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第42讲 生态系统的物质循环、信息传递
1.使学生理解能量流动是生态系统的三大功能之一。使学生了解生态系统能量流动的概念，掌握生态系统能量流动的过程和特点。使学生体会研究人员研究生态系统能量流动的意义。
2.使学生理解物质循环是生态系统的两大功能之一。了解生态系统物质循环的概念，过程和特点，意义。
3.使学生理解信息传递是生态系统的两大功能之一。了解生态系统信息传递的概念，过程和特点，意义。
4.生态系统稳定性的概念，特点和意义。
目标要求
考点要求 考题统计 考情分析
生态系统的功能 （能量流动、物质循环、信息传递） 2023，辽宁、江苏、北京、山东、湖南、湖北、广东、全国， 2023，北京、浙江，填空, 2022，天津、辽宁、北京、山东、湖南、浙江、广东 2022，天津、江苏、北京、湖北，填空 本专题知识难度较高，要求基础要扎实。考查学生对相关生态系统的整体性的认识,或结合一些情景信息或表格信息设置题目，考查学生的应变能力、获取信息和综合分析能力。
生态系统的稳定性 2023，浙江，选择 2023，天津、全国、浙江，填空 2022，江苏、河北，选择
(1)概念：组成生物体的　　　　　　　　　　　等元素，都在不断进行着从非生物环境到生物群落，又从生物群落到非生物环境的循环过程。
(2)特点：　　　、　　　　。
(3)与能量流动的关系：二者　　　　，　　　　，不可分割。
(4)意义：使生态系统中的　　　　　　紧密地联系在一起，形成一个统一的整体。
碳、氢、氧、氮、磷、硫
全球性
循环往复
同时进行
相互依存
各种组成成分
一.生态系统的物质循环
1.生态系统的物质循环
(1)请写出图中各标号的含义：
a.________ ；b.________ ；c.__________ ；d.________________________ ；
e.__________
生产者
消费者
呼吸作用
光合作用和化能合成作用
呼吸作用
2.碳循环
一.生态系统的物质循环
一.生态系统的物质循环
2.碳循环
(2)碳循环及存在形式
①在无机环境中：主要以 的形式存在。
②在生物群落内部：以 的形式传递。
③在生物群落和无机环境之间：以 的形式循环。
CO2和碳酸盐
含碳有机物
CO2
一.生态系统的物质循环
2.碳循环
(3)碳进入生物群落的途径：生产者的　　　　和化能合成作用。
(4)碳返回非生物环境的途径：　　　　　　　　　　　　；分解者的分解作用(实质是呼吸作用)和　　　　　　　　。
光合作用
生产者、消费者的呼吸作用
化石燃料的燃烧
(2021·北京，11)野生草本植物多具有根系发达、生长较快、抗逆性强的特点，除用于生态治理外，其中一些可替代木材栽培食用菌，收获后剩余的菌渣可作肥料或饲料。相关叙述错误的是（ ）
A.种植此类草本植物可以减少水土流失
B.菌渣作为农作物的肥料可实现能量的循环利用
C.用作培养基的草本植物给食用菌提供碳源和氮源
D.菌渣作饲料实现了物质在植物、真菌和动物间的转移
B
二.生态系统的信息传递
P452T3.图1是某生态系统碳循环示意图，其中a、b、c、d是生态系统内各生物成分，①②③④⑤⑥表示有关的生理过程；图2为该生态系统中某一食物链及部分能量流动情况。下列说法正确的是（ ）
一.生态系统的物质循环
A.在图1中，b、c分别属于初级消费者、生产者
B.图1中能表示呼吸作用过程的只有②④⑤
C.在图2的食物链中，②/①的比值代表兔与狼(生物之间)的能量传递效率
D.如果a发生瘟疫，d的数量将先增加后减少最后趋于稳定
D
例2.(2022·江苏南京模拟)如图所示为某生态系统碳循环的过程示意图(其中c是一种生物成分，e是非生物成分)。下列有关叙述正确的是(　　)
C
A.碳循环是指CO2和含碳有机物在生物群落与非生物环境之间的循环
B.通常在食物链中，含有碳元素最多的是c
C.对e的过度开发利用会打破生物圈中碳循环的平衡，导致d的含量迅速增加
D.将d的含义改为热能，该图可表示该生态系统的能量流动
一.生态系统的物质循环
教材隐性知识：
(1)源于选择性必修2 P63“与社会的联系”：温室效应
①成因：世界范围内，　　　　　　　　　　大大增加了二氧化碳的排放，加剧了温室效应，引起全球性的气候变化。
②我国措施：一方面采取积极措施减少　　　　排放，另一方面大力植树种草，提高　　　　　，这在吸收和固定二氧化碳方面发挥了重要作用。还可以开发新能源、秸秆还田等方式。
③影响：导致 ，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。
化石燃料的开采和使用
二氧化碳
森林覆盖率
气温升高
3.温室效应
典例。
（1）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，___________________。
光合作用和化能合成作用、捕食、分解作用
(2)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。
碳释放
碳存储
从而将碳元素以含碳有机物的形式进行传递
森林碳汇在中国实现碳达峰、碳中和目标中起着十分关键的作用。下表为四川洛须自然保护区内森林资源碳储量的结构特征，其中的碳储量是指碳元素的存留量(以碳元素的质量表示)，碳密度为单位面积的碳储量。请分析并回答下列问题：(1)森林植物通过 吸收CO2，并将碳储分布在植物的根、茎、叶、果实内。碳在森林群落内部以 的形式传递， 并使其中的能量沿着 流动， 还有部分能量流向 (填生态系统的成分)。在这个过程中，物质和能量的相互依存体现在 。
物质是能量的载体，能量为物质循环提供动力
光合作用
有机物
食物链(网)
分解者
(2)从上表可以看出，该保护区内的 林碳储量最大，若这些碳元素均以葡萄糖存留，该林相当于存留了葡萄糖 (保留小数点后一位) 万吨。
34.5 (138 067.7/0.4)
针叶
解析：已知葡萄糖的分子式为C6H12O6，相对分子质量为180，6个碳原子质量之和为72，碳储量是指碳元素的存留量(以碳元素的质量表示)，针叶林的碳储量为138 067.7t，相当于138 067.7×180÷72÷10000=34.5万吨。
碳储量是指碳元素的存留量(以碳元素的质量表示)
(4)从长时间来看，增加洛须自然保护区碳储的合理措施有________。A．去耕造林，大幅增加区内森林面积B．燃烧落叶，维持保护区环境的整洁C．适当砍伐密集林，减少森林碳排放D．科学经营管理，增加森林净生产力
(3)研究团队还调查了该保护区内森林不同坡度的碳储量和碳密度，结果如右图所示。从图可以看出，森林碳储量在 坡集中最多，该处碳储量和碳密度均较大，原因是 。
坡度大，受人为干扰程度小(碳输入多且碳输出少)
急
CD
考点二 生态系统中的信息传递
1.信息的种类、特点、来源及实例(连线)
二.生态系统的信息传递
种类
特点
来源
实例
①物理信息
②化学信息
③行为信息
a.动物特殊行为
b.物理过程传递
c.信息素传递
Ⅰ.动物代谢活动
Ⅱ.动物异常表现行为
Ⅲ.无机环境或生物
A.生物碱、有机酸
B.求偶炫耀
C.光、声、温度、
湿度
机场附近的鸟类严重危害飞行安全，因此有必要进行人工驱鸟。
请将以下人工驱鸟的措施按原理进行归类。
① 播放鸟类天敌的鸣叫声，② 放置无公害的驱鸟剂，③ 燃放爆竹，
④ 使用激光，⑤架设煤气炮（模拟猎枪的响声和火光），
⑥ 布设鸟类害怕的图案，
⑦ 声光威吓（将爆竹、猎枪声、激光、驱鸟火焰等方法结合）,
⑧ 遥控航模模拟天敌。
上述方法利用物理信息的有________________ , 利用化学信息的有________，利用行为信息的有_______ 。
①③④⑤⑥⑦⑧
②
⑧
生命活动
繁衍
生物的种间关系
稳定
二.生态系统的信息传递
2.信息传递在生态系统中的作用
(1)提高　　　　的产量。如利用模拟的　　　　吸引大量的传粉动物，就可以提高果树的　　　　　　　　。
(2)对　　　　进行控制。如利用　　　　　诱捕或警示有害动物，降低害虫的　　　　。
农畜产品
动物信息
传粉效率和结实率
有害动物
昆虫信息素
种群密度
二.生态系统的信息传递
4.信息传递在农业生产中的应用
例1.(1)狼能依据兔留下的气味去捕食后者，兔同样也能依据狼的气味或行为特征躲避猎捕，这说明信息能___________________________________
。
(2)昆虫分泌性外激素引诱异性，说明　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)莴苣、茄、烟草的种子必须接受某种波长的光才能萌发说明________
　　　　　　　　　　　　　。
调节生物的种间关系，进而维持生态系
统的平衡与稳定
生物种群的繁衍，离不开信息的传递
生命活动
的正常进行，离不开信息传递
注：控制动物危害
的技术方法比较
(1)
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“肢体语言”者均属于行为信息。
总结1：巧判生态系统信息传递的类型
二.生态系统的信息传递
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、眼或植物光敏色素、叶、芽等感觉上述信息，
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。
若在噪音嘈杂的环境(如洪水、瀑布旁)，生物多以“肢体语言”这种“行为”进行信息交流。
(2021·湖北高考模拟)安徽农业大学科研人员研究发现,茶园中茶树在受到害虫侵害时会释放信号物质顺-3-己烯醇,该物质一方面可吸引害虫天敌前来捕食害虫,另一方面可传达信号给周围的茶树,未受害茶树接收到该信号后,就会提前激发自身的防御响应。下列相关叙述错误的是(　　)
A.茶树释放的顺-3-己烯醇能够调节生物的种间关系
B.该茶园中信息传递的方向是茶树→茶树、茶树→害虫天敌
C.外源喷施一定量的顺-3-己烯醇可提高茶树防御害虫的能力
D.一片茶园可以是一个生态系统,该生态系统中时刻存在着物质循环和能量流动
生态系统中的信息传递在生物之间是双向的,B以偏概全错误
B
二.生态系统的信息传递
5．我国科研人员对喜马拉雅地区具有紫色花蜜的植物——米团花的传粉开展了深入研究。(1)植物的花蜜是提供给传粉动物的主要回报之一，米团花花蜜的颜色可作为一种 信息吸引它的传粉者——蓝翅希鹛。(2)米团花（图1）的开花过程经历4个阶段，具体情况如表1。
数据显示，每朵花平均花蜜含量的变化是 。
随着开花时间的延长，花蜜的含量先增多后减少
物理
(3)实验发现，蓝翅希鹛偏好取食米团花阶段3的花蜜，而在取食阶段1.2的花蜜后会表现出“摇头”或“擦拭喙部”等厌恶行为。为进一步探明蓝翅希鹛的采食偏好，用模型花进行实验。实验一：2个模型花为一组，分别装入不同体积的第 阶段花蜜，共设置了5组不同的体积组合。统计蓝翅希鹛第一次到访模型花的情况，结果见图2。实验二：2个模型花为一组，其中一个全部涂成白色，另一个底部涂成黑色而其余部分为白色，均装入等量糖溶液。统计蓝翅希鹛第一次到访模型花的情况，结果见图3。模型花中装入糖溶液而非花蜜可排除 。
花蜜中其他成分或气味对实验结果的影响
3
两个实验结果表明，蓝翅希鹛的采食偏好是 。
(4)米团花在不同阶段花蜜状态不同，造成蓝翅希鹛偏好取食阶段3的花蜜，而厌恶取食阶段1、2的花蜜。综合上述内容分析这种偏好对于米团花生存的意义。
偏好深色（紫色）和体积更大的花蜜
蓝翅希鹛主要在阶段3取食花蜜。此时米团花花药开放、花粉释放，采蜜可沾上更多的花粉，提高米团花的传粉成功成功率，避免蓝翅希鹛在阶段1和阶段2取食，可以防止米团花未成熟的花朵因过早被取食而耗尽花蜜，降低花成熟后的传粉成功率。
6．1935年加加拿大一枝黄花作为观赏植物在我国引种，后入侵到农田等环境中，表现出明显的优势。为探究其快速入侵的原因，研究者进行了系列实验。(1)在生态系统营养结构中，加拿大一枝黄花属于 。
(2)为研究加拿大一枝黄花对农作物的化感作用，某种生物释放的化学物质对生态系统中生物生长产生影响，研究者利用其鲜叶浸提液处理小麦和绿豆结果如图1。由图1可知，加拿大一枝黄花产生的化感物质对农作物的生长影响不同，依据是 。
不同浓度的鲜叶浸提液对小麦种子幼根生长均有抑制作用，且与浓度成正相关；对绿豆幼根的生长表现出低浓度促进高浓度抑制
第一营养级
(3)研究者推测化感作用和资源竞争是植物入侵的原因。通过设置不同土壤条件，对本地具有化感作用的植物与加拿大一枝黄花进行比较。实验步骤如下：①在不同氮素浓度下，用上述供体植物和小麦各10株共培养，30天后与相同氮素浓度下单独培养的小麦比较干重，计算生物干扰率。②移出各培养箱中的植物，将培养液调至实验初始时的氮素浓度水平，移入 ，30天后比较干重，计算化感作用干扰率。
与A步骤实验初始时生长状况相同的10株小麦
资源竞争干扰率这一指标反映本地化感植物、加拿大一枝黄花与小麦竞争氮素资源从而对小麦生长情况产生的影响，则资源竞争干扰率= 。
基于图2实验结果，有人认为不能证明加拿大一枝黄花具有入侵优势，你是否支持上述观点，并阐明理由 。
不支持，各种氮素浓度水平下，加拿大一枝黄花对小麦的生物干扰率、化感作用干扰率以及资源竞争干扰率均高于本地植物
生物干扰率-化感作用干扰率

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