届高考生物第一轮复习教案必修三25生态系统的信息传递和稳定性Word文件下载.docx
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②化学信息b.求偶炫耀
③行为信息c.光、声、温度、湿度
自我校对:
①物理信息 ②物理过程 ③化学信息 ④行为信息 ⑤种间 ⑥稳定 ⑦农产品和畜产品 ⑧有害动物 ⑨结构和功能 ⑩自我调节 ⑪负反馈 ⑫自我调节能力 ⑬抵抗力稳定性 ⑭恢复到原状 ⑮负 ⑯干扰 ⑰物质、能量投入 ⑱结构与功能的协调
辨一辨:
前者为行为信息,后者为物理信息(声音)。
想一想:
一般而言,抵抗力稳定性弱的生态系统,其恢复力稳定性较强。
如农田生态系统其抵抗力稳定性较弱,但其恢复力稳定性较强。
而某些特殊生态系统如荒漠生态系统,其抵抗力稳定性较弱,其恢复力稳定性也较弱。
图1物理信息,图2、图3化学信息。
连一连:
①-c ②-a ③-b
生态系统的信息传递
1.信息传递的模型及解读
(1)该模型为信息传递模式图,属物理模型。
(2)范围
个体
种群
生物群落
环境
生态系统
(3)形式:
分为物理信息、化学信息、行为信息。
(4)可来自于无机环境,也可来自于生物。
(5)方向:
信息传递是双向的。
(6)作用:
信息传递可以调节生物的种间关系。
(7)过程:
信源(信息产生)―→信息道(信息传输)―→信宿反馈作用(信息接收)
阻碍其中的任一环节均不能实现信息的传递。
2.信息传递的作用或应用(见下表)
作用或应用
举 例
有利于生命活动的正常进行
①蝙蝠依靠“回声定位”实现对周围环境的识别、取食与飞行;
②莴苣的种子必须接受某种波长的光信息才能萌发生长
调节生物种间关系,维持生态系统的稳定
①草原上,草返青时,“绿色”为食草动物提供了可采食的信息;
②森林中狼与兔相互依据对方的气味捕食或躲避;
③烟草释放化学物质调控害虫天敌
续表
有利于生物种群的繁衍
①植物开花需光信息刺激;
②昆虫分泌性外激素,引诱异性个体
提高农产品或者畜产品的产量;
对有害动物进行控制
利用模拟动物信息吸引传粉动物,提高果树传粉效率和结实率;
利用音响设备诱捕或驱赶有害动物
3.信息传递与能量流动、物质循环的区别与联系
项目
区 别
联系
来源
途径
特点
范围
能量
流动
太阳能
食物
链或
网
单向流动,
逐级递减
食物链各
营养级生
物间
共同把生态系统各组分联系成一个统一整体;
并调节生态系统的稳定性
物质
循环
生态
系统
反复出现,
循环流动
群落与无
机环境之
间
信息
传递
生物或
无机
多种
往往具有
双向性
生物与生
物之间或
生物与环
境之间
4.生态系统三大基本功能的重要性
任何生态系统都具有能量流动、物质循环和信息传递,它们是生态系统的基本功能,三者密不可分,但各有不同。
(1)能量流动——生态系统的动力。
(2)物质循环——生态系统的基础。
(3)信息传递——决定能量流动和物质循环的方向和状态。
高考理综命题对本考点考查频率较低,若出题多将信息传递与生态系统结构或能量流动、物质循环结合予以综合考查。
(2012山东卷、2011安徽卷就是这样命题的)
【典例1】
阅读下面两段材料,运用所学知识回答问题。
材料一 雌蚕蛾能释放一种性引诱剂,可以把3km以外的雄蚕蛾吸引过来。
虽然每只雌蚕蛾所释放的引诱剂的量不到0.01mg,但雄蚕蛾却仍可对其作出反应。
有趣的是雄蚕蛾对密封在玻璃瓶中的雌蚕蛾虽然看得见,但却无动于衷。
材料二 在防治害虫上,利用性引诱剂“迷向法”防治害虫效果显著。
其具体做法是:
在田间释放过量的人工合成的性引诱剂,使雄虫无法辨认雌虫的方位,或者使它的气味感受器变得不适应或疲劳,不再对雌虫有反应,从而干扰害虫的正常交尾活动。
(1)材料一说明使雄蚕蛾作出反应的性引诱剂属于________信息,而不是________信息,不是由视觉引起的。
(2)材料一体现了信息传递的什么作用?
________________________________________________________________________。
(3)微量的性引诱剂就可引起同种雄蚕蛾的反应,说明引诱剂具有________性和________性。
(4)从材料二可以看出,“迷向法”并不能直接杀死害虫,而是通过________,从而使害虫种群的________率下降,降低对作物的危害。
解析
(1)材料一中,由于玻璃瓶的阻挡,阻碍了性引诱剂的传播和接收,但并没有阻挡视线,结果雄蚕蛾没有反应,说明昆虫的性引诱剂是通过空气传播的,属于化学信息,而不是由视觉接收的物理信息。
(2)信息传递的作用主要表现在三个方面:
即维持生命活动的正常进行、有利于生物种群的繁衍及调节生物的种间关系,材料一表明性引诱剂有利于雌雄虫的正常交配和繁衍。
(3)回答本题要特别注意“微量”和“同种”这两个关键词。
(4)“迷向法”能干扰雌雄虫的正常交尾,从而降低出生率,这将降低害虫的种群密度,从而降低其对作物的危害。
答案
(1)化学 物理
(2)信息的传递有利于种群的繁衍 (3)高效 专一 (4)干扰雌雄虫的正常交尾 出生
【训练1】
下列各项,属于物理信息的是________________;
属于化学信息的是________;
属于行为信息的是________。
(1)哺乳动物的体温
(2)鸟类鸣叫 (3)红外线 (4)萤火虫发光 (5)植物分泌的化学物质 (6)电磁波 (7)昆虫发出的声音 (8)昆虫的性信息素 (9)植物开花 (10)蓟和刺 (11)紫外线 (12)蜜蜂跳舞
答案
(1)、
(2)、(3)、(4)、(6)、(7)、(9)、(10)、(11)
(5)、(8) (12)
生态系统的稳定性
1.稳定性表现
(1)结构的相对稳定:
生态系统中动植物的种类及数量一般不会有太大的变化,一般相关种群数量呈现周期性变化,可用如图曲线表示:
(2)功能的相对稳定:
生物群落的能量输入与输出相对平衡,物质的输入与输出保持相对平衡。
2.生态系统具有稳定性的原因
生态系统具有自我调节能力。
负反馈调节是生态系统自我调节能力的基础。
(1)生态系统的结构与自我调节能力的关系
生态系统的成分
食物网
自我调节能力
越多
越复杂
大
越少
越简单
小
(2)生态系统的自我调节能力不是无限的,当外界干扰因素的强度超过一定限度时,生态系统的自我调节能力迅速丧失,生态系统将难以恢复平衡。
3.生态系统的反馈调节
当生态系统某一成分发生变化的时候,它必然会引起其他成分出现一系列的相应变化,这种变化又反过来影响最初发生变化的那种成分的现象。
(2)正、负反馈调节的比较
调节方式
比较内容
负反馈调节
正反馈调节
作用
是生态系统自我调节能力的基础,能使生态系统达到和保持平衡
使生态系统远离平衡状态
结果
抑制或减弱最初发生变化的那种成分所发生的变化
加速最初发生变化的那种成分所发生的变化
实例
森林中的食虫鸟和害虫的数量变化
已经污染的湖泊中污染状况加剧
图示
4.生态系统抵抗力稳定性、恢复力稳定性和总稳定性的关系(如下图)
(1)图中两条虚线之间的部分表示生态系统功能正常的作用范围。
(2)y表示一个外来干扰使之偏离这一范围的大小,偏离的大小可以作为抵抗力稳定性强弱的指标,偏离大说明抵抗力稳定性弱,反之,抵抗力稳定性强,如热带雨林与草原生态系统相比,受到相同干扰,草原生态系统的y值要大于热带雨林的y值。
(3)x可以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,恢复力稳定性强。
(4)TS表示曲线与正常范围之间所围成的面积可做为总稳定性的定量指标,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低。
抵抗力稳定性和恢复力稳定性的含义、生态系统的稳定性与生态系统结构的关系、生态系统稳定性的原理在实践中的应用都是高考中常考的知识点。
考试题型有选择题,也有非选择题。
【典例2】
如图中,两条虚线之间的部分表示生态系统稳定性的正常范围:
y表示一个外来干扰使之偏离这一范围的大小;
x表示恢复到原状态所需的时间。
请回答下列问题。
(1)生态系统结构复杂,各组分间通过________和________紧密联系,形成统一整体;
同时,________调节着生物种间关系,以维持生态系统的稳定性。
(2)生态系统稳定性的基础是________。
若要保持一个封闭生态系统的稳定性,必须从外界源源不断的输入________________________________________________________________________。
(3)对a、b两个生态系统施加相同强度的干扰,若ya>
yb,则这两个生态系统的抵抗力稳定性的关系为a________b(>
、<
或=);
对同一生态系统来说,x和y的关系为________________________________________________________________________。
(4)环境污染是影响生态系统稳定性的因素之一。
研究环境污染物对生物的影响,可用于生态风险评估。
进行生态风险评估时,要计算出一个风险商数(RQ),若RQ<
1显示污染物对生物的健康只构成低风险,RQ≥1则显示污染物可能对生物有害。
请根据表中的RQ值预测污染物对4种生物生存和该生态系统稳态的影响。
生物种类
RQ
汞(Hg)
铅(Pb)
A
某种小乔木
0.75
0.55
B
某种植食动物
1.26
0.84
C
某种大型真菌
0.91
0.48
D
某种肉食动物
1.25
2.05
解析
(1)物质循环、能量流动和信息传递将生态系统的各组成成分联成一个统一整体。
(2)物质是循环的,因此一个生态系统可以实现物质上的自给自足;
而能量流动是单向、递减的,因此必须有源源不断的能量输入,才能保持封闭生态系统的稳定性。
(3)在相同强度的干扰下ya>
yb,表明a生态系统受到的影响更大,其抵抗力稳定性低。
偏离正常范围越大,恢复需要的时间就越长,故x和y呈正相关。
(4)根据RQ的含义可判断表中污染物对4种生物生存和该生态系统稳态的影响。
答案
(1)能量流动 物质循环 信息传递
(2)一定的自我调节能力 能量 (3)<
正相关 (4)对四种生物生存的影响:
D内两种污染物的RQ>
1,B内汞的RQ>
l,污染物会威胁这些生物的生存,由于A和C生物体内两种污染物的RQ<
1,其生存不会受到威胁。
该生态系统的生物多样性会降低,抵抗力稳定性会降低。
【训练2】
生态系统结构越复杂,其自我调节能力就越强,原因是( )。
①处于同一营养级的生物种类多 ②能量可能通过不同的食物链传递 ③某营养级中部分生物减少或消失,可由该营养级的其他生物代替 ④能量流经各营养级时,是逐级递减的
A.①②③④B.①②③C.①③④D.③④
解析 一般来说,生态系统的营养结构越复杂,处于同一营养级的生物种类越多,食物链和食物网就越复杂;
假如其中的某营养级的生物减少,可由该营养级的其他生物代替,整个生态系统的结构和功能仍然能够维持在相对稳定的状态。
能量流动是逐级递减的,这与生态系统的自我调节能力无关。
答案 B
规避3个易错点
易错点1 信息传递相关易错点辨析
点 拨
(1)生态系统中信息的种类因传播途径的不同而不同。
如孔雀开屏,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。
(2)鸟类或其他动物报警,若通过声音(尖叫)则属于物理信息,若通过特殊的动作(突然飞起)则属于行为信息。
(3)涉及到声音、颜色、植物形状、磁力、温度、湿度这些信号,通过动物感觉器官皮肤、耳朵、眼、心或植物光敏色素、叶、芽对光、重力等感觉,上述信息则判断为物理信息。
(4)若涉及到化学物质——挥发性这一特点则判断为化学信息。
(5)范围——同种生物个体之间(性外激素、蜜蜂舞蹈及孔雀开屏等);
异种生物之间(物理、化学、行为中警示作用)和生物与无机环境之间(主要有物理信息中光、磁等)。
(6)方向——一般为双向,与物质循环和能量流动不同。
易错点2 抵抗力稳定性与恢复力稳定性并不都呈负相关
点 拨 在某些特殊生态系统,抵抗力稳定性和恢复力稳定性都很低,如北极苔原生态系统和荒漠生态系统。
易错点3 抵抗力稳定性和恢复力稳定性的判断
点 拨 某一生态系统在彻底破坏之前,受到外界干扰,遭到一定程度的破坏而恢复的过程,应视为抵抗力稳定性,如河流轻度污染的净化;
若遭到彻底破坏,则其恢复过程应为恢复力稳定性,如火灾后草原的恢复等。
纠错演练
1.农场中种植着粮食作物、果树、饲养着家禽、家畜等。
运用生态系统信息传递的原理,可以有效提高农畜产品的产量。
下列措施不属于此项原理的是( )。
A.圈养家畜,散养家禽
B.施放过量的性引诱剂,干扰害虫的正常交尾
C.延长家禽的光照时间,提高产蛋率
D.人工控制作物光周期,达到早熟、高产的目的
解析 性引诱剂属于化学信息,光照属于物理信息。
圈养家畜,散养家禽是根据家畜、家禽的生活习性进行的,不属于信息传递。
答案 A
2.某池塘中,早期藻类大量繁殖,食藻浮游动物水蚤大量繁殖,藻类减少,接着又引起水蚤减少。
后期排入污水,引起部分水蚤死亡,加重了污染,导致更多水蚤死亡。
关于上述过程的叙述,正确的是( )。
A.早期不属于负反馈,后期属于负反馈
B.早期属于负反馈,后期不属于负反馈
C.早期、后期均属于负反馈
D.早期、后期均不属于负反馈
解析 一个过程的结果反过来作用于这个过程,称反馈调节;
如果是使这个过程加强,就叫正反馈调节,如果是使这个过程减弱,就叫负反馈调节。
池塘早期,藻类的增多(过程),导致水蚤增多(结果),结果藻类减少(减弱),故属于负反馈调节;
池塘后期,水体污染(过程),导致大量水蚤死亡(结果),从而使水体进一步污染(加强),故属于正反馈调节。
1.(海南高考卷)某种植物上栖息着一定数量的甲、乙两种昆虫和蜘蛛。
甲、乙两种昆虫均以该植物为食,蜘蛛以乙昆虫为食。
甲昆虫在白天活动,乙昆虫在夜晚活动。
甲昆虫采食该种植物的叶片后,植物会释放出挥发性的物质X,X既可吸引甲昆虫的天敌,也能驱赶乙昆虫。
请回答下面的问题。
(1)上述现象中,X分别在________________________________________________________________________之间进行传递。
(2)影响甲昆虫活动的信息有两大来源,分别是________和________。
影响乙昆虫活动的信息种类是________。
蜘蛛在蜘蛛网上捕食乙昆虫所利用的信息种类是________。
(3)若在上述植物上施用人工合成的物质X,短期内该植物上甲昆虫天敌和乙昆虫天敌数量的变化是________________________________________________________________________。
解析 植物释放的物质X可以在植物与甲昆虫的天敌、植物与乙昆虫之间传递。
影响甲昆虫活动的信息有两大来源——无机环境和生物;
影响乙昆虫活动的信息种类是化学信息和物理信息;
蜘蛛在蜘蛛网上捕食乙昆虫是通过感知蛛网的震动来实现的,属于物理信息。
物质X可吸引甲昆虫的天敌,所以甲昆虫天敌数量增加;
能驱赶乙昆虫,使乙昆虫减少,所以乙昆虫天敌数量减少。
答案
(1)植物与甲昆虫的天敌、植物与乙昆虫
(2)无机环境 生物 化学信息和物理信息(其他合理答案也可) 物理信息(其他合理答案也可) (3)甲昆虫天敌数量增加,乙昆虫天敌数量减少
2.(2012·
海南单科,20)某河流中五年前引进了一种外来植物(甲)。
跟踪调查发现,五年来,该河流中甲种群密度逐年显著增加,土著食草鱼类和水草的种群密度逐年显著减少。
下列叙述正确的是( )。
A.五年来该河流中甲种群的种内斗争不断增强
B.甲的引进并不能改变该河流生态系统的结构
C.大量投放土著食草鱼类可有效地控制甲的蔓延
D.该河流中所有的生物和底泥共同组成河流生态系统
解析 本题主要考查外来物种入侵对生态系统稳定性的影响方面的知识。
刚进入一个新环境中的物种,最初种群密度会显著增加,同时由于该种群密度的增大,种内斗争也在加剧。
甲的引进改变了该生态系统的成分、食物链、食物网,即:
改变了该生态系统的结构。
要有效地控制甲的蔓延,就要投入与甲有竞争或捕食关系的生物,而土著食草鱼类不食甲,只食当地水草,大量投放土著食草鱼类不能控制甲的蔓延。
该河流中所有的生物、底泥、水、空气、阳光等共同组成一个生态系统。
3.(2011·
海南单科,22)某地区常年栖息着30万只鸟类,其中灰椋鸟占了最大优势,数量达10万只之多,灰椋鸟是农林害虫的天敌,喜好群体活动,常集结成庞大的鸟群在天空盘旋,形成壮观的风景。
该地区为打造灰椋鸟品牌,计划在林区大规模清除其他树种,并改种灰椋鸟喜居的树种,欲招引20万只以上灰椋鸟,该计划的实施将使该地区( )。
A.灰椋鸟种内斗争必然减弱
B.鸟的种类必然增加
C.农林害虫数量必然大幅度上升
D.生态系统的结构必然发生变化
解析 种植单一树种会使生态系统的生物种类减少,生态系统的营养结构变得简单,生态系统的自动调节能力减小,生态系统可能会遭到破坏,故D正确;
单一树种使害虫种类减少,以害虫为食的鸟类减少,B错误;
招引20万只以上灰椋鸟,必然会使其种内斗争加强及农林害虫数量减少,A、C错误。
答案 D
4.(福建高考卷)下列有关生态系统稳定性的叙述,不正确的是( )。
A.生态系统具有自我调节能力,这是生态系统稳定性的基础
B.生态系统内部结构与功能的协调,可以提高生态系统稳定性
C.生物多样性对维持生态系统稳定性具有重要作用,体现了其间接价值
D.生态系统中的组成成分越多,食物网越复杂,生态系统恢复力稳定性就越强
解析 生态系统中的组成成分越多,食物网越复杂,其自我调节能力就越强,抵抗力稳定性就越强,恢复力稳定性就越弱,所以D不正确。
学科内综合性考查
5.(2011·
江苏卷)池塘养殖普遍存在由于饵料,鱼类排泄物、换水不及时等引起的水体污染现象,研究者设计了一种循环水池塘养殖系统(如下图)。
(1)与自然池塘相比,人工养殖池塘生态系统恢复力稳定性________。
人工养殖池塘水体的N、P含量容易升高,会引起水体的富营养化;
藻类等浮游生物大量繁殖、加之死亡后被微生物分解,引起水体的溶氧量下降,造成鱼类等死亡,进一步破坏了生态系统稳态,这种调节方式称为________。
(2)与传统养殖池塘相比,该养殖系统增加的生态工程设施有________。
可以通过在这些设施内栽植水生植物、放养滤食动物等措施,起到对水体的________,有效减少水体中的N、P等含量。
(3)该养殖系统设计为前一池塘上层水流入后一池塘底部,实现水层交换,其目的有________、________。
(4)该养殖系统中串联的池塘不宜过多,因为________。
(5)保持池塘水体中适当的N、P含量是必要的,该养殖系统可以通过________、________进行调控。
解析
(1)与自然池塘相比,人工养殖池塘生态系统中的组分较少,营养结构简单,抵抗力稳定性较低,恢复力稳定性较高。
生态系统稳定性的维持是正反馈调节和负反馈调节共同作用的结果,正反馈调节使生态系统远离平衡状态,负反馈调节使生态系统维持在相对稳定的状态。
(2)该生态系统属于人工设计的生态工程。
与传统养殖池塘相比,增加了生态塘和潜流湿地等设施。
生态塘和潜流湿地中的水生植物和滤食动物能够有效减少水体中N、P等的含量,起到净化水体的作用。
(3)通过设备将前一池塘上层水导入下一个池塘的底部,可以实现上、下水层的交换,增加水中的溶氧量和提高饵料的利用率。
(4)随着养殖塘中生物体排放的有机污水的积累,越靠后的养殖塘中微生物分解有机物产生的N、P含量会越高,从而造成水体富营养化,故该养殖系统中串联的池塘不宜过多。
(5)为保持池塘水体中适当的N、P含量,可以通过不间断地补水和排水来实现,或者是通过水泵控制水的流量来实现。
答案
(1)高 正反馈调节
(2)生态塘和潜流湿地 净化作用 (3)增加水中的溶氧量 提高饵料的利用率 (4)后面池塘水体中的N和P含量(浓度)越来越高
(5)补水和排水 水泵控制水的流量(循环频次)
(时间:
45分钟)
A级 基础演练
1.(2013·
江西协作体联考)据了解,野生扬子鳄种群的雌、雄比例一般稳定在5∶1左右,这样的性别比是由孵化时的温度所决定的。
繁殖季节雄性扬子鳄发出“轰轰”的声音,雌性扬子鳄则根据声音大小选择巢穴位置。
当声音大时,雌鳄选择将巢穴筑于山凹浓荫潮湿温度较低处,则会产生较多的雌鳄。
以上事实说明生态系统中信息传递( )。
A.能够调节生物种间关系,以维持生态系统的稳定
B.维持生物体正常生命活动,调节生物内环境的稳态
C.影响生物种群的繁衍,维持种群数量的稳定
D.对生物进行自然选择,促进生物进化
解析 根据题干信息可知,生态系统中信息传递能够影响生物种群的繁衍,维持种群数量的稳定。
答案 C
2.(2011·
山东潍坊一模,25)蟑螂喜好在夜间出来活动。
科学家把蟑螂放在实验室里,人为地将实验室的白天和黑夜加以颠倒,大约经过一个星期,蟑螂就在人造的“黑夜”时间活动(尽管实际上是白天)。
这个实验说明( )。
A.蟑螂能感受物理信息的改变
B.信息传递是生态系统的重要功能之一
C.化学信息可以影响蟑螂的行为
D.蟑螂可以感受一切信息刺激
解析 信息传递是生态系统的重要功能之一,光对生物的影响属于物理信息的传递。
3.(2013·
潍坊、
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