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第35讲　生态系统的信息传递、稳定性
人教(2019)生物高考复习
课标考情——知考向 课标 要求 1．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
2．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
核心素养——提考能 生命观念 通过比较几种生态系统信息传递的作用，以及与能量流动和物质循环的关系，培养生态系统是各种功能相互统一的观念
科学思维 通过分析生态系统稳定性和生态系统的成分和结构之间的关系，培养科学思维的能力
科学探究 通过“设计并制作生态缸，观察其稳定性”的实验，提高实验设计、动手操作及观察、分析能力
社会责任 通过分析环境问题，培养保护环境的责任感
自 主 学 习 · 巩 固 基 础
[自主学习]
知识点一　生态系统的信息传递
【答案】化学　行为　生命活动　繁衍　种间关系　农畜产品　有害动物
[自主检测]
1．思考判断
(1)变色龙变化体色，主要是向同类传递行为信息。 (　　)
(2)能量流动是单向的，物质循环和信息传递都是双向的。 (　　)
(3)当食草动物看到青草明显减少时，部分个体会另觅取食地，这体现了生态系统的信息传递功能。 (　　)
(4)羊和草之间的信息传递有利于调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定。 (　　)
(5)通过生态系统的信息传递，可以防治有害动物，也可以提高一些农产品或畜产品的产量。 (　　)
【答案】(1)×　(2)×　(3)√　(4)√　(5)√
2．深挖教材
(1)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，这种激素是否属于生态系统的化学信息，说明理由：____________________________。
(2)高原雪兔能辨别其天敌赤狐的排泄物气味而及时进行躲避，这体现了信息传递的什么功能？__________________________。
(3)夏季，湖泊中“听取蛙声一片”，这体现了生态系统的信息传递的什么作用？__________________。
【答案】(1)提示：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　(2)提示：调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定性　(3)提示：生物种群的繁衍，离不开信息的传递
3．热图导析：据图分析生态系统的信息传递模型
(1)图中“信息”可来自何处？__________________。
(2)从图中可以看出，生态系统的信息传递是否只发生于生物与生物之间？__________________________。
(3)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？__________________。
【答案】(1)提示：生物或非生物环境　(2)提示：不是，在生物与生物之间以及生物与非生物环境之间都能发生信息传递　(3)提示：具有双向传递的特点
[自主学习]
知识点二　生态系统的稳定性
【答案】负反馈　限度　适度　物质、能量　恢复力　保持　营养结构　恢复
[自主检测]
1．思考判断
(1)生物多样性高有利于提高生态系统的自我调节能力。 (　　)
(2)负反馈调节在生态系统中普遍存在，它是生态系统自我调节能力的基础。 (　　)
(3)某相对稳定的生态系统中旅鼠的天敌、植物、旅鼠之间数量的变化是一种正反馈调节。 (　　)
(4)自我调节能力越强的生态系统，其恢复力稳定性也就越高。 (　　)
(5)生态系统中的组成成分越多，食物网越复杂，生态系统的恢复力稳定性就越强。 (　　)
(6)森林生态系统的抵抗力稳定性要比草原生态系统高。 (　　)
(7)一个生态系统的抵抗力稳定性很低，则恢复力稳定性就一定很高。 (　　)
(8)极地苔原由于物种组成单一，结构简单，它的抵抗力稳定性和恢复力稳定性都很低。 (　　)
(9)河流轻度污染后的净化抵抗及火灾后草原的恢复均属于恢复力稳定性。 (　　)
(10)落叶阔叶林遭到严重破坏时，往往不易在短时间内恢复到原来的状态，原因是其抵抗力稳定性较低。 (　　)
【答案】(1)√　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×　(6)√　(7)×　(8)√　(9)×　(10)×
2．深挖教材
某草原生态系统正在发生严重鼠害，农业部门在防治鼠害问题上提出了两种方案。方案一：投放高效鼠药；方案二：引入鼠的天敌。你认为有利于提高草原生态系统稳定性的方案是哪一种？简述理由：
________________________________________________。
【答案】提示：方案二。投放鼠药，在消灭鼠的同时，也会杀死鼠的天敌，鼠药还会造成环境污染；引入天敌，由于鼠与天敌在数量上存在相互制约，可以长期将鼠的数量控制在较低水平，有利于提高该生态系统的稳定性
3．热图导析：生态系统抵抗力稳定性、恢复力稳定性和总稳定性的关系模型解读
(1)图中y表示什么？一个森林生态系统和农田生态系统相比，y值更大的是哪种生态系统？____________________________。
(2)x表示的含义是什么？__________________________。
(3)请表述TS的含义及意义：__________________________。
【答案】(1)提示：y表示一个外来干扰使之偏离这一范围的大小，偏离的程度可以作为衡量抵抗力稳定性的指标，偏离大说明抵抗力稳定性弱，反之，抵抗力稳定性强。受到相同干扰后，农田生态系统的y值更大些
(2)提示：x表示恢复到原状态所需的时间，x越大，表示恢复力稳定性越弱，反之，恢复力稳定性越强
(3)提示：TS表示曲线与正常范围之间所围成的面积，可作为衡量总稳定性的指标，这一面积越大，即x与y越大，则说明这个生态系统的总稳定性越弱
重 难 探 究 · 素 养 达 标
生态系统的信息传递
1．判断信息种类的两种方法
[深度讲解]
2．信息传递的作用

3．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。如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。
(一)考查生态系统信息传递的类型及判断(素养目标：生命观念)
1．(2021年广东梅州模拟)“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。”这是诗圣杜甫描绘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 (　　)
[考向预测]
A．花的颜色、大小，黄莺的鸣叫均属于物理信息
B．可以使用样方法调查花丛中蝴蝶的种群密度
C．日照时间的长短决定植物开花期体现了生物种群的繁衍离不开信息传递
D．利用昆虫信息素诱捕或警示有害动物，降低害虫种群密度，属于生物防治
【答案】B　
【解析】生态系统的光、声、温度、湿度、磁力等，通过物理过程传递的信息，称为物理信息。花的颜色、大小，黄莺的鸣叫均属于物理信息，A正确；调查蝴蝶的种群密度用标记重捕法，样方法适用于植物和活动范围小、活动能力弱的动物，B错误；日照时间的长短决定植物开花期与植物的开花结果繁殖有关，因此说明生物种群的繁衍离不开信息传递，C正确；利用昆虫信息素诱捕或警示有害动物，降低害虫种群密度，属于生物防治，其优点是不会造成环境污染，D正确。
(二)考查生态系统信息传递的作用及应用(素养目标：生命观念)
2．(2021年湖北武汉模拟)有一种蛾类幼虫专门以果树的树干为食，损坏果树。由于幼虫生活在树干深部，杀虫剂无法到达，因此驱虫效果往往不佳。科研工作者为了解决这一问题，使用成年雌蛾释放的性外激素来对雄蛾进行诱捕，取得了很好的杀虫效果。下列叙述错误的是
(　　)
A．性外激素属于生物产生的化学信息
B．一种雌蛾释放的性外激素可以诱捕多种雄蛾
C．诱杀雄蛾改变了种群的性别比例，且降低了出生率
D．利用性外激素诱捕雄蛾的方法属于生物防治，并能减少环境污染
【答案】B　
【解析】性外激素属于化学物质，是雌、雄蛾个体间进行信息传递的化学信息，A正确；一种雌蛾释放的性外激素可以诱捕同种雄蛾，B错误；在交配季节利用人工合成的性外激素可诱杀雄蛾，干扰蛾类的雌雄交配，使其繁殖力下降，降低了出生率，C正确；施用人工合成的性外激素属于生物防治，不会引起环境污染，D正确。
生态系统的稳定性及调节
1．生态平衡
[深度讲解]
2．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，强调的是生态系统维持生态平衡的能力。
(2)形成原因：生态系统具有一定的自我调节能力。
(3)调节基础：负反馈调节，在生态系统中普遍存在。
(4)反馈调节的种类。
(2)抵抗力稳定性和恢复力稳定性的关系。

4．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。
(一)考查生态系统稳定性及影响因素(素养目标：生命观念)
A．同等强度的干扰下，乙生态系统的抵抗力稳定性比甲强
B．同等强度的干扰下，若乙生态系统干扰提前，则B点左移
C．若甲生态系统的干扰强度增大，则C点右移
D．乙生态系统B点后一定有新的物种产生
【答案】D　
1．两个不同的生态系统在同时受到同等强度的干扰(a)后，其结构和功能的曲线变化情况如图所示，由图不能得出的结论是(　　)
【解析】从图中可看出，甲、乙两个生态系统受到干扰后，与乙相比，甲生态系统的结构和功能恢复原状所需要的时间长，波动范围大，说明甲的抵抗力稳定性低，乙的抵抗力稳定性高；若乙的干扰提前，其结构和功能恢复至正常运行范围的时间也会提前，即B点左移；若甲的干扰强度增大，则恢复原状所需要的时间延长，C点右移；乙生态系统在恢复原状后不一定有新物种产生。
(二)考查生态系统的自我调节能力的决定因素(素养目标：生命观念)
2．近年来，海洋油船石油泄漏问题频频发生，极大影响了海洋生态系统的稳定性，据统计，受污染区域低海岸区(海潮经常冲刷的地方)物种数量、密度恢复比较快，高海岸区(海潮冲刷不到的地方)的生物多样性只能恢复到正常水平的83%。下列说法正确的是 (　　)
A．被溢出的石油污染的海洋中，距溢出口较近的水体中溶解氧较多
B．低海岸区物种数量、密度恢复比较快的外部原因主要是微生物数量多，能及时将石油分解
C．由于石油污染，海洋中的鱼类大量死亡，鱼腐烂后进一步加重了污染并导致更多鱼类死亡，这属于负反馈调节
D．从生态系统的结构分析，物种的丰富度和营养结构(食物链和食物网)可以影响海洋生态系统内部的稳定性
【答案】D　
【解析】距溢出口较近的水体中微生物较多，微生物呼吸会消耗大量的氧气，导致水体中的溶解氧较少，A错误；低海岸区物种数量、密度恢复比较快的外部原因主要是海潮的冲刷作用使石油清除比较快，B错误；由于污染而死亡的鱼在腐烂后会加重污染并导致更多鱼类死亡，这属于正反馈调节，C错误；从生态系统的结构分析，物种的丰富度和营养结构(食物链和食物网)可以影响生态系统的稳定性，D正确。
实 验 平 台 · 专 讲 专 练
设计并制作生态缸，观察其稳定性
1．实验原理
在有限的空间内，依据生态系统原理，将生态系统具有的基本成分进行组织，构建一个人工微生态系统是可能的。要使人工微生态系统正常运转，在设计时还要考虑系统内组分及营养级之间的合适比例。
[实验理论]
2．实验流程
实验设计要求与相关分析：
[方法透析]
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
设计要求 相关分析
生态缸的材料必须透明 保证生态缸中有充足的太阳能输入；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
生态缸要放在散射光下 在春、夏、秋三季切勿受阳光直射，以免缸中温度过高导致生物死亡
(一)实验原理和注意事项
1．(2021年山东日照模拟)微水景生态缸改变了传统鱼缸与盆景的单一观赏效果，吸纳园林山水特点于微景，能在鱼缸中形成一个稳定的微型生态系统，保证了鱼类、植物等生物的存活，实现“零换水”。
[诊断小练]
下列有关说法错误的是 (　　)
A．放入该生态缸中的不同营养级生物之间的比例要适当
B．微水景生态缸要定期通气，以保证各种生物的正常呼吸
C．生态缸的营养结构比较简单，一般很难长时间维持相对稳定
D．当微水景生态缸达到稳定状态后，各种生物的种群数量均达到K值
【答案】D　
【解析】由于生态系统中能量是单向传递、逐级递减的，因此放入该生态缸中的不同营养级生物之间的比例要适当，A正确；微水景生态缸中的植物通过光合作用能制造氧气，但是制造的氧气量是有限的，因此需要定期通气，以保证各种生物的正常呼吸，B正确；生态缸的动植物种类比较少，营养结构比较简单，因此一般很难长时间维持相对稳定，C正确；生态缸达到稳定状态后，各生物种群数量保持相对稳定，但并不一定均能达到K值，D错误。
(二)实验结果分析
2．某生物兴趣小组的同学用河水、池泥、水藻、植食性小鱼、广口瓶、凡士林等材料制作了3个生态瓶(如图所示)。下列说法中错误的是 (　　)
A．甲瓶中的小鱼很快死亡是因为瓶内分解者数量过少
B．乙瓶中的生物存活的时间相对较长
C．丙瓶中的分解者主要存在于河水及池泥中
D．若想维持生态平衡，丙瓶不应放在黑暗中
【答案】A　
【解析】甲瓶中的小鱼很快死亡主要是因为消费者(植食性小鱼)过多，所以应保持各组分的比例合适，方能使生态瓶维持较长时间。
典 题 演 练 · 破 解 高 考
1．(2021年河北卷)湿地生态系统生物多样性丰富，鸟类是其重要组成部分。研究者对某湿地生态系统不同退化阶段生物多样性进行了调查，结果见下表。
项目 典型湿地 季节性湿地 中度退化湿地 严重退化湿地
湿地特征 常年积水 季节性积水 无积水 完全干涸，鼠害严重
生物多样性指数 2.7 2.4 2.1 1.5
鸟类丰富度 25 17 12 9
注：生物多样性指数反映生物多样性水平。
下列叙述正确的是 (　　)
A．严重退化湿地中的鼠类吸引部分猛禽使得食物网结构最为复杂
B．因湿地退化食物不足，鸟类死亡率增加导致丰富度降低
C．湿地生态系统稳定性是其自我调节能力的基础
D．湿地退化对生物多样性的间接价值影响最大
【答案】D　
【解析】严重退化的湿地的生物多样性指数最低，而且鸟类丰富度也最低，故食物网结构最简单，A错误；丰富度是物种数目的多少，鸟类死亡率增加会使种群密度下降，不会导致物种数目减少，B错误；负反馈调节是湿地生态系统自我调节能力的基础，C错误；湿地具有可以蓄水调洪、补充地下水的生态功能，因此湿地的退化对生物多样性的间接价值影响最大，D正确。
易错探因
食物网的复杂程度应与生物多样性指数成正比，从表格中的信息可以看出，严重退化的湿地生物多样性指数最低，所以其食物网复杂程度最低。
2．(2021年湖南卷)某草原生态系统中植物和食草动物两个种群数量的动态模型如图所示。下列叙述错误的是 (　　)
A．食草动物进入早期，其种群数量增长大致呈“J”形曲线
B．图中点a的纵坐标值代表食草动物的环境容纳量
C．该生态系统的相对稳定与植物和食草动物之间的负反馈调节有关
D．过度放牧会降低草原生态系统的抵抗力稳定性
【答案】B　
【解析】早期食草动物进入草原生态系统，由于空间、资源充足，又不受其他生物的制约，所以食草动物的种群数量的增长大致呈“J”形曲线增长，A正确；环境容纳量是指在相当长一段时间内，环境所能维持的种群最大数量，即该种群在该环境中的稳定平衡密度。而图中a点的纵坐标对应的数量为该食草动物的最大数量，所以环境容纳量应小于a，B错误；
从图中可以看出，食草动物过多会导致植物数量的下降，食草动物数量的下降又会导致植物数量的增多，属于典型的负反馈调节，C正确；生态系统有自我调节能力，但有一定的限度，过度放牧使得草原生物的种类和数量减少，降低了草原生态系统的自动调节能力，致使草原退化，D正确。
易错探因
种群数量在某个时刻最大但不一定是其环境容纳量，环境容纳量是种群数量相对稳定时的种群数量，而不是某一个时刻的种群数量。
3．(2020年山东卷)为加大对濒危物种绿孔雀的保护，我国建立了自然保护区，将割裂的栖息地连接起来，促进了绿孔雀种群数量的增加。下列说法错误的是 (　　)
A．将割裂的栖息地连接，促进了绿孔雀间的基因交流
B．提高出生率是增加绿孔雀种群数量的重要途径
C．绿孔雀成年雄鸟在繁殖期为驱赶其他雄鸟发出的鸣叫声，属于物理信息
D．建立自然保护区属于易地保护，是保护绿孔雀的有效措施
【答案】D　
【解析】将割裂的栖息地连接，打破了种群之间的地理隔离，促进绿孔雀间的基因交流，A正确；提高出生率可以增加绿孔雀的种群数量，B正确；雄鸟发出的鸣叫声属于物理信息，C正确；建立自然保护区，属于就地保护，D错误。
4．(2019年海南卷)下列关于外来物种入侵的叙述，错误的是
(　　)
A．外来物种入侵会对当地群落的演替产生严重的影响
B．淡水湖泊中出现的水华现象都是由外来物种入侵引起的
C．水葫芦引入我国后对一些淡水生态系统造成严重影响
D．入侵植物进入适宜其生长的地区可影响当地物种的生存
【答案】B　
【解析】外来物种入侵，如水葫芦疯长，会对当地群落的演替产生严重的影响，A正确；淡水湖泊中出现的水华现象的主要原因是生活污水、工业废水排入，导致水体中氮、磷含量过高引起，B错误；水葫芦引入我国后数量疯长，破坏了当地生态系统的稳定性，C正确；入侵植物进入适宜其生长的地区可能呈“J”形增长，会影响当地物种的生存，D正确。
5．(2019年江苏卷)我国生物多样性较低的西部沙漠地区生长着一种叶退化的药用植物锁阳，该植物依附在另一种植物小果白刺的根部生长，从其根部获取营养物质。下列相关叙述正确的是 (　　)
A．锁阳与小果白刺的种间关系为捕食
B．该地区生态系统的自我调节能力较强，恢复力稳定性较高
C．种植小果白刺等沙生植物固沙体现了生物多样性的间接价值
D．锁阳因长期干旱定向产生了适应环境的突变，并被保留下来
【答案】C　
【解析】根据题意，锁阳的叶已经退化，说明其光合作用较弱或不进行光合作用，且其需要依附在小果白刺的根部生长，并从其根部获取营养物质，可推知锁阳与小果白刺的种间关系为寄生，A错误；该地区为沙漠地区，物种多样性较低，生物种类少，生态系统的营养结构简单，所以该地区生态系统的自我调节能力较弱，恢复力稳定性较低，B错误；种植小果白刺等沙生植物固沙体现了小果白刺对生态系统的重要调节功能，即生态功能，这属于生物多样性的间接价值，C正确；突变是不定向的，锁阳在繁殖过程中出现了耐旱突变，干旱的沙漠环境起到了定向选择的作用，D错误。
6．(2020年山东模拟)白纹伊蚊分布广泛，可传播登革病毒，雌蚊吸血，雄蚊不吸血而吸植物汁液。某科研团队培育了携带新型共生菌的白纹伊蚊，其中的雄蚊与野生雌蚊交配，产生的受精卵不能发育。该团队在试点小岛上大量释放携带新型共生菌的雄蚊，降低了野生白纹伊蚊的种群数量。该实验探索出的防治白纹伊蚊的新途径，有助于控制登革病毒的传播。
(1)研究人员释放雄蚊后连续监测白纹伊蚊种群数量的变化，以检验实验效果。该实验选择封闭性较好的小岛而不是更开放的环境作为试点，从影响种群数量变动的直接因素考虑，其原因是____________________ ______________________________。
(2)有人担忧降低白纹伊蚊数量后，会对生态系统的稳定性产生影响。而多年的实验结果表明该举措对生态系统稳定性的影响较小，这主要是因为生态系统具有一定的_________能力，其基础为_________调节。
(3)雄蚊可通过感知雌蚊扇动翅膀发出的声波来辨别雌蚊的方位，该过程体现了生态系统的__________功能。请据此原理设计一个降低白纹伊蚊种群数量的方案：__________________________。
【答案】(1)防止外来白纹伊蚊的迁入和迁出对种群数量的影响
(2)自我调节　负反馈　
(3)信息传递　模拟雌蚊扇动翅膀发出的声波来吸引雄蚊，杀灭雄蚊，从而达到降低白纹伊蚊种群数量的目的
【解析】(1)该实验选择封闭性较好的小岛而不是更开放的环境作为试点，从影响种群数量变动的直接因素考虑，主要是防止外来的白纹伊蚊的迁入或迁出对种群数量的影响。(2)有人担忧降低白纹伊蚊数量后，会对生态系统的稳定性产生影响，而多年的实验结果表明该举措对生态系统稳定性的影响小，这主要是因为生态系统具有一定的自我调节能力，其基础为负反馈调节。(3)根据题意，雄蚊可通过感知雌蚊扇动翅膀发出的声波来辨别雌蚊的方位，该过程体现了生态系统的信息传递功能。据此可以通过模拟雌蚊扇动翅膀发出的声波来吸引雄蚊，杀灭雄蚊，从而达到降低白纹伊蚊种群数量的目的。
7．(2019年全国Ⅰ卷)某果园中存在A、B两种果树害虫，果园中的鸟(C)可以捕食这两种害虫；使用人工合成的性引诱剂Y诱杀B可减轻B的危害。回答下列问题：
(1)果园中包含害虫A的一条食物链是____________。该食物链的第三营养级是____________________。
(2)A和B之间存在种间竞争关系，种间竞争通常是指__________________。
(3)性引诱剂Y传递给害虫B的信息属于____________________。使用性引诱剂Y可以诱杀B的雄性个体，从而破坏B种群的__________ __________，导致____________________降低，从而减轻B的危害。
【答案】(1)果树→A→C　C　(2)两种或更多种生物共同利用同样的有限资源和空间而产生的相互排斥的现象　(3)化学信息　性别比例　种群密度

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