生物學(xué)講義 生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)與信息傳遞-講義

PAGE0-課程講義學(xué)科：生物專題：生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)與信息傳遞主講教師：北京師范大學(xué)附屬實(shí)驗(yàn)中學(xué)生物特級(jí)教師主要知識(shí)點(diǎn)梳理一、生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)組成生物體的C、H、O、N、P、S等元素，都不斷進(jìn)行著從無(wú)機(jī)環(huán)境到生物群落，又從生物群落到無(wú)機(jī)環(huán)境的循環(huán)過(guò)程，這就是生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)?！籼佳h(huán)◆物質(zhì)循環(huán)與能量流動(dòng)的關(guān)系二、生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞金題精講題一：以單位面積計(jì)，熱帶雨林中殘枝落葉較溫帶森林的多，土壤中有機(jī)物的積累量一般是（）A．熱帶雨林小于溫帶森林B．熱帶雨林大于溫帶森林C．熱帶雨林等于溫帶森林D．熱帶雨林與溫帶森林無(wú)法比較題二：下列不屬于生態(tài)系統(tǒng)信息傳遞的是()A．心猿意馬 B．飛蛾撲火C．花香引蝶 D．老馬識(shí)途題三：下列關(guān)于信息傳遞的說(shuō)法中，正確的是()A．物理信息僅存在于生物與生物之間B．化學(xué)信息在種群內(nèi)部傳遞C．行為信息在生物群落內(nèi)部傳遞D．信息沿食物鏈從低營(yíng)養(yǎng)級(jí)向高營(yíng)養(yǎng)級(jí)傳遞題四：下列生產(chǎn)實(shí)踐措施不是利用生態(tài)系統(tǒng)中信息傳遞的是()A．人工合成性外激素制劑，干擾害蟲的正常交尾B．控制日照時(shí)間以控制開花時(shí)間C．利用“黑光燈”集中捕殺棉鈴蟲D．利用生長(zhǎng)素類似物殺死單子葉植物田地中的雙子葉雜草題五：（1）碳在生物群落與無(wú)機(jī)環(huán)境之間的循環(huán)主要以____的形式進(jìn)行。驅(qū)動(dòng)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的能量主要來(lái)源于_____的太陽(yáng)能。（2）分解者通過(guò)_____和____的方式將有機(jī)物分解成CO2等釋放到無(wú)機(jī)環(huán)境中。（3）右圖所示的食物網(wǎng)中共有______條食物鏈，其中初級(jí)消費(fèi)者是_________。（4）如果環(huán)境中的某種有毒物質(zhì)在生物體內(nèi)既不能分解，也不能排出體外，則該物質(zhì)經(jīng)______的傳遞后，便可在不同的生物體內(nèi)積累。因此，通常生物所在的_______越高，該有毒物質(zhì)在其體內(nèi)的積累量越大。題六：氣候變化與生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)密切相關(guān)。下表為A、B兩個(gè)不同時(shí)期陸地生態(tài)系統(tǒng)與大氣環(huán)境的碳交換情況。（1）生態(tài)系統(tǒng)碳的吸收主要是通過(guò)______作用實(shí)現(xiàn)的，碳的釋放主要是通過(guò)_____作用實(shí)現(xiàn)的。（2）表中_______時(shí)期的生態(tài)系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)，原因是______。（3）由于過(guò)度的人工碳排放，破壞了生態(tài)系統(tǒng)的_____，導(dǎo)致大氣中_____增加并引起全球氣候變化。（4）人們正在積極開發(fā)新能源以減少碳排放。如“葉綠素太陽(yáng)能電池”是模仿類囊體吸收光能的特征而制造的，類囊體吸收光能的過(guò)程發(fā)生在光合作用的_____階段；又如經(jīng)改造的藍(lán)藻能在細(xì)胞內(nèi)將光合作用產(chǎn)生的_____直接發(fā)酵轉(zhuǎn)化為燃料乙醇。題七：下圖是生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)示意圖，圖中“→”表示碳的流動(dòng)方向。請(qǐng)回答：（1）寫出圖中含有四個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的食物鏈：________。（用字母和箭頭表示）。（2）分析A→E和D→B過(guò)程中碳流動(dòng)形式的不同點(diǎn)__________。（3）若生產(chǎn)者有10000kg，按能量最大傳遞效率計(jì)算，位于第四營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物可增重____（4）人類大量開采并燃燒由古代動(dòng)植物遺體變成的煤和石油，使地層中經(jīng)過(guò)千百萬(wàn)年積存的碳元素在短期內(nèi)釋放，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的影響主要是_________。（5）上圖可知，減緩二氧化碳增多的關(guān)鍵的措施是：第一____________；第二__________。課后拓展練習(xí)題一若一個(gè)相對(duì)封閉的生態(tài)系統(tǒng)中共有五個(gè)種群，其能量調(diào)查如下：種群甲乙丙丁戊能量（107kJ·m-2）2.5013.309.800.24250.00下面①—④圖是根據(jù)該表數(shù)據(jù)作出的一些分析，下列敘述最可能錯(cuò)誤的是（）A．①③B．②C．②④D．①③④題二閱讀下面兩段材料，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)回答問(wèn)題：材料一：雌蠶蛾能釋放一種性引誘劑，可以把3km以外的雄蠶蛾吸引過(guò)來(lái)。雖然每只雌蠶蛾所釋放的性引誘劑的量不到0.01mg，但雄蠶蛾卻仍可對(duì)其作出反應(yīng)。有趣的是雄蠶蛾對(duì)密封在玻璃瓶中的雌蠶蛾雖然看得見(jiàn)，但卻無(wú)動(dòng)于衷。材料二：在防治害蟲上，利用性引誘劑“迷向法”防治害蟲效果顯著。其具體做法是：在田間釋放過(guò)量的人工合成的性引誘劑，使雄蟲無(wú)法辨認(rèn)雌蟲的方位，或者使它的氣味感受器變得不適應(yīng)或疲勞，不再對(duì)雌蟲有反應(yīng)，從而干擾害蟲的正常交尾活動(dòng)。（1）材料一說(shuō)明使雄蠶蛾作出反應(yīng)的性引誘劑屬于________信息，而不是________信息，不是由視覺(jué)引起的。（2）材料一體現(xiàn)了信息傳遞的什么作用？___________。（3）微量的性引誘劑就可引起同種雄蠶蛾的反應(yīng)，說(shuō)明性引誘劑具有_____性和____性。（4）從材料二可以看出，“迷向法”并不能直接殺死害蟲，而是通過(guò)___________，從而使害蟲種群的________率下降，降低對(duì)作物的危害。題三Ⅰ.1962年，英國(guó)學(xué)者L.D.Ovington研究了一個(gè)人工栽培松林(樹種是蘇格蘭松)的能量流動(dòng)過(guò)程，主要是研究這片松林從栽種后的第17～35年這18年間的能量流動(dòng)情況。請(qǐng)分析下圖，回答問(wèn)題。（1）圖中初級(jí)生物量180，不是流入整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的總能量，而是生產(chǎn)者固定的總能量與________的差值。（2）從圖中分析蘇格蘭松儲(chǔ)存的能量，主要去路有哪兩個(gè)？__________________。（3）這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)沿著捕食食物鏈流動(dòng)的能量比例____(填“大”或“小”)，由此分析動(dòng)物在此森林生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)過(guò)程中所起的作用是____的(填“大”或“小”)。Ⅱ.下圖甲為北極凍原生態(tài)系統(tǒng)中部分生物構(gòu)成的食物網(wǎng)。圖乙虛線方框內(nèi)表示一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，箭頭表示該生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的方向。請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題：

（4）圖甲中雪兔和狼之間存在明顯的種間關(guān)系是________。（5）假如北極狐的食物1/2來(lái)自雷鳥，1/8來(lái)自植物，且該系統(tǒng)能量從生產(chǎn)者的傳遞效率為10%，從消費(fèi)者到消費(fèi)者的能量傳遞效率為20%，如果北極狐種群增加的能量為80kJ，若不考慮其他變化的影響，則需要植物的能量是________kJ。（6）圖乙中C代表生態(tài)系統(tǒng)中的成分是________。

講義參考答案金題精講題一：答案：A題二：答案：A題三：答案：C題四：答案：D題五：答案：（1）CO2綠色植物固定（或光合作用固定）（2）有氧呼吸無(wú)氧呼吸（或發(fā)酵（3）3兔和鼠（4）食物鏈營(yíng)養(yǎng)級(jí)題六：答案：（1）光合呼吸（2）A碳吸收量應(yīng)該基本上等于碳釋放量（3）碳循環(huán)CO2（4）光反應(yīng)有機(jī)物題七：答案：（1）E→F→D→B（2）A→E是以CO2形式，D→B是以含碳有機(jī)物形式（3）80（4）產(chǎn)生溫室效應(yīng)（CO2增多）（5）改善能源結(jié)構(gòu)，開發(fā)新能源，減少二氧化碳排放；植樹造林，增加二氧化碳的利用課后拓展練習(xí)題一答案：A詳解：①根據(jù)五個(gè)種群所含的能量，可以判斷戊處于第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)，是生產(chǎn)者，而丁處于最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)。假如該生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈?zhǔn)俏臁摇住?，那么：戊→乙的能量傳遞效率是13.30/250.00*100%=5.32%；乙→丙的能量傳遞效率是9.80/13.30*100%=73.68%；丙→甲的能量傳遞效率是2.50/9.80*100%=25.51%，從而可以看出這四個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)間的能量傳遞效率都不在10～20%的范圍內(nèi)，因此表示出來(lái)的生物間的關(guān)系是錯(cuò)誤的。根據(jù)乙與丙的能量較相近，可以判斷它們應(yīng)該處于同一營(yíng)養(yǎng)級(jí)，因此正確的食物鏈?zhǔn)牵焊鶕?jù)正確的食物鏈可以知道②是正確的，而③是錯(cuò)誤的，因?yàn)橐遗c丙是競(jìng)爭(zhēng)而不是圖中的捕食關(guān)系。當(dāng)該生態(tài)系統(tǒng)中除去甲和丁后，乙與丙由于缺少天敵，因此數(shù)量會(huì)增加，但當(dāng)食物來(lái)源少的時(shí)候，相互間的競(jìng)爭(zhēng)加劇，其中一種生物在競(jìng)爭(zhēng)中會(huì)被淘汰，而另外一種生物的數(shù)量會(huì)增加，因此④正確。題二答案：（1）化學(xué)物理（2）信息的傳遞有利于種群的繁衍（3）高效 專一（4）干擾雌雄蟲的正常交尾 出生詳解：昆蟲的性引誘劑是通過(guò)空氣傳播的，材料一中，由于玻璃瓶的阻擋，阻礙了性引誘劑的傳播和接收，但并沒(méi)有阻擋視線，結(jié)果雄蠶蛾沒(méi)有反應(yīng)，說(shuō)明性引誘劑屬于化學(xué)信息，不是由視覺(jué)引起的。信息傳遞的作用主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：即維持生命活動(dòng)的正常進(jìn)行、有利于生物種群的繁衍及調(diào)節(jié)生物的種間關(guān)系，材料一中，性引誘劑有利于雌雄蠶蛾的正常交配和繁衍。“迷向法”能干擾雌雄蟲的正常交尾，從而降低出生率，這將降低害蟲的種群密度，從而降低其對(duì)作物的危害。題三答案：（1）細(xì)胞呼吸消耗的總能量（2）分解者分解散失的能量和一部分經(jīng)人類砍伐后以木材中有機(jī)物的能量形式移出了松林（3）小?。?）捕食（5）3600（6）分解者詳解：Ⅰ.（1）)生產(chǎn)者固定的總能量去路一定有細(xì)胞呼吸散失，圖中不存在呼吸作用散失的能量，所以，此處的初級(jí)生產(chǎn)量一定是生產(chǎn)者固定的總能量去掉了呼吸作用消耗的能量所剩余的部分，也就是生產(chǎn)者儲(chǔ)存的能量。（2）這個(gè)森林生態(tài)系統(tǒng)所固定的能量有相當(dāng)大的部分是表現(xiàn)為枯枝落葉被分解者所分解的能量(約占凈初級(jí)生物量的38%)，還有一部分是經(jīng)人類砍伐后以木材中有機(jī)物的能量形式移出了松林(占凈初級(jí)生物量