2027届高三生物人教版一轮复习导学案第35讲　生态系统的物质循环、信息传递及稳定性

该高中生物学高考复习学案系统整合了生态系统物质循环、信息传递及稳定性三大核心考点，以碳循环与生物富集为物质循环主线，信息传递种类与应用为功能纽带，稳定性机制与调节为生态平衡关键，通过思维导图构建知识网络，结合夯实基础问题链和判断对错任务，引导学生自主梳理考点逻辑，形成层次分明的生态系统认知体系。 亮点在于自主诊断与科学思维培养，开篇设置“判断对错”自测题，结合“三看法”等方法指导，通过碳汇案例分析和生态缸设计实践任务，渗透物质与能量观、生态观等生命观念。每个考点配备高考真题演练和归纳小结表，帮助学生自主归因提升，教师可依据学情精准指导，助力因材施教。

第35讲　生态系统的物质循环、信息传递及稳定性 【思维导图】 考点一　生态系统的物质循环 【夯实基础】 一、物质循环的概念 二、碳循环 1.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.　光合作用和化能合成作用　;e.　呼吸作用　。  【方法技巧】 “三看法”快速确认碳循环的各环节 2.碳的循环形式与存在形式 3.碳循环途径 4.温室效应 【判断对错】 (1)碳循环的实质是指CO2在生物群落与非生物环境间反复循环的过程。 (×) (2)砍伐森林会导致碳循环失衡,但对水循环无影响。 (×) 三、生物富集 1.生物富集的概念 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,称作生物富集。  2.富集的过程 (1)途径:　食物链(网)　。  (2)实例——铅的富集过程 3.特点 (1)这些有害物质在生物体内的浓度沿食物链不断积累,最终积累在食物链　顶端　。  (2)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,因此生物富集具有　全球性　。  四、物质循环和能量流动的区别与联系 1.区别 项目 能量流动 物质循环 形式 太阳能→化学能→热能 过程 沿食物链(网)①　单向　流动  在生物群落与非生物环境之间②　循环往复　  范围 生态系统各营养级 ③　全球　(生物圈)  特点 ④　单向流动、逐级递减　  ⑤　全球　性、循环性  2.联系 (1)物质作为能量的　载体　,使能量沿着食物链(网)流动;能量作为　动力　,使物质能够不断地在生物群落和非生物环境之间循环往返。  (2)二者同时进行,彼此相互依存,不可分割。 【深化探究】 碳汇指清除大气中CO2的过程、活动或机制,其核心在于通过自然或人为手段,增加对大气 CO2的吸收与储存,以抵消碳排放,它是实现“碳达峰”“碳中和”的关键途径。碳汇的本质是依托生态系统的物质循环(碳循环)与能量流动,通过生产者的光合作用(或化能合成作用)将非生物环境中的CO2固定为生物群落中的有机碳,并通过植被储存、土壤固存、海洋埋藏等方式长期保留,从而降低大气CO2浓度。“碳中和”是指一定时间内,将特定组织或整个社会活动产生的CO2,通过植树造林、海洋吸收、工程封存等自然或人为手段吸收和抵消掉,从而实现相对“零排放”。 “碳汇”是指吸收大气中的CO2,从而降低大气中温室气体浓度的过程,“碳源”是指向大气释放CO2的过程。人工林在维持全球碳平衡中发挥着重要作用,科研人员测定了不同林分密度(单位面积森林中的树木数量)下植被及土壤中的碳储量,结果如图所示。下列叙述错误的是()。 A.“碳汇”和“碳源”使人工林中的碳在生物群落中发生碳循环 B.某生态系统快速退化可能使其由增加“碳汇”转为增加“碳源” C.适当增加人工林的林分密度能促进土壤对碳的固存 D.林分密度过大会导致单位面积植物接受的光照减少,使植被碳储量降低 　　【答案】 A 　　【解析】 碳循环是指碳元素在生物群落和非生物环境之间的循环,“碳汇”和“碳源”涉及的是生物群落与非生物环境之间的碳交换,并非仅在生物群落中发生碳循环,A错误;某生态系统快速退化,如植被大量被破坏,植物吸收CO2的能力下降,同时分解者等可能加速有机物分解,从而向大气释放CO2,就可能使其由增加“碳汇”转为增加“碳源”,B正确;由图可知,随着林分密度增加,土壤中的碳储量先增加后减少,说明适当增加林分密度能促进土壤对碳的固存,但超过一定密度后可能抑制土壤对碳的固存,C正确;林分密度过大,植物相互遮挡,导致单位面积植物接受的光照减少,光合作用减弱,合成的有机物减少,使植被碳储量降低,D正确。 【归纳小结】 碳汇、碳源与碳循环、生态系统的关联 (1)碳循环基础:碳在生物群落与非生物环境之间主要以CO2形式循环,在生物群落内部以含碳有机物形式传递;碳汇是碳循环中“CO2从大气进入生物群落并长期储存”的关键环节,与“碳源”(向大气释放CO2的过程,如分解者分解作用、化石燃料燃烧、林火)相对。 (2)生态系统稳定性与碳汇:群落结构越复杂(如混交 林),抵抗力稳定性越强,固碳能力越持久。林分密度(单位面积树木数量)需适宜——过密导致光照不足,植被碳储量下降;过疏则植株数量少,总光合固碳量低,植被碳储量低。 (3)生态工程原理应用:碳汇工程需遵循协调原理(如沙漠不适合种大型乔木,需匹配当地气候)、自生原理(通过树种合理搭配提升资源利用率)、整体原理(兼顾碳汇与经济、社会效益,如合理开发森林资源)等。 【高考联接】 一、碳循环(高频) (2025·云南卷,T13)增加碳汇的目的是减少大气中CO2含量。下列措施中无法实现减少碳排放或增加碳汇的是()。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A.保护湿地 B.植树造林 C.秸秆还田 D.动物饲养 　　【答案】 D 　　【解析】 湿地生态系统具有强大的碳汇功能,保护湿地可以维持和增强其吸收CO2的能力,减少碳排放或增加碳汇,A不符合题意;植物通过光合作用吸收CO2,植树造林能够增加植物的数量,从而吸收更多的CO2,增加碳汇,B不符合题意;秸秆还田可以增加土壤碳储量,有助于增加碳汇,C不符合题意;动物饲养过程中,动物呼吸会释放CO2,而且动物的粪便等在分解过程中也会产生CO2,无法实现减少碳排放或增加碳汇,D符合题意。 二、生物富集 1.(2025·湖北卷,T11)蚯蚓通常栖息在阴暗、潮湿的土壤环境中,以落叶、禽畜粪便和线虫等为食。四溴双酚A(TBBPA)是土壤中常见的污染物之一。科研人员以蚯蚓为实验对象,将其培养在浓度为1 mg·kg-1的TBBPA污染土壤中进行30天富集实验,然后将蚯蚓转至干净土壤进行30天排出实验,实验结果如下图。下列叙述错误的是()。 A.蚯蚓在生态系统中既是消费者也是分解者 B.蚯蚓对TBBPA的富集效应在20天以后趋于饱和 C.该实验结束时蚯蚓被其他捕食者所食,TBBPA不会沿食物链传递 D.15天时蚯蚓体内富集的TBBPA浓度约是初始实验环境中TBBPA的8倍 　　【答案】 C 　　【解析】 蚯蚓以落叶、禽畜粪便为食时属于分解者,以线虫为食时属于消费者,所以蚯蚓在生态系统中既是消费者也是分解者,A正确;从实验结果图可以看出,在20天以后,蚯蚓体内TBBPA浓度曲线趋于平缓,说明蚯蚓对TBBPA的富集效应在20天以后趋于饱和,B正确;TBBPA是土壤中常见的污染物,具有生物富集作用,若实验结束时蚯蚓被其他捕食者所食,TBBPA会沿食物链传递,C错误;由题干信息和题图可知,初始实验环境中TBBPA浓度为1 mg·kg-1,15天时蚯蚓体内TBBPA浓度约为8 μg·g-1=8 mg·kg-1,所以15天时蚯蚓体内富集的TBBPA浓度约是初始实验环境中TBBPA的8倍,D正确。 2.(2024·甘肃卷,T13)土壤镉污染影响粮食生产和食品安全,是人类面临的重要环境问题。种植富集镉的植物可以修复镉污染的土壤。为了筛选这些植物,某科研小组研究了土壤中添加不同浓度镉后植物A和B的生长情况,以不添加镉为对照(镉含量0.82 mg·kg-1)。一段时间后,测量植物的地上、地下生物量和植物体镉含量,结果如下表。下列叙述错误的是()。 镉浓度/ (mg·kg-1) 地上生物量/ (g·m-2) 地下生物量/ (g·m-2) 植物体镉含量/ (mg·kg-1) 植物 A 植物 B 植物 A 植物 B 植物 A 植物 B 对照 120.7 115.1 23.5 18.0 2.5 2.7 2 101.6 42.5 15.2 7.2 10.1 5.5 5 105.2 35.2 14.3 4.1 12.9 7.4 10 97.4 28.3 12.1 2.3 27.4 11.6 A.在不同浓度的镉处理下,植物A和B都发生了镉的富集 B.与植物A相比,植物B更适合作为土壤镉污染修复植物 C.在被镉污染的土壤中,镉对植物B生长的影响更大 D.若以两种植物作动物饲料,植物A的安全风险更大 　　【答案】 B 　　【解析】 由表可知,与对照组相比,不同浓度的镉处理下,植物A和B的镉含量都有所增加,说明植物A和B都发生了镉的富集,A正确;在不同浓度的镉处理下,植物A的镉含量、地上生物量和地下生物量都高于植物B,所以与植物B相比,植物A更适合作为土壤镉污染修复植物,B错误;在相同的镉浓度处理下,植物B的地上生物量和地下生物量下降幅度显著大于植物A,说明在被镉污染的土壤中,镉对植物B生长的影响更大,C正确;在不同浓度的镉处理下,植物A的镉含量均高于植物B,说明植物A对镉的富集能力更强,若以植物A作动物饲料,镉沿着食物链富集得更多,安全风险更大,D正确。 考点二　生态系统的信息传递 【夯实基础】 1.生态系统中信息的种类 【方法技巧】 判断信息种类的2种方法 【思考】 (1)从信息传递的方向来看,生态系统的信息传递具有什么特点?　一般具有双向传递的特点　。  (2)生态系统的信息传递是否只存在于同种生物之间?举例说明。　生态系统中的信息传递既存在于同种生物之间,也发生在不同生物之间。如在非洲大陆上,犀牛与牛椋鸟之间有频繁的信息交流,牛椋鸟的鸣叫与跳跃可以提醒犀牛附近有危险情况　。  【判断对错】 (1)在繁殖季节,白鹭求偶时发出的鸣叫声属于行为信息。 (×) 　　【提示】 鸣叫声属于物理信息。 (2)黑光灯传递给趋光性昆虫的信息属于化学信息。(×) 　　【提示】 黑光灯传递给趋光性昆虫的信息属于物理信息。 2.信息传递的三要素 信息源 信息　产生　的部位  　信道　  信息传播的媒介 信息受体 信息接收的　生物或其部位　  3.信息传递在生态系统中的作用 【判断对错】 (1)(2025·江苏卷,T23)川金丝猴会根据从环境中获取的信息及时作出反应,降低被捕食风险。 (√) (2)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。 (×) 　　【提示】 雌雄孔雀是同种生物,不是种间关系。 4.信息传递在农业生产中的应用 (1)提高农畜产品的产量。如利用模拟的动物信息吸引大量的传粉动物,就可以提高果树的传粉效率和　结实率　。  (2)对有害动物　进行控制　。  a.控制方法:　化学　防治、　生物　防治和　机械　防治。  b.生物防治的优点:　对人类生存环境无污染　。  【概念解读】 【思考】 ①适时灌溉与定时饲喂　②投用适量的性引诱剂,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 以上措施中运用生态系统信息传递原理来提高农畜产品产量的有　②③④　。  5.能量流动、物质循环和信息传递的比较 项目 能量流动 物质循环 信息传递 特点 单向流动、逐级递减 循环流动、反复利用 通常是双向的 范围 生态系统中各营养级 生物圈 生物与生物之间,生物与非生物环境之间 续表 项目 能量流动 物质循环 信息传递 过程 沿食物链(网)单向流动 在生物群落与非生物环境之间循环往返 — 地位 物质循环 的动力　 能量流动 的载体　 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 【判断对错】 (1)能量流动的特点是单向流动,物质是可循环利用的,但信息传递往往是双向的,也能循环利用。 (×) (2)干旱致植物叶枯黄,既影响昆虫取食(信息传递)也影响光合作用(碳循环)。 (√) 【高考联接】 一、信息传递的种类和作用 1.(2025·河北卷,T21节选)人类活动产生的噪声会影响动物的活动节律,这些噪声属于生态系统中的　　　　信息。   　　【答案】 物理 　　【解析】 自然界中的光、声、温度、湿度、磁场等,通过物理过程传递的信息,称为物理信息。 2.(2025·黑吉辽内蒙古卷,T23节选)对使用大环内酯类兽药(ML)前后同一草场的粪甲虫进行调查,通常采用陷阱法取样,陷阱位置的选择应符合　　　　　　原则;陷阱中新鲜牛粪的气味吸引粪甲虫,属于生态系统中的　　　　信息传递。  　　【答案】 随机取样　化学 　　【解析】 样方的选取要做到随机取样,不能掺入主观因素,故陷阱位置的选择应符合随机取样原则;在生命活动中,生物还产生一些可以传递信息的化学物质,这些化学物质就是化学信息,陷阱中新鲜牛粪的气味来自牛粪中的化学物质,因此属于化学信息。 二、信息传递在生产中的应用(高频) (2025·陕晋宁青卷,T13)丛枝菌根真菌(AMF)可以帮助植物吸收磷,同时从植物中获取有机物。我国科研人员最近研究发现,小麦CNGC15基因突变后根细胞合成和分泌的黄酮类物质增加,吸引更多的AMF在小麦根部定殖。下列叙述错误的是()。 A.该基因突变可以增加生物多样性 B.低磷条件下AMF与小麦互利共生 C.小麦和AMF通过化学信息调节种间关系 D.该基因突变不影响AMF和小麦种群间能量流动 　　【答案】 D 　　【解析】 生物多样性包括遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性,基因突变属于可遗传变异,增加了遗传多样性,因此该基因突变可以增加生物多样性,A正确。低磷条件下,AMF帮助小麦吸收磷,小麦为AMF提供有机物,两者相互依存,属于互利共生关系,B正确。小麦分泌的黄酮类物质作为化学信号吸引AMF,这属于化学信息调节种间关系,C正确。小麦CNGC15基因突变导致其分泌更多的黄酮类物质,吸引更多的AMF定殖,AMF获取的有机物(能量)增加,说明该基因突变会影响能量流动,D错误。 考点三　生态系统的稳定性 【夯实基础】 1.生态平衡与生态系统的稳定性 (1)生态平衡 (2)生态系统的稳定性 2.抵抗力稳定性和恢复力稳定性 项目 抵抗力稳定性 恢复力稳定性 实质 ①　维持　自身结构与功能的相对稳定  ②　恢复　自身结构与功能的相对稳定  核心 ③　抵抗干扰,保持原状　  ④　遭到破坏,恢复原状　  续表 项目 抵抗力稳定性 恢复力稳定性 影响 因素 生态系统中的组分⑤　越多　,食物网越⑥　复杂　,抵抗力稳定性越高  一般来说,生态系统中物种丰富度⑦　越小　,营养结构越简单,恢复力稳定性⑧　越高　  二者 联系 a.相反关系:抵抗力稳定性越高的生态系统,恢复力稳定性一般⑨　越低　,反之亦然,但也存在特例,如冻原、沙漠等生态系统的两种稳定性都比较低。  b.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: 【判断对错】 生态系统在受到外界干扰后,若能恢复到原有状态,则说明其具有抵抗力稳定性。 (×) 【归纳总结】 　抵抗力稳定性、恢复力稳定性和总稳定性的关系 【易错提醒】 生态系统稳定性的3个易混点 (1)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,生产者多的稳定性更高。 (2)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。 (3)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.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。  【判断对错】 生态系统在稳定状态下,物种数量和种群密度始终保持不变,若出现波动则说明稳定性被破坏。 (×) 4.生态系统调节中正反馈和负反馈的比较 项目 正反馈调节 负反馈调节 调节 方式 加速最初发生变化的那种成分所发生的变化 抑制或减弱最初发生变化的那种成分所发生的变化 结果 常使生态系统远离稳态 使生态系统达到并保持平衡 实例 分析 5.设计制作生态缸 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 生态缸中要有非生物的物质和能量、生产者、消费者和分解者,投放的几种生物必须具有很强的生活力 使生态缸中的生态系统能够进行　物质循环　和　能量流动　,并在一定时期内保持稳定  制作生态缸的材料必须　透明　  为光合作用提供光能,保持生态缸内温度,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,且使缸内储备一定量的空气 生态缸的采光应用较强的　散射　光  防止水温过高导致水生植物死亡 选择的动物不宜过多,个体不宜太大 减少对氧气的消耗,防止氧气的产生量小于消耗量 【高考联接】 一、生态系统的稳定性 1.(2025·陕晋宁青卷,T20节选)生态系统遭到一定程度的破坏后,经过一段时间,可以恢复到接近原来的状态,这是由于生态系统具有　　　      　　　      　　　    　。  　　【答案】 一定的自我调节能力(或恢复力稳定性) 　　【解析】 正是由于生态系统具有自我调节能力,生态系统才能维持相对稳定。生态系统遭到一定程度的破坏后,经过一段时间,可以恢复到接近原来的状态,这种能力是恢复力稳定性。 2.(2025·广西卷,T19节选)近年来,我国通过人工造林等生态工程,在石漠化治理方面取得了显著成效。石漠化治理是通过人为干预改变演替的　　　　　　,提高生态系统的　　　　　稳定性。  　　【答案】 方向和速度　抵抗力 　　【解析】 人类活动可以改变群落演替的方向和速度,石漠化治理过程增加了生态系统的生物种类,提高了生态系统的抵抗力稳定性。 二、生态平衡与反馈调节 (2024·黑吉辽卷,T22节选)为协调渔业资源的开发和保护,实现可持续发展,研究者在近海渔业生态系统的管控区中划分出甲(捕捞)、乙(非捕捞)两区域,探究捕捞产生的生态效应,部分食物链如图1。回答下列问题: (1)甲区域岩龙虾的捕捞使海胆密度上升,海藻生物量下降。捕捞压力加剧了海胆的种内竞争,引起海胆的迁出率和　　　　上升。乙区域禁捕后,捕食者的恢复　　　　(填“缓解”或“加剧”)了海胆的种内竞争,海藻生物量增加。以上研究说明捕捞能　　　　(填“直接”或“间接”)降低海洋生态系统中海藻的生物量。  (2)根据乙区域的研究结果推测,甲区域可通过　　　　调节机制恢复到乙区域的状态。当甲区域达到生态平衡,其具有的特征是结构平衡、功能平衡和　　　　。  　　【答案】 (1)死亡率　缓解　间接　(2)负反馈　收支平衡 　　【解析】 (1)甲区域岩龙虾的捕捞使海胆密度上升,加剧了海胆的种内竞争,引起海胆的迁出率和死亡率上升,乙区域禁捕后,捕食者数量恢复,大量捕食海胆,导致海胆数目下降,缓解了海胆的种内竞争,以上研究说明捕捞能通过影响海胆的数目间接降低海洋生态系统中海藻的生物量。(2)略。 1 学科网（北京）股份有限公司 $