2021高考生物一轮复习第九单元生物与环境第34讲生态系统的信息传递和稳定性及生态环境的保护教案新人教版 15页

- 1 - 第 34 讲 生态系统的信息传递和稳定性及生态环境的保护 考点一 生态系统的信息传递 1.信息的概念:指日常生活中,一般可以传播的消息、情报、指令、数据与信号等。 2.信息的种类[连线] 提示:①—b—Ⅲ—C ②—c—Ⅰ—A ③—a—Ⅱ—B 3.信息传递的作用 4.信息传递在农业生产中的应用 (1)提高农产品或畜产品的产量:如利用模拟的动物信息吸引大量的传粉动物,就可以提高果 树的传粉效率和结实率。 (2)对有害动物进行控制:如利用昆虫信息素诱捕或警示有害动物,降低害虫的种群密度。 [纠误诊断] 1.心猿意马、飞蛾扑火、花香引蝶都属于生态系统的信息传递。( × ) 提示:心猿意马不属于生态系统的信息传递。 2.信息只能沿食物链从低营养级向高营养级传递。( × ) 提示:信息也可由高营养级向低营养级传递。 3.稻田生态系统是四川盆地重要的农田生态系统,卷叶螟和褐飞虱是稻田中两种主要害虫,拟 水狼蛛是这两种害虫的天敌。害虫与拟水狼蛛间的信息传递,有利于维持生态系统的稳定。 ( √ ) 4.生态系统的信息传递对所有捕食者都必然是有利的。( × ) - 2 - 提示:生态系统的信息传递一般具有双向性,有的对被捕食者有利,如鸟的叫声,提醒同伴逃避 敌害。 5.通过生态系统的信息传递,可以防治有害动物,也可以提高一些农产品或畜产品的产量。 ( √ ) 6.能量流动是单向的,物质循环和信息传递都是双向的。( × ) 提示:物质循环的特点为循环流动、反复利用,具有全球性,信息传递往往是双向的。 1.辨析信息传递与能量流动、物质循环的关系 能量流动 物质循环 信息传递 特点 单向流动、逐级递减 循环运动、反复利用 往往是双向的 范围 生态系统中各营养级 生物圈 生物之间,生物与无机环境之间 途径 食物链和食物网 多种 地位 生态系统的动力 生态系统的基础 决定能量流动和物质循环的方向和状态 联系 同时进行,相互依存,不可分割,形成一个统一整体 2.是不是所有的信息传递都为双向?作出判断并举例说明。 提示:并非所有的信息传递均具有双向性。比如草原上,草的绿色给羊传递了可食用的信息,羊 不传信息给草,这是单向的。 题型一 考查信息传递的类型、作用及应用 1.(2018·海南卷)某同学将一面镜子竖立在一棵树旁,该树上的一只小鸟飞到镜前,对着镜子 中的“小鸟”愤怒地啄击扑打。下列关于该事件中信息传递的叙述,错误的是( D ) A.小鸟啄击扑打的动作本身是一种行为信息 B.小鸟的眼睛能够感受镜子发出的物理信息 C.小鸟把镜子传递的信息当作来自入侵者的信息 D.激怒小鸟的信息是直接来自非生物的化学信息 解析:镜子传递的信息使小鸟激怒,此信息是来自非生物的物理信息。 2.下列有关生态系统信息传递及其应用的叙述,不正确的是( B ) A.利用黑光灯诱捕法来调查昆虫的种群密度属于生态系统中信息传递的应用 B.利用昆虫信息素诱捕或警示有害动物,降低害虫种群密度,属于化学防治 - 3 - C.信息的传递能够调节生物种间关系,维持生态系统的稳定 D.短日照作物黄麻,南种北移可延长生长期,提高麻皮产量,是对物理信息的合理利用 解析:用黑光灯诱捕法调查昆虫的种群密度,是利用昆虫的趋光性特点,这属于生态系统中物 理信息传递的应用;利用昆虫信息素诱捕或警示有害动物,降低害虫种群密度,属于生物防治; 信息的传递能够调节生物种间关系,维持生态系统的稳定,是生态系统中信息传递的意义之一; 短日照作物黄麻,南种北移可延长生长期,是“日照长短”这个物理信息对黄麻植物的刺激引 起的。 判断生态系统信息传递种类的两种方法 (1)从信息传播的途径判断:涉及声音、颜色、温度等物理因素可判断为物理信息;涉及的信息 载体为化学物质,可判断为化学信息;涉及特殊行为,可判断为行为信息。 (2)从文字表述的着重点判断:孔雀开屏如果是通过行为传递给对方,则属于行为信息;如果通 过羽毛的颜色等传递给对方,则属于物理信息。 题型二 综合考查生态系统的功能 3.研究人员通过研究小型哺乳动物的骨骼化石,成功评估出美国大盆地地区生态系统从 12 800 年前更新世时代末期到 20 世纪早期的能量流动情况。下列有关生态系统中信息、物质和能量 的叙述,错误的是( C ) A.生态系统是信息、物质和能量的统一体 B.信息、物质、能量都可能来源于无机环境 C.信息与物质和能量一样都是循环、流动的 D.信息传递过程中伴随着一定的物质转化和能量的消耗 解析:能量流动是单向的,不能往复循环,信息传递往往是双向的。 4.物质循环、能量流动和信息传递是生态系统的基本功能,下列说法不正确的是( B ) A.碳在生物群落与无机环境之间的循环主要是以 CO2 的形式进行的 B.初级消费者同化的能量中,未利用的能量保证了生态系统的稳定性 C.研究能量流动可以实现能量的多级利用,提高能量利用率 D.信息传递可以发生在生态系统各种成分之间,而且往往都是双向的 解析:碳在生物群落与无机环境之间的循环主要是以 CO2 的形式进行的;初级消费者同化的能量 中,未利用的能量与生态系统的稳定性无直接关系,生态系统之所以能维持相对稳定,是由于 - 4 - 生态系统具有自我调节能力;研究能量流动,可以帮助人们科学规划、设计人工生态系统,实现 能量的多级利用,提高能量利用率;信息传递可以发生在生态系统各种成分之间,而且往往是 双向的。 考点二 生态系统的稳定性及调节 1.生态系统稳定性的理解 2.生态系统稳定性的类型 (1)类型 ①抵抗力稳定性:生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构与功能保持原状的能力。 ②恢复力稳定性:生态系统在受到外界干扰因素的破坏后恢复到原状的能力。 (2)抵抗力稳定性与恢复力稳定性的比较 类 型 抵抗力稳定性 恢复力稳定性 区 别 实质 保持自身结构与功能相对稳定 恢复自身结构与功能相对稳定 核心 抵抗干扰、保持原状 受到破坏、恢复原状 联 系 两者一般呈负相关,a 为抵抗力稳定性,b 为恢复力稳定性 3.提高生态系统稳定性的措施 (1)控制对生态系统干扰的程度,对生态系统的利用应该适度,不应超过生态系统的自我调节 能力。 (2)对人类利用强度较大的生态系统,应实施相应的物质、能量投入,保证生态系统内部结构与 功能的协调。 [纠误诊断] 1.害虫数量对其天敌鸟类数量的影响一定存在反馈调节。( √ ) - 5 - 2.落叶阔叶林、针阔叶混交林和针叶林遭到严重破坏时,往往不易在短时间内恢复到原来的状 态,原因是其抵抗力稳定性较低。( × ) 提示:上述三种生态系统结构较为复杂,遭到严重破坏时,由于恢复力稳定性较低,所以短时间 内很难恢复。 3.荒漠生态系统,其抵抗力稳定性较弱,其恢复力稳定性则较强。( × ) 提示:荒漠生态系统物种过于单一,严重缺水,风沙大,生态环境恶劣,其恢复力稳定性和抵抗 力稳定性都较弱。 4.在一块牧草地上栽种乔木树林后,其恢复力稳定性下降。( √ ) 5.一个相对封闭的生态系统中闯入某种大型肉食动物后,生态系统的各种成分相互作用达到 新的平衡状态,这属于抵抗力稳定性。( × ) 提示:生态系统遭到破坏后又恢复原状,这属于恢复力稳定性。 6.河流轻度污染后的净化恢复及火灾后草原的恢复均属于恢复力稳定性。( × ) 提示:河流轻度污染后的净化恢复属于抵抗力稳定性。 1.图 1 为草原生态系统中的反馈调节示意图,图 2 为某湖泊生态系统中发生的某种调节活动。 (1)图 1 和图 2 这两种反馈调节是否相同?为什么? 提示:不同。图 1 是负反馈调节,图 2 是正反馈调节。 (2)请写出图 1 中的食物链。 。 提示:乙→甲→丙。 (3)图 2 这种调节导致的后果是什么?此结果产生的原因是什么? 提示:加速破坏该生态系统原有的稳态。生物种类少,营养结构简单,自我调节能力低。 2.生态系统抵抗力稳定性、恢复力稳定性和总稳定性的关系。 - 6 - 如图表示受到干扰后,生态系统功能的变化,两条虚线之间的部分表示生态系统功能正常的作 用范围。请分析: (1)图中 y 表示什么?同等干扰条件下一个森林生态系统和农田生态系统相比,y 值更大的是哪 种生态系统? 提示:y 表示一个外来干扰使之偏离这一范围的大小,偏离的程度可以作为衡量抵抗力稳定性 的指标,偏离大说明抵抗力稳定性弱,反之,抵抗力稳定性强。受到相同干扰后,农田生态系统 的 y 值更大些。 (2)x 表示的含义是什么? 提示:x 表示恢复到原状态所需的时间,x 越大,表示恢复力稳定性越弱,反之,恢复力稳定性越 强。 (3)请表述 TS 的含义及意义。 提示:TS 表示曲线与正常范围之间所围成的面积,可作为衡量总稳定性的指标,这一面积越大, 即 x 与 y 越大,则说明这个生态系统的总稳定性越弱。 题型 生态系统稳定性的综合分析 1.下列关于生态系统稳定性的说法,不正确的是( D ) A.负反馈调节是生态系统自我调节能力的基础 B.生态系统稳定性的大小不能只通过种群内个体数目的多少来体现 C.弃耕农田长满杂草后,其抵抗力稳定性提高 D.达到稳定状态后,生态系统内的生物种类与数量维持不变 解析:达到稳定状态后,生态系统的生物种类与数量不是维持不变,而是相对稳定。 2.两个不同的生态系统在同时受到同等强度的干扰(a)后,其结构和功能的曲线变化情况如图 所示,由图不能得出的结论是( D ) - 7 - A.同等强度的干扰下,乙生态系统的抵抗力稳定性比甲强 B.同等强度的干扰下,若乙生态系统干扰提前,则 B 点左移 C.若甲生态系统的干扰强度增大,则 C 点右移 D 乙生态系统 B 点后一定有新的物种产生 解析:从图中可看出,甲、乙两个生态系统受到干扰后,与乙相比,甲生态系统的结构和功能恢 复原状所需要的时间长,波动范围大,说明甲的抵抗力稳定性低,乙的抵抗力稳定性高;若乙的 干扰提前,其结构和功能恢复至正常运行范围的时间也会提前,即 B 点左移;若甲的干扰强度增 大,则恢复原状所需要的时间延长,C 点右移;乙生态系统在恢复原状后不一定有新物种产生。 理解生态系统稳定性的两个关键点 (1)生态系统的稳定性主要与生物种类有关,还与生物的个体数量有关。食物链数量越多越稳 定,若食物链数量相同,再看生产者,生产者多的稳定程度高。 (2)生态系统的稳定性不是恒定不变的,而是处于相对稳定的状态。 考点三 实验:设计并制作生态缸,观察其稳定性 1.实验原理 (1)生态缸中必须包括生态系统的四种成分,特别需要注意必须有足够的分解者。 (2)各种生物之间以及生物与无机环境之间,必须能够进行物质循环和能量流动。 (3)生物之间要有合适的食物链结构,生物的数量不宜过多。 (4)生态缸必须是透明的,这样可保证生态缸中有充足的太阳能。当然,生态缸一定要封闭,防 止外界生物或非生物因素的干扰。 2.实验流程 铺垫细沙 ↓ 注水:注入适量的河水或池塘水,使缸内有陆上与水下之分 ↓ - 8 - 放置动植物:根据生物本身的生活习性正确放置适量的生物个体 ↓ 密封生态缸:用胶带将生态缸口密封 ↓ 移置生态缸:将生态缸放置在光线良好的散射光下 ↓ 观察记录:每周定时观察生态缸中生物的种类与数量变化情况 1.实验设计要求 设计要求 相关分析 生态缸中投放的几种生物必须具有很强的生活力,成 分齐全(具有生产者、消费者和分解者) 生态缸中能够进行物质循环和能量流 动,在一定时期内保持稳定 生态缸的材料必须透明 为光合作用提供光能;便于观察 生态缸宜小不宜大,缸中的水量应适宜,要留出一定的 空间 便于操作;缸内储备一定量的空气 生态缸的采光要用较强的散射光 防止水温过高导致水生植物死亡 2.生态缸稳定性的观察与分析 (1)观察稳定性,可通过观察动植物的生活情况、水质变化、基质变化等判断生态系统的稳定 性。 (2)由于生态缸极为简单,自我调节能力极差,抵抗力稳定性极低,其稳定性易被破坏。因此,生 态缸内的生物只能保持一定时间的活性。 题型一 设计生态缸遵循的原理 1.(2019·湖南联考)某小组的同学准备制作一个生态瓶,为使它较长时间保持稳定,一位同学 提出了如下几点建议,你认为不合适的是( C ) A.所用瓶子应是透明的,以便使瓶内生物得到充足光照 B.瓶内生物应包含生产者、消费者和分解者 C.瓶内绿色植物越多越好 D.瓶内各生物之间应存在营养上的联系 - 9 - 解析:瓶内绿色植物过多,由于缺乏消费者和分解者,使得生态瓶内的物质循环不能顺利进行。 题型二 生态缸稳定性的观察与分析 2.现有 1、2 两个密闭、透明的生态瓶,其生物组成相同,而光照条件不同(见下表)。一段时间 后,发现 1 瓶的生态系统较 2 瓶稳定。下列分析合理的是( D ) 生态瓶 编号 光照 含微生物 的泥沙 浮游 藻类 水草 浮游 动物 1 + + + + + 2 - + + + + 注:“+”表示有,“-”表示无。 A.1 瓶中的所有生物组成食物网,而 2 瓶中所有生物组成一条食物链 B.1 瓶中有光照,生产者固定的全部太阳能是能量流动的源头 C.2 瓶浮游动物种群密度降低只是因为缺乏食物 D.当 1 瓶中能量的输入≥能量的散失时,处于稳定状态 解析:1 瓶中的浮游动物捕食浮游藻类和水草,组成了食物网,且 1 瓶中的分解者不参与食物网 的组成,2 瓶中所有生物不一定组成一条食物链;1 瓶中有光照,生产者固定的全部太阳能,是流 经生态系统的总能量,而能量流动的源头是太阳能;2 瓶浮游动物种群密度降低是因为缺乏阳 光;当 1 瓶中能量的输入≥能量的散失时,处于相对稳定状态。 考点四 生态环境的保护 1.人口增长 2.全球性生态环境问题及其原因[连线] - 10 - 提示:①—c ②—f ③—a ④—b ⑤—g ⑥—d ⑦—e 3.生物多样性及其价值 (1)生物多样性的三个层次及相互关系 (2)生物多样性的价值 ①食用、药用、文学创作:直接价值。 ②调节气候、涵养水源:间接价值。 ③未发现、尚不清楚的价值:潜在价值。 (3)保护生物多样性的措施 ①就地保护。 ②易地保护。 ③利用生物技术对濒危物种的基因进行保护。 ④加强立法、执法和宣传教育。 4.可持续发展 (1)内涵:追求的是自然、经济、社会的持久而协调的发展。 (2)实现措施 ①保护生物多样性。 ②保护环境和资源。 ③建立人口、环境、科技和资源消费之间的协调与平衡。 - 11 - [纠误诊断] 1.由于实行计划生育,我国人口已经开始缓慢下降。( × ) 提示:实行计划生育只是降低出生率,由于人口基数大,我国人口总量在很长时间内将持续增 加。 2.人口增长过快,不但消耗大量自然资源,还加剧了对环境的污染。( √ ) 3.生物种群的消长规律完全适用于人口增长的情况。( × ) 提示:人不同于一般动物,人口增长还受到国家政策、经济、政治等各方面的影响。 4.造成地面紫外线照射增强的直接原因是南极冰川融化。( × ) 提示:造成该情况的直接原因是臭氧层被破坏。 5.推进生态农业建设,有利于保护生态环境。( √ ) 1.淡水湖泊随着水体富营养化会出现由藻类大量繁殖而引起水华。人工打捞和投放大量化学 杀藻剂紧急处理是常用的治理水华的方法。研究者采用投放植食性鱼类和种植大型挺水植物 的方法构建修复生态系统,对治理水华取得了较好的效果。请回答下列问题: (1)上述修复生态系统构建后,对治理水华取得了较好的效果,原因是什么? 提示:挺水植物和藻类竞争、投放的鱼类捕食藻类,都可抑制藻类大量繁殖。 (2)与生物修复的方法相比,杀藻剂处理的主要缺点有哪些?(写出两点) 提示:易造成环境污染、使藻类产生抗药性、持续时间短等。 2.外来物种入侵就是某物种从它的原产地,通过自然或人为的途径迁移到新的生态环境的过 程。从生态学角度分析外来物种入侵带来的危害有哪些? 提示:破坏迁入地生态系统的稳定性或生态平衡;使迁入地生态系统的生物多样性受到严重威 胁,即引发生态危机。 3.乡村级工业园的建立使工业废水污染近村河流。河流中的污染物增多对居住环境的影响日 益严重。从生态学的角度分析,河流中的污染物逐渐增多的原因是什么? 提示:水体污染物不能被分解者分解或超过了分解者的分解能力(或污染超出了河流的自净能 力)。 题型一 人口增长对生态环境的影响 1.如图表示的是三种可能的人口增长曲线,有关分析错误的是( A ) - 12 - A.按生态学原理,世界人口增长应该表现为曲线 a B.若地球上人口的环境容纳量(K)为 110 亿,则全球最适的人口数量为 55 亿 C.资源或空间有限是曲线 b 与曲线 a 产生差别的主要原因 D.如果环境条件恶化下去,人口增长将表现为曲线 c 解析:按生态学原理,世界人口增长呈“S”型曲线,应该表现为曲线 b;“S”型曲线具有 K 值, 若 K 值为 110 亿,则 K/2 值是最适的人口数量,为 55 亿;a 曲线为“J”型曲线,“J”型曲线无 K 值,但在资源或空间有限时,人口增长呈“S”型曲线;如果环境条件恶化下去,人口增加到一 定数量后又会逐渐减少,因此人口增长将表现为曲线 c。 题型二 全球性的环境问题 2.(2019·浙江卷)下列关于全球性生态环境问题的叙述,错误的是( B ) A.臭氧层能降低太空紫外线对生物的伤害 B.人类活动对大量野生生物的灭绝没有影响 C.限制二氧化硫和一氧化氮的排放量是防治酸雨的有效措施 D.化石燃料的大量燃烧使二氧化碳的全球平衡受到严重干扰 解析:臭氧层能吸收对人体和生物有致癌和杀伤作用的紫外线、X 射线和γ射线等,从而保护人 类和其他生物免受短波辐射的伤害;人类活动曾造成大量野生生物灭绝;酸雨是燃烧煤、石油 和天然气所产生的硫和氮的氧化物,与大气中的水结合而形成的酸性产物,故限制二氧化硫和 一氧化氮的排放量是防治酸雨的有效措施;自工业革命后,主要由于煤、石油和天然气的大量 燃烧,致使二氧化碳的全球平衡受到了严重干扰。 题型三 生物多样性及其价值 3.江苏省徐州市多年来围绕“一城青山半城湖”理念,实施了一系列生态建设工程,生态效应 逐渐显现。下列有关该生态工程的分析评价不合理的是( D ) A.使物种多样性程度显著提高 B.使生物群落的组成更为复杂 C.使生态系统的类型更为多样 D.其主要目的是提高生物多样性的直接价值 - 13 - 解析:生态效应逐渐显现,说明生物的种类和数量增加,物种多样性程度显著提高;生物的种类 和数量增加,导致群落的物种组成更为复杂;生物种类和数量增加,导致生态系统的类型更为 多种多样;生物多样性的生态效应属于生物多样性的间接价值。 4.科学家对全球一些生态系统多样性价值的估价如图。 请分析回答: (1)据图分析,热带雨林的单位面积价值 (填“大于”“等于”或“小于”)其他森林, 由此推测,生物多样性中的 多样性直接对生态系统多样性价值起主要作用。入境旅游 者非法携带或邮寄植物种子(苗),可能会造成 ,从而对当地生物多样性构成 严重威胁。 (2)从生态系统多样性价值的估价分析,“退耕还湖,恢复湿地”的依据 是 ,湿地在 等方面的生态功能,体 现了其重要的间接价值。湿地生态系统中的能量流动一般不超过 4～5 个营养级,原因 是 。 (3)为研究农田有害生物种群数量的变化规律,可采用建立 模型的方法来分析。 解析:(1)根据图形分析可知,热带雨林生态系统单位面积的价值要高于其他森林,而热带雨林 最大的特点是动植物种类多,物种多样性高,说明物种多样性对生态系统的价值起主要作用。 入境旅游者非法携带或邮寄植物种子(苗),可能会造成生态入侵(外来物种入侵),从而对当地 生物多样性构成严重威胁。 (2)根据图形分析可知,湿地的单位面积价值显著大于农田,因此应该“退耕还湖,恢复湿地”, 提高农田生态系统的单位面积价值。湿地生态系统具有蓄洪防旱、调节气候等生态功能,属于 生态系统的间接价值。在一个生态系统中,营养级越多,在能量流动过程中消耗的能量就越多, 所以在生态系统中,能量流动一般不超过 4～5 个营养级。 (3)研究农田有害生物种群数量的变化规律,应该建立数学模型进行分析。 答案:(1)大于 物种 外来物种入侵 (2)湿地的单位面积价值显著大于农田 蓄洪防旱、调节气候 在一个生态系统中,营养级越 多,在能量流动过程中消耗的能量就越多 - 14 - (3)数学 关注生物多样性的两个易混点 (1)生物多样性的直接价值并非大于间接价值 生物多样性的间接价值,即生物多样性对生态系统自我调节能力的价值,这是生态系统乃至整 个生物圈稳态的基础,因此,生物多样性的间接价值远大于它的直接价值。 (2)别混淆“物种”和“种群”,“种群多样性”的说法不妥,一个物种可以包括很多种群,生 物多样性强调的是物种的多样性。 题型四 生物多样性及保护 5.(2019·福建三明期末)下列关于生物多样性及其保护措施的叙述,正确的是( B ) A.禁止开发和利用自然资源是保护生物多样性的基本原则 B.建立自然保护区以及风景名胜区是对生物多样性最有效的保护 C.湿地在蓄洪防旱、调节气候等方面的作用属于生物多样性的直接价值 D.生物多样性是指地球上所有的植物、动物和微生物 解析:保护生物多样性只是反对盲目地、掠夺式地开发利用而不意味着禁止开发和利用,合理 利用是最好的保护;我国生物多样性的保护,可以概括为就地保护和迁地保护,其中就地保护 是指在原地对被保护的生态系统或物种建立自然保护区以及风景名胜区等,这是对生物多样 性的最有效的保护;湿地在蓄洪防旱、调节气候等方面的作用属于生物多样性的间接价值;生 物多样性是由地球上所有生物,它们拥有的全部基因以及各种各样的生态系统共同构成。 [构建知识网络] - 15 - [强化思维表达] 1.信息传递在生态系统中的作用 (1)生命活动的正常进行,离不开信息的作用。 (2)生物种群的繁衍,离不开信息的传递。 (3)调节生物种间关系,以维持生态系统的稳定。 2.负反馈调节是生态系统自我调节能力的基础。 3.生态系统的稳定性 (1)生态系统的稳定性:保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力。 (2)抵抗力稳定性:抵抗外界干扰,保持原状的能力。 (3)恢复力稳定性:受到干扰后恢复原状的能力。 4.三个层次、三类价值 生物多样性包括基因多样性、物种多样性和生态系统多样性三个层次;生物多样性具有直接价 值、间接价值和潜在价值。 5.生物多样性的四种保护措施:就地保护、易地保护、利用生物技术保护、加强教育和法制管 理。