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1第五章生态系统及其稳定性第一节生态系统的结构一、生态系统的概念：由生物群落与它的无机环境相互作用而形成的统一整体，最大的生态系统是生物圈（是指地球上的全部生物及其无机环境的总和）。二、生态系统的类型：水域生态系统海洋生态系统农田生态系统自然生态系统淡水生态系统人工生态系统人工林生态系统森林生态系统果园生态系统陆地生态系统草原生态系统城市生态系统荒漠生态系统冻原生态系统自然生态系统的自我调节能力大于人工生态系统三、生态系统的结构非生物的物质和能量：阳光、热能、水、空气、温度、无机盐等（1）组成成分生产者：自养生物（光能自养、化能自养—硝化细菌）生物成分主要是绿色植物（最基本、最关键的的成分）消费者：动物，包括植食性动物、肉食性动物、杂食性动物、寄生动物等分解者：能将动植物遗体残骸中的有机物分解成无机物，主要是细菌和真菌还有腐生生活的动物(蚯蚓)（2）营养结构：食物链、食物网◎食物链：从生产者开始到最高营养级结束，分解者不参与食物链◎营养级：食物链中的一个个环节称营养级，它是指处于食物链同一环节上所有生物的总和◎植物（生产者）总是第一营养级◎植食性动物（即一级/初级消费者）为第二营养级◎肉食性动物和杂食性动物所处的营养级不是一成不变的，如猫头鹰捕食鼠时，则处于第三营养级；当猫头鹰捕食吃虫的小鸟时，则处于第四营养级。◎同一种生物在不同食物链中，可以占有不同的营养级◎食物网：许多食物链彼此相互交错连接成复杂营养结构，就是食物网◎食物网越复杂，则生态系统就越稳定，抵抗力就越强。（如果有某种生物消失，就会有其它生物来代替。）◎食物链，食物网是能量流动、物质循环的渠道。◎分析生态系统中食物链的各种生物的数量关系植物昆虫青蛙蛇鹰①如果生产者减少或增多，则整条食物链的所有生物都减少或增多。②如果蛇减少，则会发生如图所示情况。四、生态系统功能：能量流动、物质循环、信息传递2第二节生态系统的能量流动一、能量流动的概念生物系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程二、能量流动的过程1、一般研究能量流动都以种群为单位。输入生态系统总能量是生产者固定的太阳能，传递沿食物链、食物网，散失通过呼吸作用以热能形式散失的。2、过程：一个来源---太阳能，三个去向---主要是以热能的形式散失，其次是用于自身的生长发育（被下一级吃掉），最后给分解者。2、特点：（1）单向流动：生态系统内的能量只能从第一营养级流向第二营养级，再依次流向下一个营养级，不能逆向流动，也不能循环流动（2）逐级递减：能量在沿食物链流动的过程中，逐级减少，能量在相邻两个营养级间的传递效率是10%-20%（一般营养级不超过5个）；当次级消费者食用生产者超过最大传递量（20%）时，生态系统会被破坏。①能量金字塔：表示营养级与能量之间的关系，可以看出，营养级越高，则能量越少。②数量金字塔：表示营养级与数量之间的关系。一般来说，营养级越高，则数量越少。也有反例；例如：松毛虫成灾的松树林，食物链：树虫鸟③生物量（重量）金字塔：表示营养级与生物量之间的关系，营养级越高，则生物量越少在一个生态系统中，营养级越多，能量流动过程中消耗的能量越多。（3）能量流动符合能量守恒定律三、研究能量流动的意义：（1）可以帮助人们科学规划、设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。（2）可以帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。如农田生态系统中，必须清除杂草、防治农作物的病虫害。3第三节生态系统的物质循环一、碳循环1、碳在无机环境中主要以CO2和碳酸盐形式存在；碳在生物群落的各类生物体中以含碳有机物的形式存在，并通过生物链在生物群落中传递；碳的循环形式是CO22、碳从无机环境进入生物群落的主要途径是光合作用；碳从生物群落进入无机环境的主要途径有生产者和消费者的呼吸作用、分解者的分解作用、化石燃料的燃烧产生CO23、特点：具有全球性、循环性（生物地球化学循环）二、过程：◎大气中CO2过高会引起温室效应减少温室效应的措施：1、减少化石燃料的燃烧,使用新能源2、植树造林,保护环境◎生物富集作用：指有毒物质如农药，重金属通过食物链在生物体内积累的过程，一般来说，营养级越高，则富集作用越强。◎“N”氮元素的循环三、能量流动和物质循环的关系：1、不同点：在物质循环中，物质是被循环利用的；能量在流经各个营养级时，是逐级递减的，而且是单向流动的，而不是循环流动2、联系：①两者同时进行，彼此相互依存，不可分割；②能量的固定、储存、转移、释放，都离不开物质的合成和分解等过程；③物质作为能量的载体，使能量沿着食物链（网）流动；能量作为动力，使物质能够不断地在生物群落和无机环境之间循环往返。第四节生态系统中的信息传递一、生态系统的基本功能是进行物质循环、能量流动、信息传递二、生态系统中信息传递的主要形式：1、物理信息：光、声、热、电、磁、温度等。如植物的向光性2、化学信息：性外激素、告警外激素、尿液、信息素等3、行为信息：动物求偶时的舞蹈、运动等4、营养信息：食物的数量、种类等。如食物链、食物网。4三、信息传递在生态系统中的作用：1、生命活动的正常进行，离不开信息的传递；生物种群的繁衍，也离不信息的传递。2、信息还能够调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定。四、信息传递在农业生产中的作用：一是提高农、畜产品的产量，如短日照处理能使菊花提前开花；二是对有害动物进行控制，如喷洒人工合成的性外激素类似物干扰害虫交尾的环保型防虫法。第五节生态系统的稳定性一、生态系统稳定性的概念生态系统所具有的保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力二、生态系统的自我调节能力1、生态系统之所以能维持相对稳定，是由于生态系统具有自我调节能力。2、生态系统自我调节能力的基础是负反馈。物种数目越多，营养结构越复杂，自我调节能力越大。3、生态系统的稳定性具有相对性。当受到大规模干扰或外界压力超过该生态系统自身更新和自我调节能力时，便可能导致生态系统稳定性的破坏、甚至引发系统崩溃。三、生态系统的稳定性：包括抵抗力稳定性和恢复力稳定性1、抵抗力稳定性：生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构和功能保持原状的能力（抵抗干扰保持原状）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（遭到破坏恢复原状）3、一般来说，生态系统中的组分越多，食物网越复杂，其自我调节能力就越强，抵抗力稳定性越强，恢复力稳定性越弱（如：森林）；抵抗力稳定性越弱，恢复力稳定性越强（如:草原）四、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，应实施相应的物质、能量投入，保证生态系统的内部结构和功能的协调例如：在草原上适当栽种防护林，可以有效地防止风沙的侵蚀，提高草原生态系统的稳定性。再比如避免对森林过量砍伐，控制污染物的排放，等等，都是保护生态系统稳定性的有效措施五、制作生态瓶时应注意：1、生态瓶必须是透明的；2、生态瓶中投放的生物之间要构成营养关系，数量比例要合理；3、生态瓶中的水量应占其容积的4/5，留出一定的空间，储备一定量的空气；4、生态瓶要密封；5、生态瓶要放在光线良好，但避免阳光直射的地方；6、研究结束前不要再随意移动生态瓶。