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课时分层作业(四十八)　生态系统的物质循环与信息传递
(建议用时：40分钟；本套共10小题，共35分。第1～7小题，每小题2分；第8～9小题，每小题4分；第10小题13分。)
1．(2024·安徽卷)磷循环是生物圈物质循环的重要组成部分。磷经岩石风化、溶解、生物吸收利用、微生物分解，进入环境后少量返回生物群落，大部分沉积并进一步形成岩石。岩石风化后磷再次参与循环。下列叙述错误的是(　　)
A．在生物地球化学循环中，磷元素年周转量比碳元素少
B．人类施用磷肥等农业生产活动不会改变磷循环速率
C．磷参与生态系统中能量的输入、传递、转化和散失过程
D．磷主要以磷酸盐的形式在生物群落与非生物环境之间循环
2．(2024·湖北襄阳模拟)如图为某稻田生态系统的碳循环图解，A、B、C代表生态系统成分，数字表示碳的流动。下列叙述正确的是(　　)
A．①主要指光合作用，联系生物群落与非生物环境的关键成分是B和C
B．C属于分解者，生物群落中的其他生物均可为它提供物质和能量
C．①过程固定的CO2等于⑥＋⑦过程释放的CO2即可实现碳中和
D．碳在①②④⑤过程中以 CO2形式传递
3．(2024·山东青岛模拟)海草床生态系统中的有机碳大部分存储于沉积物中。海草固碳有两大途径：光合作用固碳和截获海水中的有机悬浮颗粒物。近年来，海草床急剧衰退，其沉积物有机碳储存潜力下降，下图是海草床退化导致碳损失示意图。下列说法错误的是(　　)
A．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
B．当海草床退化后，大气中的CO2的浓度有可能会升高
C．海草床通过截获海水中的有机悬浮颗粒物，有机碳中的能量流入海草体内
D．藻类爆发后水中的光照强度减弱，使海草固碳能力下降
4．(2024·江苏南京二模)下列关于生命系统中的信息传递的叙述，正确的是(　　)
A．真核细胞内，染色体组蛋白的合成过程中存在信息传递
B．环境中食物及营养状况会引起生物行为发生变化属于行为信息
C．信息传递过程中，信息源和信息受体的角色一般不可以相互转换
D．高等生物除细胞间形成通道外都需要细胞膜上受体实现信息传递
5．(2025·湖南长沙模拟)中华蜜蜂，又称中蜂，是我国特有的蜂种，以其强大的采集能力、漫长的采蜜期和较低的饲料消耗而著称，非常适合在山区养殖。研究表明，中蜂的生存面临着来自意大利蜜蜂(意蜂)和胡蜂的双重威胁；意蜂不仅与中蜂争夺蜜源，而且其翅膀振动的频率与中蜂相近，易被中蜂的触角误认，导致意蜂侵入蜂巢并攻击中蜂蜂王；此外，意蜂还能传播如囊状幼虫病等疾病给中蜂，造成其大量死亡。另一方面，胡蜂(能采蜜)作为捕食者，体型庞大且攻击性强，能够捕食中蜂。以下推测中错误的是(　　)
A．胡蜂在该生态系统中所处的营养级不低于中蜂
B．意蜂和中蜂的生态位重叠程度大于胡蜂和中蜂
C．意蜂通过传递行为信息，使中蜂将其误认为同类
D．胡蜂和意蜂的入侵都可提高中蜂种群的死亡率，降低中蜂数量
6．(2024·甘肃卷)土壤镉污染影响粮食生产和食品安全，是人类面临的重要环境问题。种植富集镉的植物可以修复镉污染的土壤。为了筛选这些植物，某科研小组研究了土壤中添加不同浓度镉后植物A和B的生长情况，以不添加镉为对照(镉含量为0.82 mg·kg-1)。一段时间后，测量植物的地上、地下生物量和植物体镉含量，结果如下表。下列叙述错误的是(　　)
镉浓度(mg·kg-1) 地上生物量(g·m-2) 地下生物量(g·m-2) 植物体镉含量(mg·kg-1)
植物A 植物B 植物A 植物B 植物A 植物B
对照 120.7 115.1 23.5 18.0 2.5 2.7
2 101.6 42.5 15.2 7.2 10.1 5.5
5 105.2 35.2 14.3 4.1 12.9 7.4
10 97.4 28.3 12.1 2.3 27.4 11.6
A．在不同浓度的镉处理下，植物A和B都发生了镉的富集
B．与植物A相比，植物B更适合作为土壤镉污染修复植物
C．在被镉污染的土壤中，镉对植物B生长的影响更大
D．若以两种植物作动物饲料，植物A的安全风险更大
7．(不定项)(2024·吉林长春模拟)南方农民将当年收获的小麦秸秆剪成小段，于7月20日开始分别进行露天堆放、水泡和土埋3种方式的处理，每隔15天检测一次秸秆腐解残留量，结果如图。下列分析不合理的是(　　)
A．秸秆还田后翻耕土埋应是利用秸秆的合理方法
B．从堆放、水泡2条曲线可以推测好氧微生物分解能力高于厌氧微生物
C．若实验条件的环境温度较低，则3条曲线的位置将呈现下移趋势
D．秸秆还田有利于提高土壤肥力，进而增加土壤微生物的数量，减少环境污染
8．(2024·黑龙江哈尔滨模拟)“海洋牧场”是一种新型海水生态养殖模式，即在上层挂绳养殖海带等藻类，在中层挂笼养殖牡蛎等滤食性贝类，在底层设置人工鱼礁，养殖海参等底栖杂食动物。下图甲是该“海洋牧场”部分构造和物质循环关系图。图乙是该生态系统部分生物的能量流动过程(a～d表示能量值)。下列相关说法中错误的是(　　)
A．“海洋牧场”分层养殖模式有利于充分利用环境资源
B．图甲中浮游动物等消费者的存在加快了该生态系统的物质循环
C．图乙中a、c值都不属于牡蛎的同化量，牡蛎用于生长、发育和繁殖的能量值为b
D．为支持海产品的持续输出，该生态养殖模式需要不断进行物质投入
9．(不定项)(2024·山东日照期末)氮沉降是指大气中的氮元素降落到陆地和水体的过程。研究人员在同一草原上选取物种多样性不同的样地开展实验来探究氮沉降背景下刈割(割去植物地上部分)对草原生态系统储碳功能的影响。实验处理及结果如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A．4、5、6组中添加硝酸铵的目的是模拟氮沉降环境
B．草原生态系统中，碳输入生物群落的主要形式是有机物
C．由图可知，氮沉降会降低生态系统的储碳能力
D．氮沉降背景下，刈割可解除多样性降低对生态系统储碳能力的负效应
1 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 ＋0.5
10．(13分)(2024·山东实验中学模拟)镉(Cd)造成的水体污染已成为世界各国共同关注的环境问题。科研人员为筛选适合华北某地区Cd污染修复的水生植物，用不同浓度Cd溶液处理本地沉水植物和浮水植物，并检测不同浓度Cd溶液下两类植物的生长量和单位干重Cd的含量，结果如下图1所示。回答下列问题：
(1)由图1可知，水体Cd浓度较大时，应选____________植物用于修复水体，依据是_________________________________________________________________
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_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
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(2)为了进一步筛选，研究人员从Cd污染水体中取底泥，分别栽培苦藻、灯笼藻和眼子菜，并测定不同部位的富集系数(代表富集能力)和迁移系数(指由地下部分向地上部分迁移的能力)，结果如图2所示。根据研究结果，若要采用及时收割地上部分并无害化处理以达到修复目的，则应选择________作为最佳植物，主要原因是____________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
根据以上研究，你认为植物修复具有的显著优势是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)经历一段时间的修复，Cd污染物含量显著下降至符合国家标准后，该地被打造成湿地公园，在对受污染后的湿地进行修复时，专家组选择了净化能力较强的多种水生植物并进行合理布设，同时考虑节省投资和维护成本，该做法主要遵循了生态工程建设的______________原理。若对湿地公园内土壤进行小动物丰富度的调查，调查方法为________________，湿地中的挺水植物如荷花、菖蒲对光信息非常敏感，当日照时间达到一定长度时才会开花，这说明信息传递的功能是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
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(4)某生物学兴趣小组根据湿地公园内部分调查对象构建了食物网。以沉水植物为食的动物称为初级消费者，下表是初级消费者和次级消费者能量流动情况：
项目 摄入量[J/(hm2·a)] 粪便量[J/(hm2·a)] 呼吸量[J/(hm2·a)]
初级消费者 1.06×109 3×108 7.1×108
次级消费者 3.9×107 1.9×106 2.18×107
据表可知初级消费者同化的能量中不经次级消费者的任何作用而直接流向分解者的能量最多为_______________________________________________________
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1 / 6课时分层作业(四十八)
1．B　2．B　3．C　4．A　
5．C　[胡蜂能够捕食中蜂，故胡蜂在该生态系统中所处的营养级不低于中蜂，A正确。意蜂不仅与中蜂争夺蜜源，而且其翅膀振动的频率与中蜂相近，易被中蜂的触角误认，故意蜂和中蜂的生态位重叠程度大于胡蜂和中蜂，B正确。故意蜂翅膀振动的频率通过传递物理信息，使中蜂将其误认为同类，C错误。故意蜂侵入蜂巢并攻击中蜂蜂王；意蜂还能传播如囊状幼虫病等疾病给中蜂，造成其大量死亡。胡蜂能够捕食中蜂，故胡蜂和意蜂的入侵都可提高中蜂种群的死亡率，降低中蜂数量，D正确。]
6．B　[由表可知，与对照组相比，不同浓度的镉处理下，植物A和B的植物体镉含量都有所增加，说明植物A和B都发生了镉的富集，A正确；由表可知，在不同浓度的镉处理下，植物A的植物体镉含量、地上生物量和地下生物量都高于植物B，植物A更适合作为土壤镉污染修复植物，B错误，由表可知，不添加镉的对照组植物A和植物B的地上生物量和地下生物量相差不是特别大，而在相同的镉处理下，植物A和植物B的地上生物量和地下生物量都明显下降，且植物B下降的幅度大，说明镉对植物B生长的影响更大，C正确；由表可知，在不同浓度的镉处理下，植物A的植物体镉含量高于植物B，说明植物A对镉的富集能力更强，若以植物A作动物饲料，镉会沿着食物链进行富集，安全风险更大，D正确。]
7．BC　[秸秆还田后翻耕土埋，可以减少人类对于生态系统的影响，有利于保护生态环境，还可以使土地肥沃，是利用秸秆的合理方法，A合理；堆放曲线高于水泡曲线，但秸秆的分解受温度、微生物种类、数量的影响，不能得出好氧微生物和厌氧微生物分解能力的强弱，B不合理；温度降低，分解者的分解速率下降，秸秆的分解速度减慢，曲线位置不会呈现下移趋势，C不合理；秸秆还田有利于增加土壤中的营养物质，提高土壤肥力，为土壤微生物的生长、繁殖提供有力条件，进而增加土壤微生物的数量，加大分解力度，减少环境污染，D合理。]
8．C　[“海洋牧场”分层养殖模式有利于充分利用环境资源，进而提高经济效益，A正确；图甲中浮游动物等属于消费者，消费者的存在加快了该生态系统的物质循环，B正确；图乙中a为牡蛎的粪便，其中的能量属于上一营养级，不属于牡蛎的同化量，而c属于牡蛎的呼吸消耗，属于牡蛎的同化量，C错误；由于海产品不断被带离该生态系统，因此为支持海产品的持续输出，该生态养殖模式需要不断进行物质投入，D正确。]
9．BC　[本实验是探究氮沉降背景下刈割(割去植物地上部分)对草原生态系统储碳功能的影响，1、2、3组均未添加硝酸铵，而4、5、6组添加硝酸铵，其目的是模拟氮沉降环境，A正确；草原生态系统中，碳输入生物群落的主要形式是二氧化碳，B错误；由图可知，1、2组未添加硝酸铵的储碳能力高于4、5组添加硝酸铵的储碳能力，而3组未添加硝酸铵的储碳能力低于6组添加硝酸铵的储碳能力，所以氮沉降不一定降低生态系统的储碳能力，C错误；分析题图，第6组(氮沉降背景下刈割处理)的生态系统储碳能力高于第3组(非氮沉降背景下刈割)，结合C项说明刈割可在氮沉降背景下更明显地解除多样性降低对生态系统储碳能力的负效应，D正确。]
10．(除标注外，每空1分，共13分)(1)沉水　在Cd浓度较大时，沉水植物吸收镉总量大于浮水植物　(2)苦藻　苦藻地上部分富集能力和迁移能力较强(2分)　便于将含Cd的生物材料打捞并运出该生态系统(2分)　(3)自生、整体　取样器取样法　生物种群的繁衍离不开信息的传递(2分)　(4)1.1×107 J/(hm2·a)(2分)
1 / 2第48讲　生态系统的物质循环与信息传递
　1．分析生态系统中的物质在生物群落与无机环境之间不断循环的规律。　2．举例说明利用物质循环，人们能够更加科学、有效地利用生态系统中的资源。　3．阐明某些有害物质会通过食物链不断地富集的现象。　4．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。
考点1　生态系统的物质循环
一、碳循环
1．碳循环的过程
(1)请写出图中各标号的名称
a．__________；b．__________；c．________________________________________；
d．______________________________；e．__________________________________；
f．____________________。
分解者的分解作用不完全等同于分解者的呼吸作用。分解作用包括胞内分解作用和胞外分解作用。
(2)碳的存在形式与循环形式
(3)碳循环途径
2．温室效应
1．(人教版选择性必修2 P63与社会的联系)大量植树造林可缓解温室效应，原因是_________________________________________________________________
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_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
3．生态系统的物质循环
(1)物质：组成生物体的碳、氢、氧、氮、磷、硫等元素。
(2)范围：生物群落和______________之间。
(3)特点：__________、________________。
(4)应用：农业生产中常采用____________的模式。
2．(人教版选择性必修2 P67拓展应用T2)氮元素在生物群落与非生物环境间能循环利用。农业生产上还要不断地向农田中施加氮肥，原因是_______________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
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二、生物富集
三、能量流动和物质循环的关系
1．区别
项目 能量流动 物质循环
形式 太阳能→化学能→热能 有机物→无机物
过程 沿食物链(网)____________流动 在生物群落与非生物环境之间____________
范围 生态系统各营养级 ________(生物圈)
特点 ____________、____________ ________性、循环往复运动
2．联系
(1)物质作为能量的________，使能量沿着食物链(网)流动；能量作为________，使物质能够不断地在生物群落和非生物环境之间循环往返。
(2)二者同时进行，相互依存、不可分割。
1．土壤中小动物呼吸作用产生的CO2参与生态系统的碳循环。 (　　)
2．水生消费者对有机碳的利用，缓解了碳排放。 (　　)
3．大气中的CO2进入生物群落的唯一方式是光合作用。 (　　)
4．物质循环和能量流动是两个相对独立的过程。 (　　)
5．人类活动加速了铅的循环，改变了铅在环境中的分布。 (　　)
1．用关键词、线段、箭头、方框等表示碳是如何进出生产者、消费者、分解者的。
2．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)。某草原早年因牧民们的畜牧养殖的放养过度和区域性人口密度增加的影响，常年处于CO2过饱和状态，经治理后，该草原生态系统每年的有机碳分解量低于生产者有机碳的合成量，实现了碳的零排放。
(1)草原土壤有机碳的分解会随着全球气候变暖而加剧，原因主要是什么？
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(2)碳在草原生物群落中主要以有机物的形式传递，碳循环具有全球性的主要原因是什么？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
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(3)在草原生态系统修复过程中，为促进碳的固定可以采取的措施有哪些？(答出1点即可)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
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(4)该草原生态系统中有机碳分解是实现碳循环的重要途径，其中土壤有机碳的分解离不开土壤微生物的分解作用，为了验证该草原生态系统中土壤微生物对枯草具有分解作用，请简要写出实验设计思路。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
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碳循环
1．(链接人教版选择性必修2 P62图文信息)某森林生态系统碳循环过程如图所示，其中甲、乙、丙、丁为生态系统的组成成分，A、B、C、D是丙中存在捕食关系的生物。下列有关叙述错误的是(　　)
A．乙和丁是物质循环中连接生物群落和非生物环境的重要成分
B．丙中的碳主要以有机物的形式传递，丙可促进物质循环
C．图中B和C为第二营养级，D为第二或第三营养级
D．乙、丙、丁中的碳可能通过非细胞呼吸的方式释放到甲中
2．(链接人教版选择性必修2 P63与社会的联系)在碳循环过程中，地球系统存储碳的载体称为碳库，包括大气、土壤植物和海洋等。通过衡量各碳库对大气CO2的贡献，碳库可分为碳源(向大气中排放CO2)和碳汇(吸收大气CO2)。农田生态系统是最活跃的碳库，它既可能是碳源，也可能是碳汇。该碳库包括农作物碳库和土壤碳库，是维系社会系统粮食和工业原材料供应，调节大气CO2的重要组成部分。下列叙述错误的是(　　)
A．农作物碳汇等于农作物呼吸消耗减去人类收获和其他用途消耗量
B．农作物收获期短，粮食和秸秆大多被消耗掉，更容易成为碳源
C．农田土壤碳库由土壤有机碳、微生物活动和根系生长三部分构成
D．人类对土地的利用方式、耕作方式与管理等影响农田土壤的碳汇
生物富集
3．(链接人教版选择性必修2 P63－64图文信息)植物对重金属的生物富集系数是指某种重金属元素在植物体内与土壤中含量的比值。某矿区三个样地Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的污染程度依次加重，统计甲、乙植物对矿区重金属铅(Pb)、镉(Cd)及锌(Zn)的富集系数如表所示。据表分析，以下叙述合理的是(　　)
植物 Pb富集系数 Cd富集系数 Zn富集系数
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅰ Ⅱ Ⅲ
甲 1.25 3.74 6.21 4.76 10.29 15.97 2.44 5.30 9.19
乙 0.34 0.61 1.21 1.93 2.51 3.08 1.27 1.58 2.70
A．两种植物体内重金属含量高于土壤
B．甲更适合用于该矿区土壤修复
C．乙对Pb的富集能力高于Cd和Zn
D．乙对Cd富集量与土壤污染程度无关
物质循环和能量流动的关系分析
4．(2024·辽宁沈阳二模)图甲是某生态系统中部分成分之间联系的局部图，图乙表示能量流经F营养级的示意图(a、b、c表示能量)，下列叙述正确的是(　　)
A．图甲中D是三级消费者，图中缺少C→A的过程
B．碳在E与其他生物成分之间是以CO2的形式循环的
C．图乙中能量b表示用于F自身生长、发育和繁殖的能量
D．流入B营养级的能量最多是(c2＋b)×4%或a×4%
5．(2024·广东深圳模拟)“作物—蚯蚓”种养模式是一种重要的菜田生态模式。某农科所在2019～2021年连续3年调查“花菜—蚯蚓”种养田杂草物种数，调查时挑选5块地势平坦、大小接近(约3 000 m2)的田地开展杂草调查。于花菜移栽后45 d左右，采用随机取样计数法，每块田调查10个点，每个点面积1 m2，记录杂草物种数，得到图1所示结果。图2为生态系统的物质循环部分示意图，甲、乙、丙、丁表示生态系统的相关成分。回答下列问题：
(1)调查“花菜—蚯蚓”种养田杂草物种数时，实验组为“花菜—蚯蚓”种养田，对照组为__________________________________，在实验期间，不同田地栽培和管理措施相同，__________(填“使用”或“不使用”)除草剂。调查中发现，“花菜—蚯蚓”种养田中的蚯蚓在土壤中随机分布，这__________(填“属于”或“不属于”)群落的水平结构。
(2)调查的“花菜—蚯蚓”种养田就是一个生态系统，其中的蚯蚓以腐烂的有机物为食，从生态系统组成成分看，“花菜—蚯蚓”种养田中的蚯蚓对应图2中的______，它们在生态系统中的作用有___________________________。图2要表示完整的碳循环过程，还应补充的两个重要过程是__________________(用文字和箭头的形式表示)。
(3)从图1调查结果看，蚯蚓对花菜田间杂草物种数的影响是______________。蚯蚓在花菜田间生活过程中，同化的能量一部分用于自身______________________，一部分在进行____________的过程中以热能的形式散失，该过程也促进了生态系统的碳循环。
考点2　生态系统的信息传递
一、信息传递的种类和作用
1．生态系统中信息的种类
2．信息传递的过程
3．信息传递在生态系统中的作用
　(人教版选择性必修2 P70－71思考·讨论)烟草植株释放的化学物质，在白天与夜间是否都使它本身受益？为什么？_________________________________
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二、信息传递在农业生产中的应用
1．提高____________的产量。如利用模拟的____________吸引大量的传粉动物，就可以提高果树的传粉效率和结实率。
2．对____________进行控制。如利用______________诱捕或警示有害动物，降低害虫的种群密度。
1．在生态系统的信息传递中，需要植物的叶、芽及细胞中的光敏色素等信息受体。 (　　)
2．雄鹿常通过吼叫、嗅闻等方式获得繁殖机会，其中嗅闻利用的信息种类属于化学信息。 (　　)
3．“油菜花开陌野黄，清香扑鼻蜂蝶舞。”油菜花通过物理、化学信息吸引蜂蝶。 (　　)
4．玫瑰吸引天敌防治害虫，体现了生态系统信息调节生物种间关系的功能。 (　　)
5．采用灯光诱虫杀虫利用了物理信息的传递。 (　　)
　2020年一场史上罕见的蝗虫灾害席卷东非和亚欧大陆，大量毁坏当地的草场、作物，对粮食安全造成了巨大的威胁。
(1)亚洲飞蝗的雌雄成虫在性成熟期可以利用前翅中闰脉上着生的发声齿与后足股节内侧隆线摩擦发声，据此分析此信息属于哪一类型？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
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(2)有论文指出：“蝗虫从独居到群居的转变，始于它们相互吸引而聚集在一起，发现并嗅到对方发出的气味(4-乙烯基苯甲醚)，或者用后肢彼此触碰。”此文中存在哪些信息类型？又说明了信息传递的什么功能？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
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(3)有研究表明，植物释放的气味对蝗虫食物的选择行为起了决定性的作用，由此说明生态系统中信息传递的作用是什么？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
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(4)可以利用创造不利于蝗虫生活的生态条件控制蝗灾，例如，修筑堤坝、疏浚河道、挖排水沟等方法，其原理是什么？采用化学农药防治和生物防治等防治措施可快速有效地控制蝗灾，和前者相比，生物防治的优势是什么？生物防治可以采取的措施有哪些？(答出两点即可)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
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(5)巴基斯坦发生蝗灾时，有人建议派10万浙江鸭前往增援，用鸭子治蝗的技术方法属于什么防治？专家未予采纳，请推测其理由。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
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(6)散居型蝗虫并不会对农作物造成大的危害，研究表明，散居型蝗虫密度增大时，体内会释放大量“集群信息素”，在蝗虫的触角上存在感知该种信息素的嗅觉受体，从而使蝗虫由散居转化为群居，这项研究使绿色防控成为可能。据此研究，请提出有关蝗灾防治方法的设想：　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
信息传递的种类、作用及应用
1．(链接人教版选择性必修2 P68－69正文)研究发现，某种芦鹀分布在不同地区的三个种群，因栖息地环境的差异导致声音信号发生分歧。不同芦鹀种群的两个和求偶有关的鸣唱特征，相较于其他鸣唱特征有明显分歧。因此推测和求偶有关的鸣唱特征，在芦鹀的早期物种形成过程中有重要作用。下列叙述错误的是(　　)
A．芦鹀的鸣唱声属于物理信息
B．求偶的鸣唱特征是芦鹀与栖息环境之间协同进化的结果
C．芦鹀之间通过鸣唱形成信息流，芦鹀既是信息源又是信息受体
D．和求偶有关的鸣唱特征的差异，表明这三个芦鹀种群存在生殖隔离
2．(链接人教版选择性必修2 P70－71思考·讨论)烟草植株在4～10月开花，开花需要光信息刺激。当烟草植株受到蛾幼虫攻击后，能够产生和释放信息素。信息素白天可以吸引蛾幼虫的天敌来捕食蛾幼虫，夜晚又可以驱除夜间活动的雌蛾，使它们不能停留在叶片上产卵。相关叙述或推断合理的是(　　)
A．光信息刺激植物开花，体现生命活动的正常进行离不开信息的传递
B．“深山密林，猿声尖啼”所体现的信息类型与信息素相同
C．信息素只能作用于不同种生物，维持生态系统的平衡与稳定
D．信息传递可以调节捕食者和被捕食者的数量，影响种间关系
　　判断生态系统信息传递种类的方法
(1)从信息传播的途径判断
①涉及声音、颜色、植物形状、磁场、温度等物理因素，可判断为物理信息。
②涉及的信息载体为化学物质，如动物的性外激素，可判断为化学信息。
③涉及动物的特殊行为，“肢体语言”可判断为行为信息。
(2)从文字表述的着重点判断
①孔雀开屏，如果是通过羽毛的颜色等传递给对方，则属于物理信息。
②孔雀开屏，如果是通过行为传递给对方，则属于行为信息。
综合考查生态系统的功能
3．(链接人教版选择性必修2 P80选择题T3)生态系统中物质循环、能量流动和信息传递每时每刻都在进行，下列与之相关的叙述，正确的是(　　)
A．物质循环往复意味着生态系统在物质上都是自给自足的
B．数量金字塔和生物量金字塔均可倒置
C．只有生物才会对信息有反应，因此信息传递只发生在生物群落内部
D．生态系统中的物质循环、能量流动和信息传递都是沿食物链进行的
　　信息传递与能量流动、物质循环的关系辨析
能量流动 物质循环 信息传递
特点 单向流动、逐级递减 循环往复运动、全球性 往往是双向的
范围 生态系统中各营养级 生物圈 生物之间，生物与非生物环境之间
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，形成一个统一整体
1．(2024·江西卷)假设某个稳定生态系统只存在一条食物链。研究人员调查了一段时间内这条食物链上其中4种生物的相关指标(如表，表中“—”表示该处数据省略)。根据表中数据，判断这4种生物在食物链中的排序，正确的是(　　)
物种 流经生物的能量(kJ) 生物体内镉浓度(μg/g) 生物承受的捕食压力指数(一般情况下，数值越大，生物被捕食的压力越大)
① — 0.03 15.64
② — 0.08 —
③ 1.60×106 — 1.05
④ 2.13×108 — —
A．④③①②　　　　　　 B．④②①③
C．①③②④ D．④①②③
2．(2023·江苏卷)我国天然林保护工程等国家重点生态工程不仅在生态恢复、生物多样性保护等方面发挥着重要作用，还显著增加了生态系统的固碳能力。下列相关叙述正确的是(　　)
A．天然林的抵抗力稳定性强，全球气候变化对其影响不大
B．减少化石燃料的大量使用可消除温室效应的形成
C．碳循环中无机碳通过光合作用和化能合成作用进入生物群落
D．天然林保护是实现碳中和的重要措施，主要体现了生物多样性的直接价值
11 / 13第48讲　生态系统的物质循环与信息传递
　1．分析生态系统中的物质在生物群落与无机环境之间不断循环的规律。　2．举例说明利用物质循环，人们能够更加科学、有效地利用生态系统中的资源。　3．阐明某些有害物质会通过食物链不断地富集的现象。　4．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。
考点1　生态系统的物质循环
一、碳循环
1．碳循环的过程
(1)请写出图中各标号的名称
a．生产者；b．消费者；c．呼吸作用；d．光合作用和化能合成作用；e．呼吸作用；f．化石燃料的燃烧。
分解者的分解作用不完全等同于分解者的呼吸作用。分解作用包括胞内分解作用和胞外分解作用。
(2)碳的存在形式与循环形式
(3)碳循环途径
2．温室效应
1．(人教版选择性必修2 P63与社会的联系)大量植树造林可缓解温室效应，原因是_________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
提示：大量植树造林可增加CO2从大气中的CO2库到生物群落的吸收速率，减少大气中CO2的含量
3．生态系统的物质循环
(1)物质：组成生物体的碳、氢、氧、氮、磷、硫等元素。
(2)范围：生物群落和非生物环境之间。
(3)特点：全球性、循环往复运动。
(4)应用：农业生产中常采用种养结合的模式。
2．(人教版选择性必修2 P67拓展应用T2)氮元素在生物群落与非生物环境间能循环利用。农业生产上还要不断地向农田中施加氮肥，原因是_______________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
提示：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全部归还土壤
二、生物富集
三、能量流动和物质循环的关系
1．区别
项目 能量流动 物质循环
形式 太阳能→化学能→热能
过程 沿食物链(网)单向流动 在生物群落与非生物环境之间循环往复
范围 生态系统各营养级 全球(生物圈)
特点 单向流动、逐级递减 全球性、循环往复运动
2．联系
(1)物质作为能量的载体，使能量沿着食物链(网)流动；能量作为动力，使物质能够不断地在生物群落和非生物环境之间循环往返。
(2)二者同时进行，相互依存、不可分割。
1．土壤中小动物呼吸作用产生的CO2参与生态系统的碳循环。 (√)
2．水生消费者对有机碳的利用，缓解了碳排放。 (×)
提示：水生消费者利用有机碳的生理过程为呼吸作用，氧化分解有机碳，释放二氧化碳，会加速碳的排放。
3．大气中的CO2进入生物群落的唯一方式是光合作用。 (×)
提示：CO2从非生物环境进入生物群落的方式还有化能合成作用等。
4．物质循环和能量流动是两个相对独立的过程。 (×)
提示：物质循环过程中伴随着能量流动，即二者同时进行，彼此相互依存，不可分割。
5．人类活动加速了铅的循环，改变了铅在环境中的分布。 (√)
1．用关键词、线段、箭头、方框等表示碳是如何进出生产者、消费者、分解者的。
提示：
2．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)。某草原早年因牧民们的畜牧养殖的放养过度和区域性人口密度增加的影响，常年处于CO2过饱和状态，经治理后，该草原生态系统每年的有机碳分解量低于生产者有机碳的合成量，实现了碳的零排放。
(1)草原土壤有机碳的分解会随着全球气候变暖而加剧，原因主要是什么？
_____________________________________________________________________。
提示：环境温度升高，分解者的分解作用增强
(2)碳在草原生物群落中主要以有机物的形式传递，碳循环具有全球性的主要原因是什么？
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
提示：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，CO2能够随着大气环流在全球范围内流动
(3)在草原生态系统修复过程中，为促进碳的固定可以采取的措施有哪些？(答出1点即可)
_____________________________________________________________________。
提示：适度提高草原植物的多样性
(4)该草原生态系统中有机碳分解是实现碳循环的重要途径，其中土壤有机碳的分解离不开土壤微生物的分解作用，为了验证该草原生态系统中土壤微生物对枯草具有分解作用，请简要写出实验设计思路。
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
提示：取该草原生态系统的土壤平均分为甲、乙两组，甲组不做处理，乙组进行灭菌处理，将等量且适量的枯草分别置于甲、乙两组土壤中，在相同且适宜的环境条件下放置一段时间，检测土壤中枯草分解情况
碳循环
1．(链接人教版选择性必修2 P62图文信息)某森林生态系统碳循环过程如图所示，其中甲、乙、丙、丁为生态系统的组成成分，A、B、C、D是丙中存在捕食关系的生物。下列有关叙述错误的是(　　)
A．乙和丁是物质循环中连接生物群落和非生物环境的重要成分
B．丙中的碳主要以有机物的形式传递，丙可促进物质循环
C．图中B和C为第二营养级，D为第二或第三营养级
D．乙、丙、丁中的碳可能通过非细胞呼吸的方式释放到甲中
C　[据图分析，乙是生产者，甲是非生物的物质和能量，丙是消费者，丁是分解者，生产者和分解者是物质循环中连接生物群落和非生物环境的关键成分，丙中的碳主要以有机物的形式传递，消费者在生态系统中起加快能量流动和物质循环的作用，A、B正确；A、B、C、D均为消费者，乙为生产者，图中B和C为第三营养级，D为第三或第四营养级，C错误； 乙、丙、丁中的碳可通过非细胞呼吸的方式释放到甲中，如燃烧，D正确。]
2．(链接人教版选择性必修2 P63与社会的联系)在碳循环过程中，地球系统存储碳的载体称为碳库，包括大气、土壤植物和海洋等。通过衡量各碳库对大气CO2的贡献，碳库可分为碳源(向大气中排放CO2)和碳汇(吸收大气CO2)。农田生态系统是最活跃的碳库，它既可能是碳源，也可能是碳汇。该碳库包括农作物碳库和土壤碳库，是维系社会系统粮食和工业原材料供应，调节大气CO2的重要组成部分。下列叙述错误的是(　　)
A．农作物碳汇等于农作物呼吸消耗减去人类收获和其他用途消耗量
B．农作物收获期短，粮食和秸秆大多被消耗掉，更容易成为碳源
C．农田土壤碳库由土壤有机碳、微生物活动和根系生长三部分构成
D．人类对土地的利用方式、耕作方式与管理等影响农田土壤的碳汇
A　[碳汇是指吸收大气CO2，则农作物碳汇指农作物光合作用固定的二氧化碳量，A错误；粮食和秸秆大多被消耗掉，更加容易成为碳源，B正确；依题意，碳库可分为碳源(向大气中排放CO2)和碳汇(吸收大气CO2)，则农田土壤碳库由土壤有机碳、微生物活动和根系生长三部分构成，C正确；人类活动很大程度上改变了土壤呼吸，导致土壤CO2释放急剧增加，因此，人类对土地的利用方式、耕作方式与管理等影响农田土壤的碳汇，D正确。]
生物富集
3．(链接人教版选择性必修2 P63－64图文信息)植物对重金属的生物富集系数是指某种重金属元素在植物体内与土壤中含量的比值。某矿区三个样地Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的污染程度依次加重，统计甲、乙植物对矿区重金属铅(Pb)、镉(Cd)及锌(Zn)的富集系数如表所示。据表分析，以下叙述合理的是(　　)
植物 Pb富集系数 Cd富集系数 Zn富集系数
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅰ Ⅱ Ⅲ
甲 1.25 3.74 6.21 4.76 10.29 15.97 2.44 5.30 9.19
乙 0.34 0.61 1.21 1.93 2.51 3.08 1.27 1.58 2.70
A．两种植物体内重金属含量高于土壤
B．甲更适合用于该矿区土壤修复
C．乙对Pb的富集能力高于Cd和Zn
D．乙对Cd富集量与土壤污染程度无关
B　[Pb污染程度为Ⅰ、Ⅱ时，乙对Pb富集系数均小于1，说明体内重金属含量低于土壤，A错误；甲对Pb、Cd和Zn富集系数均高于乙，说明甲更易吸收重金属，因此甲更适合用于该矿区土壤修复，B正确；乙对Pb的富集系数均小于Cd和Zn的富集系数，因此乙对Pb的富集能力低于Cd和Zn，C错误；污染程度依次加重，Cd富集系数逐渐增大，因此乙对Cd富集量与土壤污染程度有关，D错误。]
物质循环和能量流动的关系分析
4．(2024·辽宁沈阳二模)图甲是某生态系统中部分成分之间联系的局部图，图乙表示能量流经F营养级的示意图(a、b、c表示能量)，下列叙述正确的是(　　)
A．图甲中D是三级消费者，图中缺少C→A的过程
B．碳在E与其他生物成分之间是以CO2的形式循环的
C．图乙中能量b表示用于F自身生长、发育和繁殖的能量
D．流入B营养级的能量最多是(c2＋b)×4%或a×4%
C　[图甲中D表示次级消费者，A错误；碳在E(生产者)与其他生物成分之间是以含碳有机物的形式传递的，B错误；图乙中能量b可表示F用于生长、发育和繁殖的能量，C正确；F的同化量是a，按照传递效率20%计算，B最多可得到的能量为a×20%×20%＝a×4%，a＝b＋c1，所以流入B营养级的能量最多是(c1＋b)×4%或a×4%，D错误。]
5．(2024·广东深圳模拟)“作物—蚯蚓”种养模式是一种重要的菜田生态模式。某农科所在2019～2021年连续3年调查“花菜—蚯蚓”种养田杂草物种数，调查时挑选5块地势平坦、大小接近(约3 000 m2)的田地开展杂草调查。于花菜移栽后45 d左右，采用随机取样计数法，每块田调查10个点，每个点面积1 m2，记录杂草物种数，得到图1所示结果。图2为生态系统的物质循环部分示意图，甲、乙、丙、丁表示生态系统的相关成分。回答下列问题：
(1)调查“花菜—蚯蚓”种养田杂草物种数时，实验组为“花菜—蚯蚓”种养田，对照组为__________________________________，在实验期间，不同田地栽培和管理措施相同，__________(填“使用”或“不使用”)除草剂。调查中发现，“花菜—蚯蚓”种养田中的蚯蚓在土壤中随机分布，这__________(填“属于”或“不属于”)群落的水平结构。
(2)调查的“花菜—蚯蚓”种养田就是一个生态系统，其中的蚯蚓以腐烂的有机物为食，从生态系统组成成分看，“花菜—蚯蚓”种养田中的蚯蚓对应图2中的______，它们在生态系统中的作用有___________________________________。图2要表示完整的碳循环过程，还应补充的两个重要过程是______________________________(用文字和箭头的形式表示)。
(3)从图1调查结果看，蚯蚓对花菜田间杂草物种数的影响是____________________________。蚯蚓在花菜田间生活过程中，同化的能量一部分用于自身________________________，一部分在进行____________的过程中以热能的形式散失，该过程也促进了生态系统的碳循环。
[解析]　(1)根据图1中有“花菜—蚯蚓”种养田和花菜单一种植田这两个组别可知，对照组为(未接种蚯蚓的)花菜单一种植田。实验的目的是调查“花菜—蚯蚓”种养田中杂草物种数，因此实验期间不能使用除草剂，避免影响植物的生长。蚯蚓是一个物种，不属于群落，因此蚯蚓在土壤中随机分布，这不属于群落的水平结构。(2)因为蚯蚓以腐烂的有机物为食，所以此时蚯蚓属于分解者，对应图2中的丙。蚯蚓在生态系统中的作用为将动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物。据题图分析可知，丁为生产者，甲和乙为消费者，丙为分解者，该题图中缺少大气CO2→丁，表示光合作用的箭头，还缺少甲→丙，表示消费者甲的遗体残骸等被分解者利用的箭头。(3)由图1可知，与花菜单一种植田相比，“花菜—蚯蚓”种养田的杂草物种数更少，说明蚯蚓对花菜田间杂草的影响是降低了田间杂草物种数。摄入量等于粪便量加上同化量，其中同化的能量一部分用于自身的生长、发育和繁殖等生命活动，一部分通过呼吸作用以热能的形式散失。
[答案]　(1)(未接种蚯蚓的)花菜单一种植田　不使用　不属于　(2)丙　将动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物　大气CO2→丁、甲→丙　(3)降低了田间杂草物种数　生长、发育和繁殖等生命活动　呼吸作用
考点2　生态系统的信息传递
一、信息传递的种类和作用
1．生态系统中信息的种类
2．信息传递的过程
3．信息传递在生态系统中的作用
(人教版选择性必修2 P70－71思考·讨论)烟草植株释放的化学物质，在白天与夜间是否都使它本身受益？为什么？_______________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
提示：是。因为烟草植株在白天可以吸引蛾幼虫的天敌，防止蛾幼虫的取食，夜间能够驱赶夜间活动的雌蛾，使它们不能在植物叶片上产卵
二、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。
1．在生态系统的信息传递中，需要植物的叶、芽及细胞中的光敏色素等信息受体。 (√)
2．雄鹿常通过吼叫、嗅闻等方式获得繁殖机会，其中嗅闻利用的信息种类属于化学信息。 (√)
3．“油菜花开陌野黄，清香扑鼻蜂蝶舞。”油菜花通过物理、化学信息吸引蜂蝶。 (√)
4．玫瑰吸引天敌防治害虫，体现了生态系统信息调节生物种间关系的功能。 (√)
5．采用灯光诱虫杀虫利用了物理信息的传递。 (√)
2020年一场史上罕见的蝗虫灾害席卷东非和亚欧大陆，大量毁坏当地的草场、作物，对粮食安全造成了巨大的威胁。
(1)亚洲飞蝗的雌雄成虫在性成熟期可以利用前翅中闰脉上着生的发声齿与后足股节内侧隆线摩擦发声，据此分析此信息属于哪一类型？
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)有论文指出：“蝗虫从独居到群居的转变，始于它们相互吸引而聚集在一起，发现并嗅到对方发出的气味(4-乙烯基苯甲醚)，或者用后肢彼此触碰。”此文中存在哪些信息类型？又说明了信息传递的什么功能？
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)有研究表明，植物释放的气味对蝗虫食物的选择行为起了决定性的作用，由此说明生态系统中信息传递的作用是什么？
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(4)可以利用创造不利于蝗虫生活的生态条件控制蝗灾，例如，修筑堤坝、疏浚河道、挖排水沟等方法，其原理是什么？采用化学农药防治和生物防治等防治措施可快速有效地控制蝗灾，和前者相比，生物防治的优势是什么？生物防治可以采取的措施有哪些？(答出两点即可)
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(5)巴基斯坦发生蝗灾时，有人建议派10万浙江鸭前往增援，用鸭子治蝗的技术方法属于什么防治？专家未予采纳，请推测其理由。
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(6)散居型蝗虫并不会对农作物造成大的危害，研究表明，散居型蝗虫密度增大时，体内会释放大量“集群信息素”，在蝗虫的触角上存在感知该种信息素的嗅觉受体，从而使蝗虫由散居转化为群居，这项研究使绿色防控成为可能。据此研究，请提出有关蝗灾防治方法的设想：___________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
提示：(1)物理信息
(2)文中存在化学信息和行为信息；信息传递有利于生命活动的正常进行和种群的繁衍
(3)调节生物的种间关系，进而维持生态系统的平衡与稳定
(4)原理是降低蝗虫的环境容纳量；生物防治的优势是对人类生存环境无污染；引入该生物的捕食者、寄生者和引入有利于人类的该生物的竞争者
(5)生物防治。该方法见效慢，容易造成外来物种入侵；该操作成本高(运输、饲料、管理等)；浙江鸭和蝗虫的生活环境不同
(6)可根据“集群信息素”的结构设计拮抗剂，阻止蝗虫的聚集(或使用干扰“集群信息素”接收的化学物质)
信息传递的种类、作用及应用
1．(链接人教版选择性必修2 P68－69正文)研究发现，某种芦鹀分布在不同地区的三个种群，因栖息地环境的差异导致声音信号发生分歧。不同芦鹀种群的两个和求偶有关的鸣唱特征，相较于其他鸣唱特征有明显分歧。因此推测和求偶有关的鸣唱特征，在芦鹀的早期物种形成过程中有重要作用。下列叙述错误的是(　　)
A．芦鹀的鸣唱声属于物理信息
B．求偶的鸣唱特征是芦鹀与栖息环境之间协同进化的结果
C．芦鹀之间通过鸣唱形成信息流，芦鹀既是信息源又是信息受体
D．和求偶有关的鸣唱特征的差异，表明这三个芦鹀种群存在生殖隔离
D　[物理信息是指通过物理过程传递的信息，芦鹀的鸣唱声属于物理信息，A正确；某种芦鹀分布在不同地区的三个种群，因栖息地环境的差异导致声音信号发生分歧，由此可知，求偶的鸣唱特征是芦鹀与栖息环境之间协同进化的结果，B正确；完整信息传递过程包括了信息源、信道和信息受体，芦鹀之间通过鸣唱形成信息流，芦鹀既是信息源又是信息受体，C正确；判断两个种群是否为同一物种，主要依据是它们之间是否存在生殖隔离，仅由和求偶有关的鸣唱特征的差异，无法判断这三个芦鹀种群是否存在生殖隔离，D错误。]
2．(链接人教版选择性必修2 P70－71思考·讨论)烟草植株在4～10月开花，开花需要光信息刺激。当烟草植株受到蛾幼虫攻击后，能够产生和释放信息素。信息素白天可以吸引蛾幼虫的天敌来捕食蛾幼虫，夜晚又可以驱除夜间活动的雌蛾，使它们不能停留在叶片上产卵。相关叙述或推断合理的是(　　)
A．光信息刺激植物开花，体现生命活动的正常进行离不开信息的传递
B．“深山密林，猿声尖啼”所体现的信息类型与信息素相同
C．信息素只能作用于不同种生物，维持生态系统的平衡与稳定
D．信息传递可以调节捕食者和被捕食者的数量，影响种间关系
D　[植物开花是繁殖行为，光信息刺激植物开花，体现了种群的繁衍离不开信息的传递，A不符合题意；“深山密林，猿声尖啼”所体现的是声信息，属于物理信息，信息素是化学物质，属于化学信息，B不符合题意；信息素可以作用于同种生物，也可以作用于不同种生物，C不符合题意；依题意“信息素白天可以吸引蛾幼虫的天敌来捕食蛾幼虫，夜晚又可以驱除夜间活动的雌蛾，使它们不能停留在叶片上产卵”可知，信息传递可以调节捕食者和被捕食者的数量，影响种间关系，推断合理，D符合题意。]
　判断生态系统信息传递种类的方法
(1)从信息传播的途径判断
①涉及声音、颜色、植物形状、磁场、温度等物理因素，可判断为物理信息。
②涉及的信息载体为化学物质，如动物的性外激素，可判断为化学信息。
③涉及动物的特殊行为，“肢体语言”可判断为行为信息。
(2)从文字表述的着重点判断
①孔雀开屏，如果是通过羽毛的颜色等传递给对方，则属于物理信息。
②孔雀开屏，如果是通过行为传递给对方，则属于行为信息。
综合考查生态系统的功能
3．(链接人教版选择性必修2 P80选择题T3)生态系统中物质循环、能量流动和信息传递每时每刻都在进行，下列与之相关的叙述，正确的是(　　)
A．物质循环往复意味着生态系统在物质上都是自给自足的
B．数量金字塔和生物量金字塔均可倒置
C．只有生物才会对信息有反应，因此信息传递只发生在生物群落内部
D．生态系统中的物质循环、能量流动和信息传递都是沿食物链进行的
B　[并不是任何生态系统都能自给自足，如农业生态系统中农作物不断的输出，需要不断的补充矿质元素，A错误。生物数量金字塔可能是倒置的，如一棵树上可能会有很多昆虫。生物量金字塔也可能是倒置的，海洋生态系统某一时刻调查到的浮游植物的生物量可能低于浮游动物的生物量，B正确。信息传递可以发生在生物群落内部，也可以发生在生物群落与非生物环境之间，C错误。物质循环发生在生物群落和非生物环境之间，信息传递往往是双向的，不一定沿着食物链传递，D错误。]
　　信息传递与能量流动、物质循环的关系辨析
能量流动 物质循环 信息传递
特点 单向流动、逐级递减 循环往复运动、全球性 往往是双向的
范围 生态系统中各营养级 生物圈 生物之间，生物与非生物环境之间
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，形成一个统一整体
1．(2024·江西卷)假设某个稳定生态系统只存在一条食物链。研究人员调查了一段时间内这条食物链上其中4种生物的相关指标(如表，表中“—”表示该处数据省略)。根据表中数据，判断这4种生物在食物链中的排序，正确的是(　　)
物种 流经生物的能量(kJ) 生物体内镉浓度(μg/g) 生物承受的捕食压力指数(一般情况下，数值越大，生物被捕食的压力越大)
① — 0.03 15.64
② — 0.08 —
③ 1.60×106 — 1.05
④ 2.13×108 — —
A．④③①②　　　　　　 B．④②①③
C．①③②④ D．④①②③
D　[根据流经生物的能量判断④的营养级低，③的营养级高；根据生物体内镉浓度判断①的营养级低，②的营养级高；根据生物承受的捕食压力指数判断，①的捕食压力指数大于③，所以①的营养级低于③，综合判断4种生物在食物链中的排序是④①②③，D正确。]
2．(2023·江苏卷)我国天然林保护工程等国家重点生态工程不仅在生态恢复、生物多样性保护等方面发挥着重要作用，还显著增加了生态系统的固碳能力。下列相关叙述正确的是(　　)
A．天然林的抵抗力稳定性强，全球气候变化对其影响不大
B．减少化石燃料的大量使用可消除温室效应的形成
C．碳循环中无机碳通过光合作用和化能合成作用进入生物群落
D．天然林保护是实现碳中和的重要措施，主要体现了生物多样性的直接价值
C　[天然林由于组成成分复杂，群落结构就复杂，抵抗力稳定性就强，但全球气候变化会影响天然林的成长，A错误；减少化石燃料的大量使用可减缓温室效应的形成，但不能消除，B错误；碳循环中无机碳二氧化碳通过光合作用和化能合成作用进入生物群落，C正确；天然林保护是实现碳中和的重要措施，主要体现了生物多样性对生态系统起调节作用的间接价值，D错误。]
课时分层作业(四十八)　生态系统的物质循环与信息传递
1．(2024·安徽卷)磷循环是生物圈物质循环的重要组成部分。磷经岩石风化、溶解、生物吸收利用、微生物分解，进入环境后少量返回生物群落，大部分沉积并进一步形成岩石。岩石风化后磷再次参与循环。下列叙述错误的是(　　)
A．在生物地球化学循环中，磷元素年周转量比碳元素少
B．人类施用磷肥等农业生产活动不会改变磷循环速率
C．磷参与生态系统中能量的输入、传递、转化和散失过程
D．磷主要以磷酸盐的形式在生物群落与非生物环境之间循环
B　[细胞中碳元素的含量高于磷元素，故在生物地球化学循环中，磷元素年周转量比碳元素少，A正确；人类施用磷肥等农业生产活动，使部分磷留在非生物环境里，会改变磷循环速率，B错误；植物吸收利用的磷可用于合成磷脂、ATP、NADPH、DNA、RNA等物质，故磷参与生态系统中能量的输入、传递、转化和散失过程，C正确；磷主要以磷酸盐的形式在生物群落与非生物环境之间循环，D正确。]
2．(2024·湖北襄阳模拟)如图为某稻田生态系统的碳循环图解，A、B、C代表生态系统成分，数字表示碳的流动。下列叙述正确的是(　　)
A．①主要指光合作用，联系生物群落与非生物环境的关键成分是B和C
B．C属于分解者，生物群落中的其他生物均可为它提供物质和能量
C．①过程固定的CO2等于⑥＋⑦过程释放的CO2即可实现碳中和
D．碳在①②④⑤过程中以 CO2形式传递
B　[图示A可以与生产者进行双向箭头交换，表示非生物的物质和能量，B是消费者，C是分解者，①主要指生产者的光合作用，联系生物群落与非生物环境的关键成分是生产者和分解者，A错误；C是分解者，生物群落中的其他生物(包括生产者、消费者)的遗体残骸等会流向分解者，均可为它提供物质和能量，B正确；①固定的CO2＝⑥＋⑦＋②＋人类对煤、石油等的利用过程中排放的CO2，才能实现碳中和，C错误；碳在生物群落与非生物环境之间①②过程中主要以CO2的形式传递，而在群落内部④⑤过程中主要以含碳有机物的形式传递，D错误。]
3．(2024·山东青岛模拟)海草床生态系统中的有机碳大部分存储于沉积物中。海草固碳有两大途径：光合作用固碳和截获海水中的有机悬浮颗粒物。近年来，海草床急剧衰退，其沉积物有机碳储存潜力下降，下图是海草床退化导致碳损失示意图。下列说法错误的是(　　)
A．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
B．当海草床退化后，大气中的CO2的浓度有可能会升高
C．海草床通过截获海水中的有机悬浮颗粒物，有机碳中的能量流入海草体内
D．藻类爆发后水中的光照强度减弱，使海草固碳能力下降
C　[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，A正确；当海草床退化后，固定的CO2减少，故大气中CO2的浓度可能会升高，B正确；有机碳中的能量不能流入海草体内，C错误；水体富营养化会使藻类爆发，使水体中的光照强度减弱，从而导致海草的光合作用减弱，使海草固碳能力下降，D正确。]
4．(2024·江苏南京二模)下列关于生命系统中的信息传递的叙述，正确的是(　　)
A．真核细胞内，染色体组蛋白的合成过程中存在信息传递
B．环境中食物及营养状况会引起生物行为发生变化属于行为信息
C．信息传递过程中，信息源和信息受体的角色一般不可以相互转换
D．高等生物除细胞间形成通道外都需要细胞膜上受体实现信息传递
A　[真核细胞内，染色体组蛋白的合成过程中涉及转录和翻译过程，存在信息传递，A正确；动物的特殊行为，对于同种或异种生物能够传递某种信息属于行为信息，环境中食物及营养状况会引起生物行为发生变化不属于行为信息，B错误；信息传递通常是双向的，信息传递过程中，信息源和信息受体的角色可以相互转化，C错误；高等生物的信息交流有借助细胞膜上受体的，有通过通道的，还有通过细胞内受体的，D错误。]
5．(2025·湖南长沙模拟)中华蜜蜂，又称中蜂，是我国特有的蜂种，以其强大的采集能力、漫长的采蜜期和较低的饲料消耗而著称，非常适合在山区养殖。研究表明，中蜂的生存面临着来自意大利蜜蜂(意蜂)和胡蜂的双重威胁；意蜂不仅与中蜂争夺蜜源，而且其翅膀振动的频率与中蜂相近，易被中蜂的触角误认，导致意蜂侵入蜂巢并攻击中蜂蜂王；此外，意蜂还能传播如囊状幼虫病等疾病给中蜂，造成其大量死亡。另一方面，胡蜂(能采蜜)作为捕食者，体型庞大且攻击性强，能够捕食中蜂。以下推测中错误的是(　　)
A．胡蜂在该生态系统中所处的营养级不低于中蜂
B．意蜂和中蜂的生态位重叠程度大于胡蜂和中蜂
C．意蜂通过传递行为信息，使中蜂将其误认为同类
D．胡蜂和意蜂的入侵都可提高中蜂种群的死亡率，降低中蜂数量
C　[胡蜂能够捕食中蜂，故胡蜂在该生态系统中所处的营养级不低于中蜂，A正确。意蜂不仅与中蜂争夺蜜源，而且其翅膀振动的频率与中蜂相近，易被中蜂的触角误认，故意蜂和中蜂的生态位重叠程度大于胡蜂和中蜂，B正确。故意蜂翅膀振动的频率通过传递物理信息，使中蜂将其误认为同类，C错误。故意蜂侵入蜂巢并攻击中蜂蜂王；意蜂还能传播如囊状幼虫病等疾病给中蜂，造成其大量死亡。胡蜂能够捕食中蜂，故胡蜂和意蜂的入侵都可提高中蜂种群的死亡率，降低中蜂数量，D正确。]
6．(2024·甘肃卷)土壤镉污染影响粮食生产和食品安全，是人类面临的重要环境问题。种植富集镉的植物可以修复镉污染的土壤。为了筛选这些植物，某科研小组研究了土壤中添加不同浓度镉后植物A和B的生长情况，以不添加镉为对照(镉含量为0.82 mg·kg-1)。一段时间后，测量植物的地上、地下生物量和植物体镉含量，结果如下表。下列叙述错误的是(　　)
镉浓度(mg·kg-1) 地上生物量(g·m-2) 地下生物量 (g·m-2) 植物体镉含量 (mg·kg-1)
植物A 植物B 植物A 植物B 植物A 植物B
对照 120.7 115.1 23.5 18.0 2.5 2.7
2 101.6 42.5 15.2 7.2 10.1 5.5
5 105.2 35.2 14.3 4.1 12.9 7.4
10 97.4 28.3 12.1 2.3 27.4 11.6
A．在不同浓度的镉处理下，植物A和B都发生了镉的富集
B．与植物A相比，植物B更适合作为土壤镉污染修复植物
C．在被镉污染的土壤中，镉对植物B生长的影响更大
D．若以两种植物作动物饲料，植物A的安全风险更大
B　[由表可知，与对照组相比，不同浓度的镉处理下，植物A和B的植物体镉含量都有所增加，说明植物A和B都发生了镉的富集，A正确；由表可知，在不同浓度的镉处理下，植物A的植物体镉含量、地上生物量和地下生物量都高于植物B，植物A更适合作为土壤镉污染修复植物，B错误，由表可知，不添加镉的对照组植物A和植物B的地上生物量和地下生物量相差不是特别大，而在相同的镉处理下，植物A和植物B的地上生物量和地下生物量都明显下降，且植物B下降的幅度大，说明镉对植物B生长的影响更大，C正确；由表可知，在不同浓度的镉处理下，植物A的植物体镉含量高于植物B，说明植物A对镉的富集能力更强，若以植物A作动物饲料，镉会沿着食物链进行富集，安全风险更大，D正确。]
7．(不定项)(2024·吉林长春模拟)南方农民将当年收获的小麦秸秆剪成小段，于7月20日开始分别进行露天堆放、水泡和土埋3种方式的处理，每隔15天检测一次秸秆腐解残留量，结果如图。下列分析不合理的是(　　)
A．秸秆还田后翻耕土埋应是利用秸秆的合理方法
B．从堆放、水泡2条曲线可以推测好氧微生物分解能力高于厌氧微生物
C．若实验条件的环境温度较低，则3条曲线的位置将呈现下移趋势
D．秸秆还田有利于提高土壤肥力，进而增加土壤微生物的数量，减少环境污染
BC　[秸秆还田后翻耕土埋，可以减少人类对于生态系统的影响，有利于保护生态环境，还可以使土地肥沃，是利用秸秆的合理方法，A合理；堆放曲线高于水泡曲线，但秸秆的分解受温度、微生物种类、数量的影响，不能得出好氧微生物和厌氧微生物分解能力的强弱，B不合理；温度降低，分解者的分解速率下降，秸秆的分解速度减慢，曲线位置不会呈现下移趋势，C不合理；秸秆还田有利于增加土壤中的营养物质，提高土壤肥力，为土壤微生物的生长、繁殖提供有力条件，进而增加土壤微生物的数量，加大分解力度，减少环境污染，D合理。]
8．(2024·黑龙江哈尔滨模拟)“海洋牧场”是一种新型海水生态养殖模式，即在上层挂绳养殖海带等藻类，在中层挂笼养殖牡蛎等滤食性贝类，在底层设置人工鱼礁，养殖海参等底栖杂食动物。下图甲是该“海洋牧场”部分构造和物质循环关系图。图乙是该生态系统部分生物的能量流动过程(a～d表示能量值)。下列相关说法中错误的是(　　)
A．“海洋牧场”分层养殖模式有利于充分利用环境资源
B．图甲中浮游动物等消费者的存在加快了该生态系统的物质循环
C．图乙中a、c值都不属于牡蛎的同化量，牡蛎用于生长、发育和繁殖的能量值为b
D．为支持海产品的持续输出，该生态养殖模式需要不断进行物质投入
C　[“海洋牧场”分层养殖模式有利于充分利用环境资源，进而提高经济效益，A正确；图甲中浮游动物等属于消费者，消费者的存在加快了该生态系统的物质循环，B正确；图乙中a为牡蛎的粪便，其中的能量属于上一营养级，不属于牡蛎的同化量，而c值属于牡蛎的呼吸消耗，属于牡蛎的同化量，C错误；由于海产品不断被带离该生态系统，因此为支持海产品的持续输出，该生态养殖模式需要不断进行物质投入，D正确。]
9．(不定项)(2024·山东日照期末)氮沉降是指大气中的氮元素降落到陆地和水体的过程。研究人员在同一草原上选取物种多样性不同的样地开展实验来探究氮沉降背景下刈割(割去植物地上部分)对草原生态系统储碳功能的影响。实验处理及结果如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A．4、5、6组中添加硝酸铵的目的是模拟氮沉降环境
B．草原生态系统中，碳输入生物群落的主要形式是有机物
C．由图可知，氮沉降会降低生态系统的储碳能力
D．氮沉降背景下，刈割可解除多样性降低对生态系统储碳能力的负效应
BC　[本实验是探究氮沉降背景下刈割(割去植物地上部分)对草原生态系统储碳功能的影响，1、2、3组均未添加硝酸铵，而4、5、6组添加硝酸铵，其目的是模拟氮沉降环境，A正确；草原生态系统中，碳输入生物群落的主要形式是二氧化碳，B错误；由图可知，1、2组未添加硝酸铵的储碳能力高于4、5组添加硝酸铵的储碳能力，而3组未添加硝酸铵的储碳能力低于6组添加硝酸铵的储碳能力，所以氮沉降不一定降低生态系统的储碳能力，C错误；分析题图，第6组(氮沉降背景下刈割处理)的生态系统储碳能力高于第3组(非氮沉降背景下刈割)，结合C项说明刈割可在氮沉降背景下更明显地对抗多样性降低对生态系统储碳能力的负效应，D正确。]
10．(13分)(2024·山东实验中学模拟)镉(Cd)造成的水体污染已成为世界各国共同关注的环境问题。科研人员为筛选适合华北某地区Cd污染修复的水生植物，用不同浓度Cd溶液处理本地沉水植物和浮水植物，并检测不同浓度Cd溶液下两类植物的生长量和单位干重Cd的含量，结果如下图1所示。回答下列问题：
(1)由图1可知，水体Cd浓度较大时，应选____________植物用于修复水体，依据是_________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)为了进一步筛选，研究人员从Cd污染水体中取底泥，分别栽培苦藻、灯笼藻和眼子菜，并测定不同部位的富集系数(代表富集能力)和迁移系数(指由地下部分向地上部分迁移的能力)，结果如图2所示。根据研究结果，若要采用及时收割地上部分并无害化处理以达到修复目的，则应选择________作为最佳植物，主要原因是______________________________________。根据以上研究，你认为植物修复具有的显著优势是_______________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)经历一段时间的修复，Cd污染物含量显著下降至符合国家标准后，该地被打造成湿地公园，在对受污染后的湿地进行修复时，专家组选择了净化能力较强的多种水生植物并进行合理布设，同时考虑节省投资和维护成本，该做法主要遵循了生态工程建设的______________原理。若对湿地公园内土壤进行小动物丰富度的调查，调查方法为________________，湿地中的挺水植物如荷花、菖蒲对光信息非常敏感，当日照时间达到一定长度时才会开花，这说明信息传递的功能是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(4)某生物学兴趣小组根据湿地公园内部分调查对象构建了食物网。以沉水植物为食的动物称为初级消费者，下表是初级消费者能量流动情况：
项目 摄入量[J/(hm2·a)] 粪便量[J/(hm2·a)] 呼吸量[J/(hm2·a)]
初级消费者 1.06×109 3×108 7.1×108
次级消费者 3.9×107 1.9×106 2.18×107
据表可知初级消费者同化的能量中不经次级消费者的任何作用而直接流向分解者的能量最多为_______________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
[解析]　(1)随着Cd浓度增大，沉水植物吸收总量大于浮水植物，说明水体Cd浓度较大时，应选沉水植物。(2)结合图2可知，苦藻地上部分富集能力和迁移能力较强，可作为及时收割地上部分并无害化处理以达到修复目的的最佳植物。根据上述事实可以得出：植物修复具有的显著优势是便于将含Cd的生物材料打捞并运出该生态系统。(3)依据题干信息，湿地修复选择了净化能力较强的多种水生植物，并进行合理布设，体现了自生原理，同时考虑节省投资和维护成本，体现了整体原理。调查土壤中小动物的丰富度，采用取样器取样法。光信息属于物理信息，当日照时间达到一定长度时植物才会开花，体现的信息传递的功能是生物种群的繁衍离不开信息的传递。(4)初级消费者同化的能量＝摄入量－粪便量＝7.6×108 J/(hm2·a)，用于自身生长、发育和繁殖的能量＝7.6×108－7.1×108＝5×107 J/(hm2·a)，不经次级消费者的任何作用而直接流向分解者的能量最多为5×107－3.9×107＝1.1×107 J/(hm2·a)。
[答案]　(除标注外，每空1分，共13分)(1)沉水　在Cd浓度较大时，沉水植物吸收镉总量大于浮水植物　(2)苦藻　苦藻地上部分富集能力和迁移能力较强(2分)　便于将含Cd的生物材料打捞并运出该生态系统(2分)　(3)自生、整体　取样器取样法　生物种群的繁衍离不开信息的传递(2分)　(4)1.1×107 J/(hm2·a)(2分)
(教师用书独具)
1．(2024·吉林长春模拟)为了缓解温室效应，中国将逐步实现碳达峰(CO2排放量达到峰值)，碳中和(CO2排放量与减少量相等)。下列相关分析正确的是(　　)
A．大气中CO2的迅速增加是造成酸雨、臭氧层空洞、温室效应的主要原因
B．在生态系统的各组分之间碳循环主要以含碳有机物的形式进行
C．碳达峰时大气中CO2的浓度没有达到最大
D．④代表的生理过程为呼吸作用
C　[二氧化硫等气体的释放是造成酸雨的主要原因，氟利昂等制冷剂的使用造成臭氧层空洞，A错误；碳循环在生物群落内部主要以含碳有机物的形式进行，在生物群落与非生物环境之间主要以CO2的形式进行，B错误；碳达峰时只是CO2排放量达到峰值，之后排放量逐渐降低，但是大气中CO2浓度还在上升，C正确；④代表的生理过程为光合作用或化能合成作用，D错误。]
2．(不定项)(2024·黑龙江大庆一模)苹果蠹蛾是一类严重影响苹果生产和销售的蛀果害虫，其幼虫钻入果实内，造成大量虫害果，并导致果实成熟前脱落和腐烂。下列有关防治措施的叙述，正确的是(　　)
① 卵开始孵化期和成虫羽化盛期喷施杀虫剂
② 苹果蠹蛾成虫期，将装有性引诱剂(信息素)的小纸袋挂于果树枝头，以混淆和干扰雌雄蛾交配，从而减少产卵数
③ 苹果蠹蛾成虫期，在果园架设黑光灯，每天天黑以后打开，天亮以后关闭，及时清理收虫袋
④ 在果树的主干及主要分枝处束草、布环，人工营造苹果蠹蛾化蛹越冬的场所，诱集幼虫，集中销毁
A．①和②利用化学防治的方法降低苹果蠹蛾的种群数量
B．②通过影响苹果蠹蛾正常的性别比例来降低种群密度
C．③中苹果蠹蛾接收的是物理信息，来自非生物环境
D．与①相比较，措施②③④对苹果园环境污染少
CD　[喷施杀虫剂防治害虫，杀虫剂杀灭害虫，增大害虫种群的死亡率，属于化学防治，②利用性引诱剂干扰正常交尾进而降低出生率，从而降低苹果蠹蛾的种群密度，属于生物防治，A、B错误；③中利用黑光灯诱捕苹果蠹蛾，该过程中接收的是物理信息，来自非生物环境，C正确；①属于化学防治，化学防治会污染环境，措施②③④对苹果园环境污染少，D正确。]
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