2025届高三生物一轮复习课件第47讲 生态系统的物质循环和信息传递

第47讲 生态系统的物质循环和信息传递 1.生态系统物质循环的概念 化学元素 生物群落 全球性 2.碳循环 (1)碳循环及存在形式： ①在生物群落和非生物环境间，主要以________ 形式循环。 ②在生物群落内部：以____________形式传递。 ③在非生物环境中：主要以________________形式存在。 (2)消耗CO2的过程：主要是______作用。 (3)产生CO2的过程：______作用、分解者的分解作用、___________________。 CO2 含碳有机物 CO2、碳酸盐 光合 呼吸 化石燃料的大量燃烧 (4)温室效应： 提醒　①生物可直接利用的碳是水圈和大气圈中以CO2形式存在的碳。②碳在生态系统中的含量，能通过碳循环的自我调节机制得到调整，并恢复到原来的平衡状态。 CO2 气温升高 植树造林 化石燃料 的燃烧 清洁能源 秸秆还田 3.生物富集 难 以降解 延长 越高 越多 4.物质循环与能量流动的区别与联系 单向流动、逐级递减 全球性、循环往复运动 载体 动力 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　　　　　　　　　　等基本元素，在不断进行着 从　 　　　 到　　　 　，又从　 　　　 的循环过程。 非生物环境 C、H、O、N、P、S 范围： 物质： 循环过程： 特点： 生物圈，又叫生物地球化学循环 C、H、O、N、P、S等 非生物环境 生物群落 循环往复运动，全球性 生物群落 生物群落到非生物环境 应用实例： 种养结合-如稻田中养鱼养鸭 同碳元素一样，氮在生物群落和非生物环境之间也是不断循环的。为什么还要往农田中不断地施加氮肥？P67 因为农民要不断地从农田中收获农产品，会带走大量的氮元素，因此要往农田中不断地施加氮肥。 7 2.碳循环的过程 大气中的CO2库 呼吸 作用 动物 （消费者） 动物 摄食 呼吸 作用 动植物的遗体和排泄物 微生物 （分解者） 厂房 汽车 燃烧 作用 绿色植物 （生产者） 光合 作用 生物群落 泥炭、煤 石油 分解 作用 考点一 生态系统的物质循环 注意：分解者的分解作用≠分解者的呼吸作用。 分解作用包括胞内分解和胞外分解。 归纳总结 (1)碳的存在形式与循环形式 ①在生物群落和非生物环境间：主要以　　　　　形式循环。 ②在生物群落内部：以　　　　　　形式传递。 ③在非生物环境中：主要以　　　　　　　　　形式存在。 (2)碳进入生物群落的途径：生产者的　　　　和化能合成作用。 (3)碳返回非生物环境的途径：　　　　　　　　　　　　；分解者的分解作用和　　　　　　　　。 二氧化碳 含碳有机物 二氧化碳和碳酸盐 光合作用 生产者、消费者的呼吸作用 化石燃料的燃烧 考点一 生态系统的物质循环 总结：“三看法”快速确认碳循环的各环节 10 常见物质循环模型 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。 11 （1）原因： ①化石燃料的开采和使用大大增加了CO2的排放（主要） ②森林、草原等植被遭到大面积破坏 （3）缓解措施： 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CO2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 考点一 生态系统的物质循环 3.温室效应 （2）危害： 极地和高山冰川加速融化 海平面上升 气温升高 威胁人类和其他生物的生存 （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。 人工合成的有机物: 如DDT、六六六等。 重金属: 如铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)等。 比较稳定，生物体能够吸收且不易分解和排出 （2）物质 （3）生物富集的主要途径: （4）生物富集的危害： （5）生物富集现象的特点： 4．生物富集 考点一 生态系统的物质循环 在生物体内形成积累性中毒。 具有全球性，有害物质浓度随营养级增加而升高 食物链、食物网 鱼鹰（2.5×10-5） 大鱼（2×10-6） 小鱼（5×10-7） 植物（4×10-8） 水（3×10-12） 有害物质在生物体内的浓度 过渡：是不是所有物质都能较快地通过食物链回归非生物环境？ 13 5.物质循环和能量流动的关系 太阳能 光合作用 生产者 能量 次级消费者 分解者 呼吸 能量 初级消费者 能量 遗 体 遗 体 残枝败叶 能量 呼吸 呼吸 呼吸作用 ③能量是物质循环的动力 ①同时进行、相互依存、不可分割 ②物质是能量流动的载体 含C有机物 含C有机物 大气中的CO2 大气中的CO2 大 气 中 CO2 考点一 生态系统的物质循环 项目 能量流动 物质循环 生物富集 范围 生态系统________ 生物圈 生态系统________ 特点 __________________ ________________ ____________________________ 形式 __________________ _______________ 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) ________________________________ 沿食物链(网) 各营养级 各营养级 单向流动，逐级递减 全球性、循环往复 运动 单向流动、逐级积累、全球性 光能→化学能→热能 无机物↔有机物 在生物群落与非生物环境间往复循环 5.物质循环、能量流动和生物富集的关系P304 考点一 生态系统的物质循环 第二年春天从土中刨出的花生 (1)土壤中存在种类、数目繁多的细菌、 丝状真菌、呈放射状的放线菌等微生物，它们在生态系统中的成分为_______。 (2)分解者的作用是将环境中的 _______分解为_______，其分解速度与 环境中的______、水分等生态因子相关。 分解者 有机物 无机物 温度 秋天刚收获的花生 1.实验原理 考点二 探究土壤微生物的分解作用 16 土壤进行处理，排除土壤微生物的作用，同时要尽可能避免土壤理化性质的改变。 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 不能加热烘干，会导致土壤理化性质发生改变，可将土壤用塑料袋包好，放在60℃恒温箱中1小时灭菌 考点二 探究土壤微生物的分解作用 17 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 A1 B1 加入斐林试剂，水浴加热 A2 B2 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 考点二 探究土壤微生物的分解作用 18 1.如果人们不按生态规律办事，乱砍滥伐，对碳循环的影响是___________________________________________________________________ ________。 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：_______________________________ ___________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________ 。 打破碳循环平衡，使大气CO2进入生物群落过程受阻，大气中CO2的含量明显增多 能 农田是人工生态系统，以提高农作物的产量，使能量更多地流向人类，满足人类需要为目的。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自农田生态系统输出，其中的氮元素并不能都归还土壤，所以需要施加氮肥 (1)水生消费者对有机碳的利用，缓解了碳排放。(2023·湖北卷，7B)( ) (2)碳在非生物环境与生物群落之间主要以CO2形式循环。(2020·全国卷Ⅲ，6D)( ) (3)化石燃料的大量燃烧是造成温室效应的主要原因。(2017·江苏卷，11B)( ) × √ √ C 考向1　结合碳循环的过程，考查生命观念 1.(2023·江苏卷，4)我国天然林保护工程等国家重点生态工程不仅在生态恢复、生物多样性保护等方面发挥着重要作用，还显著增加了生态系统的固碳能力。下列相关叙述正确的是(　　) A.天然林的抵抗力稳定性强，全球气候变化对其影响不大 B.减少化石燃料的大量使用可消除温室效应的形成 C.碳循环中无机碳通过光合作用和化能合成作用进入生物群落 D.天然林保护是实现碳中和的重要措施，主要体现了生物多样性的直接价值 AC 2.(不定项)(2024·山东泰安模拟)“中国将力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和”，这是我国对世界做出的承诺。“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”。下列有关叙述错误的是(　　) A.实现“碳达峰”后生态系统的碳循环会明显减慢 B.实现“碳中和”有助于解决全球温室效应的问题 C.实现“碳达峰”后空气中的二氧化碳浓度会逐渐降低 D.植树造林和减少化石燃料燃烧有助于实现“碳中和” B 3.(2024·河南九师联盟)如图是某生态系统的碳循环示意图，箭头表示碳流动的方向。下列叙述错误的是(　　) A.碳在生物群落内主要以含碳有机物的形式流动 B.甲固定的能量除呼吸消耗外，其余都流入下一 营养级 C.丙和乙的种间关系为捕食和种间竞争 D.若缺少甲和丁，该生态系统将会崩溃 C 考向2　围绕生物富集作用，考查科学探究 4.(2024·福建泉州调研)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 (　　) 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 1.生态系统中信息的种类 同种或异种 2.信息传递的过程 信息源 信道 [微思考] 所有的信息传递都是双向的吗？ 提示　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。 提醒　①信息可以来源于非生物环境，也可以来源于同种生物，还可以来源于不同种生物。 ②生态系统中的信息传递的范围不包括细胞之间的传递，而是指种群内部个体之间、种群之间以及生物与非生物环境之间的传递。 3.信息传递的作用 生命活动 繁衍 生物的种间关系 平衡与稳定 4.信息传递在农业生产中的应用 动物信息 产蛋率 昆虫信息素 1.细胞内的信息传递 2.细胞间的信息传递 DNA→mRNA→蛋白质 激素 胞间连丝 通常将 的 、 、 、 与 等 称作信息。 可以传播 消息 情报 指令 数据 信号 生态系统中的 ，以及它们 都有信息的 与 ，能够形成 ，即信息流。 生物种群之间 内部 产生 交换 信息传递 考点三 生态系统的信息传递 29 一、生态系统中信息传递的范围、过程及特点 1.信息传递的范围 不包括细胞内及细胞之间的信息传递，而是指种群内部个体之间、种群之间以及生物与非生物环境之间的传递。 信源 （信息产生部位） 信道 （信息传输媒介） 信息受体 （信息接收的生物或部位） 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 2.信息传递的过程 考点三 生态系统的信息传递 30 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” 比较 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 ①多数情况下，信息传递为双向的； ②三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； ③信息传递可以发生在生物与非生物环境之间，可以发生在同种生物之间，可以发生在不同生物之间。 考点三 生态系统的信息传递 3.信息的种类 判断信息种类的两种方法 2024版高考总复习 32 生态系统中信息传递的特点 (1)生物可以通过一种或者多种信息类型进行交流 例如： 孔雀 开屏（行为信息）： 鸣叫（物理信息）： 食草动物 远处通过识别植物的绿色（物理信息）： 近处通过植物的气味（化学信息）： 求偶 与同类交流 搜寻食物 辨别和摄取食物 (2)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 (3)多数情况下，信息传递为双向的； 牛椋（liánɡ）鸟的鸣叫和跳跃都是信息 举例 水平 作用 资料1：海豚进行捕食、探路、定位和躲避天敌等行为几乎都依赖于超声波。 资料2：莴苣、茄、烟草的种子必须接收某种波长的光信息，才能萌发生长。 资料3：在自然界中，植物开花需要光信息刺激，当日照时间达到一定长度时，植物才能开花。 许多动物都能在特定时期释放用于吸引异性的信息素，用来传递性信号。 ①在草原上，当草原返青时，“绿色”为草原动物提供了可以开始采食的信息。 ②在森林中，狼既能用眼睛辨别猎物，也可以根据耳朵听到的声音作出反应，以追捕猎物；兔同样能够依据狼的气味或行为特征躲避猎捕。 个体 生命活动的正常进行，离不开信息的作用 种群 生物种群的繁衍,也离不开信息的传递 群落和生态系统 信息能够调节生物的种间关系，进而维持生态系统的平衡与稳定 4.信息传递在生态系统中的作用 考点三 生态系统的信息传递 考点三 生态系统的信息传递 4.信息传递在农业生产中的应用 a.提高农产品或畜产品的产量 b.对有害动物进行控制 防治方法 ——机械防治、化学防治、生物防治 种类 措施 喷施化学药剂 人工捕捉等 引入天敌、寄生虫或用信息素及声信号诱捕等 优点 ①作用迅速 ②短期效果明显 ①无污染 ②见效快，效果好 ①无污染②有效且持久 ③防止抗性累积 缺点 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 ①费时费力 ②对体型很小的害虫无法实施 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） 化学防治 机械防治 生物防治 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 考点三 生态系统的信息传递 4.信息传递在农业生产中的应用 项目 能量流动 物质循环 信息传递 特点 范围 途径 模式图 联系 单向流动，逐级递减 全球性，循环性 往往是双向的（也有单向） 生态系统中各营养级之间(生物群落中) 生物圈 生物之间，生物与非生物环境之间 食物链和食物网 多种 ①三者同时进行，相互依存，不可分割，形成统一整体 ②能量流动是生态系统运转的动力，物质循环是生态系统的基础，信息传递决定能量流动和物质循环的方向 考点三 生态系统的信息传递 5.能量流动、物质循环和信息传递的关系P308 设计实验证明雌蛾能够分泌性外激素的吸引雄蛾前来交配？ （1）实验步骤： ①夜晚，将若干未交配的雌蛾（只有未交配的个体才能分泌性外激素）分成A、B两组．把A组雌蛾直接放在诱捕器（标记为A）中，把B组雌蛾先放在封闭的玻璃管中，再放在_______________（标记为B）中． ②把A、B两个诱捕器均悬挂在门外． ③一夜后，观察A、B两个诱捕器，发现A诱捕器_______________， B诱捕器__________________． （2）实验结论：____________________________________． （3）延伸探究：科学家事先捕捉到一些生长状态正常的雄蛾，分成C、D两组，C组全部被剪掉触角，D组保持原状．同时放飞后，发现D组的雄蛾几乎全部被A诱捕器捕捉，而C组雄娥几乎没有一只被捕捉．这种现象说明：_________________________________． 同样的诱捕器 捕捉到许多同种雄蛾 没有捕捉到雄蛾 雄蛾的触角是感受性外激素的重要器官 雌蛾能分泌性外激素吸引雄蛾前来交尾 拓展 (1)“油菜花开陌野黄，清香扑鼻蜂蝶舞”。油菜花通过物理、化学信息吸引蜂蝶。(2023·湖南卷，4A)( ) (2)在繁殖季节，白鹭求偶时发出的鸣叫声属于行为信息。(2021·江苏卷，9C)( ) (3)某岛上的狼能够依据猎物留下的气味信息追捕猎物。(2019·海南卷，25A)( ) (4)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。(2019·江苏卷，6D)( ) √ × √ × 1.狼能依据兔留下的气味去捕食后者，兔同样也能依据狼的气味或行为特征躲避猎捕，这说明信息能_______________________________________________ _________。 2.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。 _________________________________________________________________________________________________________ 调节生物的种间关系，进而维持生态系统的平衡与 稳定 不属于。生态系统的信息传递在个体与个体或个体与非生物环境之间，动物激素属于个体内细胞间传递信息的分子。 3.判断下列措施中哪些是运用生态系统信息传递原理来提高农畜产品产量的。请说明理由。 ①适时灌溉与定时饲喂　②施放过量的性引诱剂，干扰害虫的正常交尾　 ③延长家禽的光照时间，提高产蛋率　④人工控制作物光周期，达到早熟、高产的目的 提示　②③④。②性引诱剂是一种化学物质，此实例属于对化学信息的利用；光照是物理信息的一种，故③④均属于对物理信息的利用；①中适时灌溉与定时饲喂是生物对营养物质方面的需求，不属于对生态系统信息传递原理的运用。 D 考向　围绕生态系统的信息传递，考查生命观念 1.(2024·安徽阜阳模拟)烟草植株在4～10月开花，开花需要光信息刺激。当烟草植株受到蛾幼虫攻击后，能够产生和释放信息素。信息素白天可以吸引蛾幼虫的天敌来捕食蛾幼虫，夜晚又可以驱除夜间活动的雌蛾，使它们不能停留在叶片上产卵。相关叙述或推断合理的是(　　) A.光信息刺激植物开花，体现生命活动的正常进行离不开信息的传递 B.“深山密林，猿声尖啼”所体现的信息类型与信息素相同 C.信息素只能作用于不同种生物，维持生态系统的平衡与稳定 D.信息传递可以调节捕食者和被捕食者的数量，影响种间关系 B 2.(2024·广东汕头调研)1967年，荷兰一位生物学家在研究蜜蜂时，发现蜜蜂在找到蜜源后，可以通过跳圆圈舞或摆尾舞向同伴传递蜜源信息。圆圈舞表明蜜源较近，大约距蜂箱百米以内；摆尾舞的意思是蜜源在百米之外的远处，距离多远与摆尾的速度有关。下列有关叙述错误的是(　　) A.蜜蜂跳圆圈舞或摆尾舞就是典型的行为信息 B.生态系统中的信息传递只能发生在生物和生物之间 C.由此可见，生命活动的正常进行离不开信息的作用 D.苹果园中制造与蜜蜂跳舞相同频率的振动或声音有助于提高苹果的产量 1.(2023·浙江6月选考，2)自从践行生态文明建设以来，“酸雨”在我国发生的频率及强度都有明显下降。下列措施中，对减少“酸雨”发生效果最明显的是(　　) A.大力推广风能、光能等绿色能源替代化石燃料 B.通过技术升级使化石燃料的燃烧率提高 C.将化石燃料燃烧产生的废气集中排放 D.将用煤量大的企业搬离城市中心 A A 2.(2023年1月浙江选考，1)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 3.(2023·广东卷，13)凡纳滨对虾是华南地区养殖规模最大的对虾种类。放苗1周内虾苗取食藻类和浮游动物，1周后开始投喂人工饵料，1个月后对虾完全取食人工饵料。1个月后虾池生态系统的物质循环过程见图。下列叙述正确的是(　　) B A.1周后藻类和浮游动物增加，水体富营养化 程度会减轻 B.1个月后藻类在虾池的物质循环过程中仍处 于主要地位 C.浮游动物摄食藻类、细菌和有机碎屑，属于 消费者 D.异养细菌依赖虾池生态系统中的沉积物提供 营养 4.(2022·湖南卷，8)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 B $$