第3章第345節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)信息傳遞和穩(wěn)定性知識(shí)點(diǎn)總結(jié)高二上學(xué)期生物人教版選擇性必修2

高中生物選擇性必修二生物與環(huán)境第三章生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性第3、4、5節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)、信息傳遞和穩(wěn)定性知識(shí)點(diǎn)總結(jié)●前面重要知識(shí)回顧：生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：2、生態(tài)系統(tǒng)的功能：包括能量流動(dòng)、物質(zhì)循環(huán)和信息傳遞。3、能量流動(dòng)特點(diǎn)：?jiǎn)蜗蛄鲃?dòng)、逐級(jí)遞減。第3節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)知識(shí)點(diǎn)總結(jié)●生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)（生物地球化學(xué)循環(huán)）：物質(zhì)循環(huán)定義：組成生物體的碳、氫、氧、氮、磷、硫等元素，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?！襁@里所說(shuō)的生態(tài)系統(tǒng)指的是地球上最大的生態(tài)系統(tǒng)—生物圈。（2）物質(zhì)：組成生物體的碳、氫、氧、氮、磷、硫等元素。（3）范圍：生物群落?無(wú)機(jī)環(huán)境。（4）特點(diǎn)：具有全球性，循環(huán)往復(fù)。（5）應(yīng)用：改進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，如采用種養(yǎng)結(jié)合的模式。一、碳循環(huán)：1、碳循環(huán)定義：組成生物體的碳元素，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。碳在自然界的存在形式：（1）無(wú)機(jī)環(huán)境：C02和碳酸鹽（無(wú)機(jī)物）的形式。（2）生物群落：主要以含碳有機(jī)物的形式。碳在生態(tài)系統(tǒng)中的循環(huán)形式：在無(wú)機(jī)環(huán)境與生物群落之間的循環(huán)：主要以C02的形式。在生物群落內(nèi)部：主要以含碳有機(jī)物的形式沿食物鏈和食物網(wǎng)進(jìn)行流動(dòng)。特點(diǎn)：具有全球性?！駷槭裁?？由于二氧化碳能夠隨著大氣環(huán)流在全球范圍內(nèi)流動(dòng)。碳循環(huán)示意圖（見(jiàn)課本62頁(yè)）知識(shí)點(diǎn)：碳進(jìn)入生物群落的途徑：①光合作用②化能合成作用碳返回?zé)o機(jī)環(huán)境的途徑：①生產(chǎn)者和消費(fèi)者的呼吸作用②分解者的分解作用（主要指呼吸作用）③化石燃料的燃燒。碳循環(huán)簡(jiǎn)圖：①判斷關(guān)鍵：找到唯一的雙向箭頭，介于生產(chǎn)者與大氣C02庫(kù)之間。②指出箭頭多的為生產(chǎn)者。③指入箭頭多的為大氣C02庫(kù)。④最后根據(jù)B→A→D確定C為消費(fèi)者，D為分解者。溫室效應(yīng)：產(chǎn)生原因：化石燃料的開(kāi)采和使用大大增加了二氧化碳的排放。危害：溫室效應(yīng)導(dǎo)致氣溫上升，加快極地和高山冰川的融化，導(dǎo)致海平面上升，對(duì)人類和其他生物的生存構(gòu)成威脅，此外還存在未知的潛在危險(xiǎn)。如何緩解：①加強(qiáng)吸收和固定CO2：大力植樹(shù)種草，提高森林覆蓋率。②采取積極措施減少CO2的排放：●開(kāi)發(fā)新能源，減少化石燃料的燃燒→最有效措施?！裉岢G色出行，低碳生活等。●采取秸稈還田等措施，提高農(nóng)田土壤儲(chǔ)碳量。碳中和與碳達(dá)峰：（1）碳中和：是指國(guó)家、企業(yè)、產(chǎn)品、活動(dòng)或個(gè)人在一定時(shí)間內(nèi)直接或間接產(chǎn)生的二氧化碳或溫室氣體排放總量，通過(guò)植樹(shù)造林、節(jié)能減排等形式，以抵消自身產(chǎn)生的二氧化碳或溫室氣體排放量，實(shí)現(xiàn)正負(fù)抵消，達(dá)到相對(duì)“零排放”。（2）碳達(dá)峰：是指在某一個(gè)時(shí)間點(diǎn)，二氧化碳的排放不再增長(zhǎng)達(dá)到峰值，之后逐步回落。二、生物富集：1、定義：生物體從周?chē)h(huán)境吸收、積蓄某種元素或難以降解的化合物，使其在機(jī)體內(nèi)濃度超過(guò)環(huán)境濃度的現(xiàn)象?！褚话銥橹亟饘倩蛉斯ず铣傻挠袡C(jī)化合物，如DDT、六六六等。2、富集途徑：食物鏈和食物網(wǎng)。3、特點(diǎn)：(1)食物鏈中營(yíng)養(yǎng)級(jí)越高，生物富集的某種物質(zhì)濃度就越大。(2)具有全球性。4、實(shí)例鉛的富集過(guò)程：三、能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系：1、能量流動(dòng)與物質(zhì)循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)的主要功能，二者同時(shí)進(jìn)行，彼此相互依存，不可分割。(1)能量離不開(kāi)物質(zhì)：①能量的固定、儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)移和釋放，都離不開(kāi)物質(zhì)的合成和分解等過(guò)程。②物質(zhì)是能量的載體，使能量沿著食物鏈（網(wǎng)）流動(dòng)。(2)物質(zhì)離不開(kāi)能量：能量作為動(dòng)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。2、物質(zhì)循環(huán)與能量流動(dòng)的不同特點(diǎn)：①物質(zhì)循環(huán)具有全球性，可反復(fù)利用。②能量流動(dòng)時(shí)單向流動(dòng)、逐級(jí)遞減，不可循環(huán)。探究土壤微生物的分解作用：實(shí)驗(yàn)原理：土壤中微生物一般為分解者，數(shù)量上：細(xì)菌〉放線菌〉絲狀真菌。分解時(shí)間：一般在溫暖、濕潤(rùn)的環(huán)境中，落葉分解需要1至數(shù)月時(shí)間。參考案例1落葉是在土壤微生物的作用下腐爛的嗎？變量分析：①自變量：是否含有土壤微生物。②因變量：落葉的腐爛情況。分組：①對(duì)照組：不做處理，自然狀態(tài)（有土壤微生物）。②實(shí)驗(yàn)組：作處理，無(wú)土壤微生物。●實(shí)驗(yàn)組具體要求：盡可能排除土壤微生物的作用，又要盡可能避免理化性質(zhì)的改變。具體操作：將土壤用塑料袋包好，放在60℃恒溫箱中處理1h。參考案例2探究土壤微生物對(duì)淀粉的分解作用：（1）變量分析：①自變量：是否含有土壤微生物。②因變量：淀粉的分解情況，可通過(guò)溶液顏色變化來(lái)檢測(cè)。（2）分組：①實(shí)驗(yàn)組：適量的土壤浸出液。②對(duì)照組：等量的蒸餾水。（3）檢測(cè)試劑：①淀粉的檢測(cè)：碘液，藍(lán)色。②還原糖的檢測(cè)：斐林試劑，磚紅色。五、課后練習(xí)與應(yīng)用→氮循環(huán)：1、氮循環(huán)的定義：組成生物體的氮元素，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。2、為什么還要往農(nóng)田中不斷地施加氮肥呢？①農(nóng)田是人工生態(tài)系統(tǒng)，是以提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和效益為目的的，農(nóng)田土壤中氮的含量往往不足以使農(nóng)作物高產(chǎn)。②農(nóng)產(chǎn)品源源不斷地自農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)輸出，其中的氮元素并不能都?xì)w還土壤，所以需要施加氮肥。第4節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞一、生態(tài)系統(tǒng)中信息的種類：1、定義：人們通常將可以傳播的消息、情報(bào)、指令、數(shù)據(jù)與信號(hào)等稱作信息。2、種類：（1）物理信息：①定義：生態(tài)系統(tǒng)中通過(guò)物理過(guò)程傳遞的信息。②舉例：光、聲、溫度、濕度、磁場(chǎng)等?！裆锿ㄟ^(guò)眼、耳、皮膚等可以感受的信息都是物理信息。③來(lái)源：無(wú)機(jī)環(huán)境、生物個(gè)體或群體，十分普遍。（2）化學(xué)信息：①定義：生物產(chǎn)生的一些可以傳遞信息的化學(xué)物質(zhì)。②舉例：生物堿、有機(jī)酸、性外激素、信息素等。③特點(diǎn)：具有專一性，只對(duì)特定的生物起作用。（3）行為信息：①定義：生物的行為特征可以體現(xiàn)為行為信息。②舉例：蜜蜂跳舞、孔雀開(kāi)屏、豪豬豎刺等。3、信息傳遞三要素：（1）信息源：信息產(chǎn)生的部位?！窨梢詠?lái)源于生物或無(wú)機(jī)環(huán)境。（2）信道：信息傳播的媒介。（3）信息受體：接收信息的生物或其部位。4、信息傳遞的方向特點(diǎn)：往往是雙向的。①可以發(fā)生在生物與生物之間●可以是同種生物，也可以是不同生物②也可以發(fā)生在生物群落與無(wú)機(jī)環(huán)境之間二、信息傳遞在生態(tài)系統(tǒng)中的作用：1、生命活動(dòng)的正常進(jìn)行，離不開(kāi)信息的作用。2、生物種群的繁衍，也離不開(kāi)信息的傳遞。3、信息還能夠調(diào)節(jié)生物的種間關(guān)系，以維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。三、信息傳遞在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用：1、提高農(nóng)產(chǎn)品或畜產(chǎn)品的產(chǎn)量，如：①利用模擬的動(dòng)物信息吸引大量的傳粉動(dòng)物，提高果樹(shù)的傳粉效率和結(jié)實(shí)率②家禽飼養(yǎng)時(shí)除增加營(yíng)養(yǎng)外，通過(guò)延長(zhǎng)光照時(shí)間，刺激卵巢的發(fā)育和雌激素的分泌,大大提高產(chǎn)蛋率。2、對(duì)有害動(dòng)物進(jìn)行控制：（1）防治方法：化學(xué)防治、機(jī)械防治和生物防治等。（2）化學(xué)防治：①缺點(diǎn)：使害蟲(chóng)抗藥性增強(qiáng)，污染環(huán)境，易破壞生態(tài)平衡。②優(yōu)點(diǎn)：作用迅速、短期效果明顯。（3）生物防治：●凡是防治方法中利用到信息傳遞的均屬于生物防治。①優(yōu)點(diǎn)：對(duì)人類生存環(huán)境無(wú)污染、成本低、效果好且持久。②舉例：利用光照、聲音信號(hào)誘捕或驅(qū)趕某些動(dòng)物，使其遠(yuǎn)離農(nóng)田。利用昆蟲(chóng)信息素誘捕或警示有害動(dòng)物，降低害蟲(chóng)的種群密度。利用特殊的化學(xué)物質(zhì)擾亂某些動(dòng)物的雌雄交配，使有害動(dòng)物的繁殖力下降，從而減緩有害動(dòng)物對(duì)農(nóng)作物的破壞。四、能量流動(dòng)、物質(zhì)循環(huán)和信息傳遞的關(guān)系：1、三者特點(diǎn)與地位不同：（1）能量流動(dòng)：①特點(diǎn)：?jiǎn)蜗蛄鲃?dòng)、逐級(jí)遞減，不可循環(huán)。②地位：生態(tài)系統(tǒng)的動(dòng)力。（2）物質(zhì)循環(huán)：①特點(diǎn)：具有全球性，可反復(fù)利用。②地位：生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，能量的載體。（3）信息傳遞：①特點(diǎn)：具有雙向性。②地位：信息傳遞存在于生態(tài)系統(tǒng)的各種成分之間，把生態(tài)系統(tǒng)的各種成分聯(lián)系成一個(gè)整體，決定能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的方向和狀態(tài)。2、三者聯(lián)系：能量流動(dòng)、物質(zhì)循環(huán)和信息傳遞同時(shí)進(jìn)行，相互依存，不可分割，將生態(tài)系統(tǒng)的各個(gè)組成成分形成一個(gè)統(tǒng)一整體。第5節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性一、生態(tài)平衡與生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性：1、生態(tài)平衡：●生態(tài)平衡并不是一成不變，而是一種動(dòng)態(tài)的平衡。（1）定義：生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能處于相對(duì)穩(wěn)定的一種狀態(tài)。（2）處于生態(tài)平衡的生態(tài)系統(tǒng)具有以下特征：①結(jié)構(gòu)平衡：生態(tài)系統(tǒng)的各組分保持相對(duì)穩(wěn)定。②功能平衡：生產(chǎn)消費(fèi)分解的生態(tài)過(guò)程正常進(jìn)行，物質(zhì)總在循環(huán)，能量不斷流動(dòng)，信息傳遞順暢。③收支平衡：物質(zhì)和能量的輸入與輸出平衡。（3）調(diào)節(jié)機(jī)制：負(fù)反饋調(diào)節(jié)。（4）反饋調(diào)節(jié)的種類：①負(fù)反饋調(diào)節(jié)：●定義：在一個(gè)系統(tǒng)中，系統(tǒng)工作的效果，反過(guò)來(lái)又作為信息調(diào)節(jié)該系統(tǒng)的工作，并且使系統(tǒng)工作的效果減弱或受到限制（抑制作用），它可使系統(tǒng)保持穩(wěn)定?！衽e例：被捕食者與捕食者。②正反饋調(diào)節(jié)：●結(jié)果：常使生態(tài)系統(tǒng)遠(yuǎn)離穩(wěn)態(tài)（促進(jìn)作用）?！衽e例：受污染嚴(yán)重的水體。2、生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性：（1）定義：生態(tài)系統(tǒng)維持或恢復(fù)自身結(jié)構(gòu)與功能處于相對(duì)平衡狀態(tài)的能力。（2）原因：生態(tài)系統(tǒng)具有自我調(diào)節(jié)能力。（3）舉例：輕度污染的水體。①AB段溶解氧大量減少的主要原因是什么？答：藻類數(shù)量減少，氧氣合成減少；好氧型細(xì)菌大量繁殖，氧氣消耗增多。②BC段藻類大量繁殖的主要原因是什么？答：好氧型細(xì)菌將有機(jī)物分解，產(chǎn)生大量無(wú)機(jī)鹽離子，使藻類大量繁殖。③CD段水中溶解氧含量逐漸恢復(fù)的主要原因是什么？答：藻類數(shù)量較多，氧氣合成增多；好氧型細(xì)菌數(shù)量減少，氧氣消耗減少。（4）自我調(diào)節(jié)能力的基礎(chǔ)：負(fù)反饋調(diào)節(jié)，在生態(tài)系統(tǒng)中普遍存在。（5）生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力是有限的。當(dāng)外界干擾因素的強(qiáng)度超過(guò)一定限度時(shí)，生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性急劇下降，生態(tài)平衡就會(huì)遭到嚴(yán)重的破壞。（6）類型：抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性。二、抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性：1、抵抗力穩(wěn)定性：生態(tài)系統(tǒng)抵抗外界干擾并使自身的結(jié)構(gòu)與功能保持原狀（不受損害）的能力?；謴?fù)力穩(wěn)定性：生態(tài)系統(tǒng)在受到外界干擾因素的破壞后恢復(fù)到原狀的能力。大?。阂话銇?lái)說(shuō)，生態(tài)系統(tǒng)中的組分越多，食物網(wǎng)越復(fù)雜，其自我調(diào)節(jié)能力就越強(qiáng)，抵抗力穩(wěn)定性就越高，恢復(fù)力穩(wěn)定性就越低?！裉貏e的，對(duì)于北極凍原、荒漠等生態(tài)系統(tǒng)，由于動(dòng)植物種類稀少，營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)過(guò)于簡(jiǎn)單，抵抗力穩(wěn)定性與恢復(fù)力穩(wěn)定性都很弱。抵抗力穩(wěn)定性、恢復(fù)力穩(wěn)定性與總穩(wěn)定性的關(guān)系：生態(tài)系統(tǒng)在受到不同的干擾（破壞）后，其恢復(fù)速度與恢復(fù)時(shí)間是不一樣的。兩條虛線：虛線之間的部分表示生態(tài)系統(tǒng)功能正常的作用范圍。y表示外來(lái)干擾使生態(tài)系統(tǒng)功能偏離這一范圍的大小，y越大說(shuō)明抵抗力穩(wěn)定性越弱。x表示恢復(fù)到原狀所需的時(shí)間，x越大說(shuō)明恢復(fù)力穩(wěn)定性越弱。TS表示曲線與正常范圍之間所圍成的面積，可作為總穩(wěn)定性的定量指標(biāo)，TS越大說(shuō)明生態(tài)系統(tǒng)的總穩(wěn)定性越低。三、提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性：1、一方面要控制對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的干擾強(qiáng)度，在不超過(guò)生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)能力的范圍內(nèi)，合理適度地利用生態(tài)系統(tǒng)。2、另一方面，對(duì)人類利用強(qiáng)度較大的生態(tài)系統(tǒng)，應(yīng)給予相應(yīng)的物質(zhì)、能量的投入，保證生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)與功能的協(xié)調(diào)?！衽e例：對(duì)于單一的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，要想保持其相對(duì)穩(wěn)定，需采取哪些措施？答：需要不斷施肥、灌溉，以及控制病蟲(chóng)害等；還可以人工建造“生態(tài)屏障”。四、探究實(shí)踐設(shè)計(jì)制作生態(tài)缸觀察其穩(wěn)定性：1、基本原理：（1）應(yīng)包含生態(tài)系統(tǒng)的各組成成分（非生物的物質(zhì)和能量、分解者、消費(fèi)者、生產(chǎn)者），且具有很強(qiáng)的生活力。●注意，人工生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性是有條件的，也可能是短暫的。（2）考慮系統(tǒng)內(nèi)組分及各營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的合適比例：選擇的消費(fèi)者不宜過(guò)多，個(gè)體