課時(shí)7生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)、信息傳遞和穩(wěn)定性課標(biāo)要求核心考點(diǎn)五年考情核心素養(yǎng)對接1.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；2.闡明某些有害物質(zhì)會通過食物鏈不斷地富集的現(xiàn)象；3.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；4.解釋生態(tài)系統(tǒng)具有保持或恢復(fù)自身結(jié)構(gòu)和功能相對穩(wěn)定，并維持動態(tài)平衡的能力；5.舉例說明生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性會受到自然或人為因素的影響，如氣候變化、自然事件、人類活動或外來物種入侵等；6.闡明生態(tài)系統(tǒng)在受到一定限度的外來干擾時(shí)，能夠通過自我調(diào)節(jié)維持穩(wěn)定；7.設(shè)計(jì)并制作生態(tài)瓶，觀察和比較不同生態(tài)瓶中生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，撰寫報(bào)告分析其原因生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)2023：遼寧T17、湖北T7和T9、廣東T13、浙江1月T1；2022：河北T18B、遼寧T23（1）；2021：廣東T17；2020：全國ⅢT61.生命觀念——簡述物質(zhì)循環(huán)、信息傳遞的過程和特點(diǎn)，建立生態(tài)系統(tǒng)的整體性觀念；分析生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，構(gòu)建穩(wěn)態(tài)與平衡觀。2.科學(xué)思維——嘗試運(yùn)用結(jié)構(gòu)分析法、模型建構(gòu)法、定量分析法等分析生態(tài)系統(tǒng)的功能和穩(wěn)定性。3.科學(xué)探究——通過“探究土壤微生物的分解作用”“設(shè)計(jì)制作生態(tài)缸，觀察其穩(wěn)定性”的實(shí)驗(yàn)，提高實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、方案實(shí)施及觀察、分析能力。4.社會責(zé)任——通過實(shí)例分析，理解物質(zhì)循環(huán)、信息傳遞在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用；針對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)提出提高其穩(wěn)定性、使人與自然均受益的改進(jìn)建議生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞2023：湖南T4A；2022：湖南T8B；2021：海南T24（2）、河北T13D、江蘇T9C、福建T18（1）；2019：天津T5A、全國ⅠT31（3）、江蘇T6D、海南T25A生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性2023：重慶T17（4）、廣東T21、湖南T13A、全國乙T31（2）（3）、浙江1月T22（3）、海南T19（5）；2022：河北T18C和T22（3）、海南T5B、遼寧T11D、江蘇T10D；2021：湖南T4CD、河北T12C、遼寧T11D；2019：天津T7（4）、江蘇T15B命題分析預(yù)測1.高考對生態(tài)系統(tǒng)的功能的考查頻率較高，且往往結(jié)合一定情境（包括文字背景、圖示和表格等）進(jìn)行考查。生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性多結(jié)合種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能等進(jìn)行綜合考查。題型既有選擇題，也有非選擇題。2.預(yù)計(jì)2025年高考依然會將生態(tài)系統(tǒng)的功能及穩(wěn)定性與生態(tài)學(xué)的其他知識綜合起來進(jìn)行考查，突出對科學(xué)思維和社會責(zé)任的考查考點(diǎn)1生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)1.物質(zhì)循環(huán)的概念和碳循環(huán)2.生物富集3.能量流動和物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系項(xiàng)目能量流動物質(zhì)循環(huán)形式[14]太陽能→化學(xué)能→熱能[15]無機(jī)物?有機(jī)物過程沿[16]食物鏈（網(wǎng)）單向流動在[17]生物群落和[18]非生物環(huán)境之間循環(huán)往返特點(diǎn)[19]單向流動、逐級遞減循環(huán)性、全球性范圍生態(tài)系統(tǒng)[20]各營養(yǎng)級生物圈聯(lián)系（1）在生物群落中它們的流動渠道是食物鏈和食物網(wǎng)，且同時(shí)進(jìn)行，相互依存，不可分割；（2）能量的固定、儲存、轉(zhuǎn)移和釋放，都離不開物質(zhì)的合成和分解等過程；（3）物質(zhì)是能量沿食物鏈（網(wǎng)）流動的[21]載體，能量是物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)中循環(huán)往返的[22]動力4.探究土壤微生物的分解作用（1）實(shí)驗(yàn)原理：①土壤中存在的細(xì)菌、真菌等微生物是[23]分解者。②分解者的作用是將環(huán)境中的[24]有機(jī)物分解為無機(jī)物，分解速度與環(huán)境中的溫度、水等因素相關(guān)。（2）實(shí)驗(yàn)方案及結(jié)論比較項(xiàng)目參考案例1參考案例2實(shí)驗(yàn)假設(shè)土壤微生物能分解落葉使之腐爛土壤微生物能分解淀粉實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)組對土壤進(jìn)行[25]滅菌處理A燒杯中加入一定量的土壤浸出液和淀粉糊對照組對土壤不做處理B燒杯中加入等量的蒸餾水和淀粉糊自變量土壤中是否含[26]微生物是否含有土壤浸出液實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象在相同時(shí)間內(nèi)實(shí)驗(yàn)組落葉的腐爛程度小于對照組AA1不變藍(lán)A2[27]產(chǎn)生磚紅色沉淀BB1變藍(lán)B2[28]無磚紅色沉淀結(jié)論分析[29]土壤微生物對落葉有分解作用土壤浸出液中的微生物能分解淀粉注：在A1、B1中加入碘液，在A2、B2中加入斐林試劑并加熱?；A(chǔ)自測1.生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)指的是各種化合物在生物群落與非生物環(huán)境之間往復(fù)循環(huán)。（×）2.植物可通過呼吸作用和光合作用參與生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)。（√）3.物質(zhì)循環(huán)和能量流動是兩個(gè)相對獨(dú)立的過程。（×）4.只有在光照的條件下，生態(tài)系統(tǒng)的能量流動和物質(zhì)循環(huán)才是同時(shí)進(jìn)行的。（×）5.能量流動的起點(diǎn)通常是生產(chǎn)者固定的太陽能，終點(diǎn)是散失的熱能；而物質(zhì)循環(huán)中物質(zhì)在非生物環(huán)境與生物群落之間循環(huán)往返，無起點(diǎn)和終點(diǎn)。（√）6.一個(gè)完善的生態(tài)系統(tǒng)不需要從外界獲得任何物質(zhì)和能量補(bǔ)給，就能長期維持其正常功能。（×）7.生物富集的物質(zhì)會沿著食物鏈、食物網(wǎng)在生物體內(nèi)聚集，營養(yǎng)級越高，濃度也越高。（√）8.減少化石燃料的大量使用可消除溫室效應(yīng)的形成；（×）碳循環(huán)中無機(jī)碳通過光合作用和化能合成作用進(jìn)入生物群落[2023江蘇，T4B、C]。（√）9.“過腹還田”可使農(nóng)作物秸稈得到多途徑的利用[2022浙江6月，T18D]。（√）10.碳在池塘生物群落中主要以有機(jī)物的形式傳遞，碳循環(huán)具有全球性的主要原因是大氣中的二氧化碳可以隨著大氣環(huán)流在全球范圍內(nèi)流動[2021河北，T22（4）]。情境應(yīng)用氮元素在生物群落和非生物環(huán)境之間是不斷循環(huán)的，為什么還要往農(nóng)田中不斷地施加氮肥呢？提示農(nóng)田是人工生態(tài)系統(tǒng)，是以提高農(nóng)作物的產(chǎn)量，使能量更多地流向人類，滿足人類需要為目的的。農(nóng)田土壤中氮的含量往往不足以使作物高產(chǎn)，加之農(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，這與物質(zhì)循環(huán)并不矛盾。深度思考1.請從物質(zhì)與能量觀的角度解釋大氣中的碳被固定進(jìn)入生物群落的過程中的物質(zhì)變化和能量變化。提示（1）物質(zhì)變化：大氣中的碳以CO2的形式首先被光合作用暗反應(yīng)中的C5固定形成C3，然后C3在ATP和NADPH的作用下被還原成C5和（CH2O）等。（2）能量變化：光能轉(zhuǎn)化為ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能，再轉(zhuǎn)化為有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能。2.生物富集作用與能量流動的特點(diǎn)相同嗎？提示不相同。能量在沿食物鏈流動時(shí)逐級遞減，而農(nóng)藥或重金屬鹽等存在生物富集作用，營養(yǎng)級越高，生物體內(nèi)這些物質(zhì)濃度越高。3.生物圈是不是一個(gè)在物質(zhì)、能量上自給自足的系統(tǒng)？為什么？提示（1）生物圈是一個(gè)在物質(zhì)上自給自足的系統(tǒng)。因?yàn)樯锶κ侵傅厍蛏系娜可锱c其非生物環(huán)境的總和，通過物質(zhì)循環(huán)構(gòu)成一個(gè)在物質(zhì)上自給自足的系統(tǒng)。（2）生物圈不是一個(gè)在能量上自給自足的系統(tǒng)。因?yàn)槟芰吭谏鷳B(tài)系統(tǒng)中單向流動、逐級遞減，因此生物圈必須不斷得到來自系統(tǒng)外的能量補(bǔ)充，以便維持生態(tài)系統(tǒng)的正常功能。研透高考明確方向命題點(diǎn)1碳循環(huán)的過程和特點(diǎn)分析1.[全國Ⅲ高考]生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)包括碳循環(huán)和氮循環(huán)等過程。下列有關(guān)碳循環(huán)的敘述，錯(cuò)誤的是（A）A.消費(fèi)者沒有參與碳循環(huán)的過程B.生產(chǎn)者的光合作用是碳循環(huán)的重要環(huán)節(jié)C.土壤中微生物的呼吸作用是碳循環(huán)的重要環(huán)節(jié)D.碳在無機(jī)環(huán)境與生物群落之間主要以CO2形式循環(huán)解析消費(fèi)者的存在能加快生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)，A錯(cuò)誤；大氣中的二氧化碳庫中的碳進(jìn)入生物群落是通過生產(chǎn)者的光合作用或化能合成作用實(shí)現(xiàn)的，生產(chǎn)者的光合作用是碳循環(huán)的重要環(huán)節(jié)，B正確；土壤中的微生物可以通過呼吸作用將含碳有機(jī)物中的碳返回大氣中，因此土壤中微生物的呼吸作用是碳循環(huán)的重要環(huán)節(jié)，C正確；碳在生物群落和無機(jī)環(huán)境之間的循環(huán)主要以CO2的形式進(jìn)行，在生物群落內(nèi)部主要以含碳有機(jī)物的形式傳遞，D正確。命題變式[設(shè)問拓展型]碳循環(huán)中，藍(lán)細(xì)菌能將大氣中的CO2轉(zhuǎn)化為生物體內(nèi)的含碳有機(jī)物；氮循環(huán)中，相關(guān)細(xì)菌能將動植物遺體中的氮和動物代謝過程中產(chǎn)生的含氮廢物轉(zhuǎn)化為N2，上述過程中的藍(lán)細(xì)菌和相關(guān)細(xì)菌分別屬于生態(tài)系統(tǒng)組成成分中的生產(chǎn)者、分解者。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中為了提高產(chǎn)量和效益，往往要施用氮肥，從能量流動的角度分析，其目的是補(bǔ)充植物生長發(fā)育中所需元素，使能量持續(xù)高效地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠?。解析藍(lán)細(xì)菌內(nèi)含有藻藍(lán)素和葉綠素及進(jìn)行光合作用相關(guān)的酶，可以進(jìn)行光合作用，屬于生產(chǎn)者；細(xì)菌大多數(shù)是異養(yǎng)生物，屬于分解者。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，施用氮肥可以為植物提供生長所必需的元素，有利于物質(zhì)的合成。物質(zhì)是能量的載體，所以有利于能量持續(xù)高效地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠帧?.[浙江4月高考，6分]某生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的部分示意圖如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：（1）圖中的字母D表示大氣中的CO2，由于許多因素的影響，其含量夏季低于冬季。（2）CO2被生產(chǎn)者吸收轉(zhuǎn)變成體內(nèi)物質(zhì)進(jìn)入生物群落，再被圖中的A、B的呼吸作用和C的分解作用以及E的燃燒，轉(zhuǎn)變成CO2后重新循環(huán)。若此生態(tài)系統(tǒng)中的生物群落處在正常演替過程中，生產(chǎn)者吸收的CO2量大于整個(gè)生物群落排放的CO2量。（3）若將本題圖修改為該生態(tài)系統(tǒng)的能量流動示意圖，可將D的含義改為非生物環(huán)境，其他字母及文字代表的含義不變，還需要修改之處有：增加“光→A”、取消“→E→D”、取消“D→A”。解析（1）首先根據(jù)雙向箭頭確定示意圖中的A為生產(chǎn)者、D為大氣中的CO2，然后再依次確定B為消費(fèi)者、C為分解者、E為化石燃料。由于冬季天氣寒冷，人們通過各種方式取暖，且夏季植物光合作用旺盛，一般情況下夏季大氣中CO2含量低于冬季。（2）CO2通過生產(chǎn)者的光合作用或化能合成作用進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)，之后可通過生產(chǎn)者和消費(fèi)者的呼吸作用等進(jìn)入大氣。正常演替過程中的生物群落，生產(chǎn)者吸收的CO2量應(yīng)大于整個(gè)生物群落排放的CO2量，這樣有利于演替的正常進(jìn)行。（3）若將本題圖修改為該生態(tài)系統(tǒng)的能量流動示意圖，通過呼吸作用等產(chǎn)生的熱能都指向D中，所以D為非生物環(huán)境，生產(chǎn)者不能利用熱能，要取消“D→A”。命題變式[圖形變換型]如圖為碳循環(huán)局部示意圖，下列有關(guān)敘述正確的是（D）A.圖中至少有3條食物鏈B.碳在生物群落內(nèi)以CO2的形式進(jìn)行流動C.CO2只能通過綠色植物的光合作用進(jìn)入生物群落D.增加E的數(shù)量和減少化石燃料的燃燒均有利于緩解溫室效應(yīng)解析據(jù)圖分析可知，A為大氣中的二氧化碳庫，E為生產(chǎn)者，F(xiàn)為初級消費(fèi)者，D為次級消費(fèi)者，B為三級消費(fèi)者，C為分解者。食物鏈只包括生產(chǎn)者和消費(fèi)者，故圖中至少有一條食物鏈，A錯(cuò)誤；碳在生物群落內(nèi)以含碳有機(jī)物的形式進(jìn)行流動，B錯(cuò)誤；CO2除了通過綠色植物的光合作用，還可以通過某些微生物的化能合成作用進(jìn)入生物群落，C錯(cuò)誤；增加E（生產(chǎn)者）的數(shù)量可加強(qiáng)對CO2的吸收，減少化石燃料的燃燒可減少CO2的排放，這兩種方式均有利于緩解溫室效應(yīng)，D正確。命題點(diǎn)2生物富集作用3.[2023哈爾濱質(zhì)監(jiān)]生物富集效率可以用生物富集系數(shù)（BCF）進(jìn)行量化，計(jì)算公式為BCF＝生物體中某種物質(zhì)的濃度/環(huán)境中同種物質(zhì)的濃度，以下有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是（C）A.生物富集的過程一般是沿著食物鏈和食物網(wǎng)進(jìn)行的B.生物富集效率會受生物特性、有害物質(zhì)性質(zhì)及環(huán)境因素的影響C.BCF越大，說明該物質(zhì)越容易在生物體內(nèi)分解D.生物富集具有全球性解析由“BCF＝生物體中某種物質(zhì)的濃度/環(huán)境中同種物質(zhì)的濃度”可知，BCF越大，說明該物質(zhì)越難在生物體內(nèi)分解，C錯(cuò)誤。4.[2023浙江6月節(jié)選，6分]地球上存在著多種生態(tài)系統(tǒng)類型，不同的生態(tài)系統(tǒng)在物種組成、結(jié)構(gòu)和功能上的不同，直接影響著各生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展過程?；卮鹣铝袉栴}：（1）在消殺某草原生態(tài)系統(tǒng)中的害蟲時(shí)，噴施了易在生物體內(nèi)殘留的殺蟲劑Q，一段時(shí)間后，在該草原不同的生物種類中均監(jiān)測到Q的存在，其含量如圖所示（圖中數(shù)據(jù)是土壤及不同營養(yǎng)級生物體內(nèi)Q的平均值）。由圖可知，隨著營養(yǎng)級的遞增，Q含量的變化規(guī)律是逐級積累（或增大）；在同一營養(yǎng)級的不同物種之間，Q含量也存在差異，如一年生植物與多年生植物相比，Q含量較高的是多年生植物。因某些環(huán)境因素變化，該草原生態(tài)系統(tǒng)演替為荒漠，影響演替過程的關(guān)鍵環(huán)境因素是溫度和水分。該演替過程中，草原中的優(yōu)勢種所占據(jù)生態(tài)位的變化趨勢為逐漸減小。（2）農(nóng)田是在人為干預(yù)和維護(hù)下建立起來的生態(tài)系統(tǒng)，人類對其進(jìn)行適時(shí)、適當(dāng)?shù)馗深A(yù)是系統(tǒng)正常運(yùn)行的保證。例如在水稻田里采用燈光誘殺害蟲、除草劑清除雜草、放養(yǎng)甲魚等三項(xiàng)干預(yù)措施，其共同點(diǎn)都是干預(yù)了系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動；在稻田里施無機(jī)肥，是干預(yù)了系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)過程。解析（1）從圖中數(shù)據(jù)可知，隨著營養(yǎng)級遞增，Q含量的變化規(guī)律是逐漸積累。某些物質(zhì)，如Q等，具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、難以分解、無法排出等特點(diǎn)，其在生物體內(nèi)的含量會隨著生物體年齡的增長而增加，因此，與一年生植物相比，多年生植物體內(nèi)Q的含量較高。因某些環(huán)境因素變化，該草原生態(tài)系統(tǒng)演替為荒漠，影響演替過程的關(guān)鍵環(huán)境因素是溫度和水分。該演替過程中，草原中的優(yōu)勢種會被替代，草原中優(yōu)勢種的生態(tài)位逐漸減小。（2）在水稻田里用燈光誘殺害蟲、除草劑清除雜草、放養(yǎng)甲魚都干預(yù)了系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動。一般來說，土壤中的有機(jī)物被分解者分解為無機(jī)物后才能被生產(chǎn)者利用，在稻田里施無機(jī)肥，無機(jī)肥中的無機(jī)營養(yǎng)可被生產(chǎn)者直接利用。因此，在稻田里施無機(jī)肥干預(yù)了系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)過程。命題點(diǎn)3探究土壤微生物的分解作用5.[多選]某生物興趣小組以帶有落葉的表層土壤（深5cm左右）為實(shí)驗(yàn)材料，研究土壤微生物在適宜溫度下的分解作用，對土壤的處理情況如表所示。下列有關(guān)敘述正確的是（ACD）組別1組2組3組4組土壤處理滅菌不滅菌滅菌不滅菌土壤濕度濕潤濕潤較干燥較干燥A.該實(shí)驗(yàn)?zāi)芴骄坎煌寥罎穸葪l件下，土壤微生物對落葉的分解作用B.該實(shí)驗(yàn)的自變量為土壤是否滅菌，因變量是土壤的濕度C.為了控制實(shí)驗(yàn)中的無關(guān)變量，作為實(shí)驗(yàn)材料的落葉也應(yīng)進(jìn)行滅菌處理D.預(yù)期結(jié)論是1、3組的落葉幾乎不被分解，2、4組的落葉被不同程度分解解析根據(jù)題表及題干信息可知，該實(shí)驗(yàn)有兩個(gè)自變量：土壤是否滅菌和土壤濕度。該實(shí)驗(yàn)?zāi)芴骄坎煌寥罎穸葪l件下土壤微生物對落葉的分解作用，因變量為落葉分解程度，A正確、B錯(cuò)誤。作為實(shí)驗(yàn)材料的落葉也應(yīng)進(jìn)行滅菌處理，防止落葉中的微生物影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，C正確。1、3組土壤滅菌，落葉幾乎不被分解；2、4組沒有滅菌，土壤中的微生物會分解落葉，且在濕潤和較干燥的環(huán)境中對落葉的分解程度不同，D正確。6.[2024大慶適應(yīng)性考試]將當(dāng)年收獲的小麥秸稈剪成小段，分別進(jìn)行露天堆放、水泡和土埋3種方式的處理，重復(fù)3次，每隔15d檢測一次秸稈殘留量，結(jié)果如圖。下列分析合理的是（B）A.秸稈還田后露天堆放是利用秸稈最合理的方式B.溫度、濕度、O2濃度均會影響微生物對秸稈的分解速度C.秸稈殘留量越低說明微生物的分解作用越弱D.從露天堆放、水泡2條曲線可以推測好氧型微生物分解能力高于厭氧型微生物解析土埋方式下秸稈殘留量下降最快，即秸稈分解最快，因此秸稈還田后土埋是最合理的處理方式，A錯(cuò)誤；微生物對秸稈的分解主要通過細(xì)胞呼