1、步步高届高考全国通用生物一轮教师用书935生态系统的物质循环第35讲生态系统的物质循环、信息传递和生态系统的稳定性考纲要求1.生态系统中物质循环的基本规律及应用()。2.生态系统中的信息传递()。3.生态系统的稳定性()。考点一生态系统的物质循环1物质循环(1)概念：组成生物体的各种元素在无机环境与生物群落间不断循环的过程。(2)特点：全球性、反复利用、循环流动。(3)与能量流动的关系：二者同时进行，相互依存，不可分割。(4)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，形成一个统一的整体。2碳循环(1)碳在无机环境中的存在形式：CO2和碳酸盐。(2)碳在生物群落中
2、的存在形式：含碳有机物。(3)循环过程：碳从无机环境到生物群落是通过光合作用、化能合成作用实现的；从生物群落到无机环境则是通过呼吸作用和微生物的分解作用实现的。3温室效应(1)形成原因：大量化石燃料的燃烧，大气中的CO2含量迅速增加，打破了生物圈中碳循环的平衡。(2)影响：导致气温升高，加快极地和高山冰川的融化，导致海平面上升，进而对人类和其他许多生物的生存构成威胁。思维诊断(1)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(2014江苏，10D)()(2)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()(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
3、以物质和能量都是循环往复的()(4)有光照的条件下，生态系统的能量流动和物质循环才是同时进行的()(5)与碳循环有关的生理活动有光合作用、细胞呼吸和化能合成作用等()(6)减少化石燃料的燃烧和大力植树造林都可以有效地缓解温室效应()题组一碳循环的过程及特点分析1.右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、BD在AC过程中碳主要以CO2的形式进行循环，在FB过程中以含碳有机物的形
4、式进行流动答案C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。2.如图是我国北方处于平衡状态的某森林生态系统的碳循环示意图，其中箭头表示碳的传递方向，字母表示碳传递途径。则下列叙述错误的是()A碳从植物体流入动物体的主要形式是含碳有机物Ba途径是通过光合作用实现的，b、d、g途径是通过细胞呼吸实现的C碳在生物群落与
5、无机环境之间的循环主要以二氧化碳的形式进行D如果图中的字母表示碳元素传递的数量，植物正常生长，则夏季a、b、c、e之间的关系可表示为abce答案D解析a代表植物的光合作用，b、d、g代表生物的呼吸作用，c代表捕食。e、f代表动植物的残枝败叶、遗体和粪便被分解者利用。夏季植物正常生长，abce，D错误。技法提炼对物质循环过程相关图解的识别(1)碳循环过程示意图(2)将上图换成字母，如下面三种变式图。据图判断A、B、C、D各代表哪种成分。图1先根据双向箭头判断：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AC判断：C为消费者，剩下的D为分解者。图2根据A与
6、C之间的双向箭头判断：A是生产者，C是非生物的物质和能量。根据A、B、D的箭头都流向E，可进一步判断：B是初级消费者，D是次级消费者，E是分解者。图3根据A与E之间的双向箭头判断：A为非生物的物质和能量，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。题组二物质循环和能量流动的关系分析3下列关于生态系统的说法，不正确的是()A生态系统的生产者固定的太阳能是流经该系统的总能量B在生态系统中，物质循环是生态系统能量流动的载体C植物光合作用固定的碳与植物呼吸作用释放的碳基本相等D能量在相邻两个营养级之间的传
7、递效率的大小是由这两个营养级的同化量决定的答案C解析生态系统的生产者固定的太阳能是流经该生态系统的总能量；在生态系统中，物质循环是能量流动的载体，能量流动是物质循环的动力；在一个稳定的生态系统中，植物光合作用固定的碳与该系统中所有生物呼吸作用释放的碳基本相等；相邻两个营养级之间的能量传递效率下一营养级的同化量/上一营养级的同化量100%。4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
8、是以CO2的形式进行的答案C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。归纳提升能量流动和物质循环之间的关系项目能量流动物质循环(以碳循环为例)形式以有机物为载体以化学元素形式流动特点单向流动、逐级递减全球性、循环性范围生态系统各营养级生物圈(全球性)图示题组三物质循环和能量流动规律的应用实例分析5如图是一个农业生态系统模式图，关于该系统的叙述，错误的是()A微生物也能利用农作物通过光合作用储存的能量B沼气池中的微生物也是该生态系统的分解者C沼渣、沼液作为肥料还田，使能量能够循环利用D多途径利用农作物可提高该系统的能量利用效率答案C解析沼气池中的微生物
9、将有机物分解为无机物，是分解者；能量流动只能单向流动、逐级递减，不能循环利用；该模式提高了能量的利用率，使能量尽可能多地流向对人类最有益的部分。6如图是某农业生态系统模式图，下列关于该系统的叙述错误的是()A微生物利用的是农作物通过光合作用固定的能量B多途径利用农作物可提高该系统中能量的传递效率C沼渣、沼液作为肥料还田可以促进物质循环再利用D食用菌、产甲烷杆菌及蚯蚓是该生态系统中的分解者答案B解析流经该生态系统的能量是生产者固定的太阳能总量，因此微生物利用的是农作物通过光合作用固定的能量；多途径利用农作物，可提高能量利用率，不能提高能量的传递效率；沼渣、沼液还田可以促进物质循环利用；营腐生生活
10、的食用菌、产甲烷杆菌及蚯蚓都是该生态系统中的分解者。疑难辨析能量传递效率与能量利用效率的辨析(1)能量传递效率：能量在沿食物链流动的过程中，逐级减少，若以“营养级”为单位，能量在相邻两个营养级之间的传递效率约为10%20%。(2)能量利用效率：通常考虑的是流入人体中的能量占生产者能量的比值，或流入最高营养级的能量占生产者能量的比值，或考虑分解者的参与，以实现能量的多级利用。考点二生态系统的信息传递1信息的概念：是指日常生活中，可以传播的消息、情报、指令、数据与信号等。2信息的种类、特点、来源及实例(连线)3信息传递模型(1)从图中可以看出，生态系统的信息传递是否只发生于生物与生物之间？答案不是
11、，在生物与生物之间以及生物与环境之间都能发生信息传递。(2)从信息传递的方向来看，生态系统的信息传递具有什么特点？答案具有双向传递的特点。4作用(1)生命活动的正常进行，离不开信息的作用。(2)生物种群的繁衍，也离不开信息的传递。(3)信息还能够调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定。5应用：提高农产品或畜产品的产量；对有害动物进行控制。思维诊断(1)生态系统的信息传递只能在生物与生物之间发生()(2)孔雀开屏属于信息传递中的物理信息()(3)羊和草之间的信息传递有利于调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定()(4)能量流动是单向的，物质循环和信息传递都是双向的()(5)通过生态系统的信息
12、传递，可以防治有害动物，也可以提高一些农产品或畜产品的产量()题组一信息传递的种类、特点和应用的分析1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，就可以使休眠的真菌孢子提前发芽，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，化学信息，行为信息B物理信息，行为信息，化学信息C行为信息，物理信息，化学信息D化学信息，行为信息，物理信息答案B2人类已经进入“信息时代”，生态系统中也存在着信息传递。下列说法中不正确的是()A信息传递只在生物与生
13、物之间进行B信息传递能够调节生物的种间关系，维持生态系统的稳定C信息传递既有双向的，也有单向的D信息传递可提高农产品的产量答案A解析信息传递既可以在生物与生物之间进行，也可以在生物与环境之间进行，A错误。技法提炼生态系统信息传递种类的判断方法(1)从信息传播的途径判断：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。题组二生态系统的能量流动、物质循环和信息传递的比较3下图表示生态系统各组成成
14、分之间的能量流动、物质循环及信息传递过程，则图甲、图乙、图丙可依次表示()A能量流动、碳的循环、信息传递B能量流动、信息传递、碳的循环C碳的循环、能量流动、信息传递D信息传递、能量流动、碳的循环答案C4如图为生态系统成分的模式图，下列叙述不正确的是()A图中的各成分之间均可以传递信息B生产者和消费者之间的信息传递可以调整种间关系C无机环境发出的信息种类只能是物理信息D生态系统的能量流动、物质循环和信息传递是生态系统的三大功能答案C解析从图中可以看出，生态系统的每种成分均能发出信息，也能接受信息，所以说生态系统的信息传递在生态系统的各种成分间均能进行。信息传递的主要功能之一就是调整种间关系。无机
15、环境发出的信息可以是物理信息，也可以是一些营养物质发出的化学信息，所以C错误。归纳提升能量流动、物质循环和信息传递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、逐级递减循环流动、反复利用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，形成统一整体考点三生态系统的稳定性1概念：生态系统所具有的保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力，叫做生态系统的稳定性。2原因：生态系统具有一定的自我调节能力。3调节基础：负反馈调节。4特点：调节能力有一定的限度。5
16、两种类型的比较项目抵抗力稳定性恢复力稳定性区别实质保持自身结构与功能相对稳定恢复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，恢复原状影响因素生态系统中物种丰富度越大，营养结构越复杂，抵抗力稳定性越强生态系统中物种丰富度越小，营养结构越简单，恢复力稳定性越强二者联系相反关系：抵抗力稳定性强的生态系统，恢复力稳定性弱，反之亦然；二者是同时存在于同一系统中的两种截然不同的作用力，它们相互作用，共同维持生态系统的稳定。如图所示：6.提高生态系统稳定性的措施(1)控制对生态系统干扰的程度，对生态系统的利用应该适度，不应超过生态系统的自我调节能力。(2)对人类利用强度较大的生态系统，实施相应的物
17、质、能量投入，保证生态系统内部结构与功能的协调。思维诊断(1)下图每种生物的数量不是决定不变的，而是在一定范围内波动，说明生态系统结构的稳定是相对的()(2)生态系统中的组成成分越多，食物网越复杂，生态系统的恢复力稳定性就越强()(3)鼬能够依据田鼠留下的气味去猎捕后者，田鼠同样也能够依据鼬的气味或行为躲避猎捕。可见，信息能够调节生物的种间关系，维持生态系统的稳定(2012安徽，30(4)改编)()(4)落叶阔叶林、针阔混交林和针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(2013海南，29(3)改编)()(5)人类的活动可以影响生态系统的稳定性高低()题
18、组一生态系统的稳定性及其基础的分析1地球上各种不同类型的生态系统具有不同的自我调节能力。与农田、草原、冻原等生态系统相比较，热带雨林的自我调节能力特点是()A种群数量调节能力强，抵抗外界干扰能力弱B分解力弱，生产力强C抵抗力稳定性强，而恢复力稳定性弱D能量流动速度快，物质循环速度慢答案C解析与农田、草原、冻原等生态系统相比较，热带雨林的组成成分最复杂，自我调节能力强，抵抗力稳定性强，而恢复力稳定性弱；热带雨林中生产者、消费者和分解者的数量均较农田、草原、冻原等生态系统多，故生产力强，分解力也强；能量流动和物质循环是同时进行、紧密联系的，森林生态系统的物质循环和能量流动速度都较快。2图A为某草原
19、生态系统中的反馈调节示意图，图B为某湖泊生态系统中发生的某种调节活动，下列分析不正确的是() A一个完整的生态系统，除了图A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B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A是负反馈调节，图B是正反馈调节答案C解析图A所示为一条食物链，组成是乙甲丙，它们表示的是负反馈调节机制，即乙的增加会促使甲、丙的增加，甲、丙的增加会抑制乙的增加，而图B为正反馈调节，它会使生态系统偏离原有的稳态。易错警示生态系统调节中正反馈和负反馈的比较比较项目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
20、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题组二运用曲线模型理解抵抗力稳定性和恢复力稳定性的关系3下列关于生态系统的稳定性与营养结构复杂程度的关系图中，正确的是()答案A4下图中的曲线表示某生态系统的总稳定性(抵抗力稳定性与恢复力稳定性之和)，图中两条虚线之间的部分表示生态系统功能的正常范围，当受到外界干扰时就偏离正常范围，偏离值为T时，生态系统遭到破坏后恢复到正常范围所需的时间为S。TS表示曲线与正常范围之间围成的面积，可作为总稳定性的定量指标。依图判断下列说法错误的是()A生态系统受到相同干扰时，T值越大，表示生态系统的抵抗力
21、稳定性越小BS值越大，表示一个生态系统的恢复力稳定性越大C在一定干扰范围内，TS值越大，表示一个生态系统的总稳定性越低D热带雨林生态系统和草原生态系统如果有同样的T值，则所受干扰程度一定不同答案B解析抵抗力稳定性越大，受到相同程度的外界干扰时偏离正常范围的距离即图示的T值就越小，反之，T值就越大，故A项正确；恢复力稳定性越大，遭到外界干扰因素的破坏后恢复到原状的时间就越短，即图示中S的距离越小，故B项错误；由于TS值越大，就意味着T值和S值均大，所以抵抗力稳定性和恢复力稳力性就越小，故C项正确；由于热带雨林生态系统的抵抗力稳定性大于草原生态系统的抵抗力稳定性，若所受干扰程度相同，则热带雨林生态
22、系统的T值要小于草原生态系统的T值，若有相同的T值，则热带雨林生态系统所受的干扰程度肯定大于草原生态系统，故D项正确。疑难辨析生态系统稳定性的4个易混点(1)生态系统的稳定性主要与生物种类有关，还要考虑生物的个体数量。食物链数量越多越稳定，若食物链数量相同，再看生产者，生产者多的稳定程度高。(2)生态系统的稳定性不是恒定不变的，因为生态系统的自我调节能力具有一定的限度。(3)强调“生态系统稳定性高低”时，必须明确是抵抗力稳定性还是恢复力稳定性，因为二者一般呈负相关。(4)抵抗力稳定性和恢复力稳定性的辨析：某一生态系统在彻底破坏之前，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
23、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。网络构建要语强记1生态系统的物质循环指的是组成生物的各种元素在无机环境和生物群落之间循环往复的现象。2碳元素在无机环境和生物群落之间是以CO2的形式循环的，在生物群落内部是以含碳有机物的形式传递的。3生态系统的信息传递包括物理信息、化学信息和行为信息等形式。4生态系统的稳定性包括抵抗力稳定性和恢复力稳定性，二者呈负相关。5生态系统稳定性的基础是生态系统的自我调节能力，负反馈调节是生态系统自我调节能力的基础。探究高考明确考向1(2014江苏，10)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(
24、)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答案D解析A项，富营养化水体出现蓝藻水华现象，是由于N、P等植物生长所需的矿质元素过多，引起植物大量繁殖，未涉及沿食物链进行的能量流动。B项，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。C项，能量是单向流动、逐级递减的，每个营养级约有10%20%的能量流向下一营养级，而不是被分解者利用。D项，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
25、用。2(2014天津，3)如图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答案A解析A项，生态系统均可通过信息传递调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定。B项，题图a、b分别表示农村和城市生态系统的生物量金字塔，两者的营养结构不是由3个营养级组成的，如在农村生态系统中，存在食物链如：农作物昆虫蜘蛛鸟猫头鹰，不只由3个营养级组成。C项，任何生态系统都具有自我调节能力，只是
26、自我调节能力有一定的限度。虽然城市生态系统的营养结构简单，但其也有自我调节能力，只是自我调节能力弱，抵抗力稳定性低。D项，流经城市生态系统的总能量来自植物固定的太阳能和外来人为的物质输入。3(2009福建，2)下列有关生态系统稳定性的叙述，不正确的是()A生态系统具有自我调节能力，这是生态系统稳定性的基础B生态系统内部结构与功能的协调，可以提高生态系统稳定性C生物多样性对维持生态系统稳定性具有重要作用，体现了其间接价值D生态系统中的组成成分越多，食物网越复杂，生态系统恢复力稳定性就越强答案D解析生态系统的自我调节能力是通过其内部结构和功能的协调来实现的，其组成成分越多，营养结构越复杂，受到破坏
27、后越难以恢复，故恢复力稳定性越差，所以A、B选项正确，D选项错误；生物多样性的间接价值是指每种物种都维系着它们所在生态系统的结构和功能，维持着其所在生态系统的稳定性，B选项正确。4(2014新课标，31)某陆地生态系统中，除分解者外，仅有甲、乙、丙、丁、戊5个种群。调查得知，该生态系统有4个营养级，营养级之间的能量传递效率为10%20%，且每个种群只处于一个营养级。一年内输入各种群的能量数值如下表所示，表中能量数值的单位相同。种群甲乙丙丁戊能量3.5612.8010.300.48226.50回答下列问题：(1)请画出该生态系统中的食物网。(2)甲和乙的种间关系是_；种群丁是该生态系统生物组分中
28、的_。(3)一般来说，生态系统的主要功能包括_、_，此外还具有信息传递等功能。碳对生物和生态系统具有重要意义，碳在_和_之间的循环主要以CO2的形式进行。答案(1)(2)捕食消费者(3)物质循环能量流动生物群落无机环境解析(1)根据生态系统中相邻两营养级间能量的传递效率为10%20%和能量流动逐级递减的理论进行分析：戊含有的能量最多，处于第一营养级；乙和丙含有的能量较多且相差很小，都处于第二营养级；甲含有的能量较少，处于第三营养级；丁含有的能量最少，处于第四营养级。由此可画出该生态系统中的食物网为：。(2)根据食物网可以看出：甲和乙的种间关系是捕食，戊是生产者，甲、乙、丙和丁都为消费者。(3)
29、生态系统的功能是能量流动、物质循环和信息传递等。碳循环是生态系统中物质循环的重要组成部分，碳在生物群落中是以有机物的形式进行传递的，而在无机环境和生物群落之间的循环主要以CO2的形式进行。练出高分1如图表示生态系统中碳循环的部分过程，其中甲、乙、丙、丁组成生物群落。下列分析错误的是()A增多是温室效应产生的主要原因B图中箭头可以表示碳元素的循环方向C甲、乙种间关系的调节还需要信息传递的作用D无机环境中的CO2可以来自细胞呼吸答案A解析由图中的箭头可知，甲是生产者，丁是分解者，乙、丙是消费者，温室效应产生的主要原因是过量地燃烧煤炭、石油等化石染料，使大气中的二氧化碳含量过多，而不是分解者的呼吸增加造成的；物质是循环的，因此图示中的箭头可以表示碳元素的循环方向；信息传递可以调节种间关系；无机环境中的二氧化碳可以来自生物细胞的呼吸，也可以来自化石染料的燃烧。2下列属于生态系统功能过程描述的是()
