資源簡介

第9單元　生物與環境
第4課　生態系統的物質循環、信息傳遞及其穩定性
[復習目標]　1.通過分析生態系統的穩定性，建立穩態與平衡觀。(生命觀念)　2.通過分析物質循環模式圖、抵抗力穩定性、恢復力穩定性與總穩定性的關系曲線，培養運用分析與綜合能力和建模能力。(科學思維)　3.通過研究物質循環的原理、信息傳遞在實踐中的應用及提高生態系統穩定性的措施，形成保護生物與環境的責任感。(社會責任)　4.通過“設計并制作生態缸，觀察其穩定性”的實驗，提高實驗設計、動手操作及觀察、分析能力。(科學探究)
考點一　生態系統的物質循環
1．物質循環概念
2．碳循環
(1)請寫出圖中各標號的名稱
a．生產者；b.消費者；c.呼吸作用；d.光合作用和化能合成作用；e.呼吸作用；f.化石燃料的燃燒。
(2)存在與循環形式
①在生物群落和非生物環境間：主要以CO2的形式循環。
②在生物群落內部：以含碳有機物的形式傳遞。
③在非生物環境中：主要以CO2和碳酸鹽的形式存在。
(3)循環途徑
(4)溫室效應
①形成原因：化石燃料的開采和利用，大大增加了CO2的排放，引起全球性的氣候變化。
②緩解措施：減少二氧化碳的排放；大力提倡植樹種草，提高森林覆蓋率。
[教材深挖]
(選擇性必修2 P63與社會的聯系，拓展)在減緩“溫室效應”的過程中，我國積極植樹造林，提高森林覆蓋率，這一措施對保護環境還具有控制水土流失、防風固沙、減輕空氣污染的作用。
3．生物富集
(1)概念：生物體從周圍環境吸收、積蓄某種元素或難以降解的化合物，使其在機體內濃度超過環境濃度的現象。
(2)有害物質種類
①重金屬：如鉛、鎘、汞等。
②人工合成的有機化合物：如DDT、六六六等。
③某些放射性物質。
(3)富集的過程
①途徑：食物鏈。
②實例——鉛的富集過程
注意：人是生物富集的最大受害者。
(4)特點：沿著食物鏈逐漸在生物體內聚集，最終積累在食物鏈的頂端。
(5)范圍：具有全球性。
4．能量流動與物質循環的關系
(1)區別
項目 能量流動 物質循環
形式 太陽能→化學能→熱能
過程 沿食物鏈(網)單向流動 在生物群落與非生物環境之間循環往復
范圍 生態系統各營養級 全球(生物圈)
特點 單向流動、逐級遞減 全球性、循環性
(2)聯系
①物質作為能量的載體，使能量沿著食物鏈(網)流動；能量作為動力，使物質能夠不斷地在生物群落和非生物環境之間循環往返。
②二者同時進行，相互依存、不可分割。
[教材深挖]
(選擇性必修2 P67拓展應用1)生物圈是(填“是”或“不是”)一個在“物質”上自給自足的系統，不是(填“是”或“不是”)一個在“能量”上自給自足的系統，因為物質可以在生物圈內循環利用，而能量不能循環利用，它必須由生物圈外的太陽能源源不斷地輸入方可維持正常運轉。
[易錯辨析]
1．碳在生物群落和非生物環境之間主要以有機物形式循環。(×)
2．與碳循環有關的生理活動有光合作用、化能合成作用和呼吸作用等。(√)
3．生物富集的物質會沿著食物鏈、食物網在生物體內聚集，營養級越高，濃度也越高。(√)
4．生態系統的物質循環和能量流動的渠道都是食物鏈和食物網，所以物質和能量是循環往返的。(×)
1．碳循環模式圖常見形式分析
圖1
圖2　　　　　　　圖3
(1)圖1中，A為生產者，B為大氣中的CO2庫，C為消費者，D為分解者。
(2)圖2中，A為生產者，B為大氣中的CO2庫，C為初級消費者，D為次級消費者，E為分解者。
(3)圖3中，E為生產者，A為大氣中的CO2庫，B、D、F為消費者，C為分解者。
2．物質循環與能量流動的聯系
命題點1　圍繞碳循環的過程考查生命觀念及社會責任
1．現在所倡導的低碳生活獲得普遍認同。根據如圖所示碳循環的部分過程進行的有關分析，下列敘述正確的是(　　)
A．生物群落內部進行碳循環的物質形式是CO2
B．參與②過程的生物只有生產者、消費者
C．③過程增強后②過程隨之增強，不能通過增強③減少大氣中的CO2
D．開發太陽能、水能、核能等新能源，可減少人類對①過程的依賴
解析：選D。生物群落內部進行碳循環的物質形式是含碳有機物，A錯誤；②過程是生物群落通過生產者、消費者的呼吸作用和分解者的分解作用以CO2的形式向大氣中釋放碳元素，B錯誤；可以通過植樹造林、退耕還林(草)等來增加植物光合作用固定CO2的量，減少生物群落排放到大氣中的CO2，C錯誤；開發太陽能、水能、核能等新能源，可以減少化石燃料的使用，D正確。
命題點2　圍繞生物富集考查生命觀念及科學思維
2．(2022·武漢模擬)生物富集作用是指通過生態系統中食物鏈或食物網的各營養級，使某些污染物在生物體內逐步聚集的趨勢。如圖為某條食物鏈中各生物體內有毒物質的相對含量，其中甲、乙、丙、丁4種生物各自只占一個營養級，且構成一條食物鏈。下列敘述正確的是(　　)
A．甲可能為分解者，能將有機物分解成無機物被綠色植物再利用
B．乙為次級消費者，其糞便中含有的能量是上一營養級同化量的一部分
C．丙為生產者，其同化的能量去向有以熱能形式散失和流向下一營養級甲
D．通過對食物鏈逐級富集過程的研究可認識污染物的遷移轉化規律
解析：選D。分解者不參與食物鏈的組成，A錯誤；乙為初級消費者，B錯誤；丙為三級消費者，C錯誤；由于污染物隨著食物鏈中營養級別的升高在生物體內逐步聚集，通過對食物鏈逐級富集過程的研究可認識污染物的遷移轉化規律，D正確。
考點二　生態系統的信息傳遞
1．信息的概念
指日常生活中，可以傳播的消息、情報、指令、數據與信號等。
2．信息的種類、特點、來源及實例(連線)
3．信息傳遞過程
→→
[教材深挖]
(選擇性必修2 P69正文)生態系統的信息傳遞是否只存在于同種動物之間？舉例說明。
提示：生態系統中的信息傳遞既存在于同種生物之間，也發生在異種生物之間。如在非洲大陸上，犀牛與牛椋鳥之間有頻繁的信息交流，鳥的鳴叫與跳躍可以提醒犀牛附近有危險情況。
4．信息傳遞在生態系統中的作用
5．信息傳遞在農業生產中的應用
(1)提高農畜產品的產量。如利用模擬的動物信息吸引大量的傳粉動物，就可以提高果樹的傳粉效率和結實率。
(2)對有害動物進行控制。如利用昆蟲信息素誘捕或警示有害動物，降低害蟲的種群密度。
[易錯辨析]
1．生態系統的信息傳遞只存在于生物與生物之間。(×)
2．花香引蝶和老馬識途都屬于物理信息。(×)
3．生態系統中的物理信息只來自無機環境。(×)
4．羊和草之間的信息傳遞有利于調節生物的種間關系，以維持生態系統的平衡與穩定。(√)
5．利用性外激素誘殺害蟲屬于化學防治。(×)
1．生態系統的信息傳遞模型解讀
(1)生態系統的信息既可來自生物，也可來自環境。
(2)信息傳遞可存在于生物與生物之間，包括同種生物間和異種生物間，還可存在于生物與非生物環境之間。
(3)生態系統的信息傳遞可以是雙向的，也可以是單向的；既可以從低營養級向高營養級傳遞，也可以從高營養級向低營養級傳遞。
2．歸納總結生態系統三大功能的關系
項目 能量流動 物質循環 信息傳遞
特點 單向流動，逐級遞減 全球性、循環性 往往是雙向的
范圍 生態系統 生物圈 生物之間，生物與非生物環境之間
途徑 主要是食物鏈和食物網 多種
地位 物質循環的動力 能量流動的載體 決定物質循環和能量流動的方向和狀態
聯系 同時進行，相互依存，不可分割，形成一個統一整體
命題點1　圍繞信息傳遞的種類和功能考查生命觀念
1．蚜蟲的糞便是含有糖分的黏液，稱為“蜜露”。螞蟻非常喜歡吃“蜜露”，常用觸角拍打蚜蟲背部，通過拍打產生的振動頻率促使蚜蟲分泌“蜜露”。蚜蟲受到其天敵瓢蟲襲擊時，會從尾部發出報警信息素，將危險信息通知其他蚜蟲，同時螞蟻接收到報警信息素就會趕來驅除蚜蟲天敵。下列相關敘述不正確的是(　　)
A．螞蟻拍打蚜蟲背部產生的振動頻率屬于物理信息
B．螞蟻吃“蜜露”，蚜蟲同化量的一部分傳遞到螞蟻
C．化學信息可以在同種或異種生物間傳遞
D．信息能調節種間關系維持生態系統的穩定
解析：選B。物理信息可來源于非生物環境和生物，螞蟻拍打蚜蟲背部產生的振動頻率對于蚜蟲來說是物理信息，A正確；蜜露是蚜蟲的糞便，而糞便不屬于同化量，因為吃進去的食物不一定都被蚜蟲吸收，B錯誤；植物的生物堿、有機酸等代謝產物，以及動物的性外激素都是化學信息，說明化學信息可以在同種或異種生物間傳遞，C正確；信息傳遞是雙向的，既可以來自生物，也可以來自非生物環境，生命活動的正常進行，離不開信息的作用，生物種群繁衍，也離不開信息傳遞，同時信息還能夠調節生物的種間關系，以維持生態系統的穩定，D正確。
[技法提煉]　生態系統信息傳遞種類判斷技巧
命題點2　圍繞信息傳遞在生產中的應用考查科學探究及社會責任
2．(2022·邯鄲三模)古書早有“旱極而蝗”的記載。干旱裸露的荒地是蝗蟲的最佳產卵場所，陰濕多雨的環境易使蝗蟲間流行疾病，雨雪還能直接殺滅蝗蟲卵。中國科學院動物研究所揭示了蝗蟲聚群成災的奧秘：飛蝗群聚信息素4VA(4-乙烯基苯甲醚)，正是它導致了蝗蟲聚群成災。下列敘述不正確的是(　　)
A．較高濃度的“群聚信息素”可代替農藥來殺死蝗蟲，減少環境污染
B．可利用人工合成的“群聚信息素”監測田間蝗蟲的種群數量動態
C．人工降雨可降低蝗災區蝗蟲的環境容納量
D．可根據4VA的結構設計拮抗劑，阻止蝗蟲的聚集
解析：選A。“群聚信息素”可以讓蝗蟲聚集，但是不能殺死蝗蟲，A錯誤；可利用人工合成的“群聚信息素”監測田間蝗蟲的種群數量動態，B正確；人工降雨可降低蝗災區蝗蟲的環境容納量，C正確；可根據4VA的結構設計拮抗劑，阻止蝗蟲的聚集，D正確。
3．某果園生態系統，蘋果樹下進行了間種草菇的試驗，利用高濕度、低風速等環境條件，獲得了良好的經濟效益。
(1)雄蚊可通過感知雌蚊扇動翅膀發出的聲波來辨別雌蚊的方位，該過程體現了生態系統信息的作用是____________________________。請據此原理設計一個降低雄蚊種群數量的方案：_____________________________________。
(2)蘋果小卷葉蛾幼蟲是危害蘋果的害蟲，姬蜂是該蟲的天敵。為研究蘋果抵抗蟲害的機制，某科研小組用丁原醇溶劑分別提取了蘋果的揮發物A和受蟲害后的蘋果揮發物B，進行相關實驗。實驗中每組使用兩種物質，每組實驗隨機選取50只姬蜂，觀察其對這兩種物質的選擇情況，結果如表。
組別 第一組 第二組 第三組
揮發物A 對照物質 揮發物B 對照物質 揮發物A 揮發物B
結果(只) 35 15 7 43 17 33
實驗中的對照物質是_________。分析實驗結果得出的結論是__________。
解析：(1)雄蚊通過感知雌蚊扇動翅膀發出的聲波辨別雌蚊的方位屬于該生態系統的信息交流功能。雄蚊確定雌蚊的方位有利于種群的繁衍，故種群的繁衍，離不開信息的傳遞，我們可以利用其中的信息交流特點，模擬雌蚊振動翅膀發出的聲波，來吸引雄蚊達到滅雄的目的，從而降低種群的數量。(2)根據題意可知，“用丁原醇溶劑分別提取了蘋果的揮發物A和受蟲害后的蘋果揮發物B”，根據對照實驗的原則可知，實驗中的對照物質是丁原醇溶劑。分析實驗結果，蘋果能產生揮發性物質吸引姬蜂尋找食物；遭受蟲害后，產生的揮發物B對姬蜂的吸引力更大，以避免蟲害。
答案：(1)生物種群的繁衍，離不開信息的傳遞　通過模擬雌蚊振動翅膀發出的聲波，來吸引雄蚊達到滅雄的目的，從而降低種群的數量　(2)丁原醇溶劑　蘋果能產生揮發性物質吸引姬蜂尋找食物；遭受蟲害后，產生的揮發物B對姬蜂的吸引力更大，以避免蟲害
考點三　生態系統的穩定性
1．生態平衡與生態系統的穩定性
(1)生態平衡
(2)生態系統的穩定性
2．生態系統穩定性的類型與聯系
(1)類型
(2)聯系：二者一般呈負相關，如圖所示，a為抵抗力穩定性，b為恢復力穩定性。
[教材深挖]
(選擇性必修2 P75旁欄思考)在個體水平穩態的維持上，有沒有類似生態系統抵抗力穩定性和恢復力穩定性的情況？
提示：人體在遇到病原體入侵時，免疫系統會抵抗病原體的入侵，這與生態系統的抵抗力穩定性相似；人體也有恢復穩態的機制和趨勢，在大病初愈時，有些功能需要恢復到正常水平，這與恢復力穩定性相似。
3．提高生態系統穩定性的措施
(1)控制對生態系統的干擾強度，對生態系統的利用應該適度，不應超過生態系統的自我調節能力。
(2)對人類利用強度較大的生態系統，應給予相應的物質、能量的投入，保證生態系統內部結構與功能的協調。
4．設計制作生態缸
設計要求 相關分析
生態缸必須是封閉的 防止外界生物或非生物因素的干擾
生態缸中投放的幾種生物必須具有很強的生活力，種類齊全(具有生產者、消費者和分解者) 使生態缸中的生態系統能夠進行物質循環和能量流動，在一定時期內保持穩定
生態缸的材料必須透明 為光合作用提供光能，保持生態缸內溫度，便于觀察
生態缸宜小不宜大，缸中的水量應適宜，要留出一定的空間 便于操作，且使缸內儲備一定量的空氣
生態缸的采光應用較強的散射光 防止水溫過高導致水生植物死亡
選擇的動物不宜過多，個體不宜太大 減少對氧氣的消耗，防止氧氣的產生量小于消耗量
[易錯辨析]
1．負反饋調節在生態系統中普遍存在，它是生態系統自我調節能力的基礎。(√)
2．自我調節能力越強的生態系統，其恢復力穩定性也就越高。(×)
3．生態系統中的組成成分越多，食物網越復雜，生態系統的恢復力穩定性就越強。(×)
4．一個生態系統的抵抗力穩定性很低，則恢復力穩定性就一定很高。(×)
5．河流輕度污染后的凈化恢復及火災后草原的恢復均屬于恢復力穩定性。(×)
1．抵抗力穩定性、恢復力穩定性和總穩定性的關系
(1)圖中兩條虛線之間的部分表示生態系統功能正常的作用范圍。
(2)y的大小可以作為抵抗力穩定性強弱的指標，y越大說明抵抗力穩定性越弱；反之，抵抗力穩定性越強。例如，熱帶雨林與草原生態系統相比，受到相同干擾，草原生態系統的y值要大于熱帶雨林的y值。
(3)x可以表示恢復到原狀所需的時間，x越大，表示恢復力穩定性越弱；反之，恢復力穩定性越強。
(4)TS表示曲線與正常范圍之間所圍成的面積，可作為總穩定性的定量指標，這一面積越大，說明這個生態系統的總穩定性越低。
2．正反饋調節與負反饋調節的辨析
命題點1　圍繞生態系統穩定性的判斷考查生命觀念及科學思維
1．下列關于生態系統穩定性的描述，正確的是(　　)
A．河流受到輕微的污染依然清澈，屬于恢復力穩定性
B．恢復力穩定性弱的生態系統抵抗力穩定性一定強
C．“野火燒不盡，春風吹又生”體現了生態系統的恢復力穩定性
D．引入新物種到一個生態系統使生物種類增加從而提高抵抗力穩定性
解析：選C。河流受到污染，依然清澈表現為“抵抗干擾，保持原狀”，屬于抵抗力穩定性，A錯誤；有些生態系統(如苔原)抵抗力穩定性與恢復力穩定性都較低，B錯誤；“野火燒不盡，春風吹又生”體現了生態系統的恢復力穩定性，C正確；引入新物種到一個生態系統可能使原有物種滅絕，從而使抵抗力穩定性下降，D錯誤。
2．(2022·河西區三模)如圖表示不同生態系統中環境變化對生物群落的影響，a和b表示兩個不同的生物群落。下列有關敘述正確的是(　　)
A．a群落代表低多樣性生物群落，b群落代表高多樣性生物群落
B．a群落遭到生物入侵一定會使生態系統結構變復雜，抵抗力穩定性增強
C．b群落物種單一，容易隨環境的變化而變化
D．a、b群落均具備一定的緩沖外來沖擊的能力
解析：選D。由圖可知，在相同環境條件的影響下，b群落的變化明顯，說明其生物多樣性較低，A錯誤；a群落遭到生物入侵可能會使生態系統結構變簡單，抵抗力穩定性減弱，B錯誤；圖中無法判斷b群落物種情況，C錯誤；群落a、b隨著環境變化，群落出現波動，最終恢復原狀，說明a、b群落具備一定的緩沖外來沖擊的能力，D正確。
[技法提煉]　生態系統抵抗力穩定性大小的判斷
命題點2　圍繞反饋調節實例的分析考查生命觀念
3．某海域隨著氣溫升高，藻類大量繁殖，食藻浮游動物大量繁殖，導致藻類減少，接著又引起浮游動物減少；由于石油泄漏導致該海域大量海魚死亡，進而加重了污染，導致更多水生生物死亡。關于上述過程的敘述，正確的是(　　)
A．溫度升高引起的變化不屬于負反饋調節，石油泄漏引起的變化屬于負反饋調節
B．溫度升高引起的變化屬于負反饋調節，石油泄漏引起的變化不屬于負反饋調節
C．溫度升高和石油泄漏引起的變化均屬于負反饋調節
D．溫度升高和石油泄漏引起的變化均不屬于負反饋調節
解析：選B。溫度升高導致藻類大量繁殖，食藻浮游動物大量繁殖，導致藻類減少，接著又引起浮游動物減少，調節的結果是藻類和浮游動物都恢復到最初的數量，維持相對穩定狀態，屬于負反饋調節；石油泄漏引起大量海魚死亡，進而加重了污染，導致更多水生生物死亡，水生生物的數量偏離了最初的狀態，沒有維持相對穩定，不屬于負反饋調節，B正確。
[技法提煉]　判斷正反饋、負反饋調節的方法
(1)依據：從調節后的結果與原狀態之間的變化分析。
(2)方法：調節后
命題點3　圍繞生態缸的制作考查科學探究
4．甲、乙、丙、丁4個透明的生態瓶，各瓶內的組成和條件見表。經過一段時間的培養和觀測后，發現甲瓶是最穩定的生態系統。下列有關敘述錯誤的是(　　)
生態系統組成 光 水草 藻類 浮游動物 小魚 泥沙
生態瓶編號 甲 ＋ ＋ ＋ ＋ － ＋
乙 － ＋ ＋ ＋ － ＋
丙 ＋ ＋ ＋ ＋ － －
丁 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
注：“＋”表示有；“－”表示無。
A．生態瓶必須是密閉的，放在直射光下，生物成分的數量要搭配合理
B．乙瓶中缺乏光照，生態瓶不穩定，說明了生態系統需要穩定的能量輸入
C．丙瓶中沒有泥沙，分解者太少，不利于物質循環的順利進行
D．丁瓶中雖然物種更加豐富，但可能因為氧氣含量少而不如甲瓶穩定
解析：選A。生態瓶必須是密閉的，但不能讓陽光直射，因為光照過強，生態瓶內溫度太高，會使生物失去活性，A錯誤；缺乏光照情況下無法進行光合作用，生產者不能生長，生態瓶不穩定，說明了生態系統需要穩定的能量輸入，B正確；由于丙瓶中沒有泥沙，分解者數量太少或沒有分解者的分解作用，所以不利于物質循環的順利進行，C正確；丁瓶與甲瓶相比，氧氣含量減少，因為消費者(小魚等)較多，呼吸要消耗較多的氧氣，D正確。
[真題演練]
1．(2022·湖南卷)稻—蟹共作是以水稻為主體、適量放養蟹的生態種養模式，常使用燈光誘蟲殺蟲。水稻為蟹提供遮蔽場所和氧氣，蟹能攝食害蟲、蟲卵和雜草，其糞便可作為水稻的肥料。下列敘述正確的是(　　)
A．該種養模式提高了營養級間的能量傳遞效率
B．采用燈光誘蟲殺蟲利用了物理信息的傳遞
C．硬殼蟹(非蛻殼)攝食軟殼蟹(蛻殼)為捕食關系
D．該種養模式可實現物質和能量的循環利用
解析：選B。能量傳遞效率是指相鄰兩個營養級之間同化量的比值，該模式提高了能量的利用率，但不能提高能量的傳遞效率，A錯誤；生態系統的物理信息有光、聲、溫度、濕度、磁力等，采用燈光誘蟲殺蟲利用了光，是物理信息的傳遞，B正確；捕食關系是指群落中兩個物種之間的關系，硬殼蟹(非蛻殼)和軟殼蟹(蛻殼)屬于同一物種，兩者之間的攝食關系不屬于捕食，C錯誤；生態系統中的能量傳遞是單向的，不能循環利用，D錯誤。
2．(2022·浙江1月選考)垃圾分類是廢棄物綜合利用的基礎，下列敘述錯誤的是(　　)
A．有害垃圾填埋處理可消除環境污染
B．廚余垃圾加工后可作為魚類養殖的餌料
C．生活垃圾發酵能產生清潔可再生能源
D．禽畜糞便作為花卉肥料有利于物質的良性循環
解析：選A。有害垃圾主要包括廢舊電池、過期藥物等，此類垃圾若進入土壤或水體中，其中的重金屬離子等物質會通過食物鏈和食物網逐級積累，還會污染環境，A錯誤；廚余垃圾含有大量的有機物，經加工后可作為魚類養殖的餌料，B正確；微生物通過分解作用可將垃圾中的有機物分解成無機物或沼氣，此過程可再生能源，C正確；分解者可以將禽畜糞便分解為無機物，作為花卉肥料，而釋放的CO2可向無機環境歸還碳元素，有利于物質的良性循環，D正確。
3．(2021·湖南卷)某草原生態系統中植物和食草動物兩個種群數量的動態模型如圖所示。下列敘述錯誤的是(　　)
A．食草動物進入早期，其種群數量增長大致呈“J”型曲線
B．圖中a點的縱坐標值代表食草動物的環境容納量
C．該生態系統的相對穩定與植物和食草動物之間的負反饋調節有關
D．過度放牧會降低草原生態系統的抵抗力穩定性
解析：選B。由題圖可知，食草動物進入早期，種群數量增長大致呈“J”型曲線，A正確；環境容納量是指在環境條件不受破壞的情況下，一定空間中所能維持的種群最大數量，a點時，環境條件發生了改變(植物急劇減少)，生態系統尚未穩定，此時種群數量不能作為環境容納量，B錯誤；生態系統之所以能維持相對穩定，是由于生態系統具有自我調節能力，負反饋調節是生態系統自我調節能力的基礎，C正確；過度放牧使得草原生態系統的結構和功能遭到破壞，從而降低其抵抗力穩定性，D正確。
4．(2021·河北卷)為探究全球氣候變暖對生態系統的影響，研究者將20個人工淡水池塘均分成兩組，對照組保持環境溫度，實驗組始終比對照組高4 ℃(利用溫控裝置)，并從附近淡水棲息地搜集水生生物投入池塘。連續多年觀測發現，池塘逐漸形成主要由浮游植物和浮游動物組成的群落。第15年時，池塘中浮游植物和浮游動物生物量(單位體積水體中生物體的質量)的檢測結果如圖。
回答下列問題：
(1)池塘生物群落區別于湖泊生物群落的重要特征為________，池塘生物群落從簡單到復雜的過程中發生了________演替。
(2)某種水生生物被投入池塘后，其種群數量將呈“____”型增長，若該生物種群密度在較長時期保持相對穩定，表明其種群數量已達到了__________________。
(3)從能量流動角度分析，升溫導致該生態系統總生物量降低的原因可能是_________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
(4)碳在池塘生物群落中主要以________的形式傳遞，碳循環具有全球性的主要原因是__________________________________。
解析：(1)物種組成是池塘生物群落區別于湖泊生物群落的重要特征。由于池塘生物群落原有土壤條件基本保留，甚至還保留了植物的種子或其他繁殖體，因此池塘生物群落從簡單到復雜的過程中發生了次生演替。(2)由于環境等因素的限制，被投入池塘中的某種水生生物經過一定時間的增長后，數量趨于穩定，呈現“S”型增長。在池塘環境下，該水生生物的種群密度在較長時間保持相對穩定，表明該生物種群數量已達到環境容納量，即K值。(3)根據題圖可知，溫度升高，導致池塘中的浮游植物數量下降，生產者固定的太陽能減少，流經該生態系統的能量減少，導致該生態系統總生物量降低。(4)碳在生物群落中主要以有機物的形式傳遞。碳在生物群落與無機環境之間的循環主要是以CO2的形式進行的，而大氣中的CO2能夠隨著大氣環流在全球范圍內流動，因此，碳循環具有全球性。
答案：(1)物種組成　次生　(2)S　K值　(3)升溫后浮游植物數量下降，生產者固定的太陽能減少　(4)有機物　碳在生物群落與無機環境之間的循環主要是以CO2的形式進行的，而大氣中的CO2能夠隨著大氣環流在全球范圍內流動
[長句特訓]
微囊藻和綠藻常共存于同一水體環境，綠藻具有豐富的營養價值，是浮游動物的重要餌料。富營養化水體中，微囊藻等藍細菌大量增殖并產生難被降解的藻毒素，嚴重威脅水體安全和人類健康。
設問形式1　必備知識及其應用類命題
(1)調查水域中的____________________共同構成生態系統。微囊藻產生的藻毒素抑制水生植物的生長，造成水生動物的中毒和死亡，生態系統的結構和功能受到影響從而降低其____________。
設問形式2　原因推測類命題
(2)研究者在不同時期采集湖水樣本，測定微囊藻及部分水生動物可食用組織的藻毒素含量，結果如表所示。
水生生物種類 分布 食性 藻毒素含量(μg/g干重)
微囊藻暴發初期 微囊藻暴發期
微囊藻 浮游 — 2.03 7.14
銅銹環棱螺 底棲 以有機碎屑、浮游藻類等為食 0.63 3.69
鰱魚 水體上層 主要以浮游藻類為食 1.05 12.936
翹嘴紅鲌 水體中上層 以魚、蝦為食 1.11 35.91
鯉魚 水體下層 以有機碎屑、幼螺、藻類等為食 0.47 11.07
表中所示生物利用了湖泊中的不同空間，形成了湖泊群落的____________結構。群落中每種生物都占據著相對穩定的生態位，這是群落中物種之間及生物與環境間____________的結果。推測調查水域的最高營養級的生物是_________________________________________________________________，
理由是___________________________________________。
設問形式3　實驗設計分析類命題
(3)研究者獲得一株棕鞭毛蟲(以浮游藻類為食的浮游動物)，為研究棕鞭毛蟲對微囊藻的清除能力和降解藻毒素的效果，采集表層下40 cm的富營養化湖水注入透光透析袋中，添加棕鞭毛蟲后放置于原位，進行實驗，結果如圖所示。
①對照組的處理是______________________________________。
②實驗結果表明，棕鞭毛蟲能夠______________水體中的藻毒素。有人認為，微囊藻在生存壓力下會釋放更多的藻毒素。為使實驗結果更嚴謹，還應檢測的兩組數據是_____________________________________________________。
③由圖可知，棕鞭毛蟲對湖泊群落的影響是___________________________
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
設問形式4　問題解決類命題
(4)若要將棕鞭毛蟲應用于富營養化水體的治理，還需要進行哪些方面的研究？_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
解析：(1)生態系統是指在一定空間內，由生物群落與它的非生物環境相互作用而形成的統一整體；一般而言，生態系統的穩定性與其生物的種類和數量有關，故生態系統的結構和功能受到影響從而降低其穩定性。(2)表中不同魚類分別占據不同的水體空間，體現了群落的垂直結構；生態位是指一個物種在生物群落中的地位和作用，生態位的形成是群落中物種之間及生物與環境間協同進化的結果；藻毒素很難降解，會沿著食物鏈逐漸在生物體內富集，營養級越高，其相對含量越高，故調查水域的最高營養級的生物是翹嘴紅鲌。(3)①本實驗目的是研究棕鞭毛蟲對微囊藻的清除能力和降解藻毒素的效果，則實驗的自變量是棕鞭毛蟲的有無，實驗設計應遵循對照原則與單一變量原則，故對照組的處理是不添加棕鞭毛蟲，其他處理與實驗組相同。②據圖可知，與對照組相比，實驗組的藻毒素相對含量較低，說明棕鞭毛蟲能夠降解水體中的藻毒素；為使實驗結果更嚴謹，還應檢測的兩組數據是微囊藻純培養組以及微囊藻和棕鞭毛蟲共培養組的藻毒素含量。③由圖可知，實驗組藍細菌的數量降低，而綠藻和其他藻類的比例逐漸升高，故棕鞭毛蟲對湖泊群落的影響是：促使了以藍細菌為優勢種群向以綠藻和其他藻類為主的群落的演替，改善了群落結構。(4)棕鞭毛蟲雖能夠降解水體中的藻毒素，但為確保安全，在將棕鞭毛蟲應用于富營養化水體的治理以前，還需要進行以下方面的研究：檢測棕鞭毛蟲對微囊藻數量的影響；棕鞭毛蟲降解藻毒素的機制；其他生態因素對棕鞭毛蟲治理效果的影響。
答案：(1)生物群落及其非生物環境　穩定性　(2)垂直　協同進化　翹嘴紅鲌　藻毒素很難降解，會沿著食物鏈逐漸在生物體內富集，營養級越高，其相對含量越高　(3)①不添加棕鞭毛蟲，其他處理與實驗組相同?、诮到狻∥⒛以寮兣囵B組以及微囊藻和棕鞭毛蟲共培養組的藻毒素含量?、鄞偈沽艘运{細菌為優勢種群向以綠藻和其他藻類為主的群落的演替，改善了群落結構　(4)檢測棕鞭毛蟲對微囊藻數量的影響；棕鞭毛蟲降解藻毒素的機制；其他生態因素對棕鞭毛蟲治理效果的影響
第4課　生態系統的物質循環、信息傳遞及其穩定性
[基礎練透]
1．(2022·深圳模擬)如圖表示某生態系統的碳循環示意圖，其中甲、乙、丙、丁為生態系統的組成成分，①～⑦表示生理過程。下列有關該圖的分析，錯誤的是(　　)
A．乙是該生態系統的基石
B．⑦過程中碳的傳遞形式是CO2
C．①過程主要是指綠色植物的光合作用
D．丙中的多種生物之間只存在種間競爭關系
解析：選D。由圖可知，乙、丙、丁都指向甲，因此甲是非生物的物質和能量，根據雙向箭頭可判斷出乙是生產者，生產者是生態系統的基石，A正確；⑦過程表示消費者進行呼吸作用釋放CO2，B正確；①過程將CO2輸入到生物群落中，主要是指綠色植物的光合作用，C正確；丙中多種生物之間可能存在捕食關系，D錯誤。
2．全球變暖會引起海水酸化，某研究性學習小組的同學利用生活中的廢舊物品制作了如圖模擬裝置。下列相關敘述，不合理的是(　　)
A．該裝置可探究海水酸化對輪藻生長的影響
B．該裝置可模擬過量CO2排入水生生態系統
C．海水酸化不只會影響藻類等生產者的數量
D．碳在生物群落內部的主要傳遞形式為CO2
解析：選D。該裝置可利用化學反應試劑提供CO2，因此可探究海水酸化對輪藻生長的影響，A合理；該裝置可模擬過量CO2排入水生生態系統，B合理；海水酸化不只會影響藻類等生產者的數量，還可以影響消費者的數量，C合理；碳在生物群落內部的主要傳遞形式為含碳有機物，D不合理。
3．關于有害物質在生物體內富集的說法錯誤的是(　　)
A．一些重金屬及人工合成的有機化合物存在生物富集現象
B．有害物質在生產者體內濃度最低
C．食物鏈頂端動物體內有害物質的濃度最低
D．生物富集現象具有全球性
解析：選C。生物體從周圍環境吸收、積蓄一些重金屬及人工合成的有機化合物或難以降解的化合物，并在體內富集，A正確；有害物質在生物體內富集的含量會隨著營養級的升高而逐漸升高，生產者位于第一營養級，有害物質濃度最低，B正確；有害物質會沿著食物鏈逐漸在生物體內富集，最終積累在食物鏈頂端，故食物鏈頂端動物體內有害物質濃度最高，C錯誤；有害物質通過食物鏈在生產者和消費者體內不斷積累，組成生物體的C、H、O、N、P等元素在生物群落和無機環境之間進行循環，而且這種循環的特點是具有全球性，D正確。
4．(2022·茂名市一模)“燕燕于飛，頡(xié)之頏(hán?)之”“燕燕于飛，上下其音”(《詩經·國風》)，燕子表達的分別是哪一類信息(　　)
A．生物信息　物理信息
B．行為信息　物理信息
C．化學信息　物理信息
D．物理信息　生物信息
解析：選B。由分析知，燕子表達的屬于行為信息和物理信息，B符合題意；A、C、D不符合題意。
5．在農田和果園等人工生態系統中，人們可以通過增加或適當延長食物鏈來提高生態系統的穩定性，同時獲得更多的產品。下列有關敘述錯誤的是(　　)
A．農田和果園的食物鏈單一，自身穩定性差，易受病蟲害破壞
B．水田養魚、果園養雞，增加了生態系統能量消耗的環節
C．農作物、果樹等植物獲取的物質和能量主要來自有機肥
D．增加或適當延長食物鏈可以提高農田和果園抵抗外界干擾的能力
解析：選C。農田和果園等人工生態系統食物鏈單一，自身穩定性差，易受病蟲害破壞，A正確；水田養魚、果園養雞，由于合理引入了新的消費者，適當延長了食物鏈，故增加了生態系統能量消耗的環節，B正確；農作物、果樹等植物是生產者，它們獲取的能量來自太陽能，而非有機物中的能量，有機肥中的有機物需要被分解者分解，釋放的CO2以及礦質元素可被植物利用，C錯誤；通過研究生物之間的相互關系，在農田和果園中增加或適當延長食物鏈，讓生態系統的組成成分增多，營養結構變復雜，使其成為立體農田和立體果園，就可以提高生態系統的自我調節能力，抵抗外界的干擾，同時獲得更多的產品，D正確。
6．圖A為某草原生態系統中的反饋調節示意圖，圖B為某湖泊生態系統中發生的某種調節活動，下列分析不正確的是(　　)
圖A
圖B
A．一個完整的生態系統，除了圖A中所示的成分外，還應該包括分解者以及非生物的物質和能量
B．甲、乙、丙三者之間的食物聯系是乙→甲→丙
C．圖B所示調節導致的最終結果是維持該生態系統原有的穩態
D．圖A是負反饋調節，圖B是正反饋調節
解析：選C。圖A所示為一條食物鏈，組成是乙→甲→丙，它們表示的是負反饋調節機制，即乙的增加會促使甲、丙的增加，而丙的增加會抑制甲的增加，甲的增加又會抑制乙的增加，而圖B為正反饋調節，它會使生態系統偏離原有的穩態。
7．生態缸是以水生植物造景為主的相對封閉的微型生態系統。下列關于生態缸的說法，正確的是(　　)
A．制作生態缸，要遵循生態系統的基本原理，能夠實現短期內的相對穩定
B．生態缸密封后，要能和外界進行能量交換，要置于陽光直射下
C．人工生態缸只能夠實現能量流動和物質循環的功能
D．人工制作的生態缸生產者的種類和數量越多，其穩定性越高
解析：選A。在有限的空間內，依據生態系統的原理，將生態系統具有的基本成分進行組織，構建一種人工生態系統，這種生態系統的穩定性是短暫的，A正確；制作的生態缸應密閉，放置在室內通風、避免陽光直射的地方，B錯誤；人工生態缸還具有信息傳遞的功能，C錯誤；人工制作的生態缸生產者的種類和數量要適宜，并不是越多生態缸越穩定，D錯誤。
8．(多選)(2022·濟寧二模)榕樹通過分泌化學物質吸引榕小蜂進入隱頭花序內部完成傳粉，同時榕樹的隱頭花序為榕小蜂產卵提供場所，為幼蟲發育提供營養；蚜蟲能利用刺吸口器吸食榕樹的汁液，每隔1～2分鐘，就會翹起腹部分泌蜜露，吸引螞蟻舔食，螞蟻能為蚜蟲驅趕天敵。下列敘述正確的是(　　)
A．榕樹向榕小蜂傳遞化學信息，利于促進個體的繁殖
B．蚜蟲通過寄生危害榕樹，蚜蟲和榕樹之間協同進化
C．信息傳遞能夠調節種間關系，復雜的種間關系有利于維持生態系統的穩定
D．依據能量傳遞效率，蚜蟲可獲得榕樹同化能量的10%～20%
解析：選ABC。榕樹通過分泌化學物質吸引榕小蜂進入隱頭花序內部完成傳粉，即榕樹向榕小蜂傳遞化學信息，利于促進個體的繁殖，A正確；蚜蟲寄居在榕樹的體表，從榕樹組織中吸取汁液獲取養料，這屬于寄生，蚜蟲與榕樹之間在相互影響中不斷進化和發展，表現為協同進化，B正確；蚜蟲吸食榕樹的汁液，分泌蜜露吸引螞蟻舔食，螞蟻能為蚜蟲驅趕天敵，說明信息傳遞能夠調節種間關系，復雜的種間關系有利于維持生態系統的穩定，C正確；蚜蟲和榕樹之間的種間關系為寄生，能量傳遞發生在由捕食關系構成的營養級中，D錯誤。
9．(2022·岳陽市一質檢)公園湖面上的“小綠島”是生態浮島景觀，不僅有裝點湖面景觀的作用，更能改善水質環境。生態浮島是多種生物生存繁衍的載體，針對富營養化的水質，利用生態工學原理，降解水中的COD、氮、磷的含量的人工浮島。它能使水體透明度大幅度提高，同時水質指標也得到有效的改善，特別是對藻類有很好的抑制效果。請回答有關問題：
(1)生態浮島上的植物可供昆蟲等棲息，下部植物根系形成魚類和水生昆蟲的棲息環境，這體現了群落的________結構。生態浮島能有效抑制藻類生長，原因是浮島上的植物競爭了藻類植物生長所需的__________和__________。
(2)有些浮床上的植物能富集Cu、Cr等重金屬，這些植物采收后____________(填“適合”或“不適合”)做家畜飼料，原因是__________。
(3)在浮床上的“風車草→害蟲A→蜻蜓”這條食物鏈中，蜻蜓屬于________。風車草在適當光照和適宜的溫度下才能開花，從信息傳遞意義分析，說明_________________________________________________________________。
害蟲A同化的能量除流向蜻蜓和未利用外，還用于__________和_________。
解析：(1)生態浮島上的植物可供昆蟲等棲息，下部植物根系形成魚類和水生昆蟲的棲息環境，這描述的是群落中生物在垂直方向上的分布，體現了群落的垂直結構。生態浮島之所以能有效抑制藻類生長，是因為浮島上的植物競爭了藻類植物生長所需的無機鹽和陽光，進而使藻類無法得到充足的陽光和礦質營養，進而生長被抑制。(2)有些浮床上的植物能富集Cu、Cr等重金屬，因而這些植物富含重金屬Cu、Cr，且Cu、Cr不容易被分解，因而被動物攝食會在體內富集，從而會對人類造成傷害，據此可知這些植物不適合做家畜飼料。(3)在浮床上的“風車草→害蟲A→蜻蜓”這條食物鏈中，蜻蜓屬于次級消費者、第三營養級。風車草需要適當光照和適宜的溫度才能開花，這說明種群的繁衍，離不開信息傳遞。害蟲A同化的能量除流向蜻蜓和未利用外，還包括自身呼吸消耗的能量和流向分解者的能量。
答案：(1)垂直　無機鹽　陽光　(2)不適合　重金屬隨食物鏈富集　(3)消費者　種群的繁衍，離不開信息傳遞　分解者分解　呼吸作用散失
[能力提升]
10．(2022·微山縣期末)為研究森林生態系統的碳循環，對黑松老齡(砍伐后50～250年)和幼齡(砍伐后0～22年)生態系統的有機碳庫及年碳收支進行測試，結果見表。據表判斷下列敘述錯誤的是(　　)
　　碳量黑松林　　 生產者活生物量(g/m2) 凈初級生產力[g/(m2·年)] 異養呼吸[g/(m2·年)]
老齡 12 730 470 440
幼齡 1460 360 390
注：凈初級生產力指生產者光合作用固定總碳的速率減去自身呼吸作用消耗碳的速率；異養呼吸指消費者和分解者的呼吸作用。
A．黑松群落被砍伐后，可逐漸形成自然幼齡群落，體現了生態系統的抵抗力穩定性
B．幼齡黑松群落每平方米有360 g碳用于生產者當年的生長、發育和繁殖
C．儲存在生產者活生物量中的碳主要以CO2的形式進入非生物環境
D．根據年碳收支分析，老齡黑松群落能降低大氣碳總量，避免溫室效應加劇
解析：選A。黑松群落被砍伐后，一段時間內會形成自然幼齡群落，體現了生態系統的恢復力穩定性，A錯誤；根據凈初級生產力的概念，幼齡黑松群落每平方米有360 g碳用于自身的生長、發育和繁殖，B正確；儲存在生產者活生物量中的碳主要以CO2的形式進入非生物環境，C正確；根據年碳收支分析，老齡黑松群落的凈初級生產力為470，異氧呼吸消耗量為440，凈初級生產力大于異氧呼吸消耗速率，故會有有機物的積累，即老齡黑松群落能降低大氣碳總量，避免溫室效應加劇，D正確。
11．(2022·山東臨沂期末)如圖是某大學生建立的“稻田立體生態農業模式及其周年生產”示意圖，其中水稻為河蟹提供了攝食、隱棲的環境，河蟹則可攝食稻田中的害蟲，以減少病蟲害的發生。下列分析正確的是(　　)
稻/蟹—越冬菜—西紅柿周年生產示意圖
A．稻田生態系統的結構包括生物群落以及非生物的物質和能量
B．利用西紅柿葉釋放的信息素吸引蚜蟲的天敵前來捕食屬于化學防治
C．生態系統中的信息傳遞體現在生物與生物之間、生物與環境之間
D．與傳統農業相比，該模式能提高能量傳遞效率和物質循環再利用率
解析：選C。稻田生態系統的結構包括生態系統的組成成分和營養結構，生態系統的組成成分包括生產者、消費者、分解者和非生物的物質和能量，A錯誤；利用西紅柿葉釋放的信息素吸引蚜蟲的天敵前來捕食屬于生物防治，B錯誤；生態系統中的信息傳遞體現在生物與生物之間、生物與環境之間，可雙向傳遞，C正確；與傳統農業相比，該模式不能提高能量傳遞效率，D錯誤。
12．(多選)兩個不同的生態系統在同時受到同等強度的干擾(a)后，其結構和功能的曲線變化情況如圖所示，由圖不能得出的結論是(　　)
A．同等強度的干擾下，乙生態系統的總穩定性比甲低
B．同等強度的干擾下，若乙生態系統干擾提前，則B點左移
C．若甲生態系統的干擾強度增大，則C點右移
D．乙生態系統B點后一定有新的物種產生
解析：選AD。從圖中可看出，甲、乙兩個生態系統受到干擾后，與乙相比，甲生態系統的結構和功能恢復原狀所需要的時間長，波動范圍大，說明甲的總穩定性低，乙的總穩定性高；若乙生態系統干擾提前，其結構和功能恢復至正常運行范圍的時間也會提前，即B點左移；若甲的干擾強度增大，則恢復原狀所需要的時間延長，C點右移；乙生態系統在恢復原狀后不一定有新物種產生。
13．(2022·遼寧一輪聯考)2021年7月4日，某沿海地區再次遭受滸苔(一種大型綠藻)侵襲。據了解，該地區已連續15年爆發大規模的滸苔。某科研小組對滸苔爆發的原因及危害進行了研究，如圖。請回答下列問題：
(1)海洋會受到石油、工業廢水、生活污水等污染。如果污染輕微時，海洋生態系統能通過理化作用和微生物分解很快消除污染，海洋中生物未受到明顯影響，這體現了海洋生態系統的__________穩定性。如果______________，海洋生態系統就很難恢復到原來的狀態。
(2)該沿海地區7月份爆發滸苔的原因除了海水中N、P等礦質元素增多外，還有可能的環境因素是__________________。(寫出兩點)
(3)赤潮現象發生后，會導致水體污染加重，這一調節方式是__________。
解析：(1)海洋受到輕微污染時，能通過理化作用和微生物分解很快消除污染，這說明生態系統具有抵抗力穩定性；海洋通過負反饋調節機制，恢復穩定，如果污染超過海洋生態系統的自我調節能力，海洋生態系統會遭到破壞。(2)N、P等元素是植物生存所需要的無機養料，河流中的N、P等元素含量直接決定著水華是否發生，此外7月份爆發的原因還有溫度較高、光照較強等。(3)一種因素加速最初發生變化的那種因素的變化為正反饋，水華現象發生后，會導致水華污染加重，這屬于正反饋調節。
答案：(1)抵抗力　污染超過海洋生態系統的自我調節能力　(2)溫度、光照　(3)正反饋調節

展開更多......

收起↑