第8单元 第4讲 生态系统的物质循环、信息传递和稳态及调节（Word教参）-【优化指导】2026年高考生物学一轮复习高中总复习·第1轮（浙科版 浙江专版）

第四讲　生态系统的物质循环、信息传递和稳态及调节 课标要求 1.分析生态系统中的物质在生物群落与无机环境之间不断循环的规律，举例说明利用物质循环规律，人们能够更加科学、有效地利用生态系统中的资源。 2．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。 3．分析特定生态系统的生物与非生物因素决定其营养结构。 4．解释生态系统具有保持或恢复自身结构和功能相对稳定，并维持动态平衡的能力。 5．举例说明生态系统的稳定性会受到自然或人为因素的影响，如气候变化、自然事件、人类活动或外来物种入侵等。 6．阐明生态系统在受到一定限度的外来干扰时，能够通过自我调节维持稳定。 考点一　生态系统中的物质循环 [对应学生用书P232] 1．水循环 (1)降水和蒸发是水循环的两种方式。 (2)海洋亏损的水分通过陆地江河的汇集流入海洋而得以弥补。 (3)生物在全球水循环过程中起的作用很小。 2．碳循环 (1)写出图中各标号的名称 ①呼吸作用；②光合作用；③摄食；④呼吸作用；⑤燃烧；⑥微生物的分解作用。 (2)循环形式：CO2和含碳有机物。 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。 3．固氮菌等细菌在氮循环中发挥重要作用 提醒：①固氮的途径主要有高能固氮、工业固氮和生物固氮，其中生物固氮还可以形成硝酸盐。 ②在生物体内，氮元素主要以含氮有机物的形式存在。 ③氮循环包括固氮、氨化、硝化和反硝化等过程。 4．人类运用生态系统的物质循环规律，在生产实践中实现资源多层次利用 提醒：①“蔬菜－鸡、猪－沼气”系统以及“桑基鱼塘”生态工程都属于物质循环利用的农业生态工程。 ②城市生活垃圾减量化、无害化、资源化处理，生活垃圾中的有机部分、人畜的尿粪转化为优质的生态复合肥，实现物质的循环利用。 1．易错辨析——规避高频误区(正确的画“√”，错误的画“×”) (1)碳循环在生物群落内部以CO2形式进行。(　　×　　) (2)参与循环的物质是组成生物体的各种化合物。(　　×　　) (3)碳循环中由于生物的呼吸作用和微生物的分解作用，导致了温室效应现象的加剧。(　　×　　) (4)能量流动与物质循环是两个独立的过程。(　　×　　) 2．深度思考——挖掘新命题点 (1)化石燃料的过量使用对环境可能会有什么影响？怎么缓解这种影响？ 加剧温室效应。在燃烧过程中，化石燃料中的碳转变为二氧化碳进入大气，使大气中的二氧化碳浓度增大。而二氧化碳作为一种温室气体具有吸热和隔热的功能，其结果是使地球表面温度升高，加剧了温室效应。缓解措施：开发清洁能源，减少化石燃料的燃烧；植树造林，增加绿地面积。 (2)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呢？ 农田是人工生态系统，目的是提高农作物的产量，使能量更多地流向人类，满足人类需要。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。这与物质循环并不矛盾。 [例1] 如图是自然界中碳循环的简图，下列相关叙述正确的是(　　　) A．甲为消费者，乙为分解者，丙为生产者 B．碳元素以无机物的形式在丙→乙→甲所示的渠道中流动 C．生物群落中的碳都是通过①②③过程进入非生物环境中的 D．稳定的自然生态系统中，大气中的CO2通过④过程进入生物群落的量是相对稳定的 D　解析：甲为分解者，乙为消费者，丙为生产者，A错误；碳元素以含碳有机物的形式在丙→乙→甲所示的渠道中流动，B错误；生物群落中的碳除了通过①②③过程进入非生物环境中，还可通过化石燃料的燃烧进入非生物环境，C错误；自然生态系统达到稳定后，生产者所固定的CO2量是相对稳定的，D正确。 [例2] 下面为一庭院生态系统各成分的组成和相互关系的示意图，下列关于该生态系统的分析，正确的是(　　　) A.建立该生态系统的目的是实现物质和能量的循环利用，提高经济效益 B．若在果树间间种绿肥类杂草，能导致该系统中生物多样性增加，可能有效控制果园中某些害虫的数量从而减少对果树的危害 C．在庭院中饲养鸡、鸭能提高生态系统中物质的利用效率，增加产量，但由于食物链延长，生态系统中能量传递效率会降低 D．在庭院中建沼气池处理垃圾、粪便和植物枝叶，目的是尽可能减少分解者获得的能量，从而使能量流向对人有益的部分 B　解析：生态系统中的能量不能循环利用，A错误；能量沿食物链传递的效率与食物链的长短无关，C错误；在庭院中建沼气池处理垃圾、粪便和植物枝叶，目的是调整能量流动的方向，使能量流向对人类有益的部分，实现废弃物的再利用，必须依赖分解者的作用，D错误。 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 途径 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) 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 考点二　生态系统中存在信息传递 [对应学生用书P234] 深度思考——挖掘新命题点 连作是指在同一土地上一年内或连年种植相同作物的种植方式。轮作是指在同一土地上有顺序地在季节间和年度间轮换种植不同作物或复种组合的种植方式。 (1)与连作相比，轮作具有什么优点？(至少答出两点) ①有利于合理利用土壤中各种矿物质；②一定程度上减少病虫害的发生等。 (2)早稻根系能分泌对羟基肉桂酸，其对早稻的幼苗生长起强烈的抑制作用。这属于生态系统中的何种信息？你认为采用上述何种种植方式，可使水稻的产量不受影响？ 化学信息；轮作。 [例1] (2024·浙江绍兴高三期中)虫媒花植物的花具有蜜腺和鲜艳的花瓣，还能释放有芳香气味的物质，以此吸引蜜蜂前来采蜜。蜜蜂中的侦查蜂发现蜜源后，会借助“圆形舞”等舞蹈动作告知同伴蜜源的方向和距离。蜜蜂在采花蜜的过程中，为虫媒花植物进行了传粉，使其授粉概率增大，繁殖率也得到了提升。下列叙述错误的是(　　　) A．虫媒花植物释放的信息属于化学和物理信息 B．侦查蜂释放的信息属于行为信息 C．侦查蜂释放的信息与蜜蜂的生存有密切关系 D．上述事实说明信息传递只能发生于同一种群内 D　解析：虫媒花植物鲜艳的花瓣，属于物理信息，释放有芳香气味的物质，属于化学信息，A正确；侦查蜂跳“圆形舞”属于行为信息，B正确；侦查蜂释放的信息可将蜜蜂吸引到蜜源方向采蜜，获得食物，故侦查蜂释放的信息与蜜蜂的生存有密切关系，C正确；花能通过物理和化学信息吸引蜜蜂采蜜，这体现了信息传递可以发生在不同生物之间，D错误。 信息传递种类的判断 (1)生态系统中信息的种类因传播途径的不同而不同。如孔雀开屏，如果是通过行为传递给对方，则属于行为信息；如果是通过羽毛的颜色等传递给对方，则属于物理信息。 (2)鸟类或其他动物报警，若通过声音(尖叫)则属于物理信息，若通过特殊的动作(突然飞起)则属于行为信息。 (3)涉及声音、颜色、植物形状、磁力、温度、湿度这些信号，通过动物的皮肤、耳朵、眼或植物的光敏色素、叶、芽等感觉，则判断为物理信息。 (4)若涉及化学物质的挥发性这一特点则判断为化学信息。 [例2] (2025·浙江天域名校协作体联考)我国科学家揭示了蝗虫聚群成灾的奥秘：当几只蝗虫聚在一起时会释放信息素4VA，继而吸引更多的蝗虫聚集，导致蝗灾的发生。下列叙述错误的是(　　　) A．4VA可通过反馈调节影响蝗虫的种群密度 B．在蝗虫种群内，可通过4VA等种内信息素协调个体之间的活动 C．利用人工合成的4VA诱杀蝗虫，可通过破坏性别比例控制蝗灾 D．培养4VA受体缺失突变体并长期释放到野外可降低蝗虫的聚集 C　解析：当几只蝗虫聚在一起时会释放信息素4VA，继而吸引更多的蝗虫聚集，导致蝗灾的发生，这可以视为一个正反馈调节，因为4VA会吸引更多的蝗虫聚集，从而进一步增加4VA的释放，这种正反馈调节会导致蝗虫种群密度的增加，A正确；信息素是一种种内信息传递的方式，它可以帮助蝗虫协调个体之间的活动，如聚集、迁移等，B正确；利用人工合成的4VA诱杀蝗虫，这是一种生物防治的方法，但是没有说4VA吸引哪种性别的蝗虫，所以不能确定是否会破坏性别比例，C错误；如果蝗虫无法接收4VA信号，它们就不会被吸引聚集在一起，因此，这种方法有可能降低蝗虫的聚集程度，从而减轻蝗灾的发生，D正确。 考点三　生态系统通过自我调节维持稳态 [对应学生用书P235] 1．生态系统主要通过反馈调节维持稳态 (1)稳态的含义：稳态是生态系统内部各成分彼此相互协调，保持相对稳定的状态，是生态系统的一个很重要的特点。 (2)反馈调节 2．生态系统具有抵抗干扰保持稳态的能力 3．生态系统在遭到外界干扰因素破坏时具有恢复稳态的能力 4．活动：设计并制作生态瓶，观察其稳定性 提醒：由于生态瓶中的生态系统极为简单，自我调节能力极差，即抵抗外界干扰保持稳态的能力弱，生态系统的稳定性极易被破坏。因此，生态瓶内的生物只能保持一定时间的活性。 [例1] (2025·浙江A9协作体高三返校联考)近年来，位于浙江省龙游县南部山区的六春湖通过加强公益林建设，推进生态价值多元化转化，让群众搭上“生态致富快车”，真切感受“绿水青山就是金山银山”。下列叙述错误的是(　　　) A.引入外来物种，可能会导致六春湖生物多样性下降 B．竹林资源丰富，其碳汇作用有助于早日实现“碳中和” C．种植万亩杜鹃“花海”，增强了该生态系统抵抗干扰保持稳态的能力 D．应在保护环境的前提下，开发林下经济、旅游观光、森林康养等生态产品 C　解析：引入外来物种可能对本地生态系统造成威胁，从而降低生物多样性，A正确；竹林是重要的碳汇，可以吸收大量的二氧化碳，助力实现“碳中和”目标，B正确；单一物种的大面积种植(如万亩杜鹃“花海”)实际上可能降低生态系统抵抗干扰保持稳态的能力，因为大面积单一物种的种植可能导致病虫害的暴发，并且一旦环境条件变化，整个生态系统可能面临更大的风险，C错误；在环境保护的前提下，开发这些生态产品符合“绿水青山就是金山银山”的理念，能够实现生态效益和经济效益的双赢，D正确。 [例2] 如图表示某森林生态系统一年内CO2消耗量与释放量的情况，其中甲表示该生态系统消费者呼吸作用CO2释放量，乙表示分解者呼吸作用CO2释放量，丙表示生产者呼吸作用CO2释放量，丁表示生产者光合作用及化能合成作用CO2消耗量。下列叙述错误的是(　　　) A．碳循环在甲、乙、丙构成的生物群落内部以含碳有机物的形式双向传递 B．流经该生态系统的总能量可用丁来表示 C．人工生态系统中CO2的消耗量与释放量关系往往不符合上图 D．根据图示关系可推测该森林生态系统的自我调节能力正在上升 A　解析：碳循环在甲、乙、丙构成的生物群落内部以含碳有机物的形式单向传递，A错误；流经该生态系统的总能量是生产者固定的总能量，可用丁来表示，B正确；人工生态系统由于人工调节，物质和能量多流向对人类有益部分，C正确；流经该生态系统的总能量大于各个营养级的呼吸消耗量，有机物可积累，故适宜物种生存，物种丰富度增加，生态系统的自我调节能力增强，D正确。 [例3] 如图为某同学制作的小生态瓶，据图分析正确的是(　　　) A．该生态瓶的组成成分简单，群落内不存在垂直结构 B．生态瓶要适时打开瓶盖，适量补充二氧化碳，保证光合作用的正常进行 C．该生态瓶中的分解者主要存在于泥沙中 D．生态系统内部具有自我调节能力，所以该生态瓶的稳定性与外界温度等无关 C　解析：图示生态瓶的群落内存在垂直结构，A错误；为观察生态瓶的稳定性，生态瓶要密封，B错误；图示生态瓶中的分解者主要分布在泥沙中，C正确；外界温度、光照等会影响该生态瓶的稳定性，D错误。 [对应学生用书P236] 1．(2023·浙江1月卷)在我国西北某地区，有将荒漠成功改造为枸杞园的事例。改造成的枸杞园与荒漠相比，生态系统的格局发生了重大变化。下列叙述错误的是(　　　) A．防风固沙能力有所显现 B．食物链和食物网基本不变 C．土壤的水、肥条件得到很大改善 D．单位空间内被生产者固定的太阳能明显增多 B　解析：将荒漠改造为枸杞园后，枸杞树可以作为生产者，相应的消费者也会发生变化，食物链和食物网会发生改变，B错误。 2．(2024·浙江1月卷节选)不经意间观察到一些自然现象，细究之下，其实有内在的逻辑。学者在野外考察中发现了一些现象，生活在寒冷地带的木本植物，多数体表颜色较深，如叶为墨绿色，茎或枝条为黑褐色；而生活在炎热地带的木本植物，往往体表颜色较浅，如叶为浅绿色，茎或枝条为浅绿色。有些学者对此现象的解释：在寒冷环境下，深色体表的植物能吸收较多的太阳能，有利于维持细胞内酶的活性。 Ⅰ.某同学设计了实验方案以验证学者们的解释是否正确。在①②④各环节的选项中，分别选择1～2项，填入方案中的空格，完善一套实验方案，使之简单、可行。 ①实验材料或器材的选择预处理：________； A．两组等容量的烧杯，烧杯内盛满水 B．两种生长状态类似且体表颜色深浅有明显差异的灌木 C．一组烧杯的外壁均涂上油漆，另一组不涂 D．所有植物根植于相同条件的土壤中 ②选定正确的监测指标：________； A．植物生物量的增加值 B．有利于维持细胞内酶的活性 C．植物根长的增加值 D．植物高度的增加值 ③实验处理和过程：仿照寒冷地带的自然光照条件，将两组材料置于低温条件下(4 ℃)，每次光照5小时。记录处理前后指标的量值。实验重复3次。 ④预测实验结果和得出实验结论。若______，则学者们的说法成立；否则无法成立。 A．深色组水体的温度值高于浅色组 B．深色组植物体表的温度值高于浅色组 C．深色组植物高度的增加值大于浅色组 D．深色组与浅色组测得的指标差异显著 Ⅱ.上述实验环节中，选定此监测指标的理由：ⅰ________________________，ⅱ监测便捷。 Ⅲ.结合本实验的研究结果，植物吸收的太阳能既能用于____________________，又能用于________________________。 Ⅳ.基于本实验，为了让耐寒性较弱的行道树安全越冬，可采取的合理有效措施有________________________________________________________________________________________________________________________________________________(答出一点即可)。 答案：Ⅰ.①AB　②B　④A Ⅱ.实验操作简便 Ⅲ.光合作用　植物体温度的维持 Ⅳ.覆盖较深颜色的薄膜 解析： Ⅰ.①实验的目的主要是探究在寒冷环境下，深色体表的植物能吸收较多的太阳能，有利于维持细胞内酶的活性，因此实验自变量是两种生长状态类似且体表颜色深浅有明显差异的灌木，实验的监测指标是温度的变化。实验自变量是植物的种类，水温的改变取决于植物的种类，因此若深色组水体的温度值高于浅色组，则说明在寒冷环境下，深色体表的植物能吸收较多的太阳能，有利于维持细胞内酶的活性。 Ⅱ.选定烧杯内水的温度为监测指标的理由是实验操作简便以及监测便捷。 Ⅲ.结合本实验的研究结果，植物吸收的太阳能既可以用于光合作用，又能用于维持植物体的温度，保证酶的活性。Ⅳ.基于本实验，为了让耐寒性较弱的行道树安全越冬，可采取的合理有效措施有覆盖较深颜色的薄膜，以提高植物对太阳能的吸收。 3．(2023·浙江6月卷)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，是干预了系统的____________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)逐级积累　多年生植物　水分　逐渐减小 (2)物质循环　物质循环 (3)群落的分层现象明显　能量流动是单向流动、逐级递减的，每一个营养级动物种类越丰富，其对应的动物个体数量越少 解析：(1)分析题意可知，杀虫剂Q是难以降解的物质，图中的草本植物→食草动物→食肉动物是一条食物链，结合图中数据可知，随着食物链中营养级的递增，Q的含量逐级积累；与一年生植物相比，多年生植物从土壤中吸收的Q更多，故Q含量较高；群落演替是指一个群落被另一个群落替代的过程，影响该过程的关键环境因素主要是水分；生态位是指群落中某个物种在时间和空间上的位置及其与其他相关物种之间的功能关系，它表示物种在群落中所处的地位、作用和重要性，该演替过程中，草原中的优势种所占据生态位将逐渐减小。(2)运用物质循环规律可以帮助人们合理地调整生态系统的物质循环和能量流动，使物质中的能量更多地流向对人类有益的方向，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物质循环和能量流动过程；生态系统的分解者能够将有机物分解为无机物，若在稻田里施无机肥，则减少了微生物分解的作用过程，实际上是干预了系统的物质循环过程。(3)群落中乔木、灌木和草本等不同生长型的植物分别配置在群落的不同高度上，形成了群落的垂直结构，如果仅从群落垂直结构的角度审视，“结构复杂”具体表现在垂直结构上分层现象明显，动植物的种类都较多，如热带雨林中的乔木层和灌木层还可再分为2～3个层次；能量流动是单向流动、逐级递减的，每一个营养级动物种类越丰富，其对应的动物个体数量越少。 学科网（北京）股份有限公司 $$