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第3讲 生态系统的信息传递 稳定性和环境保护
第十单元 生态系统和环境保护
解 读 课 标 能力层级 素养目标
1.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； 理解能力 生命观念
2.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； 思维能力 科学思维
3.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； 实验探 究能力 科学探究
4.通过分析一些世界性热点问题，培养保护环境的责任感 综合运 用能力 社会责任
人口增长对生态系统的影响
生态系统的信息传递
生态系统的稳定性
全球生态环境问题
保护生物的多样性
知识点一 生态系统的信息传递
生态系统的信息传递
1.1 信息的概念：是指日常生活中，可以______的消息、情报、指令、数据与信号等。
传播
1.2 信息的种类
种类 特点 来源 实例
物理信息
化学信息
行为信息
物理过程传递
生物与环境
光、声、温度、湿度
（听得见、看得见、摸得到）
化学物质传递
代谢活动
生物碱、有机酸
特定行为
异常表现和行为
求偶炫耀、蜜蜂舞蹈
（信息素）
（闻得到）
生态系统的信息传递
①生命活动的正常进行，离不开信息的作用。
②生物种群的繁衍,离不开信息的传递。
③调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定。
1.3 信息传递在生态系统中的作用
生态系统的信息传递
1.4 信息传递的特点：往往具有 。
1.5 信息传递在农业上的应用：
①提高农产品或畜产品的 ；
②对 进行控制。
双向性
产量
有害动物
利用光照提高鸡的产蛋量
性信息素诱捕器，干扰害虫的正常交尾
生态系统的信息传递
1.6 信息传递与生态系统其他功能的比较
比较项目 区别 联系
来源 途径 特点 范围 能量流动
物质循环 信息传递 太阳能
生态系统
生物或无机环境
食物链或食物网
多种途径
单向流动
逐级递减
全球性
循环往复
往往是双向的
食物链各营养级生物间
群落与无机环境之间
生物与生物之间或生物与环境之间
共同把生态系统各组分联系成一个统一整体，并调节生态系统的稳定性
生态系统的信息传递
信息类型的判断方法
(1)凡是涉及“肢体语言”均属于行为信息，如鸟类的求偶行为(孔雀开屏)、蜜蜂跳舞。
(2)涉及声音、颜色、植物形状、磁力、温度、湿度这些信号，通过动物感觉器官皮肤、耳朵、眼、心或植物光敏色素、叶、芽等感觉上述信息，则判断为物理信息。
(3)若涉及化学物质挥发性(性外激素等信息素)，则判断为化学信息。
(4)生态系统中信息的种类因传播途径的不同而不同。鸟类或其他动物报警，若通过声音(尖叫)传递信息，则属于物理信息；若通过特殊的动作(突然飞起)传递信息，则属于行为信息。
知识延伸
（2021·广东梅州市·高三一模）“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。”这是诗圣杜面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（　　）
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
B
(2021·西工大附中质检)下列关于生态系统中信息传递的叙述，正确的是(　　)
A.生态系统中的信息只能来源于同种或异种的生物
B.植物生长素对植物生长的调节属于信息传递中的化学信息
C.动物可通过特殊的行为在同种或异种生物间传递信息
D.牧草生长旺盛时，为食草动物提供采食信息，这对食草动物有利，对牧草不利
解析　生态系统中的信息传递发生在生物与生物之间及生物与无机环境之间，A错误；生态系统中的信息传递，可发生在同一物种的不同个体之间或不同物种之间，而植物激素在植物体内起作用不属于生态系统中信息传递的范围，B错误；动物可通过特殊的行为在同种或异种生物间传递信息，C正确；一定限度内，食草动物吃草有利于草的更新与分蘖，这对牧草的生长和发育是有利的，D错误。
C
知识点二 生态系统的稳定性
生态系统的稳定性
2.1 含义
生态系统的稳定性是指生态系统所具有的______________________和________相对稳定的能力。
2.2 原因
生态系统具有一定的____________能力。
2.3 调节基础——_____________。
2.4 特点
调节能力有一定的________。
保持或恢复自身结构
功能
自我调节
负反馈调节
限度
生态系统的稳定性
2.5 实例
①河流
②森林
生态系统的稳定性
比较项目 正反馈 负反馈
调节方式
结果
实例分析
反馈调节的种类
加速最初发生的变化
抑制最初发生的变化
常使生态系统远离稳态
有利于生态系统保持相对稳定
生态系统的稳定性
2.6 生态系统的稳定性
(1)种类
①抵抗力稳定性：生态系统抵抗__________并使自身的结构与功能____________________的能力。
②恢复力稳定性：生态系统在受到____________因素的破坏后____________的能力。
外界干扰
保持原状(不受损害)
外界干扰
恢复到原状
生态系统的稳定性
比较项目 抵抗力稳定性 恢复力稳定性
区别 实质
核心
特点
影响因素 （2）抵抗力稳定性和恢复力稳定性的关系
保持自身结构功能相对稳定
恢复自身结构功能相对稳定
抵抗，保持原状
遭到破坏，恢复原状
调节能力有一定限度，超过限度，自我调节能力遭到破坏
生态系统在受到不同的干扰后，其恢复速度与恢复时间是不一样的
生态系统的稳定性
二者联系 ①一般呈负相关关系：抵抗力稳定性强的生态系统，恢复力稳定性弱，反之亦然；
②二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；
③二者与营养结构复杂程度的关系，如图所示：
注　特例：冻原、沙漠等生态系统两种稳定性都比较低。
生态系统的稳定性
（3）相关曲线
y：表示 稳定性
（y越大抵抗力稳定性越 ；反之越强）
x：表示 稳定性
（x越大恢复力稳定性越 ；反之越强）
TS：表示 稳定性
（TS面积越大，生态系统的总稳定性越 ；反之越强）
抵抗力
弱
恢复力
弱
总
弱
生态系统的稳定性
（4）提高生态系统稳定性的措施
(1)控制对生态系统______的程度，对生态系统的利用应适度，不应超过生态系统的______________。
(2)对人类利用强度较大的生态系统，应实施相应的____________投入，保证生态系统内部结构与功能相协调。
干扰
自我调节能力
物质和能量
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不同营养级生物之间的合适比例。
生态系统的稳定性
2．实验流程
生态系统的稳定性
3.实验设计要求与相关分析：
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
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
（2020·全国高考真题）植树造林、“无废弃物农业”、污水净化是建设美丽中国的重要措施。回答下列有关生态工程的问题：
（1）在植树造林时，一般认为，全部种植一种植物的做法是不可取的。因为与混合种植方式所构建的生态系统相比，按照种植一种植物方式所构建的生态系统，其抵抗力稳定性_____。抵抗力稳定性的含义是___________。
（2）“无废弃物农业”是我国利用生态工程的原理进行农业生产的一种模式，其做法是收集有机物质。包括人畜粪便、枯枝落叶等，采用堆肥和沤肥等多种方式，把它们转变为有机肥料，再施用到农田中。施用有机肥料的优点是_____________（答出3点即可）。
在有机肥料的形成过程中，微生物起到了重要作用，这些微生物属于生态系统组分中的________。
（3）在污水净化过程中，除发挥污水处理厂的作用外，若要利用生物来回收污水中的铜、镉等金属元素，请提供一个方案：_______________。
低
生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构与功能保持原状或不受损害的能力
改善了土壤结构；培育了土壤微生物；实现了土壤养分的循环利用
分解者
种植能吸收这些金属元素的水生植物，再从植物中回收金属
(2021年广东一模)19.(12分)红树林拥有丰富的生物资源，招潮蟹和野鸭是其中两种常见的动物。近年来，广东省通过围垦养殖整治、城市污水治理、生活垃圾清理、加强立法保护等措施，成为全国红树林分布面积最大的省份。请回答：
(1)小王同学于寒假清晨在某红树林湿地公园跑步时，拍了一张红树林的照片发到网络上，并用刘禹锡的诗句“山明水净夜来霜，数树深红出浅黄”配文。这说明自然美景是文学艺术创作的重要源泉，体现了生物多样性的 价值。
(2)招潮蟹的爬行对野鸭来说是一种 信息，后者据此进行捕食，这说明信息具有 的作用。通过建立红树林湿地保护区等多种保护措施，一段时间后之前因水污染等导致红树林死亡的滩涂重新长出红树林，这种现象属于 演替，判断的依据是 。即使红树林被划为保护区，林中野鸭的种群数量也会出现K值，理由是 (答出2点即可)。
直接
行为
调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定
次生
原有土壤条件基本保留
资源有限、空间有限、存在天敌(合理即得分,2分)
(3)右表中为用遥感技术测得的某红树林保护区内的主要植物类型及其所占面积比例，以及相应树种的生长速度、树种类型。为提高红树林生态系统的稳定性，请你为今后红树林的扩大种植工程提出一项合理的建议： 。
适当控制引进树种规模，扩大本土树种的种植，增加植物种类(合理即得分,3分)
知识点三 人口增长对生态系统的影响
人口增长对生态系统的影响
3.1 我国的人口现状与前景
(1)现状：____________和自然增长率明显下降。
(2)前景
①特点：____________，我国人口仍将在较长的时期内持续增长。
②目标：实现人口与__________________________的协调发展。
人口出生率
人口基数大
经济、社会、环境和资源
人口增长对生态系统的影响
3.2 人口增长对生态环境的影响
(1)____________减少，粮食需求增加。
(2)____________被大量消耗。
(3)____________加剧等。
3.3 协调人口与环境的关系
(1)继续控制____________。
(2)加大保护____________的力度。
(3)监控、治理江河湖泊及海域的污染。
(4)加强____________保护和自然保护区建设。
(5)推进__________。
人均耕地
自然资源
环境污染
人口增长
资源和环境
生物多样性
生态农业
知识点四 全球生态环境问题
全球生态环境问题
4.1 全球性的生态问题及原因
生态问题 原因
全球气候变化 （如：温室效应） 等温室气体的大量排放（化石燃料的燃烧）
水资源短期 人口多， 严重
臭氧层破坏 等物质的大量排放（制冷剂）
酸雨 等气体的排放（汽车尾气）
土壤荒漠化 植被的 。
海洋污染 石油 、倾倒 等
生物多样性锐减 生物生存的 被破坏
CO2
污染
氟利昂
SO2、NO2
破坏
泄漏
污染物
环境
全球生态环境问题
4.2 环境污染的来源及危害
（2020·海南高考真题）海洋污染已成为全球重大环境问题之一。海南管辖的海域面积大，保护好海洋环境具有十分重要的意义。下列有关叙述错误的是（ ）
A．海洋污染主要来自陆源性污染物排入、海上活动和直接向海洋倾倒废物
B．赤潮和水华的发生与人类活动造成海水富营养化有关
C．海洋污染使海洋生物死亡，导致生物多样性减少
D．红树林生态修复是保护沿海海洋环境的重要举措
B
(2021·陕西榆林模拟)下列有关生物多样性与全球性生态环境问题的叙述正确的是(　　)
A.解决粮食短缺问题的一个重要措施是大量开垦森林、草地等
B.外来物种入侵会导致生物多样性降低，引入其天敌是最有效的控制措施
C.水资源短缺、土地荒漠化及雾霾等都属于全球性生态环境问题
D.我国实行的“二孩政策”可提高出生率，主要目的是调整年龄组成
解析　大量开垦森林、草地，发展粮食生产，会破坏生态环境，A错误；控制外来物种入侵不能盲目引入其天敌，引种不当会造成新的生态灾难，B错误；全球生态环境问题包括土地荒漠化、温室效应、水资源短缺等，雾霾不属于全球生态环境问题，C错误；“一孩政策”调整为“二孩政策”，提高了人口出生率，使幼年个体增多，所占比例增大，有利于调节年龄组成，延缓人口老龄化的进程，D正确。
D
知识点五 保护生物的多样性
保护生物的多样性
5.1 生物多样性的内涵
基因多样性
分子水平： 的多样性
细胞水平： 的多样性
个体水平： 的多样性
生物多样性最 的表现
物种多样性
生态系统多样性
生物多样性的 表现
DNA
染色体
表现型
直观
宏观
保护生物的多样性
5.2 生物多样性的价值
价值：食用、药用、工业原料、观赏、研究、
文学创作等
价值：对生态系统有调节功能
（保持水土、蓄洪防旱、调节气候等）
价值：未发现、尚不清楚
直接
间接
潜在
保护生物的多样性
5.3 保护生物多样性的措施
保护：如 （最有效）
保护：如水族馆、动物园等
生物技术保护：建立种子库、精子库和 库等
保护：加强 、执法和 教育
建立自然保护区
就地
易地
基因
立法
宣传
法制
保护生物的多样性
5.4 保护生物多样性的关键：协调好 的关系。
（1）保护生物多样性只是反对 地、 地
开发利用，而不意味着 。
（2）提倡“合理利用就是最好的保护”。
人与生态环境
盲目
掠夺式
禁止开发和利用
5.5 保护生物多样性的实质：
保护生物的多样性
5.6 可持续发展——人类的必然选择
自然、经济、社会
生物多样性
环境和资源
人口、环境、科技和资源消费
（2021·浙江高考真题）我省某国家级自然保护区林木繁茂，自然资源丰富，是高校的野外实习基地。设立该保护区的主要目的是（　　）
A．防治酸雨 B．保护臭氧层
C．治理水体污染 D．保护生物多样性
D
（2021·广东高考真题）近年来我国生态文明建设卓有成效，粤港澳大湾区的生态环境也持续改善，研究人员对该地区的水鸟进行研究，记录到146种水鸟，隶属9目21科，其中有国家级保护鸟类14种，近海与海岸带湿地、城市水域都是水鸟的主要栖息地。该调查结果直接体现了生物多样性中的（ ）
A．基因多样性和物种多样性
B．种群多样性和物种多样性
C．物种多样性和生态系统多样性
D．基因多样性和生态系统多样性
C
（2021·广东茂名市·高三二模）明党参是华东地区著名药材之--，具有清肺、化痰，平肝、和胃等功效。上世纪80年代，由于被大量挖掘，数量急剧减少；近20年来，随着人们的环保意识的增强，这些地区环境变得越来越好，明党参的数量也明显增加。下列相关叙述错误的是（ ）
A．明党参的清肺、化痰等功效体现了生物多样性的直接价值
B．上世纪80年代，该地区明党参种群的年龄组成为衰退型
C．近20年来，该地区群落的水平结构和垂直结构都发生了改变
D．近20年来，该地区明党参种群的环境容纳量变得越来越大
B
上世纪80年代，该地区明党参数量急剧减少是由于人们大量挖掘造成的，其种群的年龄组成不一定为衰退型
（2021·河北高考真题）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的生物多样性进行了调查，结果见下表。下列叙述正确的是（ ）
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
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
D
湿地具蓄水调洪、补充地下水生态功能，湿地的退化对生物多样性的间接价值影响最大
（2021年湛江二模）(8分)在热带森林中，动植物种类繁多，营养结构非常复杂，被称为地球的“基因库”。请回答下列问题：
(1)在热带森林生态系统中，当害虫数量增加时，食虫鸟类由于食物丰富，数量也会增多，这样害虫种群的增长就会受到抑制，这属于 调节，它是生态系统
能力的基础。
(2)科学家研究了我国从东北到海南的木本植物种类，发现越靠近热带地区，物种的丰富度越高。丰富度是指 。
(3)与热带森林生态系统相比，通常冻原生态系统有利于土壤有机物质的积累，其原因是 。
(4)即使在热带森林生态系统中，生态系统的食物链也不会无限延长，原因是
。
负反馈
自我调节
群落中物种数目的多少
低温下，分解者的分解作用弱（冻原生态系统中的分解者数量少）
能量在沿食物链流动时，是逐级递减的
(2021·安徽五校联盟二检)人们利用恢复生态学技术改造盐碱化草地，可使重度盐碱化草地恢复至中度盐碱化草地，并最终恢复至轻度盐碱化草地和良好草地，下列有关叙述错误的是(　　)
A.改造盐碱化草地的过程中，群落的空间结构也会发生变化
D.生态系统功能的恢复有益于人类与自然的和谐相处
C.在不同阶段种植不同种类的牧草来改善盐碱化草地可提高生物多样性
D.盐碱化草地生态系统中能量循环的速度取决于该生态系统恢复后营养结构的复杂程度
解析　在改造盐碱化草地的过程中，随着群落演替的进行，群落的水平结构和垂直结构也会发生变化，A正确；生态系统功能的恢复有益于人类与自然的和谐相处，B正确；在不同阶段种植不同种类的牧草来改善盐碱化草地可提高生物多样性，C正确；生态系统中的能量是单向流动、逐级递减的，不能循环流动，D错误。
D
(2020·山东等级考试二模，11)某森林生态系统的相关指标随群落演替时间的变化如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.Pg与R的差值表示生产者的有机物积累量
B.Pg达最大值时，该生态系统的抵抗力稳定
性最高
C.枯枝落叶积累是演替后期Q高于Pg原因之一
D.演替达到稳定阶段时，其物种组成将保持不变
C
解析　Pg为生产者固定的太阳能，与自身的呼吸差值为生产者的有机物积累量，而R代表生态系统所有生物的呼吸量，A错误；群落演替到顶极群落时，抵抗力稳定性最高，B错误；Q为生态系统内的有机物总量，枯枝落叶的积累是演替后期Q高于Pg的原因之一，C正确；演替达到稳定阶段时，其物种组成也会改变，只是一种相对平衡状态，D错误。
(2021·新疆联考)下列关于生态系统功能的叙述，不正确的是(　　)
A.无机环境中的物质可以通过多种途径被生物群落反复利用
B.使用粪便作肥料，其能量可以流向植物，实现了对能量的多级利用
C.动物的特殊行为，可以为同种或者异种生物传递信息
D.与自然生态系统相比，人工生态系统自我调节能力往往比较弱
解析　物质循环具有循环性，所以无机环境中的物质可以通过多种途径被生物群落反复利用，A正确；使用粪便作肥料，其被微生物分解产生的物质可以被植物利用，实现了物质的循环再生，但被微生物分解产生的能量不能流向植物，因能量流动是单向的，植物所利用的能量来自太阳，B错误；动物的特殊行为能够为同种或异种生物传递信息，称为行为信息，C正确；与自然生态系统相比，人工生态系统的营养结构简单，因此其自我调节能力比自然生态系统弱，D正确。
B
(2021·河南漯河联考)生物入侵是指由于人类有意或无意地把某种生物带入适宜它栖息和繁衍的地区后，其种群不断扩大，分布区域稳定扩展的现象。下列说法错误的是(　　)
A.入侵生物的种群数量在一段时间内呈“J”型增长
B.保护濒临灭绝的生物，可以通过外来物种引入的方式进行就地保护
C.入侵生物的种群可能会威胁到新环境内的物种多样性
D.入侵生物的种群会使生态系统的营养结构趋于简单化
解析　外来物种入侵新环境的初期，由于没有天敌、环境条件适宜，一段时间内种群数量呈“J”型增长，A正确；保护濒临灭绝的生物，不能以外来物种引入的方式进行，可以迁移到植物园、动物园和濒危物种繁殖中心等进行易地保护，B错误；由于外来物种与新环境中同一营养级生物是竞争关系，导致本地物种生存受到影响，可能破坏物种多样性，C正确；该种群的不断扩大会导致本地物种多样性被破坏，可使生态系统的营养结构趋于简单化，D正确。
B
(2021·河南郑州一中模拟)研究人员设计出如图1所示的组合型生态浮床，并开展对受生活污水污染的池塘水净化的实验，研究中设置了四组实验：组合型生态浮床、植物对照组(仅等量美人蕉)、基质对照组(仅等量球形塑料填料)和空白对照组，图2是本实验测得的水体总磷量变化。请回答：
(1)实验开始前，浮床所用的球形塑料填料先进行灭菌处理，再置于待治理的池塘水中，在适宜条件下培养14 d(每两天换水一次)，直到填料表面形成微生物菌膜。选用池塘水的作用是　　　　　　　　　　　　　　　，固定的微生物大多数属于生态系统的　　　　(成分)。
(2)生态浮床上美人蕉旺盛生长的根系有较强的泌氧能力，能为填料表面微生物提供适宜的微环境，微生物分解有机物产生的无机盐能为植物提供营养。美人蕉与填料表面微生物之间存在　　　　关系。美人蕉既能净化水体又有观赏价值，体现了生物多样性的　　　　价值。
提供适合在待治理污水中生长微生物
分解者
共生
直接和间接
(3)图2实验结果说明组合型生态浮床对总磷量去除率较高，主要原因是美人蕉和微生物吸收磷并同化为自身的　　　　等生物大分子，在生态系统中这些磷元素可能的去向有　　　　　　　　　　　　　　　　　　。在浮床种植植物的根部增加填料固定微生物，对水体磷去除具有　　　　作用，有效地提高了水体生态修复效率。
(4)在将组合型生态浮床投入池塘进行污水治理过程中，常常会再向池塘中投入一定量的滤食性鱼类(如鲢鱼)和滤食性底栖生物(如河蚌)等，一方面可以改善池塘生态系统的　　　　　　　　，提高生态系统的抵抗力稳定性，另一方面通过定期捕获这些生物，降低生态系统总N、P含量。
核酸
流向下一营养级、流向分解者
促进
营养结构(食物网)

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