第49講生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)與信息傳遞【課標(biāo)要求】1.分析生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)在生物群落與無機(jī)環(huán)境之間不斷循環(huán)的規(guī)律；2.舉例說明利用物質(zhì)循環(huán)規(guī)律，人們能夠更加科學(xué)有效地利用生態(tài)系統(tǒng)中的資源；3.闡明某些有害物質(zhì)會通過食物鏈不斷地富集的現(xiàn)象；4.舉例說出生態(tài)系統(tǒng)中物理、化學(xué)和行為信息的傳遞對生命活動的正常進(jìn)行、生物種群的繁衍和種間關(guān)系的調(diào)節(jié)起著重要作用?？键c1生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)考點透析知識1生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)1.概念：組成生物體的碳、氫、氧、氮、磷、硫等元素，都在不斷進(jìn)行著從非生物環(huán)境(或無機(jī)環(huán)境)到生物群落，又從生物群落到非生物環(huán)境(或無機(jī)環(huán)境)的循環(huán)過程，又叫生物地球化學(xué)循環(huán)。2.特點：全球性、循環(huán)往復(fù)運動。3.碳循環(huán)(1)碳循環(huán)及存在形式①在生物群落和無機(jī)環(huán)境間：以CO2形式循環(huán)。②在生物群落內(nèi)部：以含碳有機(jī)物形式傳遞。③在無機(jī)環(huán)境中：主要以CO2、碳酸鹽形式存在。(2)消耗CO2的過程：主要是光合作用。(3)產(chǎn)生CO2的過程：呼吸作用、微生物的分解作用、化石燃料的大量燃燒。解疑釋惑碳循環(huán)模型圖中各種成分的判斷(1)圖1：先根據(jù)雙向箭頭確定A和B應(yīng)為生產(chǎn)者或大氣中CO2庫，其中B有多個來源箭頭可判斷B為大氣中CO2庫，再根據(jù)A→D，C→D，確定D為分解者，剩下的C為消費者。(2)圖2：根據(jù)A與C之間的雙向箭頭及C有多個來源箭頭判斷A和C分別是生產(chǎn)者和大氣中CO2庫。根據(jù)A、B、D都指向E，可進(jìn)一步判斷E是分解者，B是初級消費者，D是次級消費者。(3)圖3：首先找出相互之間具有雙向箭頭的兩個成分，即A和E，一個為生產(chǎn)者，一個是大氣中的CO2庫。又因為其他各個成分都有箭頭指向A，所以A為大氣中CO2庫，E為生產(chǎn)者。然后觀察剩余的幾個成分，其中其他生物都有箭頭指向C，所以C是分解者，剩余的B、D、F則為消費者。(4)分析此類圖解，常根據(jù)雙向箭頭來突破，通過雙箭頭相連的是大氣中CO2庫及生產(chǎn)者。各種成分都指向的是非生物的物質(zhì)和能量。知識2生物富集知識3物質(zhì)循環(huán)與能量流動的關(guān)系1.物質(zhì)作為能量的載體，使能量沿著食物鏈(網(wǎng))流動；能量作為動力，使物質(zhì)能夠不斷地在生物群落和非生物環(huán)境之間循環(huán)往返。兩者區(qū)別如下：2.二者相互依存、不可分割，并且同時進(jìn)行。(如圖)(1)生物群落中的物質(zhì)和能量最終來自無機(jī)環(huán)境。(2)二者沿共同的渠道——食物鏈(網(wǎng))一起進(jìn)行。(3)能量的固定、儲存、轉(zhuǎn)移和釋放都離不開物質(zhì)的合成與分解等過程。思辨小練1.判斷下列說法的正誤：(1)生產(chǎn)者的光合作用是碳循環(huán)的重要環(huán)節(jié)。(√)(2)(2023·湖北卷T7B)水生消費者對有機(jī)碳的利用，緩解了碳排放。(×)(3)生態(tài)系統(tǒng)中CO2的釋放只來自動植物的呼吸作用和微生物的分解作用。(×)(4)物質(zhì)循環(huán)不一定都是指元素的循環(huán)，如水循環(huán)。(√)(5)鉛能沿食物鏈富集的原因是鉛可用于合成各種生物大分子，不易被排出。(×)2.簡單說說溫室效應(yīng)的成因和緩解措施是什么？提示：①成因：化石燃料的大量使用釋放了大量的CO2；植被面積的破壞大大降低了對大氣中CO2的調(diào)節(jié)能力。②緩解措施：植樹造林，增加植被面積；開發(fā)清潔能源，減少化石燃料的燃燒。典題說法考向1碳循環(huán)例1(2024·南通三模)如圖是蚯蚓參與碳循環(huán)的部分示意圖，相關(guān)敘述正確的是(C)A．蚯蚓和土壤微生物在生態(tài)系統(tǒng)中均屬于分解者B．碳元素在動植物之間以CO2的形式循環(huán)流動C．蚯蚓可加快土壤中有機(jī)物分解，提高碳循環(huán)速度D．土壤中的硝酸鹽可為某些自養(yǎng)微生物固定CO2提供能量【解析】土壤中的自養(yǎng)微生物是生產(chǎn)者，A錯誤；碳元素在動植物之間沿食物鏈、食物網(wǎng)以有機(jī)物的形式流動，B錯誤；蚯蚓作為分解者，可加快土壤中有機(jī)物分解，提高碳循環(huán)速度，C正確；氨氧化生成亞硝酸并進(jìn)一步生成硝酸的反應(yīng)中釋放的化學(xué)能可為某些自養(yǎng)微生物固定CO2合成有機(jī)物提供能量，D錯誤?？枷?能量流動和物質(zhì)循環(huán)綜合考查例2下圖為生態(tài)系統(tǒng)能量流動和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系圖，下列敘述錯誤的是(B)A．能量流動和物質(zhì)循環(huán)可借助生物之間的取食過程相依相伴進(jìn)行B．圖中②可表示熱能，③④既能表示能量流動，也能表示物質(zhì)循環(huán)C．不易被分解的有害物質(zhì)沿③④傳遞會表現(xiàn)出生物富集作用D．若圖中物質(zhì)循環(huán)表示氮循環(huán)，則氮在③④過程的傳遞形式主要為含氮有機(jī)物【解析】能量流動和物質(zhì)循環(huán)可借助生物之間的取食過程(即捕食關(guān)系)相依相伴進(jìn)行，能量流動是物質(zhì)循環(huán)的動力，物質(zhì)循環(huán)是能量流動的載體，A正確；②表示各種生物的呼吸作用以熱能形式散失的能量，③④表示捕食關(guān)系，僅發(fā)生在群落內(nèi)部，不能表示物質(zhì)循環(huán)，B錯誤；不易被分解的有害物質(zhì)沿食物鏈中③④傳遞會表現(xiàn)出生物富集作用，營養(yǎng)級越高的生物中，有害物質(zhì)越多，C正確；若圖中物質(zhì)循環(huán)表示氮循環(huán)，則氮在③④過程即食物鏈中的傳遞形式主要為含氮有機(jī)物，D正確?？键c2生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞考點透析知識1生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞1.信息流(1)信息傳遞在生態(tài)系統(tǒng)中的作用①信息流：生態(tài)系統(tǒng)中的生物種群之間，以及它們內(nèi)部都有信息的產(chǎn)生與交換，能夠形成信息傳遞，即生態(tài)系統(tǒng)的信息流。②信息流傳遞模型信息源(信源)eq\o(→,\s\up9(發(fā)送信息))發(fā)信器官→信道→接收器官eq\o(→,\s\up9(接收信息))信息受體(信宿)2.信息的種類、特點、來源及實例(連線)3.范圍：存在于生態(tài)系統(tǒng)的各種成分之間，包括生物和生物之間、生物與無機(jī)環(huán)境之間的信息傳遞。4.特點：信息傳遞往往是雙向的。5.信息傳遞的作用及應(yīng)用(1)信息傳遞在生態(tài)系統(tǒng)中的作用(2)信息傳遞在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用①提高農(nóng)產(chǎn)品和畜產(chǎn)品的產(chǎn)量。②對有害動物進(jìn)行控制(生物防治)。如在田間釋放人工合成的性外激素，干擾農(nóng)作物害蟲的正常交尾，以減少農(nóng)藥的使用量，達(dá)到既防蟲又環(huán)保的目的。解疑釋惑目前，控制動物危害的三種技術(shù)有：化學(xué)防治(如噴農(nóng)藥)、生物防治和機(jī)械防治。其中生物防治無污染且有效。知識2生態(tài)系統(tǒng)的功能能量流動、物質(zhì)循環(huán)和信息傳遞是生態(tài)系統(tǒng)的三大功能，三者同時進(jìn)行，相互依存，不可分割，形成統(tǒng)一整體。歸納總結(jié)能量流動、物質(zhì)循環(huán)和信息傳遞的關(guān)系項目能量流動物質(zhì)循環(huán)信息傳遞特點單向流動、逐級遞減循環(huán)流動、反復(fù)利用往往是雙向的途徑食物鏈和食物網(wǎng)多種地位生態(tài)系統(tǒng)的動力生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)決定能量流動和物質(zhì)循環(huán)的方向和狀態(tài)聯(lián)系都屬于生態(tài)系統(tǒng)的功能，三者同時進(jìn)行，相互依存，不可分割，形成統(tǒng)一整體思辨小練判斷下列說法的正誤：(1)植物生長素對植物生長的調(diào)節(jié)體現(xiàn)了生態(tài)系統(tǒng)中化學(xué)信息的作用。(×)(2)(2023·湖南卷T4A)“油菜花開陌野黃，清香撲鼻蜂蝶舞?！庇筒嘶ㄍㄟ^物理、化學(xué)信息吸引蜂蝶。(√)(3)(2021·江蘇卷T9C)在繁殖季節(jié)，白鷺求偶時發(fā)出的鳴叫聲屬于行為信息。(×)(4)利用黑光燈誘捕法來調(diào)查昆蟲的種群密度屬于生態(tài)系統(tǒng)中信息傳遞的應(yīng)用。(√)(5)利用昆蟲信息素誘捕或警示有害動物，降低害蟲種群密度，屬于化學(xué)防治。(×)(6)利用音響設(shè)備發(fā)出的聲音信號吸引鳥類捕食害蟲，屬于機(jī)械防治。(×)(7)(2024·山東卷T11C)提高棉花體內(nèi)該次生代謝物的含量用于防治棉蚜屬于化學(xué)防治。(×)提示：提高棉花體內(nèi)該次生代謝物的含量用于防治棉蚜屬于生物防治。(8)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動和信息傳遞都是沿著食物鏈和食物網(wǎng)渠道進(jìn)行的。(×)典題說法考向1信息傳遞的類型、特點例1(2024·湖北卷)研究發(fā)現(xiàn)，某種蘆鹀分布在不同地區(qū)的三個種群，因棲息地環(huán)境的差異導(dǎo)致聲音信號發(fā)生分歧。不同蘆鹀種群的兩個和求偶有關(guān)的鳴唱特征，相較于其他鳴唱特征有明顯分歧。因此推測和求偶有關(guān)的鳴唱特征，在蘆鹀的早期物種形成過程中有重要作用。下列敘述錯誤的是(D)A．蘆鹀的鳴唱聲屬于物理信息B．求偶的鳴唱特征是蘆鹀與棲息環(huán)境之間協(xié)同進(jìn)化的結(jié)果C．蘆鹀之間通過鳴唱形成信息流，蘆鹀既是信息源又是信息受體D．和求偶有關(guān)的鳴唱特征的差異，表明這三個蘆鹀種群存在生殖隔離【解析】物理信息是指通過物理過程傳遞的信息，蘆鹀的鳴唱聲屬于物理信息，A正確；某種蘆鹀分布在不同地區(qū)的三個種群，因棲息地環(huán)境的差異導(dǎo)致聲音信號發(fā)生分歧，由此可知，求偶的鳴唱特征是蘆鹀與棲息環(huán)境之間協(xié)同進(jìn)化的結(jié)果，B正確；完整信息傳遞過程包括了信息源、信道和信息受體，蘆鹀之間通過鳴唱形成信息流，蘆鹀既是信息源又是信息受體，C正確；判斷兩個種群是否為同一物種，主要依據(jù)是它們是否存在生殖隔離，即二者的雜交子代是否可育，由和求偶有關(guān)的鳴唱特征的差異，無法表明這三個蘆鹀種群是否存在生殖隔離，D錯誤。方法規(guī)律判斷生態(tài)系統(tǒng)信息類型的方法考向2信息傳遞的作用及應(yīng)用例2(2024·江蘇模擬)交配迷向技術(shù)是指人為在茶園中放置性信息素味源，使得茶小卷葉蛾在求偶通訊中獲得錯誤信號，進(jìn)而延遲、減少或者阻止其順利找到異性完成交配，從而減少下一代害蟲數(shù)量。下列敘述正確的是(B)A．茶園生態(tài)系統(tǒng)中的信息傳遞只發(fā)生在生物與生物之間B．性信息素屬于化學(xué)信息，交配迷向技術(shù)屬于生物防治技術(shù)C．交配迷向技術(shù)通過破壞茶小卷葉蛾種群的性別比例達(dá)到防治的目的D．性信息素影響茶小卷葉蛾的交配說明生物的生命活動離不開信息的傳遞【解析】生態(tài)系統(tǒng)中的信息傳遞可發(fā)生在生物與生物個體之間，也可發(fā)生在生物與環(huán)境之間，A錯誤；性信息素屬于化學(xué)信息，利用昆蟲性信息素減少有害昆蟲數(shù)量屬于生物防治，故交配迷向技術(shù)屬于生物防治技術(shù)，B正確；交配迷向技術(shù)通過破壞茶小卷葉蛾種群的正常交配，降低出生率來達(dá)到防治的目的，該過程中其性別比例不變，C錯誤；性信息素影響茶小卷葉蛾的交配，說明種群的繁衍離不開信息的傳遞，D錯誤。考向3生態(tài)系統(tǒng)的功能綜合考查例3(多選)(2024·連云港期末)某國將含有氚等放射性元素的核污水排入海洋的行為遭受到國際社會的廣泛譴責(zé)。下列敘述正確的有(CD)A．海洋生態(tài)系統(tǒng)中不同種生物之間能進(jìn)行信息傳遞，且都是單向的B．海洋生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)、能量流動和信息傳遞都是沿著食物鏈進(jìn)行的C．某些生物可能會吸收和富集氚等放射性元素，從而使其在食物鏈中逐級積累D．核污水可能會對生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能產(chǎn)生不可逆的影響【解析】生態(tài)系統(tǒng)中信息傳遞往往是雙向的，A錯誤；信息傳遞可以不沿著食物鏈進(jìn)行，B錯誤。配套精練第49講生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)與信息傳遞一、單項選擇題1.(2024·連云港期末)生態(tài)系統(tǒng)碳匯是指降低大氣中二氧化碳的過程、活動或機(jī)制。碳循環(huán)是實現(xiàn)“固碳增匯”的重要基礎(chǔ)。下列相關(guān)敘述錯誤的是(B)A．無機(jī)碳通過光合作用和化能合成作用進(jìn)入生物群落B．減少化石燃料的大量使用可提高生態(tài)系統(tǒng)碳匯，消除溫室效應(yīng)的形成C．推進(jìn)天然林資源保護(hù)能提高生態(tài)系統(tǒng)的碳匯能力D．秸稈還田能提高土壤碳儲量，松土能加快CO2釋放，從而利于作物生長【解析】減少化石燃料的大量使用可減緩溫室效應(yīng)形成的過程，可提高生態(tài)系統(tǒng)碳匯，但不能消除已經(jīng)形成的溫室效應(yīng)。2.(2024·鎮(zhèn)江六校聯(lián)考)如圖是自然界碳循環(huán)簡圖，據(jù)圖分析，下列敘述錯誤的是(C)A．甲為分解者，乙為消費者，丙為生產(chǎn)者B．①②③表示CO2通過甲、丙、乙的呼吸作用進(jìn)入大氣中C．④表示大氣中CO2通過真核生物的固定進(jìn)入生物群落D．碳元素以有機(jī)物的形式沿著丙→乙→甲所示的渠道流動【解析】④是光合作用或化能合成作用，是大氣中的CO2通過生產(chǎn)者進(jìn)入生物群落的途徑，生產(chǎn)者不一定是真核生物，也可能是原核生物，C錯誤。3.(2024·安徽卷)磷循環(huán)是生物圈物質(zhì)循環(huán)的重要組成部分。磷經(jīng)巖石風(fēng)化、溶解、生物吸收利用、微生物分解，進(jìn)入環(huán)境后少量返回生物群落，大部分沉積并進(jìn)一步形成巖石。巖石風(fēng)化后磷再次參與循環(huán)。下列敘述錯誤的是(B)A．在生物地球化學(xué)循環(huán)中，磷元素年周轉(zhuǎn)量比碳元素少B．人類施用磷肥等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動不會改變磷循環(huán)速率C．磷參與生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失過程D．磷主要以磷酸鹽的形式在生物群落與無機(jī)環(huán)境之間循環(huán)【解析】細(xì)胞中碳元素的含量高于磷元素，故在生物地球化學(xué)循環(huán)中，磷元素年周轉(zhuǎn)量比碳元素少，A正確；人類施用磷肥等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動，使部分磷留在無機(jī)環(huán)境里，會改變磷循環(huán)速率，B錯誤；植物吸收利用的磷可用于合成磷脂、ATP、DNA、RNA等物質(zhì)，故磷參與生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失過程，C正確。4.(2024·揚州期末)生態(tài)系統(tǒng)中尿素氮的保留和循環(huán)利用是減少氮損失和提高氮利用效率的關(guān)鍵。研究者用15N標(biāo)記羊尿液，研究尿素氮在植物、土壤、地下水之間的分配。下列敘述錯誤的是(C)A．生物圈中氮元素可以做到自給自足B．土壤微生物可以促進(jìn)氮循環(huán)的進(jìn)行C．氮循環(huán)是指尿素在生物群落和非生物環(huán)境的循環(huán)流動D．土壤中的尿素會被某些細(xì)菌分解成NH3，并能再轉(zhuǎn)化為NOeq\o\al(－,3)、NHeq\o\al(＋,4)等【解析】氮循環(huán)是指氮元素在生物群落和非生物環(huán)境的循環(huán)，C錯誤。5.(2024·南京二模)下列關(guān)于生命系統(tǒng)中的信息傳遞的敘述，正確的是(A)A．真核細(xì)胞內(nèi)，染色體組蛋白的合成過程中存在信息傳遞B．環(huán)境中食物及營養(yǎng)狀況引起生物行為發(fā)生變化屬于行為信息C．信息傳遞過程中，信源和信宿的角色一般不可以相互轉(zhuǎn)換D．高等生物除細(xì)胞間形成通道外，都需要細(xì)胞膜上受體實現(xiàn)信息傳遞【解析】染色體組蛋白的合成過程中，DNA轉(zhuǎn)錄為mRNA，mRNA翻譯為蛋白質(zhì)，存在信息傳遞，A正確；環(huán)境中食物及營養(yǎng)狀況引起生物行為發(fā)生變化屬于物理信息，B錯誤；信息傳遞過程中，信源和信宿一般可以相互轉(zhuǎn)換，C錯誤；高等生物除細(xì)胞間形成通道外，有些需要細(xì)胞膜上受體實現(xiàn)信息傳遞，而有些受體在細(xì)胞內(nèi)，如性激素的受體在細(xì)胞內(nèi)，D錯誤。6.DDT是一種人工合成的有機(jī)氯殺蟲劑，不易分解，易溶于脂肪并積累在動物脂肪中。如表為某一水域DDT在不同水生動物體內(nèi)的生物富集系數(shù)(BCF)，BCF表示生物體中某種物質(zhì)的濃度與環(huán)境中同種物質(zhì)濃度的比值。下列敘述錯誤的是(B)水生動物貽貝海螺浮游動物魚類牡蠣BCF1.710.542.8426.951.52A.該水域中的魚類在食物鏈中的營養(yǎng)級較高B．DDT參與的物質(zhì)循環(huán)與碳循環(huán)的過程相同C．BCF的大小與DDT在生物體內(nèi)分解的難易程度相關(guān)D．減少有機(jī)氯類殺蟲劑的使用可以降低DDT生物富集系數(shù)【解析】DDT等有害物質(zhì)具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、不易分解的特點，會在生物體內(nèi)積累而不易排出，DDT的循環(huán)過程和碳的循環(huán)過程不同，B錯誤。7.(2024·鹽城期末)蝽蟲具有臭腺，遇危險時便會分泌臭液來自衛(wèi)逃生，這使它“臭名遠(yuǎn)揚”。下列敘述錯誤的是(D)A．蝽蟲分泌的臭液可向天敵傳遞化學(xué)信息B．蝽蟲分泌的臭液可調(diào)節(jié)生物的種間關(guān)系C．信息傳遞可影響種群的繁衍，以維持種群數(shù)量的穩(wěn)定D．生態(tài)系統(tǒng)中的信息都由生物發(fā)出并在相互傳遞中起作用【解析】生態(tài)系統(tǒng)中的信息還可以來自非生物環(huán)境(如顏色、濕度、溫度、磁力等)，并不是只來自生物。8.(2025·南京期初)氮循環(huán)過程如圖所示，下列敘述錯誤的是(D)A．大氣中的氮必須通過Ⅰ過程才能被大多數(shù)生物利用B．生態(tài)系統(tǒng)中氮流出的主要途徑是通過Ⅱ過程進(jìn)行的C．部分土壤微生物合成的脲酶能在Ⅲ過程中發(fā)揮作用D．氮循環(huán)是指氮氣在群落和無機(jī)環(huán)境之間不斷循環(huán)流動【解析】大氣中的氮主要以N2形式存在，不能直接被生物利用，必須通過Ⅰ過程轉(zhuǎn)化為NH3或銨鹽才能被大多數(shù)生物利用，A正確；由圖可知，生態(tài)系統(tǒng)中氮流出的主要途徑是通過Ⅱ過程進(jìn)行的，B正確；部分土壤微生物合成的脲酶能將含氮有機(jī)物轉(zhuǎn)化為NH3或銨鹽，即脲酶能在Ⅲ過程中發(fā)揮作用，C正確；氮循環(huán)是指氮元素不斷進(jìn)行著從無機(jī)環(huán)境到生物群落，又從生物群落到無機(jī)環(huán)境的循環(huán)過程，D錯誤。二、多項選擇題9.(2024·江蘇模擬)蝙蝠發(fā)出的超聲波中包含年齡、性別等多種個體信息。如圖為某林地三種蝙蝠的覓食活動示意圖。相關(guān)敘述正確的有(BCD)A．蝙蝠用超聲波進(jìn)行“回聲定位”，其信源和信宿相同B．不同種蝙蝠可通過重疊超聲波信號干擾對方的覓食等活動C．三種蝙蝠占據(jù)相對穩(wěn)定的覓食實際時間生態(tài)位，是協(xié)同進(jìn)化的結(jié)果D．研究三種蝙蝠的生態(tài)位還需考慮棲息地、天敵以及與其他物種的相互關(guān)系等【解析】蝙蝠用超聲波進(jìn)行“回聲定位”時信源(信息輸出端)和信宿(信息接收端)不同，A錯誤。10.(2024·揚州中學(xué))研究者