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1、第5章 生态系统及其稳定性第1节生态系统的结构考点1 生态系统概念的理解1.生态系统的组成（1）两大组成部分：生物群落和无机环境。（2）四种基本成分：生产者、消费者、分解者和非生物的物质和能量。（3）相互关系如下：2.生态系统的功能 生态系统是各成分之间通过能量流动和物质循环而相互作用的自然系统，是一个具有自动调节能力的统一整体。 3.生态系统的范围及大小 生态系统有一定的时间和空间范围，生态系统的空间范围有大有小，种类多种多样，具有多方面的差异。大的如整个海洋、陆地，其他如一条河流、一片草地、一座山林、甚至一块农田、一个池塘可以看做是一个生态系统。4.生态系统的种类 （1）自然生态系统：海洋
2、生态系统、淡水生态系统、森林生态系统、草原生态系统、荒漠生态系统、冻原生态系统等。（2）人工生态系统：农田生态系统、人工林生态系统、果园生态系统、城市生态系统等。5.生态系统与种群、群落的关系三者的关系是上下位关系，范围不断扩大，关系图如下： 同一空间的同种生物的所有个体=种群 同一时间同一空间中所有的种群集合=群落 群落与无机环境相互作用=生态系统考点2 生态系统组成成分分析1.生态系统各成分的地位及作用（1）生产者：自养生物绿色植物是生产者最主要的组成成分。生态系统中流动的能量基本上来源于绿色植物固定的太阳能。其次是光合细菌和化能合成细菌等，如蓝藻、硝化细菌。它能通过光合作用或化能合成作用
3、将无机物转变成有机物，把光能或无机物中的能量转化为稳定的化学能储存在有机物中，是生态系统的基石，是一切生物的物质和能量的源泉。绿色植物决定一个生态系统的形态结构，植物的结构越复杂，生态系统的自我调节能力越大，稳定性越强。绿色植物是沟通生物群落和无机环境的桥梁，是生态系统中物质循环最基本的环节。（2）消费者：异养生物在生态系统中的地位，要从不同的角度进行分析。从物质和能量流动的完整性角度看，它是可有可无的，不是生态系统必要的基本成分。从它在生态系统中与其他生物类群的关系看，它有着自身的作用。是生态系统中任何成分都无法替代的。它能加快生态系统物质循环，对于植物的传粉、受精、种子的传播等方面有重要的
4、作用。（3）分解者：异养生物能通过自身的分解作用将有机物转变成无机物，归还到无机环境中去。如果没有分解者，动植物的遗体残骸就会堆积如山，生态系统就会崩溃。所以，它和产者一起实现物质在无机环境和生物群落之间的循环。（4）非生物成分的物质和能量无机环境中，光能是所有动植物生命活动的最终能量来源。特别提醒: a.所有的植物不一定都是生产者，如菟丝子是营寄生，属于消费者。b.动物不都是消费者，如腐生性动物秃鹫、蚯蚓、蜣螂等属于分解者。c.细菌不全是分解者，腐生性细菌才属于分解者，寄生性细菌属于消费者，光合细菌、硝化细菌属于生产者。微生物中的病毒是消费者。2.相互关系考点3 生态系统的营养结构1.食物链
5、（1）内容（2）特点每条食物链的起点总是生产者，终点是不被其他动物所食的动物，即最高营养级。由于能量流动是逐级递减的，一般来说，一条食物链上营养级一般不会超过5个。2.食物网 （1）形成原因：生态系统中生物之间的食性关系是复杂的，一种生物可以捕食多种生物，同时可以被多种生物所捕食。一般来说，食物网越复杂，生态系统抵抗外界干扰的能力就越强。（2）意义：物质循环和能量流动就是顺着食物链和食物网渠道进行的。特别提醒: a.同一消费者在不同食物链处于不同营养级。b.食物网中种间关系除了捕食，还可能存在竞争。如：农田生态系统中的青蛙和蜘蛛既有捕食关系又有竞争关系。c.食物网中，当某种生物因某种原因而大量
6、减少时，对另一种生物的影响，如果沿不同的线路分析结果不同时，应以中间环节少的为分析依据。若另一种生物食性多样，则影响较小；若食性单一，则影响较大。d.食物网的复杂程度取决于有食物关系的生物种类而不是数量。e.分解者不进入食物链、不占营养级。3.食物网中生物变化的分析（1）口诀：“食物网，食物链，生物变动好判断，首先你要有主见，环节少的先看见。”（2）常见的情况分析具体情况一：一级生物若减少，其他生物跟着跑。 具体情况二：如果天敌患了病，先增后减再稳定。 具体情况三：中间生物被捕杀，不同情况要分家。 （3）复杂食物网的分析一个复杂的食物网中，当某种群生物因某种原因而发生变化时，对另一种群生物数量
7、的影响，沿不同的线路分析，结果不同时，应遵循以下规律： 以中间环节少的作为分析依据，考虑方向和顺序应从高营养级依次到低营养级。 生产者相对稳定，即生产者比消费者稳定得多，所以当某一种群数量发生变化时，一般不用考虑生产者数量的增加或减小。 处于最高营养级的种群且其食物有多种来源时，若其中一条食物链中断，则该种群的数量不会发生较大变化。 第2、3节生态系统的能量流动和物质循环考点1 能量流动的过程分析1.能量流动的意义（1）生物个体的生命活动无时无刻不在消耗能量，能量是推动生物体各种生命活动的动力。（2）由生物群落和无机环境组成的生态系统的存在和发展离不开能量供应。就是说：能量必须不断地从无机环境
8、输入生物群落，并沿食物链（网）传递，才能维持生态系统中各种生物正常的生命活动。 （3）能量的输入、传递、转化和散失构成了生态系统的能量流动过程。2.能量流动的过程 （1）起点：生产者固定的太阳能。（2）总量：流经生态系统的总能量是生产者所固定的全部太阳能。（3）渠道：沿食物链和食物网，逐级流动。（4）形式变化：光能 生物体内有机物中的化学能 热能（最终散失）（5）能量散失的主要途径：细胞呼吸，形式为热能。特别提醒: 流经一个生态系统的总能量是生产者固定的太阳能的总量，而不是照射到这个生态系统中所有生产者上的太阳能。3.每个营养级能量的来龙去脉 （1）来源：流入某营养级的能量是指被这个营养级生物
9、同化的全部能量。特别提醒： a.每个营养级呼吸作用产生的能量一部分用于生命活动，一部分以热能形式散失。b.未利用的能量最终被分解者利用，可归为分解者分解途径。所以每个营养级的能量也可归为三个去向，三个去向不考虑时间因素。4.动物的同化量和摄入量的关系同化量是指被消费者消化吸收物质所含有的能量；未同化量是指被消费者摄入但未被消化吸收物质（食物残渣、粪便）所含的能量。因此，真正流入下一个营养级的能量，应该是该营养级生物的同化量。该动物排出的粪便中的能量没有被动物同化，应属于上一个营养级，即同化量= 摄入量粪便量。特别提醒： a.动物粪便的能量不属于该营养级动物所同化的能量，但属于上一个营养级生物所
10、同化的能量。粪便中能量最终被分解者分解释放出来。b.动物尿液中能量（如尿素中所含的能量）属经过动物吸收营养物质并经过细胞转化的，因此，尿液中的能量应归于动物所同化的能量的一部分。考点2 能量流动的特点及传递效率1.能量流动的特点及原因（1）单向流动：生态系统中能量流动是沿食物链进行的，食物链中各营养级的顺序是不可逆转的。各营养级通过细胞呼吸产生的热能不能被生物群落重复利用，不能逆向流动和循环流动。 （2）逐级递减2.能量传递的效率（1）相邻两个营养级之间的传递效率=下一营养级同化量上一个营养级同化量100%（2）大约为10%20%，但该值只是一个大体上的数值，反映各类生态系统能量流动的一般规律
11、。（3）不同的生态系统因食物链（网）不同而存在差异。3.食物链营养级一般不超过五个的原因 能量传递效率约为10%20%，传到第五营养级的时候，能量已经很少，再往下传递不足以维持一个营养级生物的存在。4.生态金字塔的类型 生态金字塔的类型有三种：能量金字塔、数量金字塔和生物量金字塔。能量金字塔是指将单位时间内各个营养级所得到的能量数值，由低到高绘制成的金字塔图型。（1）三种金字塔的比较（2）金字塔的特殊情况及分析 能量金字塔一定为正金字塔形。 数量金字塔一般为正金字塔形，但如果前一营养级的生物个体特别大，而后一营养级的生物个体特别小时，会出现倒置现象。如树林中，树、昆虫、食虫鸟的关系。 生物量金
12、字塔一般为正金字塔形，生物量为现存生物有机物的总质量，也可能出现倒置现象。如海洋生态系统中，生产者浮游植物的寿命短、个体小，会不断被浮游动物吃掉，在某一个时期内，可能浮游植物的生物量还没有浮游动物的生物量多。但流入生产者浮游植物的能量仍然大于浮游动物。考点3 能量流动有关分析计算（1）若一食物网中，已知最高营养级增重为N：求最多需要第一营养级多少能量时，按最长食物链、最低传递效率计算。求至少消耗第一营养级多少能量时，按最短食物链、最高传递效率计算。（2）若一食物网中，已知第一营养级重量为M：求最高营养级最多获得多少能量时，应按最短食物链、最高传递效率计算。求最高营养级最少获得多少能量时，应按最
13、长食物链、最低传递效率计算。（3）总结如下考点4 生态系统物质循环1.相关概念和物质循环的特点（1）“生态系统”指的是生物圈，因此物质循环又叫生物地球化学循环。（2）“物质”指的是化学元素。（3）“循环”指的是在生物群落和无机环境之间进行的循环。（4）物质循环特点是：全球性、反复循环。2.碳循环过程（1）碳的存在形式及循环形式碳在无机环境中的存在形式是二氧化碳和碳酸盐。碳在生物群落中的存在形式主要是有机物 碳循环的形式是二氧化碳。碳在生物体之间传递途径是食物链。 （2）碳出入生物群落的途径碳入生物群落：生产者的光合作用或化能合成作用。碳出生物群落：第一，动植物的呼吸作用。第二，分解者的分解作用
14、。第三，化石燃料的燃烧。特别提醒： a.实现碳循环的关键是生产者和分解者。b.碳在生物群落和无机环境之间传递时，只有生产者与无机环境之间的传递是双向的。3.物质循环和能量流动的关系（1）形式、特点、范围、过程比较（2）相互关系图4.温室效应（1）形成原因：随着现代工业的发展，化学燃料的大量燃烧，大气中二氧化碳的含量迅速增加。二氧化碳能吸收太阳辐射的红外线。当太阳照射到地球表面时，使地球变暖，这种热能又以红外线的形式向太空辐射，再次被二氧化碳吸收，从而使大气层变成地球的保温层，导致气温升高。（2）温室效应的危害：加快冰川的融化，导致海平面上升，进而对人类和其他许多生物的生存构成威胁。（3）缓解措
15、施：植树造林，增加绿化面积；减少化石燃料的燃烧；开发清洁能源等。第4、5节 生态系统的信息传递和生态系统的稳定性考点1 生态系统信息传递的种类和特点1.信息传递的种类2.信息传递的特点 （1）信息传递的模式图（2）信息传递的来源及具体作用（3）特点：信息传递具有双向性，既有从输出者到输入者的传递，也有从输入者到输出者的信息传递。3.信息传递与能量流动、物质循环的关系考点2 信息传递的作用及应用1.信息传递的作用 （1）生命活动的正常进行，离不开信息的作用，如植物开花离不开光信息的刺激，动物换毛也离不开光的刺激。 （2）生物种群的繁衍，也离不开信息传递的作用，如许多动物在繁殖季节能释放吸引异性前
16、来交配的信息素。 (3)信息还能够调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定。如森林中，狼能够依据兔留下的气味去猎捕兔，兔同样能够依据狼的气味或行为特征躲避猎捕。2.在农业生产中的应用(1)提高农产品或畜产品的产量。人类种植农作物，有许多要收获果实。而动物的传粉对于许多农作物的结实是不可缺少的。如果模拟动物信息吸引大量传粉动物，就可提高果树的传粉率和结实率。(2)对有害动物进行控制。利用音响设备发出不同的声音信号诱捕或驱赶某些动物，使其结群或远离农田；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。 （3）目前控制动物危害的技术大致有生物防治、化学防治和机械防治。生物防治：如引入天敌、寄生
17、虫或利用信息传递作用防治害虫；优点：成本低、无污染、效果持久。化学防治：如喷洒化学药剂；缺点：引起害虫抗药性增强，污染环境。机械防治：如人工捕捉；缺点：费时费力，对体型很小的害虫无法实施。考点3 生态系统稳定性1.生态系统稳定性的理解(1)稳定性的形成：生态系统发展到成熟阶段，生产者、消费者和分解者三大类群齐全，能量输入保持稳定，物质的输入和输出相对平衡。(2)稳定性的原因：生态系统具有一定的自我调节能力。 (3)稳定性的表现 结构稳定：生态系统中的生产者、消费者、分解者在种类和数量上在一定范围内保持动态平衡。 功能稳定：生态系统中的物质和能量的输入与输出基本相等，保持相对稳定。2.生态系统的
18、自我调节能力 （1）负反馈调节作用：是生态系统自我调节能力的基础，能使生态系统达到、保持平衡和稳态。实例：食草动物的增多大量啃食植物，植物减少反过来抑制动物的数量。（2）自我调节能力大小特别提醒： a.生态系统稳定性是一种能力或特性，而不是一种状态。任何生态系统的自我调节能力都是有一定限度的。b.生态系统调节也有正反馈调节：使生态系统远离平衡状态，在自然界中的实例较少。 比如池塘因水体富营养化造成鱼类大量死亡，死亡的鱼尸体腐烂进一步加重污染，引起更多的鱼死亡。 3.抵抗力稳定性和恢复力稳定性的关系（1）生态系统稳定性的关系，一般可以表示如下：（2）生态系统稳定性的影响因素当生态系统中的组分越多
19、，食物网越复杂，其自我调节能力就越强，抵抗力稳定性越高，恢复力稳定性越低。生态系统在受到不同的干扰(破坏)后，其恢复速度与恢复时间是不一样的。特别提醒： a.对于生态环境比较恶劣的生态系统，抵抗力稳定性弱，恢复力稳定性也弱，如北极苔原生态系统。 b.提高生态系统的稳定性的关键是人类活动。4.设计并制作生态缸，观察其稳定性（1）制作过程中的要求制作的生态缸要求是透明的。小生态缸内的各种生物与无机环境之间，能够进行物质循环和能量流动。设置对照组。一个班内可设置多种对照实验，如水质、植物数量、动物数量、见光与否等。 （2）小生态缸稳定性的观察和分析观察稳定性，可通过动物生活情况、水质变化情况等判断。
20、小生态缸虽然成分齐全，但太简单，自动调节能力差，只能保持一定时间的活性。非生物因素极易影响小生态瓶的生物生存，如水温过高会导致藻类死亡。（3）生态缸的设计要求及分析1由实验设计要求分析原因设计要求原因分析生态缸必须是封闭的防止外界生物或非生物因素的干扰生态缸中投放的几种生物必须具有很强的生活力，成分齐全(具有生产者、消费者和分解者)生态缸中能够进行物质循环和能量流动，在一定时期内保持稳定生态缸的材料必须透明为光合作用提供光能；便于观察生态缸宜小不宜大，缸中的水量应适宜，要留出一定的空间便于操作；缸内储备一定量的空气2生态缸稳定性观察与分析(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)由于生态缸中的生态系统极为简单，自我调节能力极差，所以抵抗力稳定性极低，生态系统的稳定性极易被破坏。因此，生态缸内的生物只能保持一定时间的活性。
