2021版新高考生物培优大一轮复习讲义：必修3第9单元第5讲生态系统的信息传递和稳定性

第5讲　生态系统的信息传递和稳定性

生态系统的信息传递

1．信息的概念

日常生活中，一般将可以传播的消息、情报、指令、数据与信号等称作信息。

2．信息的种类(连线)

(1)物理信息　  Ⅰ.化学物质　　    a．蜜蜂跳舞、孔雀开屏

(2)化学信息    Ⅱ.      b．光、声、温度、湿度、磁力

 (3)行为信息   Ⅲ.物理过程        c．有机酸、生物碱和性外激素

[提示]　(1)Ⅲ—b　(2)Ⅰ—c　(3)Ⅱ—a

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。

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．蝙蝠依赖超声波进行定位、取食和飞行，这说明生物体正常的生命活动离不开信息传递。(√)

4．信息传递可来源于无机环境或生物，传递方向均为双向。(×)

[提示]　信息的传递的方向往往是双向的。

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。(√)

1．信息传递是生态系统的三大功能之一，举一例说明其在生物体的种间关系调节中具有何种重要意义？

[提示]　草返青时，绿色为羊提供了可以采食的信息，而当草减少时，羊会另觅取食地。羊和草之间的信息传递有利于调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定。

2．辨析信息传递与能量流动、物质循环的关系

信息传递的类型、作用及应用

1．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(　　)

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

D　[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，D项错误。]

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(　　)

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

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

B　[用黑光灯诱捕法来调查昆虫的种群密度，利用的是昆虫的趋光性特点，这属于生态系统中物理信息传递的应用，A正确；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，B错误；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，C正确；短日照作物黄麻，南种北移可延长生长期，是由“日照长短”这个物理信息对黄麻植物的刺激引起的，D正确。]

　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的，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。

生态系统的功能

3．下列关于生态系统功能的叙述，错误的是(　　)

A．碳元素在生物群落内部主要以有机物的形式流动

B．生态系统中的能量最终以热能形式散失，且不能被生物重新利用

C．虫媒花通过鲜艳的色彩和特殊的气味等物理信息吸引昆虫为其传粉

D．农田通过锄草、治虫等措施可使能量更多地流向对人类有益的部分

C　[虫媒花鲜艳的色彩属于物理信息，特殊的气味则属于化学信息，C错误。]

4．(2019·抚顺市高三一模)根据生态系统的结构和功能相关知识，回答下列问题：

(1)蚯蚓是森林中的土壤动物之一，主要以植物的枯枝败叶为食，从生态系统的成分角度看，蚯蚓是________，该成分在生态系统中的主要作用是_______ ___________________________________，从生态系统的功能角度看，蚯蚓的行为促进了____________________。

(2)许多昆虫都能在特定时期释放吸引异性的信息素，这体现了生态系统信息传递的作用是______________________________________。人们常利用昆虫信息素诱捕或警示有害动物，从而降低害虫密度，其中信息素属于________信息，此过程为________防治，该防治方法的主要优点是_______________________。

(3)桑基鱼塘的生产模式是利用桑叶喂蚕，蚕沙(蚕粪)养鱼，鱼塘泥肥桑，其中蚕沙中所含的能量属于第________营养级所含的能量，蚕沙中的碳元素以________形式流向鱼，桑基鱼塘体现的生态学原理是____________________。

[解析]　(1)从生态系统的成分角度看，蚯蚓属于分解者，蚯蚓作为分解者将动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物。生态系统的主要功能是物质循环和能量流动，从生态系统的功能角度看，蚯蚓促进了物质循环和能量流动。(2)生物种群的繁衍，离不开信息传递，许多昆虫都能在特定时期释放吸引异性的信息素。人们常利用昆虫信息素诱捕或警示有害动物，从而降低害虫密度，其中信息素属于化学信息，此过程为生物防治，该防治方法可防止对人类生存环境的污染。(3)蚕的粪便不属于蚕同化的能量，而是蚕食物中的能量，即第一营养级同化的能量。蚕沙中的碳元素以有机物形式流向鱼。塘泥中微生物将有机物分解为无机物，这样产生的水、二氧化碳、无机盐有利于植物体吸收利用，从而提高植物光合作用速率，提高农作物的产量。桑基鱼塘是生态农业，该生态系统遵循了物质循环再生原理，使整个生产过程进入了废物资源化的良性循环，该生态系统在一定程度上实现了对物质和能量的多级利用。

[答案]　(1)分解者　将动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物　生态系统的物质循环和能量流动　(2)生物种群的繁衍，离不开信息传递　化学　生物　对人类生存环境无污染　(3)一　有机物　实现对能量的多级利用，提高能量的利用率

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)概念

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

①区别

②联系(如图)

一般情况下二者呈负相关，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，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。

1．负反馈调节在生态系统中普遍存在，它是生态系统自我调节能力的基础。(√)

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。

1．稳定性的表现

(1)结构的相对稳定：生态系统中动植物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：生物群落能量的输入量与输出量保持相对平衡，物质的输入与输出保持相对平衡。

(3)生态系统的稳定性是系统内部自我调节的结果，这种调节主要是依靠群落内部种间关系及种内斗争来实现的。

2．影响生态系统稳定性的因素

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。

1．某草原生态系统因轻度污染而遭到部分破坏，但在较短时间内恢复到了污染前状态，这体现了该生态系统具有较强的________(填“抵抗力”或“恢复力”)稳定性；若污染的强度超过一定值，则该生态系统可能崩溃，其原因是什么？

[提示]　恢复力　生态系统的自我调节能力是有限的

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模型解读

(1)图中y表示什么？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？

(2)x表示的含义是什么？

(3)请表述TS的含义及意义。

[提示]　(1)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)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。

生态系统稳定性的综合分析

1．下列有关生态系统稳定性的叙述，不正确的是(　　)

A．抵抗力稳定性弱的生态系统恢复力稳定性一定强

B．湖水自净能力体现了生态系统的自我调节能力

C．适当增加草原生态系统的物种丰富度可有效提高其抵抗力稳定性

D．“野火烧不尽，春风吹又生”体现了生态系统的恢复力稳定性

A　[有些生态系统如极地苔原生态系统，生物种类少，抵抗力稳定性弱，但由于温度极低，条件恶劣，恢复力稳定性也很弱，A错误；湖水自净能力体现了生态系统的自我调节能力，B正确；适当增加生物种类可提高生态系统的自我调节能力，从而提高其抵抗力稳定性，C正确；“野火烧不尽，春风吹又生”体现了生态系统的恢复力稳定性，D正确。]

2．(2019·陕西高三模拟)回答下列关于生态系统稳定性的问题：

(1)图示中群落是指________________________________，群落与无机环境相互作用形成________________。

(2)据图可知，生态系统具有自我调节能力的基础是______________，自我调节能力的强弱取决于________________________________。

(3)据图可知生态系统的自我调节能力是有一定限度的，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____________的协调。

(4)同一生态系统，抵抗力稳定性与恢复力稳定性通常呈负相关，但也有特殊情况，某生态系统抵抗力稳定性与恢复力稳定性都很强或很弱，请你举例说明：____________________________________________________。

[解析]　(1)图示中群落是指同一时间内聚集在一定区域中的各种生物种群的集合，群落与无机环境相互作用形成生态系统。(2)据图可知，生态系统具有自我调节能力的基础是负反馈调节，自我调节能力的强弱取决于生态系统营养结构的复杂程度。(3)据图可知，生态系统的自我调节能力是有一定限度的，因此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。(4)同一生态系统，抵抗力稳定性与恢复力稳定性通常呈负相关，但也有特殊情况，如北极苔原生态系统的抵抗力稳定性与恢复力稳定性都很弱。

[答案]　(1)同一时间内聚集在一定区域中各种生物种群的集合　生态系统　(2)负反馈调节　生态系统营养结构的复杂程度(或食物链和食物网的复杂程度)

(3)结构与功能　(4)北极苔原生态系统的两种稳定性都很弱

设计并制作生态缸，观察其稳定性(实验)

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

　↓

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存活和水质变化情况

1．实验设计要求

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，自我调节能力极弱，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。

1．(2019·湖南百所名校高三联考)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(　　)

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

C　[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，C错误。]

2．(2019·河南省八市重点高中高三质检)现有A、B两个密闭透明的生态瓶，其生物组成和光照条件见表。一段时间后，发现A瓶的生态系统较B瓶的稳定。下列分析合理的是(　　)

注：“＋”表示有，“－”表示无。

A．A瓶中的所有生物组成了食物网，而B瓶中所有生物组成一条食物链

B．A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．B瓶浮游动物种群密度降低只是因为缺乏食物

D．当A瓶中能量的输入≥能量的散失时，处于稳定状态

D　[A瓶中的浮游动物捕食浮游藻类和水草，组成了食物网，且A瓶中的分解者不参与食物网的组成，B瓶中所有生物不一定组成一条食物链，A错误；A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，B错误；B瓶浮游动物种群密度降低是因为缺乏阳光，C错误；当A瓶中能量的输入≥能量的散失时，A瓶的生态系统处于相对稳定状态，D正确。]

真题体验| 感悟高考　淬炼考能

1．(多选)(2020·山东等级考模拟)放牧是草地生态系统重要的管理方式之一。下列说法正确的是(　　)

A．家畜只采食一种牧草会减弱该牧草的竞争力

B．放养的家畜数量可根据牧草的种群密度确定

C．越长的放牧间隔越有利于牧草的可持续增长

D．禁止放牧一定能增加草地物种多样性

AB　[若家畜只采食一种牧草，则该牧草的种群数量会减少，导致其竞争能力减弱，A正确；牧草的数量可决定家畜种群数量的最大容纳量(K值)，因此应根据牧草种群密度合理放牧，B正确；放牧间隔较长时，牧草种群密度较大，种内斗争加剧，导致牧草种群生长速率减慢，不利于牧草的可持续增长，C错误；禁止放牧可以导致群落中某种牧草快速繁殖，成为优势种，不利于生物多样性的增加，D错误。]

2．(2019·全国卷Ⅰ)某果园中存在A、B两种果树害虫，果园中的鸟(C)可以捕食这两种害虫：使用人工合成的性引诱剂Y诱杀B可减轻B的危害。回答下列问题。

(1)果园中包含害虫A的一条食物链是________。该食物链的第三营养级是________。

(2)A和B之间存在种间竞争关系，种间竞争通常是指________。

(3)性引诱剂Y传递给害虫B的信息属于________。使用性引诱剂Y可以诱杀B的雄性个体，从而破坏B种群的________，导致________降低，从而减轻B的危害。

[解析]　(1)由题干信息可知，A、B是果树害虫，鸟(C)可以捕食这两种害虫，故果园中包含害虫A的一条食物链是果树→A→鸟(C)，其中鸟(C)处于第三营养级。(2)种间竞争通常是指两种或两种以上生物相互争夺相同的资源和空间而表现出来的相互抑制现象。(3)性引诱剂Y是一种化学物质，其传递给害虫B的信息属于化学信息。性引诱剂Y可以诱杀B的雄性个体，改变B种群的性别比例，导致其种群密度降低，从而减轻B的危害。

[答案]　(1)果树→A→C　C

(2)两种或两种以上生物相互争夺相同的资源和空间而表现出来的相互抑制现象

(3)化学信息　性别比例　种群密度

3．(2020·山东等级考模拟)白纹伊蚊分布广泛，可传播登革病毒，雌蚊吸血，雄蚊不吸血而吸植物汁液。某科研团队培育了携带新型共生菌的白纹伊蚊，其中的雄蚊与野生雌蚊交配，产生的受精卵不能发育。该团队在试点小岛上大量释放携带新型共生菌的雄蚊，降低了野生白纹伊蚊的种群数量。该实验探索出的防治白纹伊蚊的新途径，有助于控制登革病毒的传播。

(1)研究人员释放雄蚊后连续监测白纹伊蚊种群数量的变化，以检验实验效果。该实验选择封闭性较好的小岛而不是更开放的环境作为试点，从影响种群数量变动的直接因素考虑，其原因是______________________________________。

(2)有人担忧降低白纹伊蚊数量后，会对生态系统的稳定性产生影响。而多年的实验结果表明该举措对生态系统稳定性的影响较小，这主要是因为生态系统具有一定的________能力，其基础为________调节。

(3)雄蚊可通过感知雌蚊扇动翅膀发出的声波来辨别雌蚊的方位，该过程体现了生态系统的________功能。请据此原理设计一个降低白纹伊蚊种群数量的方案________。

[答案]　(1)小岛封闭性好，迁入率和迁出率对该实验结果影响较小　(2)自我调节　负反馈　(3)信息传递　通过模拟雌蚊发出的声波诱杀雄蚊(或干扰雌蚊发出的声波)