版高考生物一轮复习生态系统与环境保护第二讲生态系统的物质循环信息传递与稳定性精选教案.docx

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版高考生物一轮复习生态系统与环境保护第二讲生态系统的物质循环信息传递与稳定性精选教案

第二讲生态系统的物质循环、信息传递与稳定性

知识体系——定内容

核心素养——定能力

生命观念

通过比较物质循环、能量流动与信息传递的区别与联系，建立普遍联系的观点及生命系统的物质和能量观；通过分析生态系统的稳定性，建立生命系统的稳态观

理性思维

通过分析生态系统物质循环的模式图及抵抗力稳定性、恢复力稳定性与总稳定性的关系曲线，培养运用理性思维分析问题、解决问题的能力

科学探究

通过“设计并制作生态缸，观察其稳定性”的实验，提高实验设计、动手操作及观察、分析能力

[基础知识·系统化]

知识点一　生态系统的物质循环

1．碳循环的过程（将“”中的内容补充完整）

2．生态系统的物质循环

知识点二　生态系统的信息传递

知识点三　生态系统的稳定性

[基本技能·问题化]

1．据碳循环模式图回答相关问题

（1）请写出图中标号的名称：

①呼吸作用，②光合作用，③摄食，④呼吸作用，⑤燃烧，⑥分解作用。

（2）循环形式：

CO2（CO2含碳有机物）。

（3）碳在无机环境和生物群落之间的传递只有生产者与无机环境之间是双向的，而其他各成分之间均是单向的。

2．连线生态系统中信息的种类及实例

3．分析信息传递模型，回答下列问题

（1）从图中可以看出，信息传递可发生在生物与生物之间，以及生物与环境之间。

（2）从信息传递的方向分析，生态系统的信息传递往往是双向传递。

4．连线生态系统稳定性的类型与营养结构的关系

5．据生态系统两种稳定性之间的关系图回答问题

（1）图中的曲线①②分别代表的是抵抗力稳定性、恢复力稳定性，二者的关系一般呈负相关。

（2）生态系统之所以能维持相对稳定，是由于生态系统具有自我调节能力，其基础是生态系统中普遍存在负反馈调节，它不仅存在于生物群落内部，也存在于生物群落与无机环境之间。

考点一生态系统的物质循环

1．熟记有关碳循环的四点内容

（1）存在形式

（2）流动形式

（3）进入生物群落的途径

（4）

2．明辨物质循环的三个易误点

（1）生态系统的物质循环中所说的“生态系统”并不是一般的生态系统，而是指地球上最大的生态系统——生物圈，因此物质循环具有全球性。

（2）生态系统的物质循环中所说的“物质”并不是指组成生物体的化合物，而是指组成生物体的化学元素，如C、H、O、N、P、S等。

（3）碳在生态系统各成分之间传递并不都是双向的，只有生产者与无机环境之间的传递是双向的，其他各成分间的传递均是单向的。

3．正确区分物质循环与能量流动的关系

项目

能量流动

物质循环（以碳循环为例）

形式

太阳能→化学能→热能

过程

沿食物链（网）单向流动

在无机环境和生物群落间往复循环

范围

生态系统各营养级

生物圈（全球性）

特点

单向流动、逐级递减

全球性、循环性

联系

同时进行、相互依存，不可分割

①能量的固定、储存、转移和释放，离不开物质的合成和分解

②物质是能量沿食物链（网）流动的载体

③能量是物质在生态系统中往复循环的动力

[对点落实]

1．判断下列叙述的正误

（1）生态系统的物质循环指的是各种化合物在生物群落与无机环境之间往复循环（×）

（2）物质循环和能量流动是两个独立的过程（×）

（3）生态系统的物质循环和能量流动的渠道都是食物链和食物网，所以物质和能量都是循环往复的（×）

（4）只有在光照的条件下，生态系统的能量流动和物质循环才是同时进行的（×）

2．（2018·潍坊统考）下列关于物质循环和能量流动的说法，错误的是（　　）

A．物质是能量流动的载体，能量是物质循环的动力

B．无机环境中的物质可以通过多种途径被生物群落反复利用

C．通过绿色植物的光合作用，可完成生态系统碳循环

D．食物链和食物网是能量流动和物质循环的渠道

解析：

选C　生态系统的主要功能是能量流动和物质循环，物质是能量流动的载体，能量是物质循环的动力；无机环境中的物质可被生物群落反复利用；绿色植物的光合作用能将CO2中的碳转化为有机物中的碳，只是碳循环的一部分，并没有完成生态系统的碳循环；食物链和食物网是生态系统的能量流动和物质循环的渠道。

3.现在所倡导的低碳生活获得普遍认同。

根据如图所示碳循环的部分过程进行的有关分析，正确的是（　　）

A．生物群落内部进行碳循环的物质形式是CO2

B．参与②过程的生物只有生产者、消费者

C．③过程增强后②过程随之增强，不能通过增强③减少大气中CO2

D．开发太阳能、水能、核能等新能源，可减少人类对①过程的依赖

解析：

选D　生物群落内部进行碳循环的物质形式是含碳有机物；②过程是生物群落通过生产者、消费者的呼吸作用和分解者的分解作用以CO2的形式向大气中释放碳元素；可以通过植树造林、退耕还林（草）等来增加植物光合作用固定CO2的量，减少生物群落排放到大气中的CO2；开发太阳能、水能、核能等新能源，可以减少化石燃料的使用。

[典型图示]

运用单、双箭头判断生态系统碳循环图中的成分

在碳循环中，只有生产者与大气中的CO2（非生物的物质和能量）之间是双向箭头。

生产者、消费者、分解者都有箭头指向大气中的CO2。

除大气中的CO2外，生产者、消费者都有箭头指向分解者。

[问题设计]

（1）图甲中A～D代表的成分依次是生产者、大气中的CO2、消费者、分解者。

（2）图乙中代表生产者的是__A__，代表消费者的是B、D，代表分解者的是__E__，代表大气中CO2的是__C__。

（3）图丙中，代表生产者的是__E__，代表消费者的是B、D、F，代表分解者的是__C__，代表大气中CO2的是__A__。

[对点落实]

4．下列有关生态系统中的碳循环和人体体液中物质交换的模式图的描述中，正确的是（　　）

A．图1中的丁是生态系统中的主要成分

B．在因捕食关系建立的食物链中，能量最少的是图1中的乙所处的营养级

C．人体内氧气浓度最高的是图2中的乙

D．人体产生过敏反应时，图2中的甲增加导致组织水肿

解析：

选D　图1中甲为生产者，乙为分解者，丙为消费者，丁为大气中CO2库，其中甲是生态系统中的主要成分，乙不参与食物链的构成。

图2中甲为组织液，乙为淋巴，丙为血浆，丁为细胞内液，其中氧气浓度最高的是血浆。

5．（2015·海南高考）回答下列关于红树林生态系统的问题：

（1）红树林具有调节气候、保护海岸的作用。

从生物多样性价值的角度分析，这种作用所具有的价值属于________（填“间接”或“潜在”）价值。

（2）某红树林生态系统的碳循环如图所示。

图中A是一种气体，B、C、D、E和F表示生物成分，箭头表示碳流动的方向。

图中A表示________，生物成分E表示________。

生物成分F表示____________，________表示初级消费者。

解析：

（1）红树林具有调节气候、保护海岸的作用，属于生物多样性的间接价值，也叫生态功能。

（2）分析图形可知，图中A是大气中CO2库，E与A之间为双向箭头，说明E是生产者；C以E为食是初级消费者，B是次级消费者，D是三级消费者；各种生物的能量均流向F，且F能将生物群落的有机碳分解为CO2释放到大气中，所以F是分解者。

答案：

（1）间接（也叫生态功能）　

（2）大气中CO2库

生产者　分解者　C

考点二生态系统的信息传递和稳定性

1．熟记生态系统三大功能的区别与联系

项目

能量流动

物质循环

信息传递

特点

单向流动，逐级递减

循环运动，反复利用

往往是双向的

范围

生态系统中各营养级及分解者

生物圈

生物之间，生物与无机环境之间

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

2．明辨生态系统稳定性的两个易误点

（1）抵抗力稳定性和恢复力稳定性的关系并不一定都是相反的，如苔原生态系统，由于物种组成成分单一、结构简单，它的抵抗力稳定性和恢复力稳定性都较低。

（2）某一生态系统在受到外界干扰，遭到一定程度的破坏而恢复的过程，应视为抵抗力稳定性，如河流轻度污染的净化；若遭到彻底破坏，则其恢复过程应视为恢复力稳定性，如火灾后草原的恢复等。

3．正确区分正反馈调节与负反馈调节

项目

正反馈

负反馈

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

实例分析

已污染的湖泊污染加剧

草原上食草动物与植物的平衡

[对点落实]

1．判断下列叙述的正误

（1）信息可来源于无机环境或生物，传递方向均是双向的（×）

（2）生态系统中组成成分越多，食物网越复杂，生态系统的恢复力稳定性就越强（×）

（3）落叶阔叶林遭到严重破坏时，往往不易在短时间内恢复到原来的状态，原因是其抵抗力稳定性较低（×）

（4）极地苔原由于物种组成单一，结构简单，它的抵抗力稳定性和恢复力稳定性都很低（√）

2．下列有关生态系统的结构和功能的叙述，错误的是（　　）

A．没有分解者的参与，生态系统中的某些物质也可以在生产者和消费者之间循环

B．人工鱼塘生态系统中消费者同化的能量往往大于生产者固定的太阳能

C．生态系统中的信息不仅可以来自生产者和消费者，还可以来自无机环境

D．食物链仅由生产者和消费者构成，说明生物群落中的能量仅在这两种成分之间流动

解析：

选D　没有分解者的参与，生态系统中的某些物质也可以在生产者和消费者之间循环，如生产者中的含碳有机物可以流向消费者，消费者释放的CO2可以流向生产者。

人工鱼塘生态系统中由于需要大量投放饵料，消费者同化的能量往往大于生产者固定的太阳能。

生态系统中的信息不仅可以来自生物群落中的各种生物，还可以来自无机环境。

生物群落中的能量也可以由生产者和消费者流向分解者。

3．图1为某草原生态系统中的反馈调节示意图，图2为某湖泊生态系统中发生的某种调节活动，下列分析错误的是（　　）

A．一个完整的生态系统，除了图1中所示的成分外，还应该包括分解者以及非生物的物质和能量

B．甲、乙、丙三者之间的食物联系是乙→甲→丙

C．图2所示调节导致的最终结果是维持该生态系统原有的稳态

D．图1所示的调节机制，也是生命系统中非常普遍的调节机制，它对于机体维持稳态具有重要意义

解析：

选C　生态系统成分包括生产者、消费者、分解者和非生物的物质和能量，因此图1中缺少分解者、非生物的物质和能量；由图1中种群数量的变化，可得出甲、乙、丙三者之间的捕食关系是乙→甲→丙；图2所示调节导致的最终结果是破坏该生态系统原有的稳态；图1通过调节维持相对稳定属于负反馈调节，负反馈调节是生命系统中非常普遍的调节机制。

[典型图示]

抵抗力稳定性、恢复力稳定性和总稳定性的关系

[问题设计]

（1）在受到干扰之前，曲线在正常范围内波动是由于该生态系统具有自我调节能力。

（2）雨林生态系统与草原生态系统相比，受到相同干扰，草原生态系统的y值要大于（填“大于”或“小于”）热带雨林的y值。

（3）x的大小可作为恢复力稳定性强弱的指标，x值越大说明恢复力稳定性越弱。

（4）TS表示曲线与正常范围之间所围成的面积，TS值越大说明生态系统的总稳定性越低。

[对点落实]

4．两个不同的生态系统在同时受到同等强度的干扰（a）后，其结构和功能的曲线变化情况如下图所示，由图不能得出的结论是（　　）

A．同等强度的干扰下，乙生态系统的抵抗力稳定性比甲高

B．同等强度的干扰下，若乙生态系统干扰提前，则B点左移

C．若甲生态系统的干扰强度增大，则C点右移

D．乙生态系统B点后一定有新的物种产生

解析：

选D　从图中可看出，甲、乙两个生态系统受到干扰后，与乙相比，甲生态系统的结构和功能恢复原状所需要的时间长，波动范围大，说明甲的抵抗力稳定性低，乙的抵抗力稳定性高；若乙生态系统干扰提前，其结构和功能恢复至正常运行范围的时间也会提前，即B点左移；若甲的干扰强度增大，则恢复原状所需要的时间延长，C点右移；乙生态系统在恢复原状后不一定有新物种产生。

5.图中两条虚线之间的部分表示生态系统功能正常的作用范围。

y表示一个外来干扰使之偏离这一范围的大小；x表示恢复到原状态所需的时间；曲线与正常范围之间所夹的面积可以作为总稳定性的定量指标（TS）。

下列说法正确的是（　　）

A．在正常作用范围内，生态系统中生物的种类和数量一直保持不变

B．对同一个生态系统来说，y值和x值之间呈正相关

C．在遭到干扰时，x、y值的大小与生物种类有关，与数量无关

D．TS值越小，这个生态系统的总稳定性越小

解析：

选B　在正常作用范围内，生态系统中生物的种类和数量处于一个相对稳定的状态，而不是保持不变；y的大小反映了抵抗力稳定性大小，x表示生态系统的恢复力稳定性高低，对于同一个生态系统来说，y越大，说明受到干扰后偏离正常作用范围就越大，则恢复到原来状态所需要的时间就越长；x、y值的大小与生物种类和数量都有关；TS值表示生态系统总稳定性，该值越小，则表示生态系统总稳定性越大。

[类题通法]

生态系统稳定性曲线分析（以第5题图为例）

（1）图中两条虚线之间的部分表示生态系统功能正常的作用范围。

（2）y的大小可以作为抵抗力稳定性强弱的指标，偏离大说明抵抗力稳定性弱；反之，抵抗力稳定性强。

（3）x可以表示恢复到原状所需的时间，x越大，表示恢复力稳定性越弱；反之，恢复力稳定性越强。

（4）TS表示曲线与正常范围之间所围成的面积，可作为总稳定性的定量指标，这一面积越大，说明这个生态系统的总稳定性越低。

设计并制作生态缸，观察其稳定性

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。

生物之间要有合适的食物链结构，生物的数量不宜过多。

2．实验流程

3．实验设计要求

设计要求

相关分析

生态缸必须是封闭的

防止外界生物或非生物因素的干扰

生态缸的材料必须透明

为光合作用提供光能；便于观察

生态缸宜小不宜大，缸中的水量应适宜，要留出一定的空间

便于操作；缸内储备一定量的空气

生态缸中投放的几种生物必须具有很强的生活力，成分齐全（具有生产者、消费者和分解者）

生态缸中能够进行物质循环和能量流动，在一定时期内保持稳定

生态缸的采光要用较强的散射光

防止水温过高导致水生植物死亡

[对点落实]

6．下列关于生态缸制作的说法，正确的是（　　）

A．生态缸的密封性越差，其生物死亡就越快

B．生态缸中放入较多的小乌龟有利于该生态系统的稳定

C．生态缸中的生物之间最好不要有捕食关系，否则稳定性就差

D．生态缸制作完成后，应放在光线良好但不是阳光直射的地方

解析：

选D　生态缸中的生物种类和数量比例要适宜，小乌龟是该小型生态系统的最高级消费者，数量宜少。

生态缸制作完成后，不能放在阳光直射的地方，否则会因为温度过高而导致缸内生物的死亡。

7．（2018·石家庄质检）近年来，市面上出现了很多观赏性小生态瓶，为人们的生活增添了乐趣。

如图是一个简易生态瓶的示意图。

回答下列问题：

（1）在一定时间范围内，小生态瓶内________（填“能”或“不能”）进行碳、氧、氮、磷等元素的循环利用，原因是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）简易生态瓶能在一定时间内维持相对稳定，这是因为生态系统具有一定的__________能力，但简易生态瓶的抵抗力稳定性很低，原因是______________________

________________________________________________________________________。

（3）为尽可能长时间维持生态瓶的相对稳定，应将该生态瓶置于________________处，并避免阳光直射。

若要在该生态瓶中添加小动物，则应注意各营养级生物之间的合适比例，从能量流动的角度分析，这是因为______________________________________。

解析：

（1）由于生态瓶内有生产者和分解者，因此在一定时间范围内，小生态瓶可以通过光合作用、细胞呼吸、微生物分解等生理过程实现碳、氧、氮、磷等元素的循环利用。

（2）由于生态系统具有一定的自我调节能力，所以简易生态瓶能在一定时间内维持相对稳定，然而由于小生态瓶内生物种类少，营养结构简单，自我调节能力很弱，所以简易生态瓶的抵抗力稳定性很低。

（3）为尽可能长时间维持生态瓶的相对稳定，应将该生态瓶置于通风、光线良好的环境中，从而有利于生产者固定能量，同时还要避免阳光直射。

能量在流动过程中逐级递减，因此添加小动物应注意各营养级生物之间的比例。

答案：

（1）能　该生态瓶内有生产者和分解者，能通过光合、呼吸、分解等生理过程实现各元素的循环利用　

（2）自我调节　该生态系统生物种类少，营养结构简单，自我调节能力很弱　（3）通风、光线良好　能量流动是逐级递减的

[真题集训——验能力]

1．（2016·全国卷Ⅰ）在漫长的历史时期内，我们的祖先通过自身的生产和生活实践，积累了对生态方面的感性认识和经验，并形成了一些生态学思想，如：

自然与人和谐统一的思想。

根据这一思想和生态学知识，下列说法错误的是（　　）

A．生态系统的物质循环和能量流动有其自身的运行规律

B．若人与自然和谐统一，生产者固定的能量便可反复利用

C．“退耕还林、还草”是体现自然与人和谐统一思想的实例

D．人类应以保持生态系统相对稳定为原则，确定自己的消耗标准

解析：

选B　生态系统的物质循环和能量流动有其自身的运行规律，人类只能认识并利用其运行规律，不能改变它。

生产者固定的能量可多级利用，但不能反复利用。

“退耕还林、还草”可防风固沙、涵养水源等，是体现自然与人和谐统一思想的实例。

人类应以保持生态系统相对稳定为原则，确定自己的消耗标准，避免过度消耗，破坏生态环境。

2．（2015·全国卷Ⅱ）下列有关生态系统的叙述，错误的是（　　）

A．生态系统的组成成分中含有非生物成分

B．生态系统相对稳定时无能量输入和散失

C．生态系统维持相对稳定离不开信息传递

D．负反馈调节有利于生态系统保持相对稳定

解析：

选B　生态系统的组成成分包括非生物的物质和能量、生产者、消费者及分解者。

当生态系统达到相对稳定时，并不是没有能量的输入和散失，而是能量的输入和散失达到一种动态平衡状态。

生态系统中的信息传递可以调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定。

负反馈调节是生态系统自我调节能力的基础，有利于生态系统保持相对稳定。

3．（2016·天津高考）在丝瓜地生态系统中，丝瓜、昆虫甲、昆虫乙存在捕食关系。

下图为某年度调查甲、乙两种昆虫种群数量变化的结果。

下列叙述正确的是（　　）

A．该丝瓜地的碳循环在丝瓜、昆虫与无机环境之间完成

B．依据随机取样原则统计成虫数量可计算出昆虫种群密度

C．乙与甲的数量比值代表两种昆虫间的能量传递效率

D．乙数量的增加会减少甲种群对丝瓜的摄食量

解析：

选D　物质循环在生物群落和无机环境之间进行，由生产者、消费者和分解者共同参与，因此该丝瓜地的碳循环不仅仅在丝瓜、昆虫与无机环境之间完成，还有分解者等的参与；调查昆虫的种群密度应以该种群全部个体为调查对象，而不能只统计成虫的数量；乙与甲的数量比值不能代表两种昆虫间的能量传递效率，能量传递效率是指相邻两个营养级间同化的能量之比，而非个体数量之比；根据题图信息，甲数量增加后会导致乙数量增加，说明甲是被捕食者，乙是捕食者，因此该生态系统存在的食物链为丝瓜→昆虫甲→昆虫乙，当乙数量增加时，甲的数量会减少，进而减少甲种群对丝瓜的摄食量。

4．（2014·江苏高考）下列关于生态系统中物质循环和能量流动的叙述，正确的是（　　）

A．富营养化水体出现蓝藻水华的现象，可以说明能量流动的特点

B．生态系统中能量的初始来源只有太阳能

C．食物链各营养级中10%～20%的能量会被分解者利用

D．无机环境中的物质可以通过多种途径被生物群落反复利用

解析：

选D　富营养化水体出现蓝藻水华现象，未涉及沿食物链进行的能量流动；生态系统中能量的初始来源也可能是化学能，如硝化细菌的化能合成作用等；能量流动是单向递减的，每个营养级有10%～20%的能量流向下一营养级，而不是有10%～20%的能量被分解者利用；无机环境中的物质可以通过多种途径如光合作用、化能合成作用、根的吸收等进入生物群落被生物利用。

5.（2014·天津高考）图a、b分别为农村和城市生态系统的生物量（生命物质总量）金字塔示意图。

下列叙述正确的是（　　）

A．两个生态系统均可通过信息传递调节种间关系

B．两个生态系统的营养结构均由3个营养级组成

C．城市生态系统不具有自我调节能力，抵抗力稳定性低

D．流经两个生态系统的总能量均是其植物所固定的太阳能

解析：

选A　生态系统的功能是能量流动、物质循环和信息传递，任一生态系统均可通过信息传递调节种间关系，以维持生态系统的稳定；图为农村和城市生态系统的生物量金字塔，不能反映其营养结构组成，且两个生态系统的营养结构不是均由3个营养级组成的；任何生态系统都具有自我调节能力，但自我调节能力有一定的限度，城市生态系统营养结构简单，抵抗力稳定性低；流经城市生态系统的总能量来自植物固定的太阳能和人为输入。

[课下检测——查缺漏]

一、选择题

1．下列关于生态系统中信息传递的叙述，正确的是（　　）

A．生态系统中的信息只能来源于同种或异种的生物

B．植物生长素对自身生长的调节属于信息传递中的化学信息

C．牧草生长旺盛时，为食草动物提供采食信息，这对食草动物有利，对牧草不利

D．利用人工合成的性引诱剂诱捕害虫属于生态系统信息传递的应用

解析：

选D　生态系统中的信息来源不仅来自生物群落中的各种生物，还可以来自无机环境，例如温度、湿度、光照等；生态系统的信息传递发生在生物与生物、生物与环境之间，而植物激素的作用是在个体内，不属于生态系统的信息传递；一定限度内，食草动物吃草也有利于草的更新与分蘖；用人工合成的性引诱剂诱捕害虫属化学信息的应用。

2．下列关于生态系统稳定性的描述，正确的是（　　）

A．河流受到轻微的污染依然清澈，属于恢复力稳定性

B．恢复力稳定性弱的生态系统抵抗力稳定性一定强

C．“野火烧不尽，春风吹又生”体现了生态系统的恢复力稳定性

D．引入新物种到一个生态系统使生物种类增加从而提高抵抗力稳定性

解析：

选C　河流受到污染，依然清澈表现为“抵抗干扰，保持原状”，属于抵抗力稳定性；有些生态系统（如苔原）抵抗力稳定性与恢复力稳定性都较低；“野火烧不尽，春风吹又生”体现了生态系统的恢复力稳定性；引入新物种到一个生态系统可能使原有物种灭绝，从而使抵抗力稳定性下降。

3．关于生态系统中信息传递及其应用的叙述，正确的是（　　）

A．生态系统中植物都是通过化学物质传递信息的

B．生态系统中的信息传递和能量流动一样都是单向的

C．利用性外激素扰乱某些动物雌雄交配，属于化学防治

D．信息传递可以调节种间关系，以维持生态系统的稳定

解析：

选D　生态系统中植物不但能通过化学物质