第九单元　第53课时　生态系统的物质循环、信息传递-2025年高考生物大一轮复习课件

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1.分析生态系统中的物质在生物群落与非生物环境之间不断循环的规律。2.举例说明利用物质循环，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富集的现象。4.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。
考点一　　生态系统的物质循环
考点二　　生态系统的信息传递
1.物质循环的概念(1)物质：组成生物体的 等元素。(2)范围： 和 之间。(3)特点： 、 。(4)实例：碳循环等。提醒　这里的生态系统指的是生物圈。农田是一个较小的人工生态系统，在农田内部无法做到物质循环，自给自足，因为不断有粮食作物的输出，因此需要不断施加肥料。
碳、氢、氧、氮、磷、硫
2.碳循环(1)循环形式：在生物群落与非生物环境之间主要以 的形式循环。(2)过程图解
提醒　①碳的存在形式：在生物群落内部以含碳有机物的形式传递，在非生物环境中主要以二氧化碳和碳酸盐的形式存在。②碳进入生物群落的途径：生产者的光合作用和化能合成作用。③碳返回非生物环境的途径：生产者、消费者的呼吸作用，分解者的分解作用(实质是胞内分解和胞外分解，不完全等同于分解者的呼吸作用)和化石燃料的燃烧。④碳循环模型中：双向箭头的两方是生产者和大气中的CO2库，其中指入箭头多的一方是大气中的CO2库。
3.生物富集(1)概念：生物体从周围环境吸收、积蓄 ，使其在机体内浓度 的现象。(2)条件、实例：化学性质稳定、能被生物体吸收、不易被排出的物质，如铅、汞、镉等重金属及DDT、六六六等人工合成的有机化合物。
某种元素或难以降解的化合物
(3)特点①含铅等物质的生物被更高营养级的动物食用，铅等物质就会沿着食物链逐渐在生物体内 ，最终 。②生物富集也具有 。
4.能量流动和物质循环的关系
在生物群落与非生物环境间往复循环
提醒　生物圈在物质上能自给自足，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，它必须由生物圈外的太阳能源源不断地输入，方可维持正常运转。5.探究土壤微生物的分解作用(1)实验原理土壤中存在的细菌、真菌等微生物是分解者，它们的作用是将环境中的有机物分解为无机物，分解速度与环境中的温度、水等生态因子相关。
注：在A1、B1中加入碘液，在A2、B2中加入斐林试剂并加热。(3)实验结论：土壤中的微生物具有分解作用。
(1)土壤小动物呼吸作用产生的CO2参与生态系统中的碳循环(2020·全国Ⅰ，6)(　　)(2)碳元素可以在一个相对封闭的群落内部往复循环(　　)
(3)生态农业中物质不断循环，农民不需要对农作物增施氮肥(　　)
(4)物质是能量流动的载体，能量是物质循环的动力(　　)
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。(1)在生态系统中，碳在生物群落与非生物环境之间主要以什么形式循环？碳元素在生物群落中的传递渠道是什么？与地球形成初期的大气相比，现在大气中碳的含量要低得多，请从碳的去向方面考虑下降的这部分碳最终的存在形式主要有哪些？
提示　碳在生物群落与非生物环境之间主要以二氧化碳的形式循环；碳元素在生物群落中的传递渠道是食物链和食物网；以有机物形式存在于生物体或其遗体中。
(2)在自然生态系统的碳循环过程中，植物等从大气中摄取碳的速率与生物的呼吸、分解作用释放碳的速率存在什么关系？达到碳中和时，生产者吸收的CO2总量是否大于生产者、消费者和分解者释放的CO2总量，理由是什么？
提示　植物等从大气中摄取碳的速率与生物的呼吸、分解作用释放碳的速率大致相等；达到碳中和时，生产者吸收的CO2总量大于生产者、消费者和分解者释放的CO2总量，CO2排放总量除了生物群落释放的CO2总量外，还包括化石燃料的开采和使用过程中排放的CO2。
(3)植树造林在一定程度上可以抵消CO2排放总量，实现相对零排放，要达到“碳中和”需要世界各国共同参与，主要原因是什么？
提示　碳循环具有全球性。碳在生物群落与无机环境之间的循环主要以CO2的形式进行，大气中的CO2能随着大气环流在全球范围内流动。
(4)大气中的CO2增多将导致什么问题加剧？要实现“碳中和”，除继续植树造林外，还可采取什么措施？
提示　温室效应；节能减排，低碳生活，开发利用新能源。
考向一　碳循环过程分析1.(2020·全国Ⅲ，6)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.碳在非生物环境与生物群落之间主要以CO2形式循环
2.图1为某生态系统的物质循环示意图，其中甲、乙、丙、丁为生态系统的组成成分，A、B、C、D是丙中关系密切的四种生物。图2为某生态系统的某种金字塔简图，其中①～④分别代表不同的营养级。下列说法正确的是A.图1中有A→B→D、A→C、A→D三条食物链B.图1中的D处于图2中的③④营养级C.若图1生态系统存在富集现象，则丁中 富集物含量最高D.图2中的金字塔可以表示能量金字塔，但不能表示生物量金字塔
考向二　生物富集3.含铅汽油的燃烧、对铅的开采及提取等人类活动都可以增加大气和土壤中的铅含量。植物能吸收含铅物质，动物通过取食植物而在体内累积铅。铅在人体内聚集和浓缩可引发智力障碍、神经麻痹，甚至死亡。下列说法错误的是A.植物可以通过根系和叶片吸收非生物环境中的铅B.非生物环境中的铅均通过生产者进入生物群落，通过分解者回归非生物环境C.铅能沿食物链富集的原因是铅在生物体内形成稳定的化合物，不易被排出D.利用清洁能源可减少大气中铅的来源，采用生物吸收等方法可对铅进行集中 处理
4.瘿蚊的幼虫生活在水中。为了防治瘿蚊，人们在某湖泊长期喷洒杀虫剂DDT。该杀虫剂在生物体内很难降解，使用初期效果显著，后期效果下降，停用后检测该湖泊水体和几种生物体内的DDT浓度，结果如表所示。下列有关说法正确的是
A.该湖泊生态系统的结构是指群落和非生物环境B.DDT的使用导致瘿蚊幼虫产生抗药性突变C.分析表中数据可推测生物b处于最低营养级D.DDT存在生物富集现象且该现象具有全球性
1.生态系统中信息的种类
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)应用和实例
(2)控制动物危害的技术方法比较
(1)雄鹿常通过吼叫、嗅闻等方式获得繁殖机会，其中嗅闻利用的信息种类属于化学信息(2021·海南，24)(　　)(2)玫瑰吸引天敌防治害虫，体现了生态系统信息调节生物种间关系的功能(2021·河北，13)(　　)(3)采用灯光诱虫杀虫利用了物理信息的传递(2022·湖南，8)(　　)
(4)花香引蝶属于物理信息(　　)
(5)信息传递过程中伴随着一定的物质或能量的消耗(　　)(6)利用昆虫信息素诱捕、警示有害动物，属于化学防治(　　)
2020年一场史上罕见的蝗虫灾害席卷东非和亚欧大陆，大量毁坏当地的草场、作物，对粮食安全造成了巨大的威胁。(1)亚洲飞蝗的雌雄成虫在性成熟期可以利用前翅中闰脉上着生的发声齿与后足股节内侧隆线摩擦发声，据此分析此信息属于哪一类型？
(2)有论文指出：“蝗虫从独居到群居的转变，始于它们相互吸引而聚集在一起，发现并嗅到对方发出的气味(4－乙烯基苯甲醚)，或者用后肢彼此触碰。”此文中存在哪些信息类型？又说明了信息传递的什么功能？
提示　文中存在化学信息和行为信息；信息传递有利于生命活动的正常进行和种群的繁衍。
(3)有研究表明，植物释放的气味对蝗虫食物的选择行为起了决定性的作用，由此说明生态系统中信息传递的作用是什么？
提示　调节生物的种间关系，进而维持生态系统的平衡与稳定。
(4)可以利用创造不利于蝗虫生活的生态条件控制蝗灾，例如，修筑堤坝、疏浚河道、挖排水沟等方法，其原理是什么？采用化学农药防治和生物防治等防治措施可快速有效地控制蝗灾，和前者相比，生物防治的优势是什么？生物防治可以采取的措施有哪些？(答出两点即可)
提示　原理是降低蝗虫的环境容纳量；生物防治的优势是对人类生存环境无污染；引入该生物的捕食者、寄生者和引入有利于人类的该生物的竞争者。
(5)巴基斯坦发生蝗灾时，有人建议派10万“浙江鸭”前往增援，用鸭子治蝗的技术方法属于什么防治？专家未予采纳，请推测其理由。
提示　生物防治。该方法见效慢，容易造成外来物种入侵；该操作成本高(运输、饲料、管理等)；浙江鸭和蝗虫的生活环境不同。
(6)散居型蝗虫并不会对农作物造成大的危害，研究表明，散居型蝗虫密度增大时，体内会释放大量“集群信息素”，在蝗虫的触角上存在感知该种信息素的嗅觉受体，从而使蝗虫由散居转化为群居，这项研究使绿色防控成为可能。据此研究，请提出有关蝗灾防治方法的设想：______________________________________________________________________________________________。
“集群信息素”的结构设计拮抗剂，阻止蝗虫的聚集(或使用干扰“集群信息素”接收的化学物质)
考向三　信息传递的类型、作用及应用5.下列信息的传递中，与其他三种不属于同一类型的是A.小囊虫在发现榆、松寄生植物后，会发出聚集信息素，召唤同类来共 同取食B.榆树通过分泌一种化学物质，与栎树产生相抗衡的现象C.雄蚊能根据雌蚊飞行时所发出的低频声波而找到雌蚊D.群居动物通过群体气味与其他群体相区别
6.下列关于生态系统信息传递的叙述，正确的是A.利用生长素类调节剂杀死单子叶农作物周围的双子叶杂草，属于化学 信息的应用B.利用光照、声音信号诱捕或驱赶某些动物，使其远离农田，属于生物 防治C.生态系统中信息沿食物链从低营养级向高营养级传递D.某种鸟类通过点头或鞠躬追求配偶，这一现象说明生态系统中的信息 传递可以调节生物的种间关系，维持生态系统的稳定
1.(选择性必修2 P63)物质循环：______________________________________________________________________________________________________________________。2.(2021·河北，22节选)碳在池塘生物群落中主要以 的形式传递，碳循环具有全球性的主要原因是_________________________________________________________________________________________________________。
组成生物体的碳、氢、氧、氮、磷、硫等元素，都在不断进行着从非生物环境到生物群落，又从生物群落到非生物环境的循环过程
碳在生物群落和非生物环境之间的循环主要以CO2的形式进行，大气中的CO2能够随着大气环流在全球范围内流动
3.(2020·山东，24改编)生物富集：__________________________________________________________________________________________。经测定该土壤中捕食性线虫(最高营养级)体内的镉含量远远大于其他生物类群，从土壤生物食物关系的角度分析，捕食性线虫体内镉含量高的原因是 。4.(2023·北京，18改编)生态系统的信息传递包括_____________________ 等形式。人工光照最可能作为 信息对节肢动物产生影响，从而在生态系统中发挥作用。
生物体从周围环境吸收、积蓄某种元素或难以降解的化合物，使其在机体内浓度超过环境浓度的现象
镉随着食物链的延长逐渐积累
5.狼能依据兔留下的气味去捕食后者，兔同样也能依据狼的气味或行为特征躲避猎捕，这说明信息能_____________________________________ 。6.昆虫分泌性外激素引诱异性，说明_______________________________ 。7.莴苣、茄、烟草的种子必须接收某种波长的光信息才能萌发，说明____________________________________。
调节生物的种间关系，进而维持生态系统
生物种群的繁衍，离不开信息的
生命活动的正常进行，离不开信息传递
8.同碳元素一样，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？_____________________________ 。
农田中农产品源源不断地输出，
其中的氮元素并不能都归还土壤，所以需要施加氮肥
一、选择题：每小题给出的四个选项中只有一个符合题目要求。1.(2023·济南高三二模)海洋是固定碳、储存碳的一座大宝库，储存了地球上约93%的二氧化碳。海草床、红树林、盐沼被认为是三个重要的海岸带生态系统，这些生态系统中的植物、动物以及底部沉积物都储存了大量的碳。下列说法错误的是A.碳在海草、红树中主要以含碳有机物形式存在B.海草是许多动物的食物来源，可以为动物提供栖息地和隐蔽场所C.参与吸收大气中的二氧化碳并将其固定的海洋生物只有生产者D.生物圈是一个在物质和能量上自给自足的系统
2.(2024·长沙湖南师大附中高三月考)党的二十大报告明确提出，积极稳妥推进碳达峰、碳中和。碳中和是指通过植树造林、节能减排等形式，抵消CO2排放总量，实现相对“零排放”。如图为碳循环示意图，其中a、b、c、d组成生物群落，①～⑦表示相关生理过程。下列有关叙述错误的是
A.达到“碳中和”时，①②③⑤过程释放的CO2总量等于④过程吸收的 CO2总量B.④过程主要指光合作用，联系 生物群落与非生物环境的关键 成分是c和dC.d为分解者，主要是腐生的细 菌和真菌，能将动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物D.⑦过程大幅增强是产生温室效应的主要原因，增强④过程有利于维持 大气中的碳－氧平衡
3.(2023·辽宁，17)磷(P)是导致水体富营养化的重要营养元素之一，湖水中P会随生物遗体残骸、排泄物等沉入底泥。当遇到风浪扰动时，浅水型湖泊底泥中的P会进入上层水体而被生物重新利用；深水型湖泊因水体过深，底泥中的P无法被风浪扰动进入上层水体。若仅考虑P循环，下列叙述正确的是A.水中P沿食物链在生物体内聚集，最终积累在食物链顶端B.定期清除底泥对减缓两种类型湖泊富营养化具有同等效果C.减少外源P的输入是控制深水型湖泊富营养化的关键措施D.相同条件下，浅水型湖泊比深水型湖泊更易发生富营养化
4.(2024·长沙雅礼中学高三模拟)过去的圭塘河因工业污水排入等原因存在生态退化的问题。经治理后，该地区生态环境已有明显改善，一些居民在河岸边种植了蔬菜。研究人员对河边蔬菜中重金属污染情况进行了调查，结果如表所示：
下列相关叙述不正确的是A.圭塘河边土壤环境中重金属Hg、Cd含量可能很低B.重金属Pb、As和Cd更容易在叶菜类蔬菜中富集C.蔬菜中的重金属沿食物链富集到人体中，可能造成人体重金属中毒D.蔬菜中的重金属元素沿食物链传递，能较快地回归到非生物环境
5.能量流动和物质循环是生态系统的主要功能。下列叙述正确的是A.无机自然环境中的物质和能量都可以被生物群落反复利用B.生态系统的物质循环和能量流动是同时进行并相互依存的C.任何生态系统都需要不断得到来自系统外物质和能量的补充D.物质循环和能量流动的渠道分别是生态系统的组成成分和营养结构
6.如图为生态系统能量流动和物质循环的关系图，下列相关叙述错误的是A.图中黑色箭头可表示能量流动过程， 白色箭头可表示物质循环过程B.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C.②表示热能散失的过程，生态系统需要通过①过程从外界获得能量D.若图中物质循环表示碳循环，则碳在③④⑤过程的传递形式为CO2
7.小麦秸秆是一种常见的农业废弃物，为了解决秸秆降解难题，某科研团队将试验田当年收获的小麦秸秆切割成小段，于6月下旬开始分别进行露天堆放、水泡和土埋3种方式的处理，3次重复，每隔15天检测一次秸秆腐解残留量，结果如图。下列分析不合理的是A.翻耕土埋是利用秸秆的合理方法， 此过程未实现能量的多级利用B.土壤中的空气和水分等条件有利于 多种微生物对秸秆的分解C.如果将处理开始时间延迟30天，则 最终秸秆残留量均高于图中数据D.由堆放、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
8.结合所学的生态学知识判断，下列描述正确的是A.“可怜中间树，束缚成枯株”体现了群落中的种间竞争关系B.“几处早莺争暖树，谁家新燕啄春泥”可体现出莺燕间传递行为信息C.“地虽瘠薄，常加粪沃，皆可化为良田”表明生态系统具有物质循环 的功能D.“勿覆巢，毋杀孩虫、胎、夭、飞鸟”的做法利于维持种群正常的空 间结构
9.研究发现，当猫咀嚼木天蓼的叶片时，其叶片会释放出大量具有强效驱虫效果的物质——环烯醚萜，这种物质具有较强的挥发性，能保护植物和猫免受害虫侵害。下列有关分析错误的是A.木天蓼和猫之间的关系是协同进化的结果B.木天蓼释放的环烯醚萜属于生态系统中的化学信息C.该实例说明信息传递能够调节生物的种间关系D.利用叶片释放的环烯醚萜防治害虫，属于化学防治
10.烟粉虱是一种世界性重大害虫，它吸取多种植物汁液，体长不足1 mm，活动能力弱。巴氏新小绥螨属于广食性捕食螨类，主要以烟粉虱为食。为探究化学防治与释放巴氏新小绥螨对烟粉虱的防治效果，科研人员进行了实验，结果如图所示。下列说法错误的是A.调查烟粉虱种群密度可用样方法B.化学防治与生物防治均利用了信息传递的 功能C.在t5时增加巴氏新小绥螨数量可以增强对 烟粉虱的防治效果D.巴氏新小绥螨在田间对烟粉虱的防治效果明显优于化学防治
11.生态系统具有能量流动、物质循环和信息传递的功能，下列有关生态系统功能的说法，正确的是①碳循环过程中，非生物环境中的碳可以被生物群落反复利用　②鸭粪中的有机物被植物体吸收后能促进物质循环　③喷施农药消灭害虫体现了化学信息可以调节种间关系　④流入生态系统的总能量不一定只有生产者固定的能量　⑤第二营养级粪便中的能量来源于第一营养级用于生长、发育和繁殖的能量　⑥生态系统中生物与生物之间的信息传递往往是双向的A.①②④⑤ B.②③⑤⑥C.②③④⑥ D.①④⑤⑥
二、选择题：每小题给出的四个选项中有一个或多个符合题目要求。12.大气CO2浓度的升高会影响到水体中藻类的生长，水环境中碳循环的部分过程如图所示。下列相关叙述不正确的是A.能量作为物质的载体，使物质沿着食物链(网)流动B.该示意图可体现碳循环具有循 环往复的特点C.藻类可通过呼吸作用和光合作 用参与生态系统的碳循环D.从物质循环的角度看，藻类碳 元素的根本来源是大气中的CO2
13.生态学家对某生态系统中各营养级的能量进行统计分析，结果如表。下列叙述错误的是
注：单位为kJ·hm－2·a－1。A.若该生态系统受到DDT污染，则DDT在甲中的浓度最高B.第二、三营养级之间的能量传递效率约为3.17%C.乙、丙中的生物之间可能存在化学信息交流D.乙用于生长、发育和繁殖的能量为2.40×107 kJ·hm－2·a－1
乙、丙属于不同营养级，二者之间存在捕食关系，可能存在信息交流，如物理信息、化学信息、行为信息，C正确；乙用于生长、发育和繁殖的能量包括未利用的能量、流入下一营养级的能量、被分解者利用的能量，乙是最高营养级，没有流入下一营养级的能量，所以乙用于生长、发育和繁殖的能量为6.00×105＋4.00×105＝1.00×106(kJ·hm－2·a－1)，D错误。
14.(2024·临沂高三模拟)研究表明，捕食风险能诱导猎物作出防御反应，该反应对猎物种群密度和繁殖力的影响远高于直接捕杀。研究者利用无人机模拟猛禽类捕食者作为捕食风险，探究其对不同密度的某种鼠类种群增长率和繁殖力的影响，结果如图所示。下列叙述错误的是
A.由无人机对该种鼠类种群增长率的影响可知，无人机模拟属于非密度 制约因素B.利用无人机进行的生物防治主 要利用了物理信息和行为信息C.捕食风险加剧了低密度组的种 内竞争，更多能量用于防御导 致繁殖力降低D.对高密度组鼠害的防治，应在 直接捕杀的基础上再施加捕食风险
三、非选择题15.(2021·福建，18)一般情况下，植物开花时间与传粉动物的活跃期会相互重叠和匹配。全球气候变化可能对植物开花时间或传粉动物活跃期产生影响，导致原本时间上匹配关系发生改变，称为物候错配。物候错配会影响植物的传粉和结实，可引起粮食减产，甚至发生生态安全问题。生产上为了减轻物候错配造成的影响，常通过人工授粉提高产量。回答下列问题：(1)光和温度属于生态系统信息传递中的_____信息。
(2)延胡索是一种依靠熊蜂传粉的早春短命药用植物。全球气温升高会使延胡索开花起始时间提前，测取延胡索开花起始时间数据并统计结实率(如图)，监测数据表明_____________________________。从物候错配的角度分析延胡索结实率降低的原因是_____________________________________________________________________________。
开花起始时间越早，结实率越低
延胡索提前开花，导致开花时间与熊蜂活跃期重叠时间减少，传粉受影响，结实率降低
(3)为进一步验证物候错配会影响延胡索的传粉和结实，科研人员在物候错配的区域设置同等条件的A和B两个样地。其中，A样地中的延胡索保持自然状态生长；B样地中的延胡索则进行__________，分别统计两样地延胡索的结实率。支持“物候错配会造成延胡索自然结实率降低”观点的实验结果为______________________。
A样地结实率低于B样地