2021版高考生物一轮复习第33讲生态系统的物质循环信息传递及其稳定性课件 人教版

2021版高考生物一轮复习第33讲生态系统的物质循环信息传递及其稳定性课件 人教版

第 33 讲　生态系统的物质循环 、 信息 传递及其稳定性 - 2 - - 3 - 必备知识 核心素养 关键能力 生态系统的物质循环 1 . 物质循环 2 . 碳循环 (1) 碳在无机环境中的主要存在形式 : 　　　　 和碳酸盐。   (2) 碳在生物群落中的主要存在形式 : 　　　　　　　　 。   化学元素 生物群落　 全球性 相互依存 载体 动力 CO 2 含碳有机物 - 4 - 必备知识 核心素养 关键能力 (3) 碳循环模式 图 ① 　　　　　　　　　　　　　 ; ② 　　　　　 ; ③ 　　　　 ; ④ 　　　　　　　　 ; ⑤ 　　　　 ; ⑥ 　　　　　　　　 。   光合作用或化能合成作用 呼吸作用 摄食 呼吸作用 燃烧 分解作用 - 5 - 必备知识 核心素养 关键能力 (4) 循环过程 ① 碳在生物群落和无机环境间的循环形式是 　　　　 。   ② 碳从无机环境到生物群落是通过 　　　 作用 或 　　　　　 作用 实现的。   ③ 碳返回到无机环境则是通过 　　　　　 和 　　　　　　　　　　　　　 以及化石燃料的燃烧实现的。   (5) 碳循环的破坏 —— 温室效应 ① 形成原因 : 大量化石燃料的燃烧 , 导致大气中的 　　　 含量迅速增加 , 打破了生物圈中碳循环的平衡。   ② 影响 : 使 　　　　　　　　 , 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。   CO 2 光合 化能合成 呼吸作用 微生物的分解作用 CO 2 气温升高 - 6 - 必备知识 核心素养 关键能力 3 . 能量流动和物质循环的区别与 联系 有机物 无机物　 载体 动力 - 7 - 必备知识 核心素养 关键能力 教材拾遗 1 .( 必修 3 第 104 页 “ 基础题 ,4” 改编 ) 生物圈是不是一个在 “ 物质 ” 上自给自足的系统 ?“ 能量 ” 上呢 ? 2 .( 必修 3 第 104 页 “ 拓展题 ” 改编 ) 氮元素在生物群落与无机环境间能否循环利用 ? 如何解释需要不断向农田中施加氮肥 ? 提示 : 生物圈在物质上可自给自足 , 但在能量上不能自给自足 , 因为物质可以在生物圈内循环利用 , 而能量不能循环利用 , 必须有生物圈外的太阳能源源不断地输入方可维持正常运转。 提示 : 能。农田是人工生态系统 , 是以提高农作物的产量和效益 , 使能量更多地流向人类 , 满足人类的需要为目的的。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。这与物质循环并不矛盾。 - 8 - 必备知识 核心素养 关键能力 正误判断 (1) 碳在生物群落和无机环境之间主要以有机物形式循环。 ( 　　 ) (2) 与碳循环有关的生理活动有光合作用、化能合成作用和呼吸作用等。 ( 　　 ) (3) 化石燃料的大量燃烧是造成温室效应的主要原因。 ( 　　 ) (4) 低碳生活方式有助于维持生物圈中碳循环的平衡。 ( 　　 ) (5) 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。 ( 　　 ) (6) 碳可在森林群落和无机环境之间进行循环。 ( 　　 ) √ × √ √ × √ - 9 - 必备知识 核心素养 关键能力 (7) 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 , 所以物质和能量是循环往复的。 ( 　　 ) (8) 生态系统的物质循环和能量流动有其自身的运行规律。 ( 　　 ) √ × - 10 - 必备知识 核心素养 关键能力 探究 　 碳循环的过程及特点分析 ( 科学思维 ) 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。请据图分析回答下列问题。 (1) 甲、乙、丙、丁分别代表生态系统的什么成分 ? 提示 : 甲和丁之间有双向箭头 , 且其他几种成分都有箭头指向丁 , 所以丁为大气中的 CO 2 库 , 甲为生产者 ; 甲和乙都有箭头指向丙 , 所以丙为分解者 , 则乙为消费者 。 - 11 - 必备知识 核心素养 关键能力 ( 2) 碳在甲、乙、丙之间的流动形式是什么 ? 在甲 ( 或乙或丙 ) 与丁之间的流动形式又是什么 ? (3) 图中的字母分别表示什么过程 ?d 、 c 与 f 等同吗 ? 请说明理由 。 提示 : 碳在甲、乙、丙之间的流动形式是含碳有机物 , 在甲 ( 或乙或丙 ) 与丁之间的流动形式是 CO 2 。 提示 : b 代表光合作用或化能合成作用 ,d 和 c 代表呼吸作用 ,f 代表微生物的分解作用 ,a 代表摄食 ,e 和 g 代表动植物的遗体、排遗物等提供给分解者。 不能完全等同。微生物分解作用是微生物分泌酶到细胞外 , 将细胞外的大分子有机物分解成小分子有机物 ( 也可能生成无机物 ), 然后再吸收进入细胞。微生物分解作用包括体外有机物分解和体内细胞呼吸作用。 - 12 - 必备知识 核心素养 关键能力 (4) 生物圈的碳氧平衡与图中甲、乙、丙生物细胞的生命活动都有关系吗 ? 为什么 ? 提示 : 有关系。生物圈的碳氧平衡与地球上所有生物细胞的生命活动都有关系 , 因为基本上每个细胞都要进行呼吸作用 , 消耗氧气和释放二氧化碳 , 而绿色植物细胞和蓝细菌能进行光合作用 , 吸收二氧化碳和释放氧气。细胞的呼吸作用和光合作用 , 对维持生物圈中的碳氧平衡起到重要作用。 - 13 - 必备知识 核心素养 关键能力 【解疑释惑】大气中 CO 2 的三个主要来源 (1) 生产者、消费者的呼吸作用。 (2) 分解者的分解作用。 (3) 化石燃料的燃烧。 - 14 - 必备知识 核心素养 关键能力 考向 1 　 碳循环的过程及特点 1 .(2019 河南平顶山期末 ) 下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。下列相关叙述不正确的是 ( 　　 ) A. 甲代表第一营养级 B.d 过程代表光合作用 ,b 过程代表呼吸作用 C. 碳元素在甲、乙、丙之间以有机物的形式传递 D. 碳元素可在无机环境和生物群落之间反复利用 答案 解析 解析 关闭 在生态系统的碳循环中 , 生产者和无机环境中的二氧化碳库之间存在双向箭头 , 故图中甲是生产者 , 乙是消费者 , 丙是分解者 , 丁是大气中的二氧化碳库。生产者属于第一营养级 ,A 项正确 ; 图中 b 代表光合作用 ,d 代表呼吸作用 ,B 项错误 ; 碳在生物群落内部以有机物的形式传递 ,C 项正确 ; 碳元素可在无机环境和生物群落之间反复利用 ,D 项正确。 答案 解析 关闭 B - 15 - 必备知识 核心素养 关键能力 【归纳总结】 “ 三看法 ” 快速确认碳循环的各 环节 - 16 - 必备知识 核心素养 关键能力 考向 2 　 物质循环和能量流动的关系 2 .(2019 山东济南月考 ) 下列有关物质循环和能量流动的相关叙述 , 错误的是 ( 　　 ) A. 碳从动物流向分解者的形式为有机物 B. 能量流动的特点是单向流动 , 逐级递减 C. 生产者固定的太阳能为流经生态系统的总能量 D. 能量流动推动了物质循环 , 物质循环不利于能量的流动 答案 解析 解析 关闭 物质是能量的载体 , 所以物质循环有利于能量的流动 , 能量流动推动了物质循环。 答案 解析 关闭 D - 17 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 生态系统的信息传递及稳定性 1 . 信息的种类、特点、来源及实例 ( 连线 ) 提示 : ① —b— Ⅲ —C 　 ② —c— Ⅰ —A 　 ③ —a— Ⅱ —B - 18 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 2 . 信息的作用及 应用 正常 进行 繁衍　 种间关系 控制 - 19 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 3 . 生态系统的稳定性 (1) 概念 : 生态系统所具有的 　　　　　　　　 自身结构和功能相对稳定的能力。   (2) 原因 : 生态系统具有一定的 　　　　　　　　 能力。   (3) 自我调节能力 ① 基础 : 　　　　　　　　　　　 。   ② 特点 : 　　　　　　　　　　　 。   保持或 恢复 自我调节 负反馈调节 具有一定的限度 - 20 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 (4) 类型 保持 恢复 保持 恢复 多 强 高 低 - 21 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 (5) 提高生态系统稳定性的措施 ① 控制对生态系统 　　　　　　 的程度 , 对生态系统的利用应该适度 , 不应超过生态系统的 　　　　　　　　　　　 。   ② 对人类利用强度较大的生态系统 , 应实施相应的 　　　　　 投入 , 保证生态系统 　　　　　　　　　　　　 的协调。   抵抗力 恢复力 干扰 自我调节能力 物质、能量 内部结构与功能 - 22 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 教材拾遗 ( 人教必修 3 第 116 页 “ 思维拓展 ”) 深海热泉生态系统 ( 温度可超过 300 ℃ ) 有何特别之处 ? 研究此类生态系统有何重要意义 ? 提示 : (1) 与一般生态系统相比 , 深海热泉生态系统有如下特别之处 : ① 其能源不是太阳能 , 而是生产者 ( 如硫细菌 ) 氧化体外无机物 ( 如硫化物 ) 所获得的能量 ; ② 其生产者不是进行光合作用的植物 , 而是化能合成型细菌。 (2) 意义 : 对于研究生命起源和演化 , 研究地球上生态系统的结构、规律具有重要意义。 - 23 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 正误判断 (1) 变色龙变化体色 , 主要是向同类传递行为信息。 ( 　　 ) (2) 能量流动是单向的 , 物质循环和信息传递都是双向的。 ( 　　 ) (3) 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。 ( 　　 ) (4) 羊和草之间的信息传递有利于调节生物的种间关系 , 维持生态系统的稳定。 ( 　　 ) (5) 适当的物质和能量投入可加快生态系统的恢复。 ( 　　 ) (6) 草本阶段比灌木阶段的群落自我调节能力强。 ( 　　 ) (7) 负反馈调节有利于生态系统保持相对稳定。 ( 　　 ) (8) 生态系统相对稳定时无能量的输入和散失。 ( 　　 ) √ × × √ √ × √ × - 24 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 (9) 河流轻度污染后的净化恢复及火灾后草原的恢复均属于恢复力稳定性。 ( 　　 ) (10) 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。 ( 　　 ) × × - 25 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 探究 1 　 生态系统的信息传递分析 ( 科学思维 ) 1 . 据图分析生态系统的信息传递模型 - 26 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 (1) 图中 “ 信息 ” 可来自何处 ? (2) 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 ? (3) 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 ? 提示 : 生物或无机环境 。 提示 : 不是 , 在生物与生物之间以及生物与无机环境之间都能发生信息传递 。 提示 : 具有双向传递的特点 。 - 27 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 2 . 尝试从信息传递角度分析 : 可通过哪些方法进行虫害防治 ? 这些方法分别涉及的信息的种类是什么 ? 提示 : (1) 利用音响设备发出结群信号吸引鸟类 , 使其结群捕食害虫 , 这种防治方法涉及物理信息。 (2) 在田间释放大量人工合成的性引诱剂 , 干扰害虫正常交尾 , 达到降低害虫数量的目的 , 这种防治方法涉及化学信息。 - 28 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 探究 2 　 生态系统的稳定性分析 ( 科学思维 ) 如图表示受到干扰后 , 生态系统功能的变化 , 两条虚线之间的部分表示生态系统功能正常的作用范围。请分析回答下列问题。 - 29 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 (1) 图中 y 表示什么 ? 同等干扰条件下一个森林生态系统和农田生态系统相比 , y 值更大的是哪种生态系统 ? (2) x 表示的含义是什么 ? (3) 请表述 TS 的含义及意义。 提示 : y 表示一个外来干扰使之偏离这一范围的大小 , 偏离的程度可以作为衡量抵抗力稳定性的指标 , 偏离大说明抵抗力稳定性弱 , 反之 , 抵抗力稳定性强。受到相同干扰后 , 农田生态系统的 y 值更大些。 提示 : x 表示恢复到原状态所需的时间 , x 越大 , 表示恢复力稳定性越弱 , 反之 , 恢复力稳定性越强 。 提示 : TS 表示曲线与正常范围之间所围成的面积 , 可作为衡量总稳定性的指标 , 这一面积越大 , 即 x 与 y 越大 , 则说明这个生态系统的总稳定性越弱。 - 30 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 考向 1 　 信息传递的种类、特点和应用 1 .(2019 湖南益阳期末 ) 生态系统中信息的传递对于维持生态系统稳定性具有极其重要的作用。有人做了一个实验 : 迅速将一只盲蝽象杀死 , 尽管做得很干净无声 , 还是引起了其他盲蝽象的逃跑。下列相关叙述错误的是 ( 　　 ) A. 该实验中引起其他盲蝽象逃跑的信息属于化学信息 B. 生态系统中的信息都由生物发出并相互传递起作用 C. 种间关系的调节和种群的繁衍离不开信息的传递 D. 信息传递引起的负反馈调节维持了生态系统的稳定 答案 解析 解析 关闭 盲蝽象被杀死后引起其他盲蝽象的逃跑属于化学信息 ,A 项正确 ; 生态系统中信息可来自生物群落 , 也可来自无机环境 ,B 项错误 ; 生物种群的繁衍离不开信息的传递 , 信息传递还能够调节生物的种间关系 , 以维持生态系统的稳定 ,C 项正确 ; 利用信息传递的负反馈调节是维持生态系统稳定的基础 ,D 项正确。 答案 解析 关闭 B - 31 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 【归纳总结】巧判生态系统信息传递的类型 (1) 涉及声音、颜色、植物形状、磁力、温度、湿度这些信号 , 通过动物的感觉器官 , 如皮肤、耳朵、眼或植物光敏色素、叶、芽等感受上述信息 , 则判断为物理信息。 (2) 若涉及化学物质挥发性 ( 如性外激素等 ) 这一特点 , 则判断为化学信息。 (3) 凡涉及 “ 肢体语言 ” 的均属行为信息。 (4) 在影响视线的环境中 ( 如深山密林 ), 生物间多依靠 “ 声音 ” 这种物理形式传递信息。 (5) 在噪音嘈杂的环境 ( 如洪水、瀑布旁 ), 生物多以 “ 肢体语言 ” 这种行为信息进行交流。 - 32 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 考向 2 　 生态系统的稳定性 2 .(2019 湖南株洲质检 ) 研究者以北美东部 25 个不同大小的湖泊为调查对象 , 统计生态系统最大营养级位置 ( 食物中食物链长度的平均值 ) 及生态系统单位体积的生产力 ( 同化有机物量 ), 结果如图所示。据此分析 , 正确的是 ( 　　 ) - 33 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 A. 大湖泊的恢复力稳定性往往较强 B. 食物链的长短与生态系统的大小无关 C. 较高单位体积生产力支持更多营养级 D. 最大营养级位置主要取决于湖泊体积 审题指导 分析题图 : 小型湖泊、中型湖泊具有 较高 单位体积生产力 , 而小型湖泊、中型湖泊最大营养级位置较小 , 也就是湖泊面积越小 , 食物链越 短 ; 而大型湖泊单位体积生产力较低 , 最大营养级位置较大 , 也就是说湖泊面积越大 , 食物链越 长 。 - 34 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 答案 : D 　 解析 : 大湖泊的营养结构复杂 , 其抵抗力稳定性强 ,A 项错误 ; 分析题图可知 , 湖泊体积越大 , 该生态系统最大营养级位置越大 , 一般情况下 , 生态系统越大 , 食物链越长 ,B 项错误 ; 从图上来看 , 小型湖泊、中型湖泊具有较高单位体积生产力 , 但是小型湖泊、中型湖泊食物链较短 , 营养级别较少 ,C 项错误 ; 分析题图可知 , 湖泊体积越大 , 该生态系统最大营养级位置越大 , 也就是最大营养级位置主要取决于湖泊体积 ,D 项正确。 - 35 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 【归纳总结】抵抗力稳定性和恢复力稳定性的判断 (1) 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。 (2) 抵抗力稳定性和恢复力稳定性的判断 : 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 ) 。 - 36 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 1 .(2018 全国 Ⅲ ) 某同学运用黑光灯诱捕的方法对农田中具有趋光性的昆虫进行调查。下列叙述错误的是 ( 　　 ) A. 趋光性昆虫是该农田生态系统的消费者 B. 黑光灯传递给趋光性昆虫的信息属于化学信息 C. 黑光灯诱捕的方法可用于调查某种趋光性昆虫的种群密度 D. 黑光灯诱捕的方法可用于探究该农田趋光性昆虫的物种数目 答案 解析 解析 关闭 本题考查种群密度的调查方法以及生态系统中信息传递的相关内容。昆虫属于消费者 ,A 项正确。光属于信息种类中的物理信息 ,B 项错误。利用黑光灯诱捕的方法 , 可以用来调查某趋光性昆虫的种群密度 ,C 项正确。可根据诱捕到的昆虫种类情况 , 探究趋光性昆虫的物种数目 ,D 项正确。 答案 解析 关闭 B - 37 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 2 .(2018 海南 ) 某同学将一面镜子竖立在一棵树旁 , 该树上的一只小鸟飞到镜前 , 对着镜子中的 “ 小鸟 ” 愤怒地啄击扑打。下列关于该事件中信息传递的叙述 , 错误的是 ( 　　 ) A. 小鸟啄击扑打的动作本身是一种行为信息 B. 小鸟的眼睛能够感受镜子发出的物理信息 C. 小鸟把镜子传递的信息当作来自入侵者的信息 D. 激怒小鸟的信息是直接来自非生物的化学信息 答案 解析 解析 关闭 镜子中的 “ 小鸟 ” 对小鸟来说应是物理信息 , 不是化学信息 ,B 项正确 ,D 项错误 ; 小鸟把镜子传递的信息当作来自入侵者的信息啄击扑打 , 上述动作本身是一种行为信息 ,A 、 B 两项正确。 答案 解析 关闭 D - 38 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 3 .(2018 全国 Ⅲ ) 下图是某农业生态系统模式图 。 - 39 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 据图回答下列问题。 (1) 蚯蚓生命活动所需的能量来自生活垃圾中的 　　　　 ( 填 “ 有机物 ” 或 “ 无机物 ”) 。生活垃圾中的细菌和真菌属于分解者 , 在生态系统中分解者的作用是 　   　 。   (2) 根据生态系统中分解者的作用 , 若要采用生物方法处理生活垃圾 , 在确定处理生活垃圾的方案时 , 通常需要考虑的因素可概括为 3 个方面 , 即 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。   - 40 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 答案 : (1) 有机物　将动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物 (2) 待分解垃圾的性质 , 引进的分解者生物的种类 , 处理环境的理化条件 (3) 主动 解析 : 本题主要考查生态系统的成分及功能 , 还涉及物质跨膜运输的方式。 (1) 生活垃圾中有机物富含能量 , 可以被蚯蚓利用。分解者的作用是把动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物。 (2) 利用生物方法处理生活垃圾时 , 需注意垃圾的成分、分解者的生物种类、处理环境的理化条件等。 - 41 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 4 .(2018 天津 ) 为研究森林生态系统的碳循环 , 对西黄松老龄 ( 未砍伐 50~250 年 ) 和幼龄 ( 砍伐后 22 年 ) 生态系统的有机碳库及年碳收支进行测定 , 结果见下表。据表回答下列问题。 * 净初级生产力 : 生产者光合作用固定总碳的速率减去自身呼吸作用消耗碳的速率 ** 异养呼吸 : 消费者和分解者的呼吸作用 - 42 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 　 (1) 西黄松群落被砍伐后 , 可逐渐形成自然幼龄群落 , 体现了生态系统的 　　　　 稳定性。   (2) 大气中的碳主要在叶绿体 　　　　　 部位被固定 , 进入生物群落。幼龄西黄松群落每平方米有 　　　　 克碳用于生产者当年的生长、发育、繁殖 , 储存在生产者活生物量中 ; 其中 , 部分通过生态系统中 　　　　　 的呼吸作用 , 部分转变为死有机质和土壤有机碳后通过 　　　　　 的分解作用 , 返回大气中的 CO 2 库。   (3) 西黄松幼龄群落中每克生产者活生物量的净初级生产力 　　　　 ( 填 “ 大于 ”“ 等于 ” 或 “ 小于 ”) 老龄群落。根据年碳收支分析 , 幼龄西黄松群落 　　　　 ( 填 “ 能 ” 或 “ 不能 ”) 降低大气碳总量。   - 43 - 必备知识 核心素养 关键能力 链接高考 答案 : (1) 恢复力　 (2) 基质　 360 　消费者 分解者　 (3) 大于　不能 解析 : 本题主要考查生态系统的功能及稳定性。 (1) 群落被砍伐后的恢复体现了生态系统的恢复力稳定性。 (2)CO 2 的固定属于光合作用暗反应的一个过程 , 场所是叶绿体基质。用于生产者生长、发育、繁殖的能量 = 生产者同化量 - 呼吸量 , 即幼龄西黄松群落的净初级生产力为 360 g/(m 2 · 年 ) 。 CO 2 返回大气的途径有微生物的分解作用、呼吸作用及燃烧三个途径。 所以 每克生产者活生物量的净初级生产力 , 幼龄群落大于老龄群落。根据年碳收支分析 , 幼龄西黄松群落的净初级生产力 360 g/(m 2 · 年 ) 小于异养呼吸 390 g/(m 2 · 年 ), 所以其不能降低大气碳总量。