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(共62张PPT)
2024年高考一轮复习
生态系统的物质循环和信息传递
（2021·河北）为探究全球气候变暖对生态系统的影响，研究者将20个人工淡水池塘均分成两组，对照组保持环境温度，实验组始终比对照组高4℃（利用温控装置），并从附近淡水栖息地搜集水生生物投入池塘。连续多年观测发现，池塘逐渐形成主要由浮游植物和浮游动物组成的群落。第15年时，池塘中浮游植物和浮游动物生物量（单位体积水体中生物体的质量）的检测结果如图。
真题解析
回答下列问题：
（1）池塘生物群落区别于湖泊生物群落的重要特征为_______________，池塘生物群落从简单到复杂的过程中发生了_______演替。
（2）某种水生生物被投入池塘后，其种群数量将呈_______型增长，若该生物种群密度在较长时期保持相对稳定，表明其种群数量已达到了__________。
（3）从能量流动角度分析，升温导致该生态系统总生物量降低的原因可能是_____________________________________________。
（4）碳在池塘生物群落中主要以__________的形式传递，碳循环具有全球性的主要原因是__________________________________________________________________________。
群落的物种组成
次生
“S”
环境容纳量
生物自身呼吸消耗增加，分解者分解作用加快
含碳有机物
碳在生物群落和无机环境之间的循环主要以CO2的形式进行 ，大气中的CO2能够随着大气环流在全球范围内流动
真题解析
生态系统物质循环的概念
生物群落
非生物环境
组成生物体的C、H、O、N、P、S等化学元素
（1）概念：
（2）范围：
（3）特点：
组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素都不断进行着从无机环境到生物群落，又从生物群落到无机环境的循环过程。
生物圈（全球）
全球性、循环往复运动
生物圈
组成生物体的化学元素，不是化合物
生态系统的物质循环
观察下图，构建碳循环模型
生态系统的物质循环
模型建构—— 尝试将碳循环模式图进行简化。
生态系统的物质循环
思考
（1）碳在无机环境中的存在形式：
（2）碳在生物群落内的存在形式：
（3）碳在无机环境和生物群落之间的循环形式：
（4）碳进入生物群落的途径：
（5）碳在生物群落内部的传递途径：
（6）碳返回无机环境的途径：
（7）温室效应的主要原因：
CO2；
CO2和碳酸盐；
含碳有机物；
光合作用（主要）和化能合成作用；
食物链（网）；
①生物的呼吸作用（主要）；②分解者的分解作用；③化石燃料的燃烧；
化石燃料的过度燃烧
（组成生物体的蛋白质、糖类、脂质和核酸等都是以碳链为基本骨架形成的）
生态系统的物质循环
生态系统的物质循环
【方法技巧】巧辨图形判断参与碳循环的四种成分
大气中的CO2库
生产者
分解者
消费者
生产者
初级消费者
大气中的CO2库
次级消费者
分解者
大气中的CO2库
生产者
初消
次消
三级消
分解者
辨图要点：
1、碳循环中，只有生产者与非生物环境之间的箭头是双向的
2、箭头指向最多的是大气中的CO2库，其次是分解者
生态系统的物质循环
5.归纳总结：分析能量流动和物质循环的关系
项目 能量流动 物质循环
范围 生态系统__________ 生物圈
特点 ___________________ _________________
形式 ___________________ ________________
过程 沿食物链（网） _______________________________
各营养级
单向流动，逐级递减
光能→化学能→热能
全球性、反复利用
无机物 有机物
在生物群落与无机环境间往复循环
生态系统的物质循环
联系 ①在群落中它们的流动渠道都是 ，且
；
②能量的 ，离不开 ；
③物质是 ，能量是
_________________________________________________
食物链和食物网
相互联系，同时进行、相互依存，不可分割
固定、储存、转移和释放
物质的合成和分解
能量沿食物链（网）流动的载体
物质在生物群落和无机环境间循环往返的动力
生态系统的物质循环
太阳能
光合作用
生产者
能量
次级消费者
分解者
呼吸
能量
初级消费者
能量
遗
体
遗
体
残枝败叶
能量
呼吸
呼吸
呼吸作用
③能量是物质循环的动力
①同时进行、相互依存、不可分割
②物质是能量流动的载体
含C有机物
含C有机物
大气中的CO2
大气中的CO2
大
气
中
CO2
物质循环和能量流动的关系
在生物圈中，物质可以循环往复，反复利用，而能量则不能。
最终以热能形式散失到无机环境
图示分析：
生态系统的物质循环
（1）生态系统的物质循环指的是各种化合物在生物群落与非生物环境之间循环往返（ ）
（2）大气中的CO2进入生物群落的唯一方式是光合作用（ ）
（3）碳元素在生物群落中以有机物形式循环（ ）
（4）植树造林是缓解温室效应的最有效途径（ ）
（5）物质是能量流动的载体，能量是物质循环的动力（ ）
（6）生物富集的物质会沿着食物链、食物网在生物体内聚集，营养级越高，浓度也越高（ ）
×
×
×
×
√
√
生态系统的物质循环
易错提醒——物质循环的三个易误点
（2022·山东重点中学联考）为解决生活污水（以有机物为主）的净化问题，某地将一废弃河道改造成人工湿地，该人工湿地的植物主要有芦苇、荷花、藻类等，其碳循环示意图如图所示，其中字母代表该生态系统的组成成分，①②代表相应的过程，下列有关叙述错误的是（　　）
A.流入该生态系统的总能量是图中A代表
的生产者固定的太阳能
B.图中B代表分解者，它可以将动植物遗
体残骸和污水中的有机物分解为无机物
C.该湿地中植物有明显的垂直分层，可以提高该生态系统对阳光等资源的利用率
D.碳元素在过程①②中分别主要以CO2和有机物的形式进行传递
A
生态系统的物质循环
（1）形成原因：化石燃料的大量燃烧，导致大气中的CO2含量迅速增加，打破了生物圈中碳循环的平衡。
（2）影响：使气温升高，加快极地和高山冰川的融化，导致海平面上升，进而对人类和其他许多生物的生存构成威胁。
（3）缓解措施：①减少化石燃料的燃烧，开发新能源；②大力植树造林。
不奢侈、捐旧衣
适量点餐不浪费
重隔热、简装修
乘公交、少开车
关水电、节约纸
温室效应
（2021·广东卷，17）为积极应对全球气候变化，我国政府在2020年的联合国大会上宣布，中国于2030年前确保碳达峰（CO2排放量达到峰值），力争在2060年前实现碳中和（CO2排放量与减少量相等）。这是中国向全世界的郑重承诺，彰显了大国责任。回答下列问题：
（1）在自然生态系统中，植物等从大气中摄取碳的速率与生物的呼吸作用和分解作用释放碳的速率大致相等，可以自我维持________。自西方工业革命以来，大气中CO2的浓度持续增加，引起全球气候变暖，导致的生态后果主要是________________________________________。
碳平衡
极地冰雪和高山冰川融化、海平面上升
温室效应
（2）生态系统中的生产者、消费者和分解者获取碳元素的方式分别是_________________________________________，消费者通过食物网（链）取食利用，________________________________________。
（3）全球变暖是当今国际社会共同面临的重大问题，从全球碳循环的主要途径来看，减少__________和增加__________是实现碳达峰和碳中和的重要举措。
光合作用和化能合成作用、捕食、分解作用
从而将碳元素以含碳有机物的形式进行传递
碳释放
碳储存
温室效应
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。
2.常见存在生物富集现象的污染物：
②人工合成的有机物: 如DDT、六六六等。
①重金属: 如铅（Pb）、镉（Cd）、汞（Hg）等。
3.发生生物富集的物质特点：
①富集物质在环境和生物体中存在形式是比较稳定的
②富集物质必须是生物体能够吸收的且不易排除的
③富集物质在生物代谢过程中是不易被分解的
4.生物富集的途径：
食物链、食物网
探究·实践——探究土壤微生物的分解作用
（1）实验原理
①土壤中存在种类、数目繁多的细菌、真菌等微生物，它们在生态系统中的成分主要为_______。
②分解者的分解速度与环境中的___________等生态因子相关。
③土壤微生物能分泌淀粉酶将淀粉分解成还原糖（麦芽糖），淀粉遇碘变蓝色。还原糖遇斐林试剂， 在水浴加热条件下，产生________沉淀。
分解者
温度、水分
砖红色
探究土壤微生物的分解作用
参考案例1 落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？
1.土壤的处理
对照组
不做处理
实验组
60℃ 1h
2.落叶的处理
洗净、干燥后称重，放入叶袋
挖坑，10～20cm深处埋入叶袋
12d后取出，冲洗，观察叶片腐烂程度或干燥后称重
3.埋入落叶
4.观察结果
说明：
不宜采用剧烈条件杀死土壤微生物，以免改变土壤的理化性质。
实验可以设置3组重复实验，以增加可信度（避免偶然因素对实验结果的影响）。
减法原则
探究土壤微生物的分解作用
参考案例2 探究土壤微生物对淀粉的分解作用
1.制备土壤浸出液
对照组
蒸馏水
实验组
土壤浸出液
2.制备淀粉糊
质量分数4%的淀粉糊（需灭菌）
将液体与淀粉糊混合，室温培养7d
取样，分别滴加碘液和斐林试剂检测，观察记录
3.混合、培养
4.显色反应
静置
加法原则
探究土壤微生物的分解作用
A
（2022·华师一附中调研）下列关于生态系统中物质循环和能量流动的叙述，错误的是（　　）
A.使用粪便作为肥料，其能量可以流向植物，实现了对能量的循环利用
B.碳在生物群落与非生物环境之间的循环主要是以CO2的形式进行的
C.非生物环境中的物质可以被生物群落反复利用
D.能量流动和物质循环是同时进行的，彼此相互依存，不可分割
探究土壤微生物的分解作用
（2021·江苏宿迁模拟）“落红不是无情物，化作春泥更护花”体现了生态系统中物质循环的原理。根据这一原理， 下列说法错误的是（　　）
A.物质循环中的“物质”指的是组成生物体的各种元素
B.物质循环中的“循环”指的是在生物群落和无机环境之间的循环
C.物质是能量的载体，物质循环也可以促进能量循环利用
D.生态农业可以加快生态系统的物质循环
C
探究土壤微生物的分解作用
巧用单、双箭头判断相关成分或结构间的相互关系
（1）体液各成分之间的转化关系
组织液与血浆及细胞内液间都是双向交换，组织液与淋巴液以及淋巴液与血浆之间都是单向交换，因此图1中甲是细胞内液，乙是组织液，丙是血浆，丁是淋巴液。
（2）激素分泌的分级调节和反馈调节关系
垂体与其他腺体（如甲状腺、性腺等）之间为双向箭头，其他腺体与下丘脑以及下丘脑与垂体之间为单箭头，故图2中1是下丘脑，2是垂体，3是其他腺体，如甲状腺、性腺等。
（3）生态系统碳循环中的各种成分间的关系
在碳循环中，只有生产者与大气中的CO2库（非生物的物质和能量）之间是双向箭头。生产者、消费者、分解者都有箭头指向大气中的CO2库。除大气中的CO2库外，生产者、消费者都有箭头指向分解者。因此，图3中A是生产者，B是无机环境（大气中CO2库），C是消费者，D是分解者。
1．（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。这与物质循环并不矛盾。
教材拾遗
2．（选择性必修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。
教材拾遗
考点二 生态系统的信息传递
物理信息
自然界中的声、光、电、温度、湿度、磁场等，通过物理过程传递的信息。
狼嚎
蜘蛛利用振动感知猎物
开花与光周期
物理信息的来源可以是非生物环境，也可以是生物个体或群体！
化学信息
生物体在生命活动中产生的一些可以传递信息的化学物质。
性外激素：蚕蛾醇
水葫芦的分泌物可以抑制藻类的生长
昆虫、鱼类以及哺乳类等生物体都存在能传递信息的化学物质—信息素
行为信息
动物的特殊行为，主要指各种动作，即动物的行为特征。
孔雀开屏
军舰鸟气囊充气
a.涉及声音、颜色、植物形状、磁力、温度、湿度这些信号，通过动物的感觉器官，如皮肤、耳朵、眼或植物光敏色素、叶、芽等感受上述信息，则判断为物理信息。
b.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。
c.凡涉及“肢体语言”者均属行为信息。
d.在影响视线的环境中（如深山密林），生物间多依靠“声音”这种物理形式传递信息。
e.在噪音嘈杂的环境（如洪水、瀑布旁），生物多以“肢体语言”这种行为信息进行交流。
快速判断方法：
生态系统的信息传递
鲜艳
颜色
芳香
气味
嗅觉
器官
眼
植物花朵
蜜蜂
光
空气
物理信息
化学信息
舞蹈
眼
侦察蜂
其他蜜蜂
光
行为信息
信息源
信道
信息受体
信息的产生者
信息的传输者
信息的接收者
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和交流，能够形成信息传递，即信息流。信息传递大多具有双向性的特点。
信息传递的过程
1.生态系统的信息既可来自生物，也可来自环境
2.信息传递可存在于生物与生物之间，包括同种生物间和异种生物间，还可存在于生物与非生物环境之间。
3.生态系统的信息传递可以是双向的，也可以是单向的；既可以从低营养级向高营养级传递，也可以从高营养级向低营养级传递。
信息传递的过程
作 用 举例
①蝙蝠依靠“回声定位”实现对周围环境的识别、取食与飞行
②莴苣的种子必须接受某种波长的光信息才能萌发生长
①植物开花需光信息刺激
②昆虫分泌性外激素，引诱异性个体
①草原上，草返青时，“绿色”为食草动物提供了可采食的信息
②森林中狼与兔相互依据对方气味捕食或逃跑
有利于生命活动的正常进行
有利于生物种群的繁衍
调节生物的种间关系，维持生态系统的平衡与稳定
信息传递在生态系统的作用
信息传递在农业生产的作用
注：控制动物危害
的技术方法比较
信息传递在农业生产的作用
（1）鸟类突然振翅飞起对同伴报警为行为信息，通过尖锐的鸣叫报警为物理信息 （ ）
（2）草原返青时，“绿色”为草原动物提供信息体现了信息传递起调节生物的种间关系的作用（ ）
（3）心猿意马、飞蛾扑火、花香引蝶都属于生态系统的信息传递（ ）
（4）信息沿食物链从低营养级向高营养级传递（ ）
√
√
×
×
生态系统的信息传递
（5）信息可来源于非生物环境或生物，传递方向往往是双向的（ ）
（6）利用生长素类似物杀死单子叶作物田中的双子叶杂草，属于化学信息的应用 （ ）
（7）利用性外激素诱杀害虫属于化学防治（ ）
√
×
×
生态系统的信息传递
（2018·海南卷，19）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
D
生态系统的信息传递
考点三 生态系统的稳定性
（1）概念
生态系统的______和______处于相对稳定的一种状态，就是生态平衡。
（2）特征
①结构平衡：生态系统的________保持相对稳定。
②功能平衡：生产—消费—分解的生态过程正常进行，保证了物质总在循环，能量不断流动，生物个体持续发展和更新。
③收支平衡：如在某生态系统中，植物在一定时间内制造的可供其他生物利用的有机物的量，处于比较稳定的状态。
并不是一成不变，而是一种动态的平衡
结构
功能
各组分
生态平衡
生态系统的稳定性
①结构平衡
②功能平衡
③收支平衡
特征
生态平衡
负反馈调节
自我调节能力
生态系统的稳定性
原因
基础
自我调节能力是有限的
自我调节能力的大小与什么有关？
生态系统营养结构越复杂，反馈调节的路径越多，调节就越精细，生态系统抵抗干扰的能力就越强。
生态系统的稳定性
生态系统平衡的调节机制—负反馈调节
（1）概念：
（2）作用：
（3）特点：
生态系统的稳定性
在一个系统中，系统工作的效果，反过来又作为信息调节该系统的工作， 并且使系统工作的效果减弱或受到限制，它可使系统保持稳定。
它是生态系统具备自我调节能力的基础。
生态系统的自我调节能力是有限的，当外界干扰因素的强度超过一定限度时，生态系统的稳定性急剧下降，生态平衡就会遭到严重的破坏。
兔子数量增加
兔子数量减少
（恢复原水平）
草数量减少
狼数量增加
种群密度降低
种群密度升高（郁闭）
种子萌发，长成新植株
阳光养料充足
火灾
（4）负反馈调节的实例
生态系统的稳定性
原方向
原方向
发生偏离
发生偏离
正反馈调节
更加偏离
负反馈调节
回到原方向
破坏稳态（错上加错）
调节稳态（“改邪归正”）
掠夺式开发后的黄土高原
美丽的呼伦贝尔草原
正反馈调节: 具有破坏性。
负反馈调节: 生态系统自我调节能力的基础。
生态平衡与生态系统的稳定性
1.概念：
一、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。
2.特征（抵抗力稳定性高）
抵抗力很强
抵抗力较弱
①生物种类
多
②营养结构
复杂
强
③自我调节能力
④抵抗力稳定性
高
生态系统的稳定性
1.概念：
二、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。
2.特征（抵抗力稳定性高）
恢复力很弱
恢复力很强
①生物种类
稀少
②营养结构
简单
弱
③自我调节能力
④抵抗力稳定性
低
生态系统的稳定性
越小
简单
越大
复杂
抵抗力稳定性与恢复力稳定性的比较
生态系统的稳定性
抵抗力稳定性
生物量、生态系统复杂程度等
恢复力稳定性
生物量、生态系统复杂程度等
生态系统的稳定性
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
平衡范围
外界干扰
去除干扰
其偏离值大小代表抵抗力稳定性大小，T值越大抵抗力稳定性越弱，反之越强
S值代表恢复原状所经历的时间即恢复力稳定性,其值越小恢复越快
S
注意：外界干扰后，生态系统的结构和功能只要在平衡允许的范围内变化，就体现了生态系统的抵抗力稳定性。
若干扰超过了平衡允许的范围，则生态系统的结构和功能遭到破坏。因此，对平衡状态以及干扰强度（和频次）等进行量化对研究生态系统稳定性很关键。
生态系统的稳定性
生态系统稳定性的易混点
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，生产者多的稳定程度高。
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。
易错提醒
生态系统的稳定性
水体污染类型 成因 危害
无机污染 水体中富含N、P等矿质元素 藻类大量繁殖、水体浑浊度增加，进一步加剧水质恶化，水体缺氧，水生生物大量死亡
有机污染 水体中富含有机物 异养型生物繁殖，水体缺氧，鱼、虾等水生生物死亡，进而使河水变黑、发臭
重金属、农药污染 重金属、农药进入食物链 较高营养级生物体内的重金属等浓度较高
以成因与危害为突破口，正确区分水体污染的类型
生态系统的稳定性
①控制对生态系统的干扰强度，对生态系统的利用应适度,不应超过生态系统的自我调节
②对人类利用强度较大的生态系统给予相应的物质、能量的投入
人工造林、种草、鼠虫害治理、“黑土滩”治理
封山育林、休牧育草、围栏封育
维持生态平衡，提高生态系统稳定性（措施）
生态系统的稳定性
4.设计并制作生态缸
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，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 太阳光能够透过，为光合作用提供光能，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
生态系统的稳定性
（1）观察稳定性，可通过观察生态缸内生物种类及数量的变化、水质变化、基质变化等判断生态系统的稳定性。
（2）由于生态缸中的生态系统极为简单，自我调节能力极差，所以抵抗力稳定性极低，生态系统的稳定性极易被破坏。因此，生态缸内的生物只能保持一定时间的活性。
生态系统的稳定性
（1）生态系统的结构和功能处于固定的稳定状态，就是生态平衡（ ）
（2）生态平衡并不是指生态系统一成不变，而是一种动态的平衡（ ）
（3）自我调节能力越强的生态系统，其恢复力稳定性也就越高（ ）
（4）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（ ）
（5）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（ ）
（6）河流轻度污染后的净化恢复及火灾后草原的恢复均属于恢复力稳定性（ ）
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√
×
×
×
×
生态系统的稳定性
（2022·枣庄八中月考）近年建成的北京昌平新城滨河森林公园原址是一处废弃的砂石场，现在这里林绿水秀，被称为“首都后花园”，不仅为市民提供了休闲健身场所，更是北京北部区域重要的生态走廊组成部分。下列叙述不正确的是（　　）
A.该地区生态系统的抵抗力稳定性逐渐增强
B.种植适应本地环境的多种植物可提高生态修复效率
C.生物多样性增加有利于增强该生态系统的自我调节能力
D.负反馈调节在此生态恢复过程中不发挥作用
D
课堂练习

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