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第35讲　第二课时　生态系统的物质循环、信息传递
考点一 生态系统的物质循环
夯实基础 精研教材
1.物质循环概念　　　　　 元素的循环
碳、氢、氧、氮、
磷、硫
全球性
2.碳循环
(1)概念:　　　　　在生物圈中的循环过程称为碳循环。
(2)碳的存在形式及循环途径
碳元素
含碳有机物
CO2　
光合作用和某些微生物的化能合成作用
呼吸作用
化石
燃料
(3)过程图解
图中标号代表的含义a.　　　　　,b.消费者,c.　　　　　　　　,
d.　　　　 　　　　　,e.　　　　　　　　,f.　　　　　　　　。
生产者
呼吸作用
光合作用和化能合成作用
呼吸作用
化石燃料燃烧
(4)温室效应
3.能量流动与物质循环的关系
单向流动、逐级递减
全球性、循环往复运动
载体　
动力
4.生物富集
不易
重金属
有机化合物
放射性物质
大气
水
生物迁移
教材深挖
1.(选择性必修2 P67拓展应用2)氮元素在生物群落与非生物环境间_____　　　　(填“能”或“不能”)循环利用。请解释需不断向农田中施加氮肥的原因:
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　。
能
农田是人工生态系统,以提高农作物的产量,使能量更多地流向人类,满足人类需要为目的。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自农田生态系统输出,其中的氮元素并不能都归还土壤,所以需要施加氮肥
2.(选择性必修2 P64正文)生物富集与能量流动有什么区别
①生物富集是某些物质沿食物链不断积累;能量流动是能量沿食物链逐级递减;②生物富集沿食物链(网)传递的是不易被分解的重金属物质、有机农药等,能量流动沿食物链(网)传递的是有机物中的化学能
易错排查
1.水生消费者对有机碳的利用,缓解了碳排放。(2023·湖北卷)(　　)
2.碳在非生物环境与生物群落之间主要以CO2形式循环。(　　)
3.碳循环中生物的呼吸作用和微生物的分解作用,导致了温室效应现象的出现。(　　)
4.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。(　　)
5.土壤微生物能够分解土壤中的有机物,促进物质循环,它们属于生态系统的分解者。(　　)
×
√
×
√
√
思维探究 考教衔接
(根据2018·浙江卷、2021·广东卷、2021·福建卷情境设计)某自然生态系统碳循环的部分示意图如下,回答下列问题。
(1)图中的字母　　　　表示大气中的CO2,由于受到许多因素的影响,其含量夏季　　　　冬季;随着CO2被生产者吸收转变成体内物质进入生物群落,再被图中的A、B的　　　　和C的分解作用以及E的燃烧,转变成CO2后再重新循环。若此生态系统中的生物群落处在正常演替过程中,生产者吸收的CO2量　　　　整个生物群落排放的CO2量。
D
低于
呼吸作用
大于
(2)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　 　。
(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。
碳平衡
极地冰雪和高山冰川融化、海平面上升等
碳释放
碳吸收
考法练透 素养提升
考法一　碳循环的过程及其他元素的物质循环
1.(2025·八省联考陕西卷)工农业生产等人类活动影响生态系统的碳、氮循环。下列叙述错误的是(　　)
A.氮元素会沿食物链逐渐在生物体内积累,导致出现生物富集现象
B.碳、氮循环与生态系统能量传递和信息传递相伴发生
C.在农业生产中,增加固氮植物的配比可促进氮元素的循环
D.施氮肥有利于提高作物产量,使人类生态足迹值增大
A
解析 生物富集是指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,如重金属、DDT等物质,氮元素会沿食物链逐渐在生物体内转移,但不会在生物体内积累,不会出现生物富集现象,A项错误;物质循环、能量流动和信息传递是生态系统三大功能,它们相互依存、不可分割,故碳、氮循环与生态系统能量传递和信息传递相伴发生,B项正确;在农业生产中,增加固氮植物的配比,固氮植物可以将空气中的氮气转化为含氮化合物,从而促进氮元素的循环,C项正确;施氮肥有利于提高作物产量,人类获取的资源增多,但氮肥的生产会使人类生态足迹值增大,D项正确。
2.(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无机环境之间循环
B
解析 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项正确。人类施用磷肥等农业生产活动,人为增加土壤中能被生产者利用的磷的量,改变了磷循环速率,B项错误。磷是ATP、NADPH等的组成成分,磷通过这些物质参与生态系统中能量的输入、传递、转化和散失过程,C项正确。磷主要以磷酸盐的形式在生物群落与无机环境之间循环,D项正确。
3.(2024·广东卷)“碳汇渔业”,又称“不投饵渔业”,是指充分发挥生物碳汇功能,通过收获水产品直接或间接减少CO2的渔业生产活动,是我国实现“双碳”目标、践行“大食物观”的举措之一。下列生产活动属于“碳汇渔业”的是(　　)
A.开发海洋牧场,发展深海渔业
B.建设大坝鱼道,保障鱼类洄游
C.控制无序捕捞,实施长江禁渔
D.增加饵料投放,提高渔业产量
A
解析 “开发海洋牧场,发展深海渔业”可获取水产品,且不需要额外投饵,属于碳汇渔业,A项符合题意。“建设大坝鱼道,保障鱼类洄游”和“控制无序捕捞,实施长江禁渔”均没有收获水产品,不属于碳汇渔业,B、C两项不符合题意。“增加饵料投放”不属于不投饵渔业,即不属于碳汇渔业,D项不符合题意。
考法二　生物富集作用
4.(2024·福建泉州调研)某生态系统中,镉在沿着食物链传递的过程中产生生物富集现象。该生态系统有甲、乙、丙、丁四个营养级,各营养级所积累的镉的相对浓度如图所示。
下列相关叙述正确的是(　　)
A.图示四个营养级中的所有生物构成生物群落
B.该生态系统的食物链可表示为丙→甲→乙→丁
C.镉沿食物链不断聚集并最终积累在最高营养级,随生物的遗体残骸等能回归非生物环境
D.四个营养级所同化的能量值的关系可表示为丁<甲+乙+丙
C
解析 图示不同营养级的生物包括该生态系统的生产者和消费者,未包括分解者,不构成生物群落,A项错误;某些有害物质沿食物链积累,因此图中含有镉浓度越高,营养级越高,故该食物链可表示为丁→乙→甲→丙,由于上一营养级到下一营养级的能量传递效率为10%~20%,因此四个营养级所同化的能量值的关系可表示为丁>甲+乙+丙,B、D两项错误。
考法三　物质循环和能量流动的关系
5.(2024·辽宁丹东模拟)如图为生态系统能量流动和物质循环的关系图,下列相关叙述不正确的是(　　)
A.图中黑色箭头①②③④可表示能量流动过程,白色箭头⑤可表示物质循环过程
B.能量流动和物质循环可借助生物之间的取食过程相伴进行
C.食物链和食物网是能量流动、物质循环和生物富集的渠道
D.若图中物质循环表示碳循环,则碳在③④⑤过程的传递形式为CO2
D
解析 ①主要表示生产者通过光合作用固定太阳能,②表示各种生物的呼吸作用以热能形式散失的能量,③④表示捕食关系,以及能量流动的方向。图中黑色箭头①②③④单向流动,可表示能量流动过程,白色箭头⑤循环往复,可表示物质循环过程;能量流动和物质循环可借助生物之间的取食过程(即捕食关系)相伴进行,能量是物质循环的动力,物质是能量的载体;在生态系统中,能量流动和物质循环均可沿着食物链和食物网进行,食物链和食物网也是生物富集的渠道;碳在生物群落内部是以含碳有机物的形式传递,故碳在③④过程以含碳有机物的形式传递。
考点二 实验:探究土壤微生物的分解作用
夯实基础 精研教材
1.原理
(1)土壤中生活着肉眼看不见的细菌、丝状真菌和呈放射状的放线菌,它们在生态系统中的成分是分解者。
(2)由于各地气候与环境(如温度、湿度等)等因素不同,落叶在土壤中被分解的时间也是不同的。
2.实验方案
项目 案例1 案例2
实验假设 微生物能分解落叶使之腐烂 微生物能分解淀粉
实验 设计 实验组 对土壤高温处理 A烧杯中加入一定量淀粉糊、
30 mL土壤浸出液
对照组 对土壤不做任何处理 B烧杯中加入一定量淀粉糊、
　　　　　　　　
自变量 土壤中　　 　　　　 是否含有微生物
30 mL蒸馏水
是否含有微生物
项目 案例1 案例2 实验现象 在相同时间内实验组落叶腐烂程度小于对照组 A A1 不变蓝
A2 　　　　　　　　　
B B1 变蓝
B2 　　　 　
结论分析 微生物对落叶有分解作用 土壤浸出液中的微生物能分解淀粉 说明:A1、B1中加入碘液;A2、B2中加入斐林试剂并加热。
产生砖红色沉淀
无砖红色沉淀
考法练透 素养提升
(2024·河北邢台调研)下列有关“探究土壤微生物的分解作用”实验的叙述,错误的是(　　)
A.气候、温度等因素均会影响落叶分解的时间
B.探究微生物对落叶的分解作用时,对照组土壤要灭菌处理
C.具有分解作用的土壤微生物包括细菌、真菌、放线菌等多种类型
D.探究微生物对淀粉的分解作用时,需提前制备土壤浸出液静置备用
B
解析 探究微生物对落叶的分解作用时,自变量是微生物的有无,因此对照组土壤不能灭菌处理。
考点三 生态系统的信息传递
夯实基础 精研教材
1.生态系统中信息的种类
性外
激素
同种
或异种
动物
2.信息传递在生态系统中的作用
生命活动
繁衍
生物的种间关系
平衡与稳定
3.信息传递在农业生产中的应用
4.信息传递的应用:控制动物危害的技术方法比较
易错排查
1.在繁殖季节,白鹭求偶时发出的鸣叫声属于行为信息。(　　)
2.某岛上的狼能够依据猎物留下的气味信息追捕猎物。(　　)
3.两只雄孔雀为吸引异性争相开屏,说明行为信息能够影响种间关系。(　)
4.黑光灯传递给趋光性昆虫的信息属于化学信息。(　　)
5.“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。(2023·湖南卷)(　　)
×
√
×
×
√
考法练透 素养提升
考法一　信息的种类
1.(2024·广东卷)松树受到松叶蜂幼虫攻击时,会释放植物信息素,吸引寄生蜂将卵产入松叶蜂幼虫体内,寄生蜂卵孵化后以松叶蜂幼虫为食。下列分析错误的是(　　)
A.该过程中松树释放的信息应是化学信息
B.3种生物凭借该信息相互联系形成食物链
C.松树和寄生蜂的种间关系属于原始合作
D.该信息有利于维持松林群落的平衡与稳定
B
解析 松树释放植物信息素吸引寄生蜂,植物信息素属于化学信息,A项正确。松叶蜂幼虫攻击松树不需要凭借植物信息素,B项错误。寄生蜂将卵产入松叶蜂幼虫体内,寄生蜂卵孵化后以松叶蜂幼虫为食,可减少松树受到的攻击,松树受到松叶蜂幼虫攻击时,会释放植物信息素,吸引寄生蜂将卵产入松叶蜂幼虫体内,松树和寄生蜂共同生活在一起时,双方都受益,分开后,各自也能独立生活,属于原始合作关系,C项正确。通过该信息的调节,松树、松叶蜂幼虫、寄生蜂之间能保持平衡,有利于维持松林群落的平衡与稳定,D项正确。
考法二　信息传递在生产中的应用
2.(2024·湖北卷)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
解析 芦鹀个体间通过鸣唱传递求偶信息,鸣唱声属于物理信息,信息产生的部位是信息源,信息接收的生物或其部位是信息受体,A、C两项正确;因栖息地环境的差异,芦鹀的声音信号发生分歧,这是芦鹀与栖息环境之间协同进化的结果,B项正确;有两个和求偶有关的鸣唱特征不同,不能说明三个芦鹀种群存在生殖隔离,只有当差异足够大,导致不同种群间不能相互识别,才存在生殖隔离,D项错误。
聚焦表达 回扣落实
1.(选择性必修2 P63与社会的联系)温室效应加剧的原因是
　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　,引起全球性的气候变化。我国政府采取的措施是一方面　　 　　　　　　　　　　,另一方面　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
2.(原因分析类)夏季稻田中往往分布着杂草等植物以及二化螟、青蛙等动物。研究发现,稻田养鸭可有效提高水稻的产量和质量,请分别从种间关系及物质循环的角度分析其原因。
①　　　　　　　　　　　　　　　　　;
②　　　　　　　　　　 　　　　　　　。
化石燃料的开采和使用大大增加了二氧化碳的排放
采取积极措施减少二氧化碳排放
大力植树种草,提高森林覆盖率
鸭能防虫除草,使水稻生长良好　
鸭粪还田为水稻生长提供了优良的有机肥,使水稻生长健壮
3.(原因分析类)生物圈　　　(填“是”或“不是”)一个在“物质”上自给自足的系统,　　　　(填“是”或“不是”)一个在“能量”上自给自足的系统,因为
　 　　 　　　　　　　　　　　　　　　。
4.(实践应用类)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
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
是
不是
物质可以在生物圈内循环利用,而能量不能循环利用,它必须由生物圈外的太阳源源不断地输入,方可维持正常运转
调节生物的种间关系,进而维持生态系统的平衡与稳定
5.(原因分析类)在草原生态系统中,某些鸟类看到食物时,其体内便分泌一种激素,促使其快速完成捕食,判断这种激素是否属于生态系统的化学信息,并说出你的判断理由。
不属于。生态系统的信息传递在个体与个体或个体与非生物环境之间,动物激素属于个体内细胞间传递信息的分子。

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