新人教生物一轮复习学案：第42讲　生态系统的物质穴环与信息传递（含答案解析）

新人教生物一轮复习学案
第42讲　生态系统的物质循环与信息传递
课标要求 1.分析生态系统中的物质循环规律。 2.举例说明利用物质循环规律，人们能够更加科学、有效地利用生态系统中的资源。 3.阐明某些有害物质会通过食物链不断地富集的现象。 4.举例说出生态系统中的信息传递对生命活动的正常进行、生物种群的繁衍和种间关系的调节起着重要作用。
考点1　生态系统的物质循环
概 念 落 实
1.生态系统物质循环的概念
特 别 提 醒
　　生态系统的物质循环中所说的“物质”指的是组成生物体的化学元素，如C、H、O、N、P、S等。但也存在物质的全球循环，如水循环。
2.碳循环
（1）碳循环及存在形式
①在生物群落和无机环境间：主要以　　　　形式循环。
②在生物群落内部：以　　　　　形式传递。
③在无机环境中：主要以　　　　　　形式存在。
（2）碳进入生物群落的途径：生产者的　　　　　和　　　　　　。
（3）碳返回无机环境的途径
①生产者、消费者的　　　　　。
②分解者的　　　　　（实质是呼吸作用）。
③化石燃料的　　　　。
方 法 规 律
“三看法”快速确认碳循环的各环节
3.生物富集
（1）概念：生物体从周围环境吸收、积蓄某种元素或　　　　　　　　，使其在机体内浓度超过　　　　的现象，称作生物富集。
（2）实例：　　　　、镉、汞等重金属，DDT、六六六等人工合成的　　　　　以及一些放射性物质。
（3）特点
①有害物质可以通过大气、水和生物迁移等途径扩散到世界各地，因此生物富集具有　　　　　。
②这些有害物质在生物体内的浓度沿　　　　　不断升高。
（4）富集过程及危害：随着食物链的延长而不断加强，即营养级越　　　　　，有害富集物的浓度越　　　　　，会对人体或动物造成危害。
4.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 无机物、有机物
特点 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　、循环往复运动
范围 生态系统各　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　（全球性）
联系 　　　　　　、　　　　　　，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　　　　　　； ③能量是物质在生态系统中循环往复的　　　　　
图示
诊断·加强
1.判断下列说法的正误：
（1）生态系统的物质循环指的是各种化合物在生物群落与非生物环境之间循环往返。 （　　）
（2）大气中的CO2进入生物群落的唯一方式是光合作用。 （　　）
（3）植树造林是缓解温室效应的最有效途径。 （　　）
（4）生物富集的物质会沿着食物链、食物网在生物体内聚集，营养级越高，有害富集物的浓度也越高。
（　　）
2.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：
（1）甲、乙、丙、丁分别代表生态系统的什么成分？简述判断的理由。
（2）碳在甲、乙、丙之间的流动形式是　　　　　，在甲（或乙或丙）与丁之间的流动形式是　　　　。
（3）图中的字母分别表示什么过程？
典 题 固 法
（2020·全国Ⅲ卷）生态系统的物质循环包括碳循环和氮循环等过程。下列有关碳循环的叙述，错误的是（　　）
A.消费者没有参与碳循环的过程
B.生产者的光合作用是碳循环的重要环节
C.土壤中微生物的呼吸作用是碳循环的重要环节
D.碳在无机环境与生物群落之间主要以CO2形式循环
（2020·全国Ⅰ卷）土壤小动物对动植物遗体的分解起着重要的作用。下列关于土壤小动物的叙述，错误的是（　　）
A.调查身体微小、活动力强的小动物数量常用标记重捕法
B.土壤中小动物类群的丰富度高，则该类群含有的物种数目多
C.土壤小动物的代谢活动会影响土壤肥力，进而影响植物生长
D.土壤小动物呼吸作用产生的CO2参与生态系统中的碳循环
（2021·广东卷）为积极应对全球气候变化，我国政府在2020年的联合国大会上宣布，中国于2030年前确保碳达峰（CO2排放量达到峰值），力争在2060年前实现碳中和（CO2排放量与减少量相等），这是中国向全世界的郑重承诺，彰显了大国责任。回答下列问题：
　（1）在自然生态系统中，植物等从大气中摄取碳的速率与生物的呼吸作用和分解作用释放碳的速率大致相等，可以自我维持　　　　。自西方工业革命以来，大气中CO2的浓度持续增加，引起全球气候变暖，导致的生态后果主要是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
　（2）生态系统中的生产者、消费者和分解者获取碳元素的方式分别是　　　　　　　　　　　　　　、消费者通过食物网（链）取食利用、　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
规范长难句——加强对教材内容的记忆，题中给出消费者获取碳的方式了，仿照对消费者的描述“通过×××”途径获取碳的格式回答，语言简洁。
　（3）全球变暖是当今国际社会共同面临的重大问题，从全球碳循环的主要途径来看，减少　　　　　　　和增加　　　　　　是实现碳达峰和碳中和的重要举措。
考向1　碳循环
1.（2022·汕头模拟）“绿水青山就是金山银山”。“2020年的联合国大会上我国宣布在2030年实现碳达峰（CO2排放量达到峰值），2060年前实现碳中和（CO2排放量与减少量相等），以此为建设生态文明作出贡献。下图为某生态系统碳元素流动模型，图中数字表示生理过程或化学反应过程。以下说法错误的是（　　）
A.该生态系统的基石是A
B.碳元素从A→B的传递形式是CO2
C.生物圈可以在物质上实现自给自足
D.图中的数字⑩＝①＋②＋③＋④ 可将碳中和的关系构建成数学模型
审 答 指 导
　　解题关键是明确图中个编号和字母所代表的。据图分析，遗体残骸通过C分解者的分解作用回到D大气，则可推测A是生产者，B是消费者，C是分解者，D是大气中的CO2库。⑩代表光合作用，①②代表呼吸作用，③代表分解者的分解作用，④代表化石燃料的燃烧。
考向2　物质循环与能量流动的关系及应用
2.（2021·北京卷）野生草本植物多具有根系发达、生长较快、抗逆性强的特点，除用于生态治理外，其中一些可替代木材栽培食用菌，收获后剩余的菌渣可作肥料或饲料。相关叙述错误的是（　　）
A.种植此类草本植物可以减少水土流失
B.菌渣作为农作物的肥料可实现能量的循环利用
C.用作培养基的草本植物给食用菌提供碳源和氮源
D.菌渣作饲料实现了物质在植物、真菌和动物间的转移
考点2　生态系统的信息传递
概 念 落 实
1.[连线]生态系统的信息传递
　　种类　　　　　　　概念　　　　　　　　　　　　　　　　实例
①物理信息 A.生物在生命活动过程中产生 a.蜜蜂跳舞、“求偶炫耀”
的可以传递信息的化学物质
②化学信息 B.动物的特殊行为 b.光、声、温度、湿度、磁场等
③行为信息 C.通过物理过程传递的信息 c.生物碱、有机酸、性外激素等
易 错 提 醒
　　（1）信息传递的方向通常是双向的。
（2）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）。
2.信息传递三要素
3.信息传递在生态系统中的作用
4.信息传递在农业生产中的应用
（1）提高　　　　的产量。如模拟动物信息吸引传粉动物，以提高果树的　　　　　　　　　　；增加营养的同时　　　　　　，以提高产蛋率。
（2）对　　　　　进行控制。如有些生物防治是利用信息发挥作用。
归 纳 总 结
信息传递与能量流动、物质循环的比较
信息传递与能量流动、物质循环是生态系统三大重要功能。
项目 区别 联系
来源 途径 特点 范围
能量 流动 太阳能 食物链 （网） 单向流动、逐级递减 生物群落 共同把生态系统各组分联系成一个统一整体，调节生态系统的稳定性
物质 循环 生态系统 循环流动、全球性 生物圈
信息 传递 生物或 无机环境 多种途径 单向或双向 生物与生物之间；生物与无机环境之间
诊断·加强
1.判断下列说法的正误：
（1）鸟类突然振翅飞起对同伴报警为行为信息，通过尖锐的鸣叫报警为物理信息。 （　　）
（2）草原返青时，“绿色”为草原动物提供信息体现了信息传递起调节生物的种间关系的作用。 （　　）
（3）变色龙变化体色，主要是向同类传递行为信息。 （　　）
（4）心猿意马、飞蛾扑火、花香引蝶都属于生态系统的信息传递。 （　　）
（5）信息沿食物链从低营养级向高营养级传递。 （　　）
（6）成年大熊猫经常用尿液和肛腺的分泌物在岩石或树干上进行标记，这种行为传递的信息类型属于化学信息。 （　　）
（7）月季茎尖的生长素促进尖端下部生长，属于生态系统的化学信息。 （　　）
2.据图分析生态系统的信息传递模型
（1）图中“信息”可来自　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（2）从图中可以看出，生态系统的信息传递发生于　　　　　　　　，以及　　　　　　　　　　　　。
（3）从信息传递的方向来看，生态系统的信息传递具有　　　　　　　　的特点。
典 题 固 法
（2019·海南卷）假设在某岛屿上多年来总是存在一个约由m只狼组成的狼群、一个约由n只狼组成的狼群和若干只单独生活的狼。下列说法错误的是（　　）
A.该岛上的狼能够依据猎物留下的气味信息追捕猎物
B.狼从猎物获得的能量大于猎物从生产者获得的能量
C.岛上狼的总数可能已接近该岛允许狼生存的最大数量
D.从岛上狼的数量相对稳定可推测岛上环境条件相对稳定
（2022·湖南卷）稻—蟹共作是以水稻为主体、适量放养蟹的生态种养模式，常使用灯光诱虫杀虫。水稻为蟹提供遮蔽场所和氧气，蟹能摄食害虫、虫卵和杂草，其粪便可作为水稻的肥料。下列叙述正确的是（　　）
A.该种养模式提高了营养级间的能量传递效率
B.采用灯光诱虫杀虫利用了物理信息的传递
C.硬壳蟹（非蜕壳）摄食软壳蟹（蜕壳）为捕食关系
D.该种养模式可实现物质和能量的循环利用
考向1　信息传递的类型及作用
1.（2019·江苏卷）下列关于种群和群落的叙述，正确的是（　　）
A.种群是生物进化的基本单位，种群内出现个体变异是普遍现象
B.退耕还林、退塘还湖、布设人工鱼礁之后都会发生群落的初生演替
C.习性相似物种的生活区域重叠得越多，对资源的利用越充分
D.两只雄孔雀为吸引异性争相开屏，说明行为信息能够影响种间关系
考向2　信息传递的应用
2.（2019·全国Ⅰ卷）某果园中存在A、B两种果树害虫，果园中的鸟（C）可以捕食这两种害虫；使用人工合成的性引诱剂Y诱杀B可减轻B的危害。回答下列问题：
（1）果园中包含害虫A的一条食物链是　　　　　　　　。该食物链的第三营养级是　　　　　　　　。
（2）A和B之间存在种间竞争关系，种间竞争通常是指　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（3）性引诱剂Y传递给害虫B的信息属于　　　　　　　。使用性引诱剂Y可以诱杀B的雄性个体，从而破坏B种群的　　　　　　，导致　　　　　　降低，从而减轻B的危害。
构核心概念
练教材长句
链接选择性必修2教材 P63。
（1）碳在无机环境和生物群落间是以　　　　的形式循环的。无机环境中的碳元素进入生物群落　　　　　　　　　　　　　。生物群落中的碳进入无机环境主要依赖　　　　　，还可以通过　　　　　　　。
链接选择性必修2教材 P64。
（2）一旦含有铅的生物被更高营养级的动物食用，铅就会　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
链接选择性必修2教材 P69。
（3）生物在生命活动过程中，还产生一些可以传递信息的化学物质，如　　　　　　　　　　　　　　　　等，这就是化学信息。
链接选择性必修2教材 P72。
（4）目前控制动物危害的技术方法大致有　　　　　　　　　　　　　　等。这些方法各有优点，但是目前人们越来越倾向于利用　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　的生物防治。
拎教材“冷”点
链接选择性必修2教材 P63“与社会的联系”。
（1）温室效应的成因：世界范围内，　　　　的开采和使用大大增加了　　　　的排放，加剧了温室效应，引起全球性的气候变化。
（2）我国减少温室效应的措施：一方面采取积极措施　　　　　　　　，另一方面大力植树种草，提高　　　　　　　　，这在吸收和固定二氧化碳方面发挥了重要作用。
链接选择性必修2教材 P67“拓展应用”。
氮元素在生物群落与无机环境间　　　（选填“能”或“不能”）循环利用。需不断向农田中施加氮肥的原因是农产品源源不断地从农田生态系统输出，其中的　　　　并不能全部归还土壤，所以需要施加氮肥。这与物质循环并不矛盾。
第42讲　生态系统的物质穴环与信息传递
考点1　生态系统的物质穴环
【概念落实】
1.化学元素　生物群落　全球性
2.（1）①CO2　②含碳有机物　③CO2和碳酸盐　（2）光合作用　化能合成作用　（3）①呼吸作用　②分解作用　③燃烧
3.（1）难以降解的化合物　环境浓度　（2）铅　有机化合物　（3）①全球性　②食物链　（4）高　高
4.单向流动、逐级递减　全球性　营养级　生物圈　同时进行　相互依存　载体　动力
【诊断·加强】
1.（1）×　（2）×　（3）×　（4）√
2.（1）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CO2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。　（2）含碳有机物　CO2　（3）提示：b代表光合作用或化能合成作用，d和c代表细胞呼吸，f代表微生物的分解作用，a代表捕食，e和g代表动植物的遗体、排遗物等提供给分解者。
【典题固法】
【高考典例】
例1　A　解析：消费者能通过呼吸作用将有机物中的碳转化为无机物CO2，释放到无机环境中，参与了碳穴环，A错误。
例2　A　解析：调查身体微小、活动能力强的小动物数量常用取样器取样法，A错误；物种丰富度指群落中物种数目的多少，土壤中小动物丰富度高，说明该类群含有的物种数目多，B正确；一些土壤小动物可以将有机物分解为无机物，增加土壤肥力，进而影响植物的生长，C正确；土壤小动物可以通过呼吸作用产生二氧化碳，二氧化碳进入大气中，可以参与碳穴环，D正确。
例3　（1）碳平衡　冰川融化、海平面上升、对人类和其他生物的生存构成威胁等　（2）光合作用和化能合成作用固定CO2合成含碳有机物　分解者通过分解作用利用动植物遗体和动物排出物中的含碳有机物　（3）碳释放　碳存储
解析：光合作用摄取碳的速率与生物的呼吸作用、微生物的分解作用释放碳的速率大致相等，可维持生物圈中碳平衡，实现碳中和。碳在很短的时间内释放出来，打破了生物圈中碳平衡，使大气中的CO2浓度迅速增加，引起全球气候变暖，导致极地冰雪和高山冰川融化、海平面上升等严重的生态后果。生产者通过光合作用和化能合成作用获取碳元素；消费者通过摄食生产者和低营养级的消费者来获取碳元素，从而将碳元素以含碳有机物的形式进行传递；分解者通过分解遗体残骸、粪便、枯枝败叶等来获取碳元素。
【对点演练】
1.B　解析：生产者能将无机物转化为有机物，是生态系统的基石，分析题图可知，A是生产者，A正确；A是生产者，B是消费者，碳元素在生物群落中以含碳有机物的形式进行流动，因此碳元素从A→B的传递形式是含碳有机物，B错误；生物圈是地球上最大的生态系统，生态系统中物质是可以穴环利用的，所以生物圈是一个在物质上自给自足的生态系统，C正确；碳中和是指CO2排放量与减少量相等，CO2排放途径包括生物群落的呼吸作用和化石燃料的燃烧，CO2减少途径是生产者的固定，故碳中和量的关系构建成的数学模型为⑩＝①＋②＋③＋④，D正确。
2.B　解析：此类草本植物根系发达可以固定更多的土壤，故种植此类草本植物可以减少水土流失，A正确；能量可多级利用，但不能穴环利用，B错误；草本植物含有蛋白质和纤维素，可给食用菌提供碳源和氮源，C正确；草本植物可栽培食用菌，而菌渣可作肥料或饲料，故实现了物质在植物、真菌和动物间的转移，D正确。
考点2　生态系统的信息传递
【概念落实】
1.①—C—b　②—A—c　③—B—a
2.信息源　信道　信息受体
3.生命活动　繁衍　生物的种间关系　稳定
4.（1）农畜产品　传粉效率和结实率　延长光照时间　（2）有害动物
【诊断·加强】
1.（1）√　（2）√　（3）×　（4）×　（5）×　（6）√　（7）×
2.（1）生物或无机环境　（2）生物与生物之间　生物与无机环境之间　（3）双向传递
【典题固法】
【高考典例】
例1　B　解析：由于相邻两个营养级之间的能量传递效率只占10%～20%，能量流动具有逐级递减的特点，故猎物从生产者获得的能量大于■■猎物获得的能量，B错误。
例2　B　解析：能量传递效率是指相邻两个营养级之间同化量的比值，该模式提高了能量的利用率，但不能提高能量的传递效率，A错误；生态系统的物理信息有光、声、温度、湿度、磁场等，采用灯光诱虫杀虫利用了光，是物理信息的传递，B正确；捕食关系是指群落中两个物种之间的关系，硬壳蟹（非蜕壳）和软壳蟹（蜕壳）属于同一物种，两者之间的摄食关系不属于捕食，C错误；生态系统中的能量是单向传递的，不能穴环利用，D错误。
【对点演练】
1.A　解析：种群是生物进化与繁殖的基本单位，自然状态下由于存在突变与基因重组，因此种群内出现个体变异是普遍现象，A正确。退耕还林、退塘还湖、布设人工鱼礁后原来的生存环境没有被完全破坏，因此其发生的群落演替属于次生演替，B错误。习性相近的物种的生活区域在一定范围内重叠的越多，对重叠范围内资源的利用越充分，C错误。两只雄性孔雀为吸引异性争相开屏，说明生物种群的繁衍离不开信息的传递的作用，D错误。
2.（1）果树→A→C　C　（2）两种或两种以上生物相互争夺相同的资源和空间而表现出来的相互抑制现象　（3）化学信息　性别比例　种群密度
解析：（1）由题意可知，害虫A是果园害虫，故与果树之间为捕食关系，又因为鸟C与害虫是捕食关系，故包含害虫A的一条食物链为果树→害虫A→鸟C。其中鸟C是次级消费者、第三营养级。（2）竞争指两种或两种以上生物相互争夺相同的资源和空间而表现出来的相互抑制的现象，如害虫A、B均以果树为食，二者之间为竞争关系。（3）性引诱剂Y是人工合成的，类似于害虫分泌的性外激素，即以虫治虫，属于生物防治，其传递给害虫的信息为化学信息。Y可以诱杀害虫B中的雄性个体，破坏B的性别比例，降低其出生率，进而降低B的种群密度，减轻其危害。
课堂小结与延伸
【构核心概念】
穴环往复　碳穴环　行为信息　种群的繁衍　种间关系　产量
【练教材长句】
（1）CO2　依赖光合作用、化能合成作用　呼吸作用（分解者通常称之为分解作用）　化石燃料的燃烧
（2）沿着食物链逐渐在生物体内聚集，最终积累在食物链的顶端
（3）植物的生物碱、有机酸等代谢产物，以及动物的性外激素
（4）化学防治、生物防治和机械防治　对人类生存环境无污染的、有效
【拎教材“冷”点】
（1）化石燃料　二氧化碳　（2）减少二氧化碳排放　森林覆盖率　（3）能　氮元素