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第4讲生态系统的物质循环、信息传递和稳定性
新教材生物一轮复习
01
考点研析·重难突破

考点一　生态系统的物质循环
1.物质循环的实例——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. 　光合作用或化能合成作用　 ；e. 　呼吸作用　 。
生产者　
消费者　
呼吸作用　
光合作用或化能合成作
用　
呼吸作用　
（2）碳的存在形式及循环途径
（3）温室效应
2.生态系统物质循环的概念
3.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。
某种元素或难以降解的化合物　
超过环境浓度　
②实例——铅的富集过程。
（3）特点
①食物链中营养级越高，生物富集的某种物质浓度就 　越大　 。
②生物富集也具有 　全球性　 。
（2）富集的过程
①途径： 　食物链　 （网）。
食物链　
越大　
全球性　
4.物质循环与能量流动的区别与联系

1.植物可通过呼吸作用和光合作用参与生态系统的碳循环。（选择性必修2 P61～62思考·讨论） （ √ ）
2.碳在生物群落与非生物环境之间的循环主要是以有机物的形式进行的。（选择性必修2 P62正文） （ × ）
3.铅可沿食物链进入人体，在人体内的浓度可能超过环境浓度。（选择性必修2 P64正文） （ √ ）
4.物质循环和能量流动是两个相对独立的过程。（选择性必修2 P65正文） （ × ）
√
×
√
×

1.（必修2 P63～64延伸）简述参与生物富集的物质及生物富集的途径。
提示：参与生物富集的物质有重金属物质，如铅、镉、汞等，以及人工合成的有机化合物，如DDT、六六六等。
生物富集的途径：通过大气沉降到土壤、植被的表面，从而被植物吸收而富集；通过降雨进入水体、土壤中，从而被动植物吸收而富集；通过生物的迁移运动而富集。
2.（选择性必修2 P64正文）生物富集作用的特点与能量流动的特点区别是？
提示：生物富集作用与能量流动的方向正好相反，能量在沿食物链流动时逐级递减，而农药或重金属盐则存在生物富集作用，即营养级越高，该物质浓度越高。
3.（选择性必修2 P67拓展应用延伸）氮在生物群落和无机环境间是不断循环的，为什么还需不断向农田中施加氮肥？
提示：农田是人工生态系统，是以提高农作物的产量和效益，使能量更多地流向人类，满足人类的需要为目的的。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从农田生态系统输出，其中的氮元素并不能都归还土壤，所以需要不断施加氮肥。

围绕碳循环和生物富集，考查理解能力
1.图1是生态系统的碳循环部分示意图，其中甲、乙、丙、丁组成了生物群落，图2为相关食物网。下列说法错误的是（　　）
A.图1中缺少两个箭头，分别是“非生物环境→丁”以及“甲→丙”
B.图1中的丁、丙分别和图2中的A、E相对应
C.图1中的甲对应图2中的B、C、D
D.Pb、Hg等有害物质在如图中乙和E中积累相对较多
解析：B　图1中丁是生产者，甲是初级消费者，乙是次级消费者，丙是分解者，图中缺少“非生物环境→生产者”和“初级消费者→分解者”的过程，A正确；图2的食物网中共有3条食物链，A是生产者，B、C、D、E是消费者，图1中的甲对应图2中的初级消费者B、C、D，丁对应图2中的A，丙为分解者不在图2中对应，B错误，C正确；Pb、Hg等有害物质在高营养级积累最多，D正确。
2.生物富集作用是指通过生态系统中食物链或食物网的各营养级，使某些污染物在生物体内逐步聚集的趋势。如图为某条食物链中各生物体内有毒物质的相对含量，其中甲、乙、丙、丁4种生物各自只占一个营养级，且构成一条食物链。下列叙述正确的是（　　）
A.甲可能为分解者，能将有机物分解成无机物被绿色植物再利用
B.乙为次级消费者，其粪便中含有的能量是上一营养级同化量的一部分
C.丙为生产者，其同化的能量去向有以热能形式散失和流向下一营养级甲
D.通过对食物链逐级富集过程的研究可认识污染物的迁移转化规律
解析：D　由于食物链中营养级越高，生物富集的有毒物质浓度就越大，所以丁为生产者，乙为初级消费者，甲为次级消费者，丙为三级消费者，A、B、C错误；由于污染物随着食物链中营养级别的升高在生物体内逐步聚集，通过对食物链逐级富集过程的研究可认识污染物的迁移转化规律，D正确。

“三看法”快速确认碳循环的各环节
围绕物质循环和能量流动，
考查综合运用能力
3.如图为一个简化的生态系统能量流动和物质循环示意图，对图中箭头的含义表述错误的是（　　）
A.④和⑤可表示生物群落中能量的散失
B.⑤可表示生物群落中的物质回归非生物环境
C.②表示能量在生物体之间单向流动
D.①可表示碳元素从二氧化碳转变为有机物
解析：A　读图可知，生物群落中能量的散失——④呼吸作用以热能散失，生物群落中的物质回归非生物环境——⑤分解者的分解，A错误，B正确；能量在生物体之间单向流动——图中②、③，C正确；碳元素从二氧化碳变有机物——①光合作用合成有机物，D正确。
考点二　生态系统的信息传递
1.生态系统中信息的种类
（1）信息的种类、概念、传递形式及实例
①信息源：信息 　产生　 的部位。
② 　信道　 ：信息传播的媒介。
③信息受体：信息接收的 　生物或其部位　 。
产生　
（2）信息传递的三要素
信道　
生物或其部位　
2.信息传递在生态系统中的作用
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。
农畜产品　
动物信息　
有害动物　
昆虫信息素　
（3）控制动物危害的技术方法比较
种类 化学防治 机械防治 生物防治
措施 喷施化学药剂等 人工捕捉等 引入天敌、寄生虫或使用信息素等
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效果好且持久；
②成本低，无污染
缺点 ①使害虫抗药性增强； ②可能杀灭害虫天敌，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 天敌数量不确定，甚至可能会引发生态危机（可能引起物种入侵）
4.能量流动、物质循环和信息传递的关系
项目 能量流动 物质循环 信息传递
特点 　单向流动、　 　逐级递减　 全球性、 循环性 往往是双向的
途径 　食物链和食物网　 多种
地位 生态系统的动力 生态系统的基础 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 单向流动、　
逐级递减　
食物链和食物网　

1.昆虫、鱼类以及哺乳动物等生物体中都存在能传递信息的化学物质——信息素。（选择性必修2 P69正文） （　√　）
2.生物可以通过一种或多种信息类型进行交流。（选择性必修2 P69正文） （　√　）
3.羊和草之间的信息传递有利于调节生物的种间关系，以维持生态系统的平衡与稳定。（选择性必修2 P71正文） （　√　）
4.通过生态系统的信息传递，可以防治有害动物，也可以提高农产品或畜产品的产量。（选择性必修2 P72正文） （　√　）
5.昆虫通过特殊的腺体分泌的信息素可以通过空气传播。（选择性必修2 P72课外实践） （　√　）
√
√
√
√
√

1.（选择性必修2 P69正文）生态系统的信息传递是否只存在于同种动物之间？举例说明。
提示：生态系统中的信息传递既存在于同种生物之间，也发生在异种生物之间。如在非洲大陆上，犀牛与牛椋鸟之间有频繁的信息交流，鸟的鸣叫与跳跃可以提醒犀牛附近有危险情况。
2.（选择性必修2 P69正文）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？
提示：一般具有双向传递的特点。

结合信息传递的种类和功能，
考查理解能力
1.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
解析：D　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。
2.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。下列有关生态系统信息传递的叙述错误的是（　　）
A.生态系统中信息种类包括物理信息、化学信息、生物信息
B.海豚“回声定位”体现了信息传递在生物生命活动中的作用
C.信息传递的应用可以提高农产品产量，也可以控制有害动物
D.植物的开花、动物的产卵一般也离不开信息传递
解析：A　生态系统中信息种类包括物理信息、化学信息、行为信息，A错误；海豚“回声定位”体现了生命活动的正常进行，离不开信息传递，B正确；信息传递的应用可以提高农产品产量（如在鸡舍开灯，提高产蛋量等），也可以控制有害动物（如利用性引诱剂破坏害虫性别比例等），C正确；植物的开花、动物的产卵依赖于光周期，也离不开信息的传递，D正确。

巧判生态系统信息的类型
（1）涉及声音、颜色、植物形状、磁场、温度、湿度等信号，通过动物感觉器官皮肤、耳朵、眼或植物光敏色素、叶、芽等感知上述信息，则判断为物理信息。
（2）若涉及化学物质挥发性（如性外激素等）这一特点，则判断为化学信息。
（3）凡涉及“肢体行为语言”者均判断为行为信息。
围绕信息传递在生产中的应用，
考查社会责任
3.研究人员利用雌蟑螂产生的性外激素诱捕雄蟑螂，以达到控制蟑螂数量的目的。下列相关叙述错误的是（　　）
A.蟑螂的性外激素是一种信息素
B.该实例说明信息能调节生物的种间关系，以维持生态系统的平衡与稳定
C.该实例说明生物种群的繁衍离不开信息传递
D.利用性外激素诱捕雄蟑螂，从而降低蟑螂的种群密度，属于生物防治
解析：B　蟑螂的性外激素能在同种生物间传递信息，是一种信息素，A正确；雌蟑螂分泌的性外激素对雄蟑螂起作用，而雌蟑螂和雄蟑螂属于同一种生物，因此这不能说明信息能调节生物的种间关系，以维持生态系统的平衡与稳定，B错误；雌蟑螂分泌的性外激素能吸引雄蟑螂来交尾产生后代，说明信息传递能在种群的繁衍过程中起作用，C正确；利用性外激素诱捕雄蟑螂，从而降低蟑螂的种群密度，属于生物防治，减少了农药使用量，减少了环境污染，D正确。
4.农场中种植着粮食作物、果树，饲养着家禽、家畜等。运用生态系统信息传递的原理，可以有效提高农畜产品的产量，下列措施不属于此原理的是（　　）
A.延长光照时间，提高蛋鸡的产蛋率
B.使用信息素诱杀农田中雄性害虫
C.人工控制作物光周期，达到早熟、高产的目的
D.家禽圈养改为散养，提高肉品质
解析：D　延长光照时间，提高蛋鸡的产蛋率，这是物理信息的利用，A正确；使用信息素诱杀农田中雄性害虫，这是化学信息的利用，B正确；人工控制作物光周期，达到早熟、高产的目的，这是物理信息的利用，C正确；家禽圈养或散养并非生态系统中的信息传递，D错误。
考点三　生态系统的稳定性
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
（1）概念
①抵抗力稳定性：生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构与功能 　保持原状（不受损害）　 的能力。
保持原状
（不受损害）　
②恢复力稳定性：生态系统在受到外界干扰因素的破坏后 　恢复到原状　 的能力。
恢复到原状　
（2）抵抗力稳定性与恢复力稳定性的比较
3.提高生态系统的稳定性
（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　 投入，保证生态系统内部结构与功能的协调。
生态系统自我调节能力　
物质、能量　
4.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
生态缸中投放的几种生物必须具有很强的生活力，种类齐全（具有生产者、消费者和分解者） 使生态缸中的生态系统能够进行 　物质循环　 和 　能量流动　 ，在一定时期内保持稳定
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
封闭　
物质循
环　
能量流动　
透明　
空间　
设计要求 相关分析
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
散
射　
1.生态系统的结构和功能处于相对稳定状态，就是生态平衡。（选择性必修2 P73正文） （　√　）
2.自我调节能力越强的生态系统，其抵抗力稳定性也就越高。（选择性必修2 P75正文） （　√　）
3.生态系统中的组成成分越多，食物网越复杂，生态系统的抵抗力稳定性就越强。（选择性必修2 P75正文） （　√　）
4.一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。（选择性必修2 P75正文） （　×　）
5.就生态系统结构而言，生态缸的稳定性取决于物种数。（选择性必修2 P78探究·实践） （　×　）
√
√
√
×
×

1.（选择性必修2 P74正文拓展）某地农业部门在防治棉铃虫问题上，提出了两种方案：Ⅰ.喷洒高效农药；Ⅱ.放养赤眼蜂（其为棉铃虫天敌）。请评价哪种方案更有利于提高农田生态系统的稳定性？说明理由。
提示：放养赤眼蜂。因为喷洒高效农药，在消灭棉铃虫的同时，也会杀死大量的棉铃虫的天敌，棉铃虫失去了天敌的控制，易再度大爆发；在棉田中放养赤眼蜂，由于棉铃虫和赤眼蜂在数量上存在相互制约的关系，因此，能够将棉铃虫的数量长期控制在较低水平。从长远角度看，方案Ⅱ有利于提高农田生态系统的稳定性。
2.（选择性必修2 P75正文拓展）一块管理良好的棉田与内蒙古草原上的草场相比，哪个抵抗力稳定性高？试说明判断理由。
提示：内蒙古草原上的草场的抵抗力稳定性高于棉田。因为棉田的成分单一、营养结构简单。

1.抵抗力稳定性、恢复力稳定性和总稳定性的关系
（1）图中两条虚线之间的部分表示生态系统功能正常的作用范围。
（2）y的大小可以作为抵抗力稳定性强弱的指标，y越大说明抵抗力稳定性越弱；反之，抵抗力稳定性越强。例如，热带雨林与草原生态系统相比，受到相同干扰，草原生态系统的y值要大于热带雨林的y值。
（3）x可以表示恢复到原状所需的时间，x越大，表示恢复力稳定性越弱；反之，恢复力稳定性越强。
（4）TS表示曲线与正常范围之间所围成的面积，可作为总稳定性的定量指标，这一面积越大，说明这个生态系统的总稳定性越低。
2.生态系统反馈调节的种类
种类 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 有利于生态系统保持相对稳定
实例分析 已污染的湖泊污染加剧
草原上植食性动物与植物的平衡

结合生态系统稳定性分析，
考查科学思维能力
1.北极苔原指北极地区北冰洋与泰加林带之间的永久冻土地和沼泽地带，苔原气候属荒漠气候，年降水量低。在北极苔原生态系统中，动植物种类稀少，营养结构简单，其中生产者主要是地衣，其他生物大都直接或间接地依靠地衣来维持生活。下列关于北极苔原生态系统及其稳定性的叙述，不正确的是（　　）
A.食物网相对简单，抵抗力稳定性较低
B.北极苔原气候条件差，恢复力稳定性较低
C.物种特性如抗逆性与抵抗力稳定性有关，与恢复力稳定性无关
D.冰川大量融化会影响北极苔原的现有稳定性
解析：C　北极苔原生态系统中，动植物种类稀少，营养结构简单，气候条件差，抵抗力稳定性和恢复力稳定性都较低，A、B正确；物种特性与抵抗力稳定性和恢复力稳定性均有一定的关系，C错误；非生物环境的变迁时刻影响着生态系统的稳定性，D正确。
2.两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（　　）
A.同等强度的干扰下，乙生态系统的抵抗力稳定性比甲高
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
解析：D　从图中可看出，甲、乙两个生态系统受到同等强度的干扰后，与乙相比，甲生态系统的结构和功能恢复原状所需的时间长，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，A正确；若乙生态系统干扰提前，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，B正确；若甲生态系统的干扰强度增大，则恢复原状所需要的时间延长，即c点右移，C正确；乙生态系统在恢复原状后不一定有新物种产生，D错误。
围绕生态缸的制作和分析，
考查实验探究能力
3.为观察生态系统的稳定性，某生物兴趣小组设计了4个密闭、透明的生态缸，各缸内的组成和条件见下表。下列相关叙述正确的是（　　）
生态系统组成 光 水草 藻类 浮游动物 小鱼 泥沙
生态缸编号 ① － ＋ ＋ ＋ － ＋
② ＋ ＋ ＋ ＋ － ＋
③ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
④ ＋ ＋ ＋ ＋ － －
注：“＋”表示有；“－”表示无。
A.生态缸②③④应置于太阳光能直射的地方
B.生态缸②中的氧气含量应该高于生态缸④
C.生态缸③较生态缸④稳定性强，生态缸②稳定性最强
D.实验说明消费者和生产者是该生态系统不可缺少的成分
解析：C　生态缸②③④应置于散射光下，不能置于直射光下，防止温度过高，A错误；生态缸②中的氧气含量应该低于生态缸④，因为②比④中多泥沙，分解者的分解作用会消耗氧气，因此其中的溶解氧含量相对低，B错误；生态缸③中成分齐全，而生态缸④中缺乏分解者（泥沙），生态缸②中成分齐全，且消费者数量较少，生产者、消费者以及分解者之间应保持适宜比例，以维持生态系统的相对稳定，因此，生态缸②稳定性最强，C正确；生态系统应该具有生产者、消费者和分解者以及非生物的物质和能量（光能），由于四个生态缸都具有消费者，因此不能说明消费者是该生态系统不可缺少的成分，该实验能说明非生物的物质和能量、分解者是生态系统必不可少的成分，D错误。
02
真题体验·感悟高考
从科学思维角度，考查生态系统的
物质循环和稳定性
1.（2022·湖南高考）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
解析：B　稻－蟹共作提高了能量利用率，并不能改变营养级之间的能量传递效率，A错误；采用灯光诱杀害虫利用了害虫的趋光性，属于物理信息的传递，B正确；硬壳蟹和软壳蟹属于同一物种的不同表现类型，因此硬壳蟹摄食软壳蟹属于种内竞争，C错误；生态系统的能量流动是单向的，不能循环利用，D错误。
2.（2020·全国Ⅲ卷）生态系统的物质循环包括碳循环和氮循环等过程。下列有关碳循环的叙述，错误的是（　　）
A.消费者没有参与碳循环的过程
B.生产者的光合作用是碳循环的重要环节
C.土壤中微生物的呼吸作用是碳循环的重要环节
D.碳在非生物环境与生物群落之间主要以CO2形式循环
解析：A　消费者的存在能加快生态系统的物质循环，A错误；大气CO2库中的碳进入生物群落是通过生产者的光合作用或化能合成作用实现的，生产者的光合作用是碳循环的重要环节，B正确；土壤中的微生物可以通过呼吸作用将含碳有机物中的碳返回大气中，土壤中微生物的呼吸作用是碳循环的重要环节，C正确；碳在生物群落和非生物环境之间的循环主要以CO2的形式进行，在生物群落内部主要以含碳有机物的形式传递，D正确。
从生命观念和科学思维角度，
考查生态系统的信息传递
3.（2021·湖北高考）短日照植物在日照时数小于一定值时才能开花，已知某短日照植物在光照10小时/天的条件下连续处理6天能开花（人工控光控温）。为了给某地（日照时数最长为16小时/天）引种该植物提供理论参考，探究诱导该植物在该地区开花的光照时数X（小时/天）的最大值设计了以下四组实验方案，最合理的是（　　）
实验方案 对照组（光照时数：小时/天，6天） 实验组（光照时数X小时/天，6天）
A 10 4≤X＜10设置梯度
B 10 8≤X＜10，10＜X≤16设置梯度
C 10 10＜X≤16设置梯度
D 10 10＜X≤24设置梯度
解析：C　结合题意可知，本实验目的为探究诱导该植物在该地区开花的光照时数X（小时/天）的最大值，且据信息“在光照10小时/天的条件下连续处理6天能开花”，且本地“日照时数最长为16小时/天”，故实验设计的时间应在10＜X≤16之间设置，对照组应为最低开花时间10小时/天，C符合题意。
4.（海南经典高考题）某同学将一面镜子竖立在一棵树旁，该树上的一只小鸟飞到镜前，对着镜子中的“小鸟”愤怒地啄击扑打。下列关于该事件中信息传递的叙述，错误的是（　　）
A.小鸟啄击扑打的动作本身是一种行为信息
B.小鸟的眼睛能够感受镜子发出的物理信息
C.小鸟把镜子传递的信息当作来自入侵者的信息
D.激怒小鸟的信息是直接来自非生物的化学信息
解析：D　小鸟啄击扑打的动作本身是一种行为信息，A正确；小鸟的眼睛能够感受镜子发出的光，这属于物理信息，B正确；小鸟把镜子传递的信息当作来自入侵者的信息，因此会对其进行愤怒地啄击扑打，C正确；由B选项可知，激怒小鸟的信息是直接来自非生物的物理信息，D错误。
5.（2021·福建高考）一般情况下，植物开花时间与传粉动物的活跃期会相互重叠和匹配。全球气候变化可能对植物开花时间或传粉动物活跃期产生影响，导致原本时间上匹配关系发生改变，称为物候错配。物候错配会影响植物的传粉和结实，可引起粮食减产，甚至发生生态安全问题。生产上为了减轻物候错配造成的影响，常通过人工授粉提高产量。回答下列问题：
（1）光和温度属于生态系统信息传递中的　　　　　　 信息。
解析：（1）通过物理过程传递的信息称为物理信息，光和温度属于生态系统信息传递中的物理信息。
答案：（1）物理　
（2）延胡索是一种依靠熊蜂传粉的早春短命药用植物。全球气温升高会使延胡索开花起始时间提前，测取延胡索开花起始时间数据并统计结实率（如图），监测数据表明 　　　　　　　　　　　　　 ，从物候错配的角度分析延胡索结实率降低的原因是 　　　　　　　　　　　　 。
解析：（2）据图可知，实验的自变量为开花起始时间，因变量为结实率，开花起始时间越早，结实率越低，结合题干信息“延胡索是一种依靠熊蜂传粉的早春短命药用植物”“全球气温升高会使延胡索提前开花”可知，由于全球气温升高，延胡索提前开花，导致开花时间与熊蜂活跃期重叠时间减少，传粉受影响，结实率降低。
答案：（2）时间越早，结实率越低　延胡索提前开花，导致开花时间与熊蜂活跃期重叠时间减少，传粉受影响，结实率降低　
（3）为进一步验证物候错配会影响延胡索的传粉和结实，科研人员在物候错配的区域设置同等条件的A和B两个样地。其中，A样地中的延胡索保持自然状态生长；B样地中的延胡索则进行 　　　　　 ，分别统计两样地延胡索的结实率。支持“物候错配会造成延胡索自然结实率降低”观点的实验结果为 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。
解析：（3）分析题意可知，本实验目的为验证物候错配会影响延胡索的传粉和结实，则实验的自变量为物候错配是否被打破，可通过人工授粉与否控制，因变量为结实率，实验设计应遵循对照与单一变量原则，故可设计实验如下：在物候错配的区域设置同等条件的A和B两个样地，其中，A样地中的延胡索保持自然状态生长；B样地中的延胡索则进行人工授粉，分别统计两样地延胡索的结实率。若“物候错配会造成延胡索自然结实率降低”，则自然生长的A样地（物候错配保持）结实率低于B样地（物候错配被打破）。
答案：（3）人工授粉　A样地结实率低于B样地
03
课后作业·巩固提升

一、选择题
1.下列关于生态系统的物质循环的叙述，不正确的是（　　）
A.所说的生态系统是指地球上最大的生态系统——生物圈
B.所指的物质是组成生物体的C、H、O、N、P、S等一些基本化学元素
C.所说的循环是指物质在生物群落与非生物环境之间反复出现、循环流动
D.由于生物营养级越高得到的能量越少，故物质循环特点是单向流动、逐级递减
解析：D　所说的生态系统是指地球上最大的生态系统——生物圈，物质循环具有全球性，因此也称为生物地球化学循环，A正确；生态系统物质循环所指的物质是组成生物体的C、H、O、N、P、S等一些基本化学元素，B正确；所说的循环是指物质在生物群落与非生物环境之间反复出现、循环流动，C正确；生态系统的能量流动是单向流动、逐级递减的，故生物营养级越高得到的能量就越少，但物质在循环过程中是循环往复、不变的，D错误。
2. “以薅茶蓼，茶蓼朽止，黍稷茂止”出自《诗经》。我国古代的劳动人民很早就认识到禾苗要茂盛生长，需要拔除杂草，杂草腐烂后可作为绿肥。下列叙述错误的是（　　）
A.农田生物群落中优势种的保持与人的作用密切相关
B.农田土壤中的小动物类群不存在垂直分层现象
C.杂草腐烂后可作为绿肥促进物质的循环利用
D.除草能使作物吸收更多的光能从而制造更多的有机物
解析：B　此生物群落中优势种是禾苗，禾苗茁壮成长需要人拔除杂草，A正确；农田土壤中的小动物类群存在垂直分层现象，B错误；杂草腐烂后可以用来施肥，土壤微生物将有机物分解成无机盐和CO2，促进物质的循环利用，C正确；除草使禾苗在竞争中处于优势种，利用更多的光能，从而制造更多的有机物，D正确。
3.碳中和是指减少含碳温室气体的排放，采用合适的措施固碳，最终达到碳平衡，下列相关叙述错误的是（　　）
A.碳在生物群落中沿着食物链（网）循环流动
B.化石燃料的大量燃烧打破了碳循环的平衡
C.碳在非生物环境中主要以CO2和碳酸盐形式存在
D.大力植树造林、使用清洁能源有利于实现碳中和
解析：A　碳在生物群落中沿着食物链（网）单向流动，A错误；打破了碳循环平衡的主要是化石燃料的大量燃烧，B正确；碳在非生物环境中主要以CO2和碳酸盐的形式存在，C正确；使用清洁能源可以减少CO2的排放，大力植树造林可以增加对CO2的吸收量，因此大力植树造林、使用清洁能源有利于实现碳中和，D正确。
4.如图为某人工生态系统中碳流动模式图，相关叙述正确的是（　　）
A.蘑菇作为生产者可为土壤微生物生命活动提供有机物
B.碳元素在生态系统中的流动离不开能量的驱动过程
C.碳元素在各种生物之间的流动形式是含碳的有机物及CO2
D.③④提高了生态系统能量传递效率
解析：B　蘑菇作为分解者，不可为土壤微生物生命活动提供有机物，A错误；物质是能量流动的载体，能量是物质循环的动力，碳元素在生态系统中的流动离不开能量的驱动过程，B正确；碳元素在各种生物之间的流动形式是含碳的有机物，在生物与非生物环境之间的流动形式是CO2，C错误；该人工生态系统的建立能提高能量的利用率，但不能提高能量的传递效率，D错误。
5.“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。”杜甫的诗中描绘了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（　　）
A.可以使用标记重捕法调查某种蝴蝶的种群密度
B.黄莺的鸣叫属于物理信息，物理信息可来自生物内部或非生物环境
C.为防止果树遭受虫害，利用昆虫信息素诱捕有害动物属于化学防治
D.光照时间的长短对植物开花期的影响体现了生物种群的繁衍离不开信息传递
解析：C　蝴蝶属于活动能力强、活动范围大的动物，因此可以使用标记重捕法调查蝴蝶的种群密度，A正确；黄莺的鸣叫属于物理信息，物理信息除了来自生物内部还可来自于非生物环境，B正确；为防止果树遭受虫害，用昆虫信息素诱捕有害动物，以降低有害动物出生率，属于生物防治，C错误；日照时间的长短决定植物的开花期，体现了生物种群的繁衍离不开信息传递，D正确。
6.甜菜夜蛾是一种世界性顽固害虫，对农业生产危害很大。当甜菜夜蛾啃食植物叶片时，植物会产生一些萜类和吲哚类物质，并释放到空气中吸引小茧蜂，小茧蜂可以在甜菜夜蛾的幼虫体内产卵，卵利用其体内营养物质孵化。同时在农业生产中，为了防治甜菜夜蛾的危害也可以采用黑光灯诱捕和喷洒甲维盐等化学药剂等措施。根据以上信息，判断下列叙述正确的是（　　）
A.当甜菜夜蛾啃食时，植物将萜类和吲哚类物质释放到空气中，吸引小茧蜂属于行为信息
B.小茧蜂与植物之间的关系属于捕食关系
C.化学药剂甲维盐的使用、黑光灯诱捕等都属于生物防治
D.黑光灯诱捕运用的原理是甜菜夜蛾的趋光性
解析：D　当甜菜夜蛾啃食时，植物将萜类和吲哚类物质释放到空气中以吸引小茧蜂，这属于化学信息，A错误；由题意可知，小茧蜂不以植物为食，所以小茧蜂与植物之间的关系不属于捕食关系，B错误；喷洒甲维盐等化学药剂的措施属于化学防治，采用黑光灯诱捕的方法属于生物防治，C错误；黑光灯诱捕利用了昆虫的趋光性，因此黑光灯诱捕运用的原理是甜菜夜蛾的趋光性，D正确。
7.如图所示的“置位点”为生态系统所具有的某个理想状态，其中a、b、c表示生态系统中的三大生物成分。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.人工鱼塘生态系统中，所有输入的能量均离不开a
B.a、b、c的种类越少，生态系统的恢复力稳定性就越强
C.正反馈调节是生态系统具有自我调节能力的基础
D.当某生态系统达到动态平衡时，图中的输入等于输出
解析：D　人工鱼塘生态系统中，能量来源于a生产者固定的太阳能和饲料中的化学能，A错误；a生产者、b消费者、c分解者的种类越少，生态系统的抵抗力稳定性就越弱，但恢复力稳定性不一定越强，B错误；负反馈调节是生态系统具有自我调节能力的基础，C错误；当某生态系统达到动态平衡时，图中的输入等于输出，D正确。
8.科研人员经过实践，在某地探索出以小面积优质高产的人工草地来保护和恢复大面积天然草地的有效途径，该途径还能稳定提供草原牧业发展所需要的优质牧草。天然草地和4种人工草地的牧草产量数据见下表。下列说法不正确的是（　　）
草地类型 天然草地 苜蓿人工 燕麦人工 羊草人工 青储玉米
牧草产量 （干重t/hm－2） 0.75 5～15 9～15 6～9 16～28
A.人工草地比天然草地生产力水平高，生态效益好
B.和天然草地相比，人工草地生态价值不一定高
C.将人工草地培养青储玉米是发展畜牧业的最优选择
D.人工生态系统的抵抗力稳定性比天然生态系统的高
解析：D　据表可知，人工草地的牧草产量比天然草地高，说明人工草地比天然草地生产力水平高，生态效益好，A正确；人工草地的草优质高产，因此生产力高，但是对于生态系统来说，它的贡献不一定大，如单一的草可能对土壤肥力有一定的影响，因此和天然草地相比，人工草地生态价值不一定高，B正确；据表可知，青储玉米的牧草产量明显高于其他人工草地，说明将人工草地培养青储玉米是发展畜牧业的最优选择，C正确；一般来说，天然生态系统的组分更多，而人工生态系统组分较单一，天然生态系统的抵抗力稳定性高于人工生态系统，D错误。
9.南极洲的加林兹岛近年来出现了一种雪藻，主要分布在高山雪地几厘米深的冰层中，在冰雪融化时会大量繁殖形成雪地藻华。原本绿色的雪藻经阳光照射后，会产生类胡萝卜素等多种红色素，这些色素能抵御紫外线辐射、吸收微波热量，使白茫茫的雪地出现片片血红。下列分析不合理的是（　　）
A.雪藻增多，会导致周围的冰融化加快，促使藻类扩散速度加快，形成恶性循环
B.雪藻提高了当地物种的多样性，增强了生态系统的自我调节能力
C.雪藻对低温、高光照和强紫外线辐射等的适应是长期自然选择的结果
D.雪藻大量繁殖主要是因为环境适宜、空间充足和种内竞争较弱等因素
解析：B　雪藻增多，使白茫茫的雪地出现片片血红，雪反射的阳光较少，藻类吸收的热量越多，周围的冰块融化得越快，融化的冰块越多，藻类的扩散速度就越快，这反过来又会导致气温升高，更多的冰雪融化，以及更多的藻类繁殖，形成恶性循环，A正确；据题意可知，雪藻是南极洲的加林兹岛近年来出现的，属于外来物种入侵，可能会影响当地物种的生存和繁殖，使当地物种的丰富度降低，降低当地物种的多样性，减弱了生态系统的自我调节能力，B错误；雪藻经过长期的自然进化和自然选择，使得其适应在低温高光照和强紫外线辐射等环境下生存，C正确；雪藻大量繁殖主要是因为环境适宜、空间充足和种内竞争较弱等因素，D正确。
10.（不定项）中科院对游隼迁徙行为研究发现：冰川消退而带动的繁殖地向北退缩以及越冬地变迁是游隼迁徙路线变化的主要原因；与记忆能力相关的基因ADCY8在长距离迁徙的游隼种群中受到了正选择。另有研究发现游隼等迁徙鸟类眼睛感光细胞中隐花色素Ⅳ蛋白（CRY4）具有光依赖性磁罗盘所需的磁性潜质，使鸟类完成集群飞行、空间定向和迁徙路线导航。下列说法错误的是（　）
A.迁徙鸟类接受的光、磁等信息属于物理信息
B.动物的行为是由生态因子和遗传物质共同决定的
C.迁徙鸟类集群飞行可减小飞行阻力、降低天敌捕获率属于互利共生
D.迁徙距离不同的游隼种群的基因库中ADCY8的基因频率不同，说明它们已经进化为不同物种
解析：CD　迁徙鸟类接受的光、磁等信息属于物理信息，A正确；结合题干信息可知，动物的行为是由生态因子和遗传物质共同决定的，B正确；迁徙鸟类集群（一般是同种鸟类集群）飞行可减小飞行阻力、降低天敌捕获率，但是同种生物互助不属于互利共生，C错误；迁徙距离不同的游隼种群的基因库中ADCY8的基因频率不同，说明它们发生了进化，但是不能说进化为不同物种，D错误。
二、非选择题
11.随着全球气候变化和世界人口数量的增多，当前土壤退化问题逐渐突出。蚯蚓是陆地生态系统土壤中的主要动物类群，在塑造土壤结构和促进养分循环方面起着重要作用，被称为“生态系统的工程师”。
（1）蚯蚓可以提高土壤中有机物的分解速率，可作为生态系统组成成分中的 　　　　　　 ，进而影响土壤生态系统的 　　　　　　　 功能。
解析：（1）营腐生生活的生物一定是分解者，蚯蚓可以提高土壤中有机物的分解速率，可作为生态系统组成成分中的分解者，分解者可以影响土壤生态系统的物质循环。
答案：（1）分解者　物质循环　
（2）蚯蚓可通过分泌的信号分子提高植物抗逆性，机理如图所示。在此过程中蚯蚓和土壤微生物产生了 　　　 信息（填信息种类）。生态系统中的信息传递需要有信息产生的部位——信息源；有信息传播的媒介——信道；有信息接收的生物或其部位——信息受体。图示过程中，作为信息受体的是 　　　　　 。
解析：（2）蚯蚓分泌的信号分子属于化学信息。如图信号分子可以被土壤微生物和植物所识别，所以信息的受体是土壤微生物和植物。
答案：（2）化学　土壤微生物和植物　
（3）蚯蚓会间接影响植物对土壤中重金属的吸收。镉（Cd）是土壤中最具毒性的污染物之一，进入生物体内能形成比较稳定的化合物，不易被排出，可通过 　　　　　　　　　 逐级积累，最终危害人体健康。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，称为生物富集。试分析，某物质在生物体内富集一般需满足的条件有 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 （至少答出两点）。
解析：（3）重金属可通过食物链逐级积累，营养级别越高，毒害越大。物质在生物体内富集一般需满足的条件有该物质比较容易被生物吸收；其在生物体内降解、排出速率较慢；该物质暂时未对生物造成致命伤害。
答案：（3）食物链（营养级）　该物质比较容易被生物吸收；其在生物体内降解、排出速率较慢；该物质暂时未对生物造成致命伤害
12. 某地通过扩大森林面积，提升森林质量，为实现“碳中和”目标做贡献。研究发现该地区植被受某种蛾的影响，雌蛾通过某种植物释放的挥发物a定位栖息地，然后将受精卵产在该植物上，孵化出的幼虫以植物的新生嫩枝为食。植物受到侵害后产生挥发物b引诱蛾的天敌，并驱赶雄蛾。请回答下列问题：
（1）上述资料说明信息能够 　　　　　　　　　 ，进而维持生态系统的平衡与稳定。
解析：（1）由题意可知，植物受到侵害后产生挥发物b引诱蛾的天敌，并驱赶雄蛾，其中挥发物b作为化学信息在生物之间传递信息，这体现了信息传递具有调节生物的种间关系，维持生态系统平衡与稳定的作用。
答案：（1）调节生物的种间关系　
（2）为保护植物不受该种蛾的侵害，可以利用人工合成的挥发物b进行生物防治的原因是 　　　　　　　　　　　 ，从而降低蛾的 　　　　　　　 。
解析：（2）植物受到侵害后产生的挥发物b能引诱蛾的天敌，并驱赶雄蛾，故可以利用人工合成的挥发物b进行生物防治，保护植物不受该种蛾的侵害，从而降低蛾的出生率，使蛾的种群密度降低。
答案：（2）挥发物b能引诱蛾的天敌，并驱赶雄蛾　种群密度　
（3）为助力“碳中和”目标的实现，研究者设立多个样地，开展乔木丰富度与森林碳储存能力（用光合作用固定的有机物干重表示）之间关系的研究，结果如图所示。
根据图中结果，可以得出结论： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ，且随着时间的延长，森林碳储存能力 　　　　 。由此说明，在实现“碳中和”目标时，可采用的措施是 　　　　　　　　　 ，增加植被对二氧化碳的吸收量。
解析：（3）图中横坐标为乔木丰富度，纵坐标是年干重增加相对值，各年份调查结果均显示，乔木丰富度越大，样地中的生物量（干重相对值）越大，说明乔木丰富度越大，森林碳储存能力越强，且这种差异随年份的增加逐渐增大，即森林碳储存能力逐渐增强。由此说明，在实现“碳中和”目标时，可通过提高植被丰富度，增加植被对二氧化碳的吸收量。
答案：（3）乔木丰富度越大，森林碳储存能力越强　增强　提高植被丰富度

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