备考2024届高考生物一轮复习讲义第十章生物与环境课时7生态系统的物质循环信息传递和稳定性考点1生态系统的物质循环

这是一份备考2024届高考生物一轮复习讲义第十章生物与环境课时7生态系统的物质循环信息传递和稳定性考点1生态系统的物质循环，共9页。

考点1 生态系统的物质循环
1.物质循环的概念和碳循环
2.生物富集
3.能量流动和物质循环的关系
4.探究土壤微生物的分解作用
（1）实验原理：
①土壤中存在的细菌、真菌等微生物是[23] 分解者 。
②分解者的作用是将环境中的[24] 有机物 分解为无机物，分解速度与环境中的温度、水等因素相关。
（2）实验方案及结论
注：在A1、B1中加入碘液，在A2、B2中加入斐林试剂并加热。
基础自测
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往复循环。（× ）
2.植物可通过呼吸作用和光合作用参与生态系统的碳循环。（ √ ）
3.物质循环和能量流动是两个相对独立的过程。（× ）
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。（× ）
5.能量流动的起点通常是生产者固定的太阳能，终点是散失的热能；而物质循环中物质在非生物环境与生物群落之间循环往返，无起点和终点。（ √ ）
6.一个完善的生态系统不需要从外界获得任何物质和能量补给，就能长期维持其正常功能。（× ）
7.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，浓度也越高。（ √ ）
8.减少化石燃料的大量使用可消除温室效应的形成；（× ）
碳循环中无机碳通过光合作用和化能合成作用进入生物群落[2023江苏，T4B、C]。（ √ ）
9.“过腹还田”可使农作物秸秆得到多途径的利用[2022浙江6月，T18D]。（ √ ）
10.碳在池塘生物群落中主要以 有机物 的形式传递，碳循环具有全球性的主要原因是 大气中的二氧化碳可以随着大气环流在全球范围内流动 [2021河北，T22（4）]。
情境应用
氮元素在生物群落和非生物环境之间是不断循环的，为什么还要往农田中不断地施加氮肥呢？
提示 农田是人工生态系统，是以提高农作物的产量，使能量更多地流向人类，满足人类需要为目的的。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。
深度思考
1.请从物质与能量观的角度解释大气中的碳被固定进入生物群落的过程中的物质变化和能量变化。
提示 （1）物质变化：大气中的碳以CO2的形式首先被光合作用暗反应中的C5固定形成C3，然后C3在ATP和NADPH的作用下被还原成C5和（CH2O）等。（2）能量变化：光能转化为ATP和NADPH中活跃的化学能，再转化为有机物中稳定的化学能。
2.生物富集作用与能量流动的特点相同吗？
提示 不相同。能量在沿食物链流动时逐级递减，而农药或重金属盐等存在生物富集作用，营养级越高，生物体内这些物质浓度越高。
3.生物圈是不是一个在物质、能量上自给自足的系统？为什么？
提示 （1）生物圈是一个在物质上自给自足的系统。因为生物圈是指地球上的全部生物与其非生物环境的总和，通过物质循环构成一个在物质上自给自足的系统。（2）生物圈不是一个在能量上自给自足的系统。因为能量在生态系统中单向流动、逐级递减，因此生物圈必须不断得到来自系统外的能量补充，以便维持生态系统的正常功能。
研透高考 明确方向
命题点1 碳循环的过程和特点分析
1.[全国Ⅲ高考]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 ）
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
解析 消费者的存在能加快生态系统的物质循环，A错误；大气中的二氧化碳库中的碳进入生物群落是通过生产者的光合作用或化能合成作用实现的，生产者的光合作用是碳循环的重要环节，B正确；土壤中的微生物可以通过呼吸作用将含碳有机物中的碳返回大气中，因此土壤中微生物的呼吸作用是碳循环的重要环节，C正确；碳在生物群落和无机环境之间的循环主要以CO2的形式进行，在生物群落内部主要以含碳有机物的形式传递，D正确。
命题变式
[设问拓展型]碳循环中，蓝细菌能将大气中的CO2转化为生物体内的含碳有机物；氮循环中，相关细菌能将动植物遗体中的氮和动物代谢过程中产生的含氮废物转化为N2，上述过程中的蓝细菌和相关细菌分别属于生态系统组成成分中的 生产者 、 分解者 。农业生产中为了提高产量和效益，往往要施用氮肥，从能量流动的角度分析，其目的是 补充植物生长发育中所需元素，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分 。
解析 蓝细菌内含有藻蓝素和叶绿素及进行光合作用相关的酶，可以进行光合作用，属于生产者；细菌大多数是异养生物，属于分解者。农业生产中，施用氮肥可以为植物提供生长所必需的元素，有利于物质的合成。物质是能量的载体，所以有利于能量持续高效地流向对人类最有益的部分。
2.[浙江4月高考，6分]某生态系统碳循环的部分示意图如图所示。
回答下列问题：
（1）图中的字母 D 表示大气中的CO2，由于许多因素的影响，其含量夏季 低于 冬季。
（2）CO2被生产者吸收转变成体内物质进入生物群落，再被图中的A、B的 呼吸作用 和C的分解作用以及E的燃烧，转变成CO2后重新循环。若此生态系统中的生物群落处在正常演替过程中，生产者吸收的CO2量 大于 整个生物群落排放的CO2量。
（3）若将本题图修改为该生态系统的能量流动示意图，可将D的含义改为 非生物环境 ，其他字母及文字代表的含义不变，还需要修改之处有：增加“光→A”、取消“→E→D”、 取消“D→A” 。
解析 （1）首先根据双向箭头确定示意图中的A为生产者、D为大气中的CO2，然后再依次确定B为消费者、C为分解者、E为化石燃料。由于冬季天气寒冷，人们通过各种方式取暖，且夏季植物光合作用旺盛，一般情况下夏季大气中CO2含量低于冬季。（2）CO2通过生产者的光合作用或化能合成作用进入生态系统，之后可通过生产者和消费者的呼吸作用等进入大气。正常演替过程中的生物群落，生产者吸收的CO2量应大于整个生物群落排放的CO2量，这样有利于演替的正常进行。（3）若将本题图修改为该生态系统的能量流动示意图，通过呼吸作用等产生的热能都指向D中，所以D为非生物环境，生产者不能利用热能，要取消“D→A”。
命题变式
[图形变换型]如图为碳循环局部示意图，下列有关叙述正确的是（D ）
A.图中至少有3条食物链
B.碳在生物群落内以CO2的形式进行流动
C.CO2只能通过绿色植物的光合作用进入生物群落
D.增加E的数量和减少化石燃料的燃烧均有利于缓解温室效应
解析 据图分析可知，A为大气中的二氧化碳库，E为生产者，F为初级消费者，D为次级消费者，B为三级消费者，C为分解者。食物链只包括生产者和消费者，故图中至少有一条食物链，A错误；碳在生物群落内以含碳有机物的形式进行流动，B错误；CO2除了通过绿色植物的光合作用，还可以通过某些微生物的化能合成作用进入生物群落，C错误；增加E（生产者）的数量可加强对CO2的吸收，减少化石燃料的燃烧可减少CO2的排放，这两种方式均有利于缓解温室效应，D正确。
命题点2 生物富集作用
3.[2023哈尔滨质监]生物富集效率可以用生物富集系数（BCF）进行量化，计算公式为BCF＝生物体中某种物质的浓度/环境中同种物质的浓度，以下有关叙述错误的是（C ）
A.生物富集的过程一般是沿着食物链和食物网进行的
B.生物富集效率会受生物特性、有害物质性质及环境因素的影响
C.BCF越大，说明该物质越容易在生物体内分解
D.生物富集具有全球性
解析 由“BCF＝生物体中某种物质的浓度/环境中同种物质的浓度”可知，BCF越大，说明该物质越难在生物体内分解，C错误。
4.[2023浙江6月节选，6分]地球上存在着多种生态系统类型，不同的生态系统在物种组成、结构和功能上的不同，直接影响着各生态系统的发展过程。
回答下列问题：
（1）在消杀某草原生态系统中的害虫时，喷施了易在生物体内残留的杀虫剂Q，一段时间后，在该草原不同的生物种类中均监测到Q的存在，其含量如图所示（图中数据是土壤及不同营养级生物体内Q的平均值）。由图可知，随着营养级的递增，Q含量的变化规律是 逐级积累（或增大） ；在同一营养级的不同物种之间，Q含量也存在差异，如一年生植物与多年生植物相比，Q含量较高的是 多年生植物 。因某些环境因素变化，该草原生态系统演替为荒漠，影响演替过程的关键环境因素是 温度和水分 。该演替过程中，草原中的优势种所占据生态位的变化趋势为 逐渐减小 。
（2）农田是在人为干预和维护下建立起来的生态系统，人类对其进行适时、适当地干预是系统正常运行的保证。例如在水稻田里采用灯光诱杀害虫、除草剂清除杂草、放养甲鱼等三项干预措施，其共同点都是干预了系统的 物质循环 和能量流动；在稻田里施无机肥，是干预了系统 物质循环 过程。
解析 （1）从图中数据可知，随着营养级递增，Q含量的变化规律是逐渐积累。某些物质，如Q等，具有化学性质稳定、难以分解、无法排出等特点，其在生物体内的含量会随着生物体年龄的增长而增加，因此，与一年生植物相比，多年生植物体内Q的含量较高。因某些环境因素变化，该草原生态系统演替为荒漠，影响演替过程的关键环境因素是温度和水分。该演替过程中，草原中的优势种会被替代，草原中优势种的生态位逐渐减小。（2）在水稻田里用灯光诱杀害虫、除草剂清除杂草、放养甲鱼都干预了系统的物质循环和能量流动。一般来说，土壤中的有机物被分解者分解为无机物后才能被生产者利用，在稻田里施无机肥，无机肥中的无机营养可被生产者直接利用。因此，在稻田里施无机肥干预了系统物质循环过程。
命题点3 探究土壤微生物的分解作用
5.[多选]某生物兴趣小组以带有落叶的表层土壤（深5cm左右）为实验材料，研究土壤微生物在适宜温度下的分解作用，对土壤的处理情况如表所示。下列有关叙述正确的是（ACD ）
A.该实验能探究不同土壤湿度条件下，土壤微生物对落叶的分解作用
B.该实验的自变量为土壤是否灭菌，因变量是土壤的湿度
C.为了控制实验中的无关变量，作为实验材料的落叶也应进行灭菌处理
D.预期结论是1、3组的落叶几乎不被分解，2、4组的落叶被不同程度分解
解析 根据题表及题干信息可知，该实验有两个自变量：土壤是否灭菌和土壤湿度。该实验能探究不同土壤湿度条件下土壤微生物对落叶的分解作用，因变量为落叶分解程度，A正确、B错误。作为实验材料的落叶也应进行灭菌处理，防止落叶中的微生物影响实验结果，C正确。1、3组土壤灭菌，落叶几乎不被分解；2、4组没有灭菌，土壤中的微生物会分解落叶，且在湿润和较干燥的环境中对落叶的分解程度不同，D正确。
6.[2024大庆适应性考试]将当年收获的小麦秸秆剪成小段，分别进行露天堆放、水泡和土埋3种方式的处理，重复3次，每隔15d检测一次秸秆残留量，结果如图。下列分析合理的是（B ）
A.秸秆还田后露天堆放是利用秸秆最合理的方式
B.温度、湿度、O2浓度均会影响微生物对秸秆的分解速度
C.秸秆残留量越低说明微生物的分解作用越弱
D.从露天堆放、水泡2条曲线可以推测好氧型微生物分解能力高于厌氧型微生物
解析 土埋方式下秸秆残留量下降最快，即秸秆分解最快，因此秸秆还田后土埋是最合理的处理方式，A错误；微生物对秸秆的分解主要通过细胞呼吸，而温度、湿度、O2浓度等因素均会影响微生物的呼吸作用，进而影响对秸秆的分解速度，B正确；秸秆残留量越低说明微生物的分解作用越强，C错误；露天堆放处理比水泡处理时氧气多，而曲线图显示露天堆放时秸秆残留物较多，可推测好氧型微生物的分解能力弱于厌氧型微生物，D错误。
命题点4 物质循环和能量流动的关系分析
7.下列关于生态系统物质循环和能量流动的叙述，错误的是（A ）
A.使用粪便作肥料，其能量可以流向植物，实现了对能量的多级利用
B.碳在生物群落与非生物环境之间的循环主要是以CO2的形式进行的
C.非生物环境中的物质可以通过多种途径被生物群落反复利用
D.能量流动和物质循环是同时进行的，彼此相互依存，不可分割
解析 粪便中的能量流向分解者，植物不能利用，A错误。
8.如图为生态系统能量流动和物质循环的关系图，下列叙述错误的是（B ）
A.能量流动和物质循环可借助生物之间的取食过程相依相伴进行
B.图中②可表示热能，③④只能表示能量流动的部分环节，不能表示物质循环的部分环节
C.不易被分解的有害物质沿③④传递会表现出生物富集
D.若图中物质循环表示碳循环，则碳在③④过程的传递形式主要为含碳有机物
解析 能量流动和物质循环可借助生物之间的取食过程（即捕食关系）相依相伴进行，A正确；图中②表示各种生物通过呼吸作用以热能形式散失的能量，③④可以表示能量流动或者物质循环的部分环节，B错误；不易被分解的有害物质沿③④传递会表现出生物富集，营养级越高，有害物质积累越多，C正确；碳在生物群落内以含碳有机物的形式进行流动，若图中物质循环表示碳循环，碳在③④过程的传递形式主要为含碳有机物，D正确。课标要求
核心考点
五年考情
核心素养对接
1.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；
2.阐明某些有害物质会通过食物链不断地富集的现象；
3.举例说出生态系统中物理、化学和行为信息的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；
4.解释生态系统具有保持或恢复自身结构和功能相对稳定，并维持动态平衡的能力；
5.举例说明生态系统的稳定性会受到自然或人为因素的影响，如气候变化、自然事件、人类活动或外来物种入侵等；
6.阐明生态系统在受到一定限度的外来干扰时，能够通过自我调节维持稳定；
7.设计并制作生态瓶，观察和比较不同生态瓶中生态系统的稳定性，撰写报告分析其原因
生态系统的物质循环
2023：辽宁T17、湖北T7和T9、广东T13、浙江1月T1；
2022：河北T18B、辽宁T23（1）；
2021：广东T17；
2020：全国ⅢT6
1.生命观念——简述物质循环、信息传递的过程和特点，建立生态系统的整体性观念；分析生态系统的稳定性，构建稳态与平衡观。
2.科学思维——尝试运用结构分析法、模型建构法、定量分析法等分析生态系统的功能和稳定性。
3.科学探究——通过“探究土壤微生物的分解作用”“设计制作生态缸，观察其稳定性”的实验，提高实验设计、方案实施及观察、分析能力。
4.社会责任——通过实例分析，理解物质循环、信息传递在农业生产中的应用；针对当地生态系统提出提高其稳定性、使人与自然均受益的改进建议
生态系统的信息传递
2023：湖南T4A；
2022：湖南T8B；
2021：海南T24（2）、河北T13D、江苏T9C、福建T18（1）；
2019：天津T5A、全国ⅠT31（3）、江苏T6D、海南T25A
生态系统的稳定性
2023：重庆T17（4）、广东T21、湖南T13A、全国乙T31（2）（3）、浙江1月T22（3）、海南T19（5）；
2022：河北T18C和T22（3）、海南T5B、辽宁T11D、江苏T10D；
2021：湖南T4CD、河北T12C、辽宁T11D；
2019：天津T7（4）、江苏T15B
命题分析预测
1.高考对生态系统的功能的考查频率较高，且往往结合一定情境（包括文字背景、图示和表格等）进行考查。生态系统的稳定性多结合种群、群落、生态系统的结构和功能等进行综合考查。题型既有选择题，也有非选择题。
2.预计2025年高考依然会将生态系统的功能及稳定性与生态学的其他知识综合起来进行考查，突出对科学思维和社会责任的考查
项目
能量流动
物质循环
形式
[14] 太阳能→化学能→热能
[15] 无机物⇌有机物
过程
沿[16] 食物链（网）
单向流动
在[17] 生物群落 和[18] 非生物环境 之间循环往返
特点
[19] 单向流动、逐级递减
循环性、全球性
范围
生态系统[20] 各营养级
生物圈
联系
（1）在生物群落中它们的流动渠道是食物链和食物网，且同时进行，相互依存，不可分割；
（2）能量的固定、储存、转移和释放，都离不开物质的合成和分解等过程；
（3）物质是能量沿食物链（网）流动的[21] 载体 ，能量是物质在生态系统中循环往返的[22] 动力
比较项目
参考案例1
参考案例2
实验假设
土壤微生物能分解落叶使之腐烂
土壤微生物能分解淀粉
实
验
设
计
实验组
对土壤进行[25] 灭菌 处理
A烧杯中加入一定量的土壤浸出液和淀粉糊
对照组
对土壤不做处理
B烧杯中加入等量的蒸馏水和淀粉糊
自变量
土壤中是否含[26] 微生物
是否含有土壤浸出液
实验现象
在相同时间内实验组落叶的腐烂程度小于对照组
A
A1
不变蓝
A2
[27] 产生砖红色沉淀
B
B1
变蓝
B2
[28] 无砖红色沉淀
结论分析
[29] 土壤微生物对落叶有分解作用
土壤浸出液中的微生物能分解淀粉
组别
1组
2组
3组
4组
土壤处理
灭菌
不灭菌
灭菌
不灭菌
土壤湿度
湿润
湿润
较干燥
较干燥