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(共58张PPT)
第52讲　生态系统的
物质循环、信息传递
和稳定性
[课标要求]
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规律,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。
5.分析特定生态系统的生物与非生物因素决定其营养结构。
6.解释生态系统具有保持或恢复自身结构和功能相对稳定,并维持动态平衡的能力。
7.举例说明生态系统的稳定性会受到自然或人为因素的影响,如气候变化、自然事件、人类活动或外来物种入侵等。
8.阐明生态系统在受到一定限度的外来干扰时,能够通过自我调节维持
稳定。
考点一
生态系统的物质循环
1.物质循环的概念
(1)物质:组成生物体的 等元素。
(2)范围: 和 之间。
(3)特点: 、 。
(4)实例:碳循环等。
基础知识·整合
碳、氢、氧、氮、磷、硫
非生物环境
生物群落
全球性
循环往复运动
2.碳循环的过程
(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
光合作用或化能合成作用
呼吸作用
(2)碳的存在、循环形式及循环途径。
含碳有机物
CO2
光合作用
化能合成作用
呼吸作用
分解作用
化石燃料
(3)温室效应。
CO2
气温升高
植树种草
化石
燃料
清洁能源
秸秆还田
3.生物富集
(1)概念:生物体从周围环境吸收、积蓄 的化合物,使其在机体内浓度 的现象。
(2)过程。
①途径: 。
②实例——铅的富集过程。
某种元素或难以降解
超过环境浓度
食物链(网)
(3)特点。
①食物链中营养级越高,生物富集的某种物质浓度就 。
②生物富集也具有 。
4.能量流动和物质循环的关系
(1)两者同时进行,彼此相互依存,不可分割。
(2)能量的固定、储存、转移和释放,都离不开物质的 等过程。
(3)物质作为能量的 ,使能量沿着 流动;能量作为 ,使物质能够不断地在 之间循环往返。
越大
全球性
合成和分解
载体
食物链(网)
动力
生物群落和非生物环境
5.探究土壤微生物的分解作用
(1)实验背景。
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,这些生物的数量极其繁多。
②由于各地气候与环境等因素不同,落叶在土壤中被分解的时间也不同,一般在温暖、湿润的环境中需要一至数月时间。
(2)实验方案。
项目 案例1 案例2
实验
假设 土壤微生物能分解落叶使之腐烂 土壤微生物能分解淀粉
实验设计 实验组 将带有落叶的土壤用塑料袋包好,放在60 ℃恒温箱中处理1 h A烧杯中加入30 mL土壤浸出液和淀粉糊,在室温环境放置7 d
对照组 对带有落叶的土壤不做任何处理(自然状态) B烧杯中加入
,在室温环境放置7 d
自变量 土壤中是否含有微生物 是否含有土壤微生物
30 mL蒸馏水和
淀粉糊
实验
现象 在相同时间内,
A A1 加入碘液,不变蓝
A2 加入斐林试剂,加热,
B B1 加入碘液,变蓝
B2 加入斐林试剂,加热,
结论
分析 土壤微生物对落叶有分解作用 土壤微生物能分解淀粉
实
验组落叶的腐烂
程度小于对照组
产生砖红色沉淀
无砖红色沉淀
深挖教材
(1)(选择性必修2 P62正文)碳在生物群落与非生物环境之间的循环主要是以二氧化碳的形式进行的。(　　)
(2)(选择性必修2 P62图3-10)土壤小动物呼吸作用产生的CO2参与生态系统中的碳循环。(　　)
(3)(选择性必修2 P62图3-10)植物可通过呼吸作用和光合作用参与生态系统的碳循环。(　　)
√
1.判断正误
√
√
(4)(选择性必修2 P63与社会的联系)大量燃烧化石燃料,导致大气中CO2的含量迅速增加,打破了生物圈中碳循环的平衡,导致温室效应。(　　)
(5)(选择性必修2 P63正文)生态系统的物质循环指的是构成生物体的各种化合物在生物群落与非生物环境之间循环往复。(　　)
√
×
【提示】 生态系统的物质循环指的是组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素在生物群落与非生物环境之间往复循环。
(6)(选择性必修2 P64正文)铅可沿食物链进入人体,在人体内的浓度可能超过环境浓度。(　　)
(7)(选择性必修2 P65正文)物质循环和能量流动是两个相对独立的过程。物质是能量流动的载体,能量是物质循环的动力。(　　)
√
×
【提示】 物质循环和能量流动是同时进行,相互依存,不可分割的。
(8)(选择性必修2 P67拓展应用1)生物圈在物质上不能完全自给自足。(　　)
×
【提示】 生物圈是指地球上所有生物与其非生物环境的总和,它们通过物质循环构成一个物质上自给自足的系统。
2.规范表达
(1)(选择性必修2 P62正文)碳在生物群落中主要是以 的形式传递,碳循环具有全球性的主要原因是
。
(2)(选择性必修2 P67拓展应用2分析)虽然氮元素在生物群落与非生物环境间能循环利用,但仍需不断向农田中施加氮肥,原因是
。
含碳有机物
碳在生物群落和非生物环境之间的循环主要
是以CO2的形式进行的,大气中的CO2能够随着大气环流在全球范围内流动
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
并不能全部归还土壤,所以需要施加氮肥
运用单、双箭头判断生态系统碳循环图中的成分
(1)“三看法”判断。
重难知识·透析
(2)模式图分析。
图1
图2　
图3　
能力1　围绕碳循环的过程考查图表分析能力
1.(2025·惠州联考)如图为某稻田生态系统的碳循环图解,数字表示碳的流动。下列叙述正确的是(　　)
A.碳在①②④⑤过程中以CO2形式传递
B.C属于分解者,群落中的其他生物均可为它提供物质和能量
C.A可表示大气中的CO2库,碳元素在生物群落中循环利用
D.①过程固定的CO2等于⑥+⑦过程释放的CO2即可实现碳中和
B
关键能力·提升
【解析】 碳在生物与非生物环境之间(如①②过程)主要以CO2形式传递,而在群落内部(如④⑤过程)主要以含碳有机物形式传递;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;A可表示大气中的CO2库,碳循环指的是碳元素在生物群落和非生物环境之间往返的过程,而不是指在生物群落中循环利用;实现碳中和需要①固定的CO2=⑥+⑦+②+人类对化石燃料等的开采和使用所排放的CO2。
能力2　通过比较物质循环、能量流动的区别与联系,考查科学思维能力
2.(2025·深圳月考)如图为生态系统能量流动和物质循环的关系图,下列相关叙述错误的是(　　)
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】 图中黑色箭头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,物质是能量流动的载体;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;碳在生物群落内部是以含碳有机物的形式传递的,故碳在③④过程以含碳有机物的形式传递。
能力3　探究土壤微生物的分解作用,考查科学探究能力
3.(2025·茂名期末)某兴趣小组以表层土壤(深5 cm左右)为实验材料,研究土壤微生物在适宜温度下对落叶的分解作用,对土壤处理情况如下表所示。下列有关叙述错误的是(　　)
B
组别 1组 2组 3组 4组
土壤处理 灭菌 不处理 灭菌 不处理
湿度情况 湿润 湿润 较干燥 较干燥
A.该实验能探究不同土壤湿度条件下,土壤微生物对落叶的分解作用
B.该实验的自变量为土壤是否灭菌,因变量是土壤的湿度
C.各组所处环境的温度应保持一致
D.预期实验结果是2组中落叶的腐烂程度最高
【解析】 该实验有两个自变量,即土壤是否灭菌和土壤湿度情况,其中2组和4组对照,可探究不同土壤湿度条件下,土壤微生物对落叶的分解作用;在该实验中,温度属于无关变量,各组应保持相同且适宜;四个组中,2组土壤不做处理,含有微生物数量较多,且处于湿润环境,有利于微生物繁殖,因此其落叶腐烂程度最高。
考点二
生态系统的信息传递
1.信息的种类、概念、传递形式及实例
基础知识·整合
种类 概念 传递形式 实例
物理
信息 自然界中的光、声、温度、湿度、磁场等,通过 传递的信息 过程 萤火虫的闪光、蜘蛛网的振动频率等
化学
信息 生物产生的一些可以传递信息的 以化学物质为信息载体 昆虫的性外激素,植物的生物碱、有机酸等代谢产物
物理过程
物理
化学物质
行为
信息 动物通过其 向同种或异种生物传递的信息 动物的 表现及行为 鸟类等的报警行为、昆虫的舞蹈、鸟类的求偶行为
特殊行为
独特
2.信息传递的过程
信息源
信道
信息受体
3.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
4.信息传递在农业生产中的应用
(1)应用和实例。
(2)控制动物危害的技术方法比较。
5.归纳总结生态系统三大功能的关系
项目 能量流动 物质循环 信息传递
特点 单向流动、
逐级递减 全球性、
循环性 往往是双向的
途径 食物链和食物网 多种
地位 物质循环
的动力 能量流动
的载体 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,形成统一整体
深挖教材
(1)(选择性必修2 P69正文)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。(　　)
(2)(选择性必修2 P69正文)鸟类突然振翅飞起对同伴报警属于行为信息,通过尖锐的鸣叫报警属于物理信息。(　　)
√
1.判断正误
√
(3)(选择性必修2 P69正文)昆虫、鱼类以及哺乳动物等生物体中都存在能传递信息的化学物质——信息素。(　　)
√
(4)(选择性必修2 P69正文)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参与。(　　)
(5)(选择性必修2 P69正文延伸)能量流动是单向的,物质循环和信息传递都是双向的。(　　)
√
×
【提示】 信息传递往往是双向的,但也存在单向传递,物质循环是循环往
复的。
(6)(选择性必修2 P71正文延伸)狼追逐兔,兔依据狼的气味躲避狼,体现了生态系统信息调节生物种间关系的功能。(　　)
(7)(选择性必修2 P71正文)通过生态系统的信息传递,可以防治有害动物,也可以提高农畜产品的产量。(　　)
√
√
2.规范表达
(选择性必修2 P80非选择题3)某地农业部门在防治棉铃虫问题上,提出了两种方案:Ⅰ.喷洒高效农药;Ⅱ.放养赤眼蜂(其为棉铃虫天敌)。请评价哪种方案更有利于棉铃虫的防治并说明理由。
【提示】 放养赤眼蜂。因为喷洒高效农药,在消灭棉铃虫的同时,也会杀死大量的棉铃虫的天敌,棉铃虫失去了天敌的控制,就容易再度大爆发;而赤眼蜂能够将棉铃虫的数量长期控制在较低水平,且对环境无污染。
能力4　围绕信息的种类、信息传递的作用及应用,考查科学思维能力
4.蝙蝠能发出超声波,并感知反回来的回声测出猎物的位置,敏捷地捕捉猎物;有些猎物,如飞蛾,也能感知蝙蝠发出的超声波而飞离蝙蝠。下列关于生态系统信息传递的叙述错误的是(　　)
A.蝙蝠发出的超声波属于物理信息
B.相对于能量的单向流动,生态系统中的信息传递一定是双向的
C.蝙蝠通过超声波捕食猎物,体现了生命活动的正常进行离不开信息的作用
D.飞蛾通过超声波飞离蝙蝠,体现信息还能调节生物的种间关系
B
关键能力·提升
【解析】 蝙蝠发出的超声波属于物理信息;生态系统中的信息传递通常是双向的,但非生物环境和生物之间的信息传递是单向的;蝙蝠通过超声波捕食猎物,体现了生命活动的正常进行离不开信息的作用;飞蛾通过感知超声波飞离蝙蝠,体现信息能调节生物的种间关系,维持生态系统的稳定性。
5.(2024·福建卷,8)橘小实蝇是一种危害柑橘类果树的害虫。研究发现,雄虫能提供底物给直肠中的芽孢杆菌,让芽孢杆菌合成吸引雌虫的信息素。下列叙述错误的是(　　)
A.橘小实蝇雄虫吸引雌虫的信息素属于化学信息
B.雄虫直肠中的芽孢杆菌有利于橘小实蝇种群繁衍
C.利用该信息素诱杀橘小实蝇雌虫属于化学防治
D.用含该信息素的诱杀饵剂可改变橘小实蝇种群的性别比例
C
【解析】 信息素是化学物质,因此橘小实蝇雄虫吸引雌虫的信息素属于化学信息;芽孢杆菌合成的信息素可吸引橘小实蝇雌虫与雄虫交配,提高种群的出生率,有利于种群繁衍;用信息素诱杀橘小实蝇雌虫,降低橘小实蝇的种群密度,是利用信息发挥防治有害生物的作用,属于生物防治;含该信息素的饵剂可以诱杀雌虫,从而改变种群的性别比例。
考点三
生态系统的稳定性
1.生态平衡
基础知识·整合
结构和功能
结构
收支
负反馈
调节
信息
减弱或受到抑制
自我调节能力
2.生态系统的稳定性
维持或恢复
自我调节能力
3.抵抗力稳定性和恢复力稳定性
(1)概念。
①抵抗力稳定性:生态系统 外界干扰并使自身的结构与功能
的能力。
②恢复力稳定性:生态系统在受到外界干扰因素的破坏后 的能力。
抵抗
保持原状
恢复到原状
(2)抵抗力稳定性和恢复力稳定性的比较。
项目 抵抗力稳定性 恢复力稳定性
实质 自身结构与功能相对稳定 自身结构与功能相对稳定
核心 抵抗干扰,保持原状 遭到破坏,恢复原状
特点 生态系统中的生物种类越多,食物网越 ,其自我调节能力就 ,抵抗力稳定性就越高 生态系统在受到不同的干扰(破坏)后,其
是不一样的
联系 ①二者一般呈负相关,抵抗力稳定性高的生态系统,恢复力稳定性低;反之亦然。但是存在特例:冻原、荒漠等生态系统两种稳定性都比较低。
②二者是同时存在于同一生态系统中的两种不同作用,它们相互作用共同维持生态系统的稳定
保持
恢复
复杂
越强
恢复速度与恢复时间
4.提高生态系统稳定性的措施
(1)控制对生态系统的 强度,在不超过生态系统的 能力的范围内,合理适度地利用生态系统。
(2)对人类利用强度较大的生态系统,应给予相应的 的投入,保证 的协调。
干扰
自我调节
物质、能量
生态系统内部结构与功能
5.设计制作生态缸,观察其稳定性
设计要求 相关分析
生态缸必须是 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命力,成分齐全(具有生产者、消费者和分解者) 生态缸中能够进行 ,在一定时期内保持稳定
生态缸的材料必须是 的 便于透光;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 便于操作;缸内储备一定量的空气
生态缸的放置位置要光线良好,但要避免阳光直接照射 防止水温过高导致水生植物死亡
动物不宜太多,个体不宜太大 减少对O2的消耗,避免生产量小于消耗量
封闭
物质循环和能量流动
透明
空间
深挖教材
1.判断正误
(1)(选择性必修2 P73正文)生态系统的结构和功能处于相对稳定状态,就是生态平衡。(　　)
(2)(选择性必修2 P74正文拓展)某相对稳定的生态系统中旅鼠的天敌、植物、旅鼠之间数量的变化是一种正反馈调节。(　　)
√
×
【提示】 某相对稳定的生态系统中旅鼠的天敌、植物、旅鼠之间数量的变化是一种负反馈调节。
(3)(选择性必修2 P75正文)自我调节能力越强的生态系统,其抵抗力稳定性也就越高。(　　)
√
(4)(选择性必修2 P76正文)人工生态系统具有一定自我调节能力,对利用强度较大的生态系统,应给予相应的物质投入。(　　)
(5)(选择性必修2 P78探究·实践)生态缸中物种越多,其稳定性一定越高。
(　　)
√
×
【提示】 生态缸的稳定性与生物的种类及其比例有关,如同时含有生产者、消费者和分解者,且它们的比例适当,则生态缸的稳定性较高。
2.规范表达
(选择性必修2 P74~75正文拓展)负反馈调节是生态系统具备自我调节能力的基础。请从负反馈调节的角度分析,森林中害虫种群数量没有不断增加的原因是
。从生态系统稳定性的角度来看,一般来说,森林生态系统的抵抗力稳定性高于农田生态系统,原因是
。
在森林中,当害虫数量增加时,食虫鸟增多,害虫种群的增长就受到
抑制
森林生态系统的生物种类多,食物网(营养
结构)复杂,自我调节能力强
正反馈调节与负反馈调节的比较
重难知识·透析
类型 正反馈调节 负反馈调节
调节方式 加速最初发生变化的那种成分所发生的变化 抑制和减弱最初发生变化的那种成分所发生的变化
结果 常使生态系统远离稳态 有利于生态系统保持相对稳定
区分方法 调节后进一步偏离原有水平 调节后回归到原有水平
实例
分析
能力5　围绕生态系统的稳定性,考查理解能力
6.(2025·揭阳月考)下列关于生态系统稳定性的说法,正确的是(　　)
A.生态系统稳定性是指生态系统所具有的维持自身结构和功能处于相对平衡状态的能力
B.生态系统中的负反馈调节只存在于生物群落与无机环境之间
C.生态系统自我调节能力的大小取决于其营养结构的复杂程度
D.森林生态系统的稳定性高于草原生态系统的稳定性
C
关键能力·提升
【解析】 生态系统稳定性是指生态系统所具有的维持或恢复自身结构和功能处于相对平衡状态的能力;生态系统中的负反馈调节既存在于生物群落与无机环境之间,也存在于生物群落内部;森林生态系统的抵抗力稳定性高于草原生态系统,但其恢复力稳定性低于草原生态系统。
能力6　通过对生态缸的稳定性的分析,考查科学探究能力
7.为观察生态系统的稳定性,某兴趣小组设计了4个密闭、透明的生态缸,各缸内的组成和条件见下表。
生态系统组成 光 水草 藻类 浮游动物 小鱼 泥沙
生态缸编号 ① - + + + - +
② + + + + - +
③ + + + + + +
④ + + + + - -
注:“+”表示有;“-”表示无。
下列叙述正确的是(　　)
A.生态缸②③④中增加浮游动物的数量,可加快物质循环,有利于提高生态缸的稳定性
B.生态缸②中的氧气含量应该高于生态缸③
C.生态缸①的稳定性最弱,生态缸④的稳定性最强
D.只有生态缸③中含有生态系统必需的全部组成成分
B
【解析】 生态缸②③④中增加浮游动物的数量,会增加对有机物的消耗,不利于生态缸实现收支平衡,因此不利于提高生态缸的稳定性;生态缸②中的氧气含量应该高于生态缸③,因为前者比后者少一级消费者,耗氧少;生态缸①中缺少光,生态缸②中成分齐全,且消费者数量较少,生产者、消费者以及分解者之间的比例适宜,生态缸③成分齐全,但消费者数量较多,而生态缸④中缺乏分解者(泥沙),因此,生态缸①的稳定性最弱;生态缸②的稳定性最强;生态缸②和③中均含有生态系统必需的全部组成成分。

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