专题十四生态系统及其稳定性 一 生态系统范围 1 概念 在一定的空间和时间内 生物群落与无机环境之间 通过不断的能量流动和物质循环而相互作用 相互依存的统一整体 2 分类 海洋生态系统 陆地生态系统 自然生态系统 人工生态系统 3 举例 一片草原 一个海岛 一个水塘 生物圈是地球上最大的生态系统 第1节生态系统的结构 二 生态系统的成分及其相互关系 非生物成分 生物成分 阳光 温度 空气 土壤 水分各种有机和无机物质 生产者 消费者 分解者 绿色植物 能生产有机物 次要呢 初级消费者 次级消费者 三级消费者 植食性动物 如鼠 兔等 以植食性动物为食的肉食性动物 如黄鼬 猫头鹰等 以小型肉食动物为食的大型肉食动物 如虎 狼等 细菌 真菌 腐食性动物 如霉菌 蘑菇 枯草杆菌 蚯蚓 粪金龟等 1 成分 有人说 植物都是生产者 动物都是消费者 微生物都是分解者 这种说法有何不妥 试举例说明 寄生植物 如菟丝子 消费者 腐食动物 如蚯蚓 分解者 自养微生物 如硝化细菌 生产者 寄生微生物 如肺炎双球菌 消费者 生态系统的主要成分 生产者和分解者 是连接生命世界和无机自然环境的两个重要环节 2 食物链和食物网 食物链 各种生物之间由取食或被食关系而形成的联系 食物网 在一个生态系统中 许多食物链彼此交织在一起 构成网状的营养结构 称为食物网 例 绿色植物 蝗虫 青蛙 蛇 老鹰 绿色植物 兔 昆虫 食虫鸟 青蛙 蛇 老鹰 生态系统的首要成分 生产者 生产有机物 3 营养级 第一营养级 第二营养级 第三营养级 各类绿色植物 也叫生产者 如浮游植物 小麦 杂草等等 各类植食性动物 也叫初级消者 如蝗虫 鼠 兔等 以植食性动物为食的肉食性动物 也叫次级消费者 如蛙 食虫鸟 狐狸等 绿色植物 蝗虫 青蛙 蛇 老鹰 第四营养级 第五营养级 注意 处在食物链同一环节上的所有生物的总和 一条食物链中的营养级一般不会超过五个 地球上几乎所有的生态系统所需要的能量都来自太阳 进入生态系统中生物体的能量是生产者光合作用吸收的能量 这些能量固定到生产者所制造的有机物中 进入生态系统中的太阳能约占太阳向地球输送能量的1 第2节生态系统的能量流动 一 能量流动的过程 输入第一营养级的能量转移方向 1 呼吸作用中热能散失 2 生产者自身的生长 发育和繁殖消耗 3 残枝败叶带走的能量 4 储存于植物体中的有机物的能量 有可能被初级消费者吃掉 一 能量流动的过程 摄入 和 同化 如何理解 一 能量流动的过程 上一个营养级未散失的能量是否能全部传递到下一个营养级 为什么 捕食不彻底 当动物体在捕食猎物时 由于相互之间经过长期的自然选择 捕食者能够捕食到猎物 但不可能将其种群中的全部个体捕食 摄食不彻底 当动物捕食成功后 在取食对方时 也不可能将对方的所有有机物全部吃下 消化不彻底 当动物将食物摄取到消化道中之后 也不可能将其中的全部营养都能吸收 二 能量流动的特点 未利用 是指未被自身呼吸作用消耗和未被后一个营养级和分解者利用的能量 二 能量流动的特点 第一 能量流动不是循环的而是单向的 从生产者 初级消费者 次级消费者 三级消费者 食物链各个营养级的顺序是不可逆的 而各个营养级的能量总是以呼吸散失热能 即必须源源不断地输入 又不断地散失 第二 能量流动是逐级递减的 传递率为10 20 一条食物链的营养级一般不会超过五个营养级 因营养级上升一级 可利用的能量相应要减少80 90 能量到了第五个营养级时 可利用的能量往往少到不能维持其生存的程度了 由于生态系统能量流量逐级递减 其传递率为10 20 即构成了能量金字塔 所以 生产者固定的全部太阳能流经生态系统过程中逐级递减 单向不循环 最终在环境中消失 能流传递效率计算不是以种群更不是以个体来计算 而是以营养级为单位 引申 为什么肉类食品的价格比小白菜价格高 为什么几平方公里才能有一只虎 而几平方米却有百万昆虫 人增加一千克 要消耗多少克的植物 从不同食物链考虑 生物富集作用 能量流动的起点 从生产者固定太阳能开始流经生态系统的总能能量流动的数量是生产者所固定的全部太阳能生态系统的能量流动的途径 太阳能 第一营养级 第二营能量流动养级 第五营养级单向流动不循环能量流动的特点逐级递减传递率为10 20 设法调整能量流动关系研究的目的使能量流向对人类最有益的部分 一 概念 在生态系统中 组成生物体的C H O N P S等化学元素 不断进行着从无机环境到生物群落 又从生物群落回到无机环境的循环过程 这就是生态系统的物质循环 也叫生物地球化学循环 第3节生态系统的物质循环 水循环 水是组成生物体的重要成分 约占体重的60 95 体内进行一切生化反应都离不开水 地球上水通过蒸发 降雨 植物的蒸腾 吸收等过程反复循环 氮循环 氮是组成蛋白质和核酸的主要成分 氮占大气成分的79 必须经过生物固氮作用 硝化作用 反硝化作用等才能在生物群落与无机环境间反复循环 二 碳循环 特点 1 碳循环的形式 2 碳在自然界中的存在形式 3 碳在生物体内的存在形式 4 碳进入生物体的途径 5 碳在生物体之间传递途径 6 碳进入大气的途径 CO2 食物链 生物的呼吸作用 分解者有分解作用 化石燃料的燃烧 CO2和碳酸盐 含碳有机物 绿色植物的光合作用 如何解决 温室效应 1 减少煤 石油等化石燃料的燃烧 提高能效 2 开发新的洁净能源 如核能 太阳能 风能 水能等 3 大面积植树造林 降低空气中CO2含量 比较能量流动和物质循环的相互关系 能量流动 物质循环 形式特点范围联系 主要以有机物形式 以无机物的形式流动 能量流动和物质循环二者相互伴随 相辅相承 物质为能量流动提供载体 能量为物质循环提供动力 单向流动 逐级递减 反复出现 循环流动 生态系统的各营养级 全球生物圈 第4节生态系统的信息传递 类型 物理化学 信息素行为 一般将可以传播的消息 情报 指令 数据与信号等称作信息 作用 应用 第5节生态系统的稳定性 生态系统具有保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力 叫生态系统的稳定性 生态系统稳定性的维持源于生态系统的自我调节能力 主要方式是负反馈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 生态系统抵抗外界干扰使自身结构功能维持原状的能力 来源 生物的种类 数量多 一定外来干扰造成的变化占总量的比例小 能量流动与物质循环的途径多 一条途径中断后还有其他途径来代替 生物代谢旺盛 能通过代谢消除各种干扰造成的不利影响 抵抗力稳定性 抵抗力稳定性高的生态系统特征 各营养级的生物种类多 食物网结构复杂 各营养级的生物数量多 占有的能量多 恢复力稳定性 生态系统受到外界干扰使自身结构功能破坏后恢复原状的能力 来源 生物繁殖的速度快 产生后代多 能迅速恢复原有的数量 物种变异能力强 能迅速出现适应新环境的新类型 生态系统结构简单 生物受到的制约小 恢复力稳定性高的生态系统特征 生物种类较少 物种扩张受到的制约小 各营养级的生物个体小 数量多 繁殖快 各营养级生物能以休眠方式渡过不利时期或产生适应新环境的新类型 抵抗力稳定性与恢复力稳定性的关系 对一个生态系统来说 抵抗力稳定性与恢复力稳定性存在相反关系 抵抗力稳定性高的生态系统 遭到低等程度的破坏 恢复力稳定性高 遭到严重程度的破坏 恢复力稳定性差 抵抗力稳定性与恢复力稳定性的关系 抵抗力稳定性低的生态系统 遭到低等程度的破坏 恢复力稳定性相对低 遭到严重程度的破坏 恢复力稳定性高 提高生态系统的稳定性 保持与提高生物的数量 保护生物的多样性 提高生态系统的抵抗力稳定性 保护草本 苔藓 地衣等耐性强 繁殖快的小植物和各种小型动物 提高生态系统的恢复力稳定性 保护和建设多种不同类型的局部生态系统 形成互补生态 提高生态系统的综合稳定性 第六章生态环境的保护 第1节人口增长对生态环境的影响 我国人口的现状与前景 人口增长对生态环境的影响 第2节保护我们共同的家园 全球生态环境问题 生物多样性 Bioctiversity 是生物及其与环境形成的生态复合体以及与此相关的各种生态过程的总和 它包括数以百万种的动物 植物 微生物和它们所拥有的基因以及它们与生存环境形成的复杂的生态系统 遗传多样性也称为基因多样性物种多样性生态系统多样性 生物多样性的价值 直接价值 可直接转化为经济效益 消耗性利用价值 生产性利用价值 间接价值 不直接转化为经济效益 非消耗性利用价值 多样性的保护措施 就地保护易地保护