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第九单元 生物与环境,第三十讲 生态系统的物质循环和信息传递,1物质循环中的物质是指组成生物体的化学元素，如C、H、O、N、P、S等，而非其组成的化合物。 2碳循环在生物群落和无机环境间：以CO2形式循环；在生物群落内部：以含碳有机物形式传递；在无机环境中：主要以CO2和碳酸盐形式存在。 3能量流动和物质循环是生态系统的主要功能，二者同时进行，相互依存，不可分割，物质是能量流动的载体，能量是物质循环的动力。,4生命活动的正常进行，离不开信息的作用；生物种群的繁衍，也离不开信息的传递；信息还能调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定。 5信息传递往往是双向的，但也有单向的。,基础回扣 一、物质循环 1概念 (1)碳在无机环境中的存在形式：CO2和碳酸盐。 (2)物质：组成生物体的 ，如C、H、O、N、P、S等，而非其组成的化合物。 (3)循环范围：在 和 之间不断地循环。,化学元素,生物群落,无机环境,(4)循环特点：具有 、反复利用、循环流动。 (5)与能量流动的关系：二者同时进行，相互依存，不可分割。 (6)意义：通过能量流动和物质循环使生态系统中的各种组成成分紧密地联系在一起，形成一个统一整体。,全球性,2碳循环 (1)循环形式 无机环境与生物群落之间： (主要)。 生物群落内：以 形式沿 传递。 (2)碳进入生物群落的途径：生产者的_。,CO2,有机物,食物链和食物网,光合作用或化能合成作用,呼吸,分解,燃烧,(4)温室效应产生的原因 化学燃料的大量燃烧，大气中的CO2含量迅速增加，打破了生物圈中碳循环的平衡。 植被破坏，降低了对大气中CO2的调节能力。 解惑 大气中CO2来源于生产者、消费者和分解者的呼吸作用、化学燃料的燃烧等。,二、生态系统的信息传递 1连一连,2信息传递的作用和应用,生命活动,种间,种群的繁衍,有害动物,优化落实 考查一 物质循环及其与能量流动的关系 1判一判 (1)物质循环的范围是生物圈( ) (2)碳循环在生物群落和无机环境之间主要以有机物形式循环( ) (3)物质和能量都是往复循环，重复利用的( ) (4)物质循环是能量流动的载体，能量流动是物质循环的动力( ),(5)化学燃料的大量燃烧是造成温室效应的主要原因( ) (6)低碳生活方式有助于维持生物圈中碳循环平衡( ) (7)参与循环的物质是组成生物体的各种化合物( ) 提示 参与循环的物质是组成生物体的各种元素。 (8)碳的循环在生物群落内部是以CO2形式进行的( ) 提示 碳在生物群落和无机环境之间的循环主要是以CO2形式进行的，而在生物群落内部，碳流动的形式是有机物。,(9)如果人们不按生态规律办事，乱砍滥伐森林，会影响生态系统的碳循环( ) 提示 乱砍滥伐森林会打破碳循环平衡，使大气中CO2进入生物群落过程受阻，大气中CO2的含量就会明显增多。 (10)碳循环的进行伴随着能量流动，但由于生物体不能在代谢中利用热能，所以能量流动具有单向流动、逐级递减的特点( ) 提示 生态系统中的能量最终以热能的形式散失，由于生物体在代谢过程中不能直接利用热能，所以能量是单向流动、逐级递减的。,考查二 生态系统的信息传递 2判一判 (1)鸟类突然振翅飞起对同伴报警为行为信息、通过尖锐鸣叫的报警为物理信息( ) (2)心猿意马、飞蛾扑火、花香引蝶、老马识途都属于生态系统的信息传递( ) 提示 心猿意马形容心思不专，心里东想西想，安静不下来，是一种心理现象，不属于生态系统的信息传递。,(3)生态系统的物理信息都来源于环境( ) (4)植物都通过化学物质传递信息( ) (5)信息沿食物链从低营养级向高营养级传递( ) (6)信息可以调节生物的种间关系( ) (7)信息可来源于无机环境或生物，传递方向均为双向的( ) 提示 信息传递往往是双向的，但也有单向的。,(8)当食草动物看到青草明显减少时，部分个体会另觅取食地，这体现了生态系统的信息传递功能( ) 提示 当被捕食者(青草)减少时，捕食者(食草动物)通过另觅取食地，保证了捕食者和被捕食者数量的相对稳定，体现了生态系统信息传递具有“调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定”的功能。,(9)生态系统中的信息传递对所有捕食者都必然有利( ) 提示 信息传递往往是双向的，捕食者的信息也会被被捕食者发现，并不是对所有捕食者都必然有利。 (10)生态系统中的负反馈由生物种类间的数量变化引起，与信息传递无关( ),考点一 生态系统的物质循环 关键点击 1碳循环过程 (1)碳进入生物群落的途径 生产者的光合作用或化能合成作用。,(4)示意图,2物质循环的特点 (1)全球性：物质循环的范围是生物圈。 (2)往复循环，重复利用：物质可以在无机环境和生物群落之间反复利用。 3碳元素存在形式 (1)碳循环在生物群落和无机环境间：以CO2形式循环。 (2)在生物群落内部：以含碳有机物形式传递。 (3)在无机环境中：主要以CO2和碳酸盐形式存在。,4温室效应的影响及缓解措施 (1)影响：气候变暖会使冰川雪山融化，海平面上升，这样就使沿海城市和国家面临灭顶之灾。由于气候变化，也改变了降雨和蒸发机制，影响农业和粮食资源的生产。降雨量的变化使部分地区更加干旱或更加雨涝，并使病虫害增加。 (2)缓解措施：植树造林，增加绿地面积。减少化学燃料的燃烧。开发清洁能源。,5能量流动和物质循环的区别与联系,6.富集作用 (1)概念：指环境中的一些污染物(如重金属、化学农药)通过食物链在生物体内大量积累的过程。 (2)富集物特点：化学性质稳定不易被分解，在生物体内积累而不易排出。 (3)过程：随着食物链的延长而不断加强，即营养级越高，富集物的浓度越高。如有机氯农药在水中的溶解度虽然很低，但是通过“浮游植物浮游动物小鱼肉食性鱼”这样一条食物链，可以千万倍地富集起来。 (4)危害：有害物质的浓度通过生物富集作用增加，会对人体或动物造成危害。,易错清零 易错点1 参与物质循环的“物质”是指组成生物体的化学元素。 易错点2 循环的范围是生物圈，而不是具体的某一生态系统。 易错点3 在生物群落内部，以含碳有机物形式传递。 易错点4 物质循环中起决定作用的是生物群落。 易错点5 碳元素在无机环境与生物群落之间传递时，只有生产者与无机环境之间的传递是相互的，其他成分之间的传递都是单向的。,演练提升 1如图为碳元素在生态系统中循环的模式图，图中甲、乙、丙表示生态系统的生物成分，箭头表示生理过程。下列相关叙述中，不正确的是( ),Ad过程代表光合作用，b过程代表呼吸作用 B甲所示的营养级在食物链中占有的碳元素最多 C碳元素在甲、乙、丙之间以有机物的形式进行传递 D碳元素可在无机环境和生物群落之间反复利用 解析 丁为无机环境，甲为生产者，乙为消费者，丙为分解者；d过程代表呼吸作用，b过程代表光合作用；碳元素在生物群落内部主要以有机物的形式进行传递，在无机环境与生物群落间主要以二氧化碳的形式进行传递。 答案 A,2分析以下生态系统的能量流动和物质循环的关系简图，不能得到的结论是( ),A物质作为能量的载体，使能量沿着食物链(网)流动 B能量作为动力，使物质能够不断地在生物群落和无机环境之间循环往返 C能量的总和便是生产者所固定的太阳能总量 D碳在生物群落和无机环境之间的循环主要是以CO2的形式进行的 解析 生产者所固定的太阳能总量是指生产者总的同化量，的总和小于生产者所固定的太阳能总量。 答案 C,巧辨图形判断参与碳循环的四种成分 1图1先根据双向箭头确定A和B应为生产者和非生物的物质和能量，不能写“无机环境”，也不能写“生物类别”，再根据AD，确定D为分解者，剩下C为消费者。,【解题技巧】,2图2根据A与C之间是双向箭头判断：A和C一个是生产者，一个是非生物的物质和能量。根据A、B、D的碳都流向E，可进一步判断：A是生产者，B是初级消费者，C是非生物的物质和能量，D是次级消费者，E是分解者。,3图3首先找出相互之间具有双向箭头的两个成分，即A和E，一个为生产者，一个是大气中的CO2库。又因为其他各个成分都有箭头指向A，所以A为大气中的CO2库，E为生产者。然后观察剩余的几个成分，其中其他生物部分的箭头都指向C，所以C是分解者，剩余的B、D、F则为消费者。整个图解中，食物链是EFDB。,考点二 生态系统的信息传递 关键点击 1生态系统的信息传递 (1)作用：决定能量流动与物质循环的方向和状态。 (2)表现：信息传递存在于生态系统的各种成分之间，把生态系统的各个组成部分联系成一个整体，而且具有调节生态系统稳定性的作用。,2生态系统中信息的种类,4信息传递在农业生产中的应用 (1)提高农产品和畜产品的产量：养鸡业在增加营养的基础上延长光照时间可以提高产蛋率；用一定频率的声波处理蔬菜、谷类作物及树木等的种子，可以提高发芽率、获得增产；模拟动物信息吸引大量传粉动物，就可提高果树的传粉率和结实率。 (2)对有害动物进行控制：黏虫成虫具有趋光性，对蜡味特别敏感，生产上就利用这一点，在杀菌剂中加入蜡类物质诱杀黏虫；人们还可以利用性引诱剂“迷向法”防治害虫。,5信息传递与能量流动、物质循环的区别与联系,易错清零 易错点1 生态系统中信息的种类因传播途径的不同而不同。如孔雀开屏，如果通过行为传递信息给对方，则属于行为信息；如果通过羽毛的颜色等传递信息给对方，则属于物理信息。 易错点2 鸟类或其他动物报警，若通过声音(尖叫)，则属于物理信息；若通过特殊的动作(突然飞起)，则属于行为信息。 易错点3 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，则判断为物理信息。,易错点4 若涉及化学物质挥发性这一特点，则判断为化学信息。 易错点5 生态系统信息传递的范围并不局限于生物与生物之间，而是存在于三个方面：同种生物个体之间(性外激素、蜜蜂跳舞及孔雀开屏等)；异种生物之间(物理、化学、行为中警示作用)；生物与无机环境之间(主要有物理信息中的光、磁等)。,演练提升 3雌蚕蛾能释放一种性引诱剂，可以把3 km以外的雄蚕蛾吸引过来。虽然每只雌蚕蛾所释放的性引诱剂的数量不足0.01 mg，但雄蚕蛾仍能对其作出反应。有趣的是雄蚕蛾对密封在玻璃瓶中的雌蚕蛾虽然看得见，但却无动于衷。下列相关叙述错误的是( ) A使雄蚕蛾作出反应的性引诱剂属于化学信息 B体现了信息的传递有益于种群的繁衍 C说明生态系统中的信息都是由生物产生的 D说明性引诱剂具有高效性,解析 生态系统中传递的信息包括物理信息、化学信息、行为信息等，并非都是由生物产生的。微量的性引诱剂就可引起同种雄蚕蛾作出反应，说明性引诱性具有高效性。 答案 C,4(2015江西联考)据了解，野生扬子鳄种群的雌、雄比例一般稳定在51左右，这样的性别比是由孵化时的温度所决定的。繁殖季节雄性扬子鳄发出“轰轰”的声音，雌性扬子鳄则根据声音大小选择巢穴位置。当声音大时，雌鳄选择将巢穴筑于山凹浓荫潮湿温度较低处，则会产生较多的雌鳄。以上事实说明生态系统中信息传递( ) A能够调节生物种间关系，以维持生态系统的稳定 B维持生物体正常生命活动，调节生物内环境的稳态 C影响生物种群的繁衍，维持种群数量的稳定 D对生物进行自然选择，促进生物进化,解析 根据题干信息可知，生态系统中信息传递能够影响生物种群的繁衍，维持种群数量的稳定。 答案 C,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。如涉及声音、颜色、温度等物理因素，可判断为物理信息；涉及的信息载体为化学物质，可判断为化学信息；涉及特殊行为，可判断为行为信息。 2从文字表述的着重点判断。孔雀开屏如果是通过行为传递给对方，则属于行为信息；如果通过羽毛的颜色等传递给对方，则属于物理信息。,【解题技巧】,实验二十六 设计并制作生态缸，观察其稳定性 关键点击 1实验原理 (1)生态缸中必须包括生态系统的四种成分，特别需要注意必须有足够的分解者。 (2)各种生物之间以及生物与无机环境之间，必须能够进行物质循环和能量流动。,(3)生物之间要有合适的食物链结构，生物的数量不宜过多。 (4)生态缸必须是透明的，这样可保证生态缸中有充足的太阳能。当然，生态缸一定要封闭，防止外界生物或非生物因素的干扰。,2实验流程 (1)实验设计要求：,(2)实验过程,演练提升 5(2015泉州模拟)如图所示为某同学制作的小生态瓶，据图分析不正确的是( ),A该生态瓶的组成成分虽比较简单，但其群落仍存在垂直结构 B生态瓶中生物种类稀少，没有食物链存在 C为了保证生态瓶的正常运转，瓶内浮萍、金鱼藻、螺蛳和虾的比例应适中 D在适宜的温度和光照条件下，该生态瓶会更稳定,解析 在小生态瓶的不同水层有不同生物分布，所以其群落存在垂直结构，故A正确；虾和螺蛳吃金鱼藻，所以小生态瓶中有食物链存在，故B错误。 答案 B,6甲、乙、丙、丁4个密闭、透明的生态瓶，各瓶内的组成和条件见下表。经过一段时间的培养和观测后，发现甲瓶是最稳定的生态系统。下列有关叙述中正确的是( ),注：“”表示有，“”表示无。 A乙瓶中藻类的种群密度逐渐增大 B由于丙瓶中没有小鱼，所以比甲瓶积累的有机物多 C丁瓶与甲瓶相比，氧气含量少 D本实验说明非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者是构成生态系统必不可少的四种成分,解析 据表格分析可知：乙瓶无光照，藻类因无法进行光合作用而死亡，种群密度下降。丙瓶与甲瓶相比，少泥沙，分解者很少，无法将该瓶中动植物遗体、动物的排泄物等中的有机物分解为无机物。丁瓶与甲瓶相比多小鱼，小鱼进行呼吸作用要消耗水中大量的氧气，因此丁瓶与甲瓶相比，氧气含量低。总结结论的方法：找出该组实验中的自变量与因变量，归纳出自变量与因变量之间的关系。据表格分析甲瓶为对照组，乙瓶、丙瓶、丁瓶都为实验组。,乙瓶与甲瓶相比少光，不久稳定性被破坏，说明光照是维持该生态系统长期稳定的必要条件；丙瓶与甲瓶相比少分解者，不久稳定性被破坏，说明分解者是生态系统中不可缺少的重要组成成分；丁瓶与甲瓶相比多小鱼，消费者过多，也造成稳定性被破坏，说明生态瓶中动物不能过多，过多会使生产量消耗量，造成生态系统崩溃。 答案 C,考向一 生态系统的物质循环(5年12考) 典例1 (2015潍坊模拟)下图中是某草原生态系统中碳循环模式图，图中A、B、C、D表示生态系统的成分，图乙为其中部分营养结构。请据图回答：,(1)图甲中过程表示_，图乙中的生物对应图甲中哪些成分_(用字母表示)。 (2)图甲过程中碳的传递形式分别是_、_。 (3)乙图中的蛇由于某种原因数量下降，蟾蜍的数量先增多后减少，最后趋于稳定，这属于_调节，说明生态系统具有_能力。,思路点拨 本题要先通过甲图判断碳循环中的各种成分，再得出成分转化中涉及到的碳元素的转化形式及作用；在食物链中涉及能量计算较难，第5问需要根据食物网中取食关系不论怎样变草的总量不会发生变化。,解析 (1)由图甲中，A是二氧化碳，D是生产者，B是初级消费者，C是分解者。过程表示光合作用和化能合成作用，图乙中只有生产者和消费者，对应图甲中的D、B。(2)食物链中各营养级之间物质以含碳有机物的形式传递。生物到无机环境之间以CO2的形式传递。(3)蛇的数量减少，导致蟾蜍因缺少天敌而增加，生态系统具有自动调节能力而又逐渐趋于稳定，这种调节属于负反馈调节。 答案 (1)光合作用和化能合成作用 D、B (2)含碳有机物 CO2 (3)负反馈(反馈) 自我调节,易错辨析 生态系统中能量流动的计算： (1)确定食物网中的“最多”“最少”问题 低营养级“最少”消耗多少或高营养级“最多”增重多少，需选择最短的食物链和最高的能量传递效率；低营养级“最多”消耗多少或高营养级“最少”增重多少，需选择最长(短)的食物链和最低(高)的能量传递效率。 (2)取食比例发生变化，需根据生产者的量不会发生变化来进行计算。,典例2 如图是某森林生态系统物质和能量流向示意图，h、i、j、k表示不同用途的有机物(j是未利用部分)，方框大小表示使用量，下列叙述正确的是( ),A进入该生态系统的CO2量与各h产生的CO2总量相等 B生产者i的量大于被初级消费者同化有机物的量 C流向分解者的k可被生产者直接吸收利用 D流经该生态系统的物质和能量可循环利用 思路点拨 本题考查生态系统中某营养级能量的去向及物质循环，各种元素在生态系统中的总量保持不变，流向分解者的物质需被分解者分解为无机物后才能被生产者吸收。,解析 进入该生态系统的CO2量应该包括各h产生的CO2总量和未利用部分的总和，A项错误；能量流动是逐级递减的，所以生产者i的量大于被初级消费者同化有机物的量，B项正确；能量流动是单向的，所以流向分解者的k不能被生产者直接吸收利用，C、D项错误。 答案 B 易错辨析 生态系统物质循环与能量流动的关系：物质是能量流动的载体，能量是物质循环的动力，能量流动和物质循环相互依存不可分割。,考向二 生态系统的信息传递(5年6考) 典例3 下列有关生态系统中信息传递的说法，正确的是( ) A信息传递只发生于同种生物个体之间 B“花香引蝶”属于物理信息的传递 C信息传递是生态系统的功能之一 D物理信息只能来自无机环境 思路点拨 信息传递可发生于不同物种间，如在调节种间关系时；也可发生在生物与无机环境之间，如“昙花一现”；物理信息可以来自无机环境，也可以来自生物。,解析 花的香味是从花中扩散出来的化学物质引起的，属于化学信息，上述信息的传递发生于植物和蝴蝶之间，因此A、B均错误。物理信息可以来自无机环境，也可以来自生物，故D错误。生态系统的功能包括能量流动、物质循环和信息传递等。 答案 C 易错辨析 生态系统的物理信息来源于无机环境和生物。植物通过化学物质或物理途径传递信息，即化学信息和物理信息。信息传递是双向的，既能从低营养级向高营养级传递，也能从高营养级向低营养级传递。,考情一 生态系统的物质循环 1在一般情况下，下列关于生态系统中物质循环的主要渠道的图解，正确的是( ),解析 解题时要以碳在无机环境和生物群落之间的循环途径为突破口，还要注意各选项中的箭头方向。生态系统中的物质循环是由于生产者和分解者接通了生物群落与无机环境的通道，生产者通过光合作用或化能合成作用，利用光能或氧化无机物释放的能量，将无机物合成有机物，这样无机环境中的物质进入生物群落，流经各级消费者，最后被分解者分解，又将有机物转化成无机物归还无机环境。 答案 A,2下图是生态系统中碳循环示意图，其中“”表示碳的流动方向。下列叙述不正确的是( ),A在碳循环过程中，同时伴随着能量流动 B由于某种原因造成图中E生物数量大量减少，推测短期内与之相邻的两个营养级生物数量发生的变化是D增多，F减少 C该生态系统的消费者包括图中的D、E、F、B DAC过程中碳主要以CO2的形式进行循环，FB以含碳有机物的形式进行流动,解析 分析图形，A、B、D、E、F均有箭头指向C，则C是无机环境中的二氧化碳库。A、C之间为双向箭头，A为生产者。A、D、E、F均有箭头指向B，则B为分解者，D、E、F为消费者。图示中包含的食物链为ADEF，故E减少，短时间内D增多，F减少。碳在生物群落与无机环境之间主要以CO2的形式循环，在生物群落内部是以含碳有机物的形式流动。 答案 C,考情二 生态系统的信息传递 3下图为生态系统中信息传递的模式图，相关叙述不正确的是( ),A信息传递是双向的，能量流动和物质循环也是双向的 B生态系统的功能主要是能量流动和物质循环，还有信息传递 C物质循环是生态系统的基础，能量流动是生态系统的动力，信息传递则决定着能量流动和物质循环的方向和状态 D生态系统各成分之间都有各种形式的信息传递 解析 生态系统的能量流动是单向流动和逐级递减的。 答案 A,4萤火虫通过闪光来识别同伴；草原上的鸟在发现天敌后，雄鸟急速起飞，扇动翅膀为雌鸟发出信号；某种植物根系能分泌一种使休眠的真菌孢子发芽的化合物，如将这类物质在作物播种前施入土中，就可以使休眠孢子提前发芽，使其找不到寄主而死亡。以上三个实例分别体现了哪一类信息的作用( ) A物理信息；行为信息；行为信息 B物理信息；行为信息；化学信息 C行为信息；行为信息；化学信息 D物理信息；物理信息；行为信息,解析 光属于物理信息，翅膀的扇动属于行为信息，而分泌的化合物属于化学信息。 答案 B,考情三 设计并制作生态缸，观察其稳定性 5某生物兴趣小组的同学用河水、池泥、水藻、植食性小鱼、广口瓶、凡士林等材料制作了3个生态瓶(如图所示)。下列说法中错误的是( ),A甲瓶中的小鱼很快死亡是因为瓶内分解者数量过少 B乙瓶中的生物存活的时间相对较长 C丙瓶中的分解者主要存在于河水及池泥中 D若想维持生态平衡，丙瓶不应放在黑暗中 解析 甲瓶中主要是因为消费者植食性(小鱼)过多，所以应保持各组分的比例合适，方能使生态瓶维持较长时间。 答案 A,6如图表示密封的玻璃容器内绿色植物生长在潮湿的土壤和腐殖质中，在适宜的温度和光照条件下，瓶内生物能存活较长时间。,(1)为保证生物的生存，需要注意的事项是什么？ _。 (2)为保证生物的生存，必需的两项外界环境条件是 _。 (3)在白天，瓶内空气成分的特点是_含量高；在夜间，瓶内空气成分的特点是_含量高。 (4)瓶内加入腐殖质的重要意义是_。,解析 观察图示可知，瓶内生活着大小不同的绿色植物，瓶内土壤潮湿而富含腐殖质。要保证生物的生存，栽种的植物不能太大，不能生长太快，否则对其他植物生长不利。潮湿而富含腐殖质的环境还可导致真菌感染。 答案 (1)图中植物应是长得慢的物种，若生长过快，其他植物会因遮光而死亡，降低了物种多样性；使图中所有物种不受昆虫和真菌感染，因为在潮湿、温暖的环境中，病虫害会迅速传播 (2)适宜的光照和温度 (3)O2 CO2 (4)提供分解者；为植物提供初始无机营养；为分解者提供初始有机营养,
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