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，生态平衡会遭到严重的破坏 生态系统成分越多 营养结构越复杂 自我调节能力越大 4.类型： 抵抗力稳定性、恢复力稳定性 考点三 生态系统的稳定性 比较项目 抵抗力稳定性 恢复力稳定性 区别 实质 核心 影响因素 保持自身结构功能相对稳定 恢复自身结构功能相对稳定 抵抗干扰，保持原状 遭到破坏，恢复原状 生物种类越多、营养结构越复杂，自我调节能力越强，抵抗力稳定性越高 生物种类越少、营养结构越简单，自我调节能力越弱，恢复力稳定性越高 抵抗力稳定性和恢复力稳定性的关系 注意：生态系统的稳定性主要与生物种类有关，也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　　　 考点三 生态系统的稳定性 抵抗力稳定性和恢复力稳定性的关系 联系 ①一般呈负相关：抵抗力稳定性强的生态系统，恢复力稳定性弱 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 ③二者与营养结构复杂程度的关系，如图所示： 抵抗力稳定性 恢复力稳定性 稳定性 营养结构复杂程度 注意: 环境恶劣地带的生态系统(如北极冻原、荒漠)，往往恢复力稳定性和抵抗力稳定性都比较弱！ 考点三 生态系统的稳定性 ①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 ②某一生态系统受到外界干扰，遭到轻微破坏后恢复接近原来的状态，应视为抵抗力稳定性，如因百姓在河流中淘米洗菜洗衣所导致的河流轻度污染后的净化；若遭到较大程度破坏，则其恢复过程应视为恢复力稳定性，如因大量生活污水和工业废水排入河道后的恢复 ③生态系统在受到不同的干扰后，其恢复速度与恢复时间是不一样的 【总结归纳】 考点三 生态系统的稳定性 考点三 生态系统的稳定性 三、提高生态系统的稳定性 1.意义： ①处于生态平衡的生态系统，可以持续不断的满足人类生活所需，如提供粮油，蔬果，肉，蛋奶，木材等农副产品 ②处于生态平衡中的生态系统，能够使人类生活和生产的环境保持稳定 2.措施： ①控制对生态系统干扰的程度，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 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，可通过负反馈回到置位点 D. 生态系统的结构越复杂，偏离越大，反馈①②的能力越弱 1. 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( ) D A.负反馈调节是生态系统具有自我调节能力的基础 B.农田生态系统中需要施加氮肥，是因为氮元素不能循环 C.一般来说，生物的种类越多，营养结构越复杂，生态系统的抵抗力稳 定性越弱 D.平衡的生态系统，生物的种类和数量都保持不变 2. 生态平衡是一种动态平衡，包括结构和功能上的稳定。下列相关叙述正确的是( ) A 考点三 生态系统的稳定性 四、设计并制作生态缸 设计要求 设计要求 目的 生态缸一般是封闭的 生态缸中投放的几种生物必须具有很强的生命力，成分齐全 生态缸的材料必须透明 生态缸宜小不宜大，缸中的水量应适宜，要留出一定的空间 生态缸的采光用较强的散射光 防止外界生物或非生物因素的干扰 ①为光合作用提供光能 ②保持生态缸内温度 ③便于观察 便于操作 缸内储备一定量的空气 防止水温过高导致水生植物死亡 使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 考点三 生态系统的稳定性 注意事项 ①应设计一份观察记录表，内容包括动植物的生活情况(数量变化)、水质情况(通过颜色变化判断)及基质变化等，然后定期观察并做好记录 ②如果发现生态缸中的生物已经全部死亡，说明此时该生态系统的稳定性已被破坏 ③生态缸虽然成分齐全，但结构比较简单，自我调节能力差，因此其中的生物只能存活一段时间 ★生态缸或瓶中生态系统要保持稳定，需要具备下列条件: ②具有生产者、消费者、分解者，且三者的数量保持一定比例 ①源源不断的能量输入 A.生态系统内部具有自我调节能力，所以生态系统的稳定性与非生物因 素无关 B.若模拟池塘生态系统，则不能将水装满 C.小生态瓶封闭以后，其内的生物数量会发生变化，在一定时期内，趋 于相对稳定 D.制作的小生态瓶必须是透明且密封的，并给予适当的光照 1. 下列有关制作小生态瓶实验的叙述，不正确的是（ ） A 【教材深挖拓展】 如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。请根据图回答： 1）在该河流的AB段上，溶解氧大量减少的主要原因是什么？ 2）在该河流的BC段上，藻类大量繁殖的主要原因是什么？ 3）水中溶解氧含量逐渐恢复的主要原因是什么？ 需氧型细菌大量繁殖，溶解氧随有机物被细菌分解而大量消耗；能通过光合作用释放氧气的藻类大量减少 有机物分解后形成的大量的NH4+等无机盐离子，有利于藻类繁殖 藻类通过光合作用释放氧气；有机物减少，需氧型细菌数量下降，对溶解氧的消耗减少 $$