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第1页共6页专题九个体、种群、群落、生态系统和生物多样性邱国强(重庆市黔江中学)*****************************************************************************●知识联系框架个体……………个体是构成种群的单位种群的概念及其基本特征种群的数量变动及其影响因素群落的基本概念群落的结构特征及其影响因素生态系统的概念及其类型生态系统的结构和功能生态系统的平衡*****************************************************************************●重点知识联系与剖析一、种群及其数量变动*****************************************************************************1.种群的概念及其基本特征种群是在一定空间中的同种个体的集群。作为一个种群不仅占有一定的空间，而且具有一定的结构，同一种群内的个体间具有交换基因的能力。种群虽然是有同种个体组成，但不等于个体数量的简单相加，从个体层次到种群层次是一个质的飞跃，因为种群具有个体所没有的一些“群体特征”:如种群密度、年龄组成、性别比例、出生率、死亡率、平均寿命等。生物物种的生存、发展和进化都是以种群为基本单位进行的。因此个体与种群的关系是一个部分与整体的关系。*****************************************************************************2.种群的数量变动及其影响因素种群数量的变化包括增长、波动、稳定和下降等，这里主要介绍一点有关种群的增长方面的知识。种群数量的增长有两种基本模式：指数式增长和逻辑斯谛增长。指数式增长：在食物(养料)和空间条件充裕，气候适宜、没有敌害等理想条件下，不受资源和空间的限制，种群的数量往往会连续增长。以某种动物为例，假定种群的数量为N0，年增长率为λ，该种群每年的增长速率都保持不变，那么：一年后该种群的数量应为：N1=N0·λ二年后该种群的数量为：N2=N1·λ=N0·λ2t年后该种群的数量应为：Nt=N0·λt如用坐标表示，横坐标表示时间，纵坐标表示种群数量，那么种群的增长就会成“J”形曲线。如上图所示。种群的指数式增长模式在理论上是存在的，但在自然生态系统中几乎是不可能存在的，因为资源、种群群落生态系统第2页共6页空间和食物不可能是无限的，即使在实验条件下也无法做到。逻辑斯谛增长：在自然条件下，环境条件是有限的，因此种群不可能按指数式增长模式增长。当种群在一个有限的环境中增长时，随着种群密度的上升，个体间对有限空间、食物和其他生活条件的种内斗争必将加剧，以该种群为食的捕食者的数量也会增加，这就会使这个种群的出生率降低，死亡率增高，从而使种群数量的增长率下降。当种群数量达到环境条件所允许的最大容纳量时，种群数量将停止增长。有时会在最大容纳量上下保持相对稳定。据此生态学家逻辑斯谛建立了种群在有限环境条件的种群数量增长的数学模型，称为逻辑斯谛方程。它是一个微分方程，)(KNKrNdtdN。式中:dN/dt是在某一时间、某一种群数量条件下的瞬时增长率；r是内禀增长率，即该种群的最大增长潜力；K为环境的容纳量；N为某一时间的种群数量。按此方程绘制的曲线如图所示。曲线成“S”形。在N=（1/2）K时，“S”形曲线有一个拐点A。在对野生动植物资源的合理开发和利用方面，一般将种群的数量控制在环境容纳量的一半，即（1/2）K值时，此时种群增长速度最快，可提供的资源数量也最多，而又不影响资源的再生。当种群数量大于（1/2）K时，种群增长的速度将开始下降。所以在开发动植物资源时，种群数量大于（1/2）K时就可以猎取一定数量的该生物资源，而且获得的量最大。当过度猎取导致种群数量小于（1/2）K时，种群的增长速度将减慢，获取的资源数量将减少，而且还会影响资源的再生。种群数量的增长速度是由出生率、死亡率、迁入和迁出决定的，所以凡是影响到出生率、死亡率、迁人和迁出的因素都可影响种群数量的变化，如气候、食物、被捕食、传染病等。*****************************************************************************●重点知识联系与剖析二、群落及群落的结构特征生物群落是指具有直接或间接关系的多种生物种群的有规律的组合，具有复杂的种间关系。组成群落的各种生物种群不是任意地拼凑在一起的，而有规律组合在一起才能形成一个稳定的群落。如在农田生态系统中的各种生物种群是根据人们的需要组合在一起的，而不是由于他们的复杂的营养关系组合在一起，所以农田生态系统极不稳定，离开了人的因素就很容易被杂草生态系统所替代。生物群落有一定的生态环境，在不同的生态环境中有不同的生物群落。生态环境越优越，组成群落的物种种类数量就越多，反之则越少。任何群落都有一定的空间结构。构成群落的每个生物种群都需要一个较为特定的生态条件；在不同的结构层次上，有不同的生态条件，如光照强度、温度、湿度、食物和种类等。所以群落中的每个种群都选择生活在群落中的具有适宜生态条件的结构层次上，就构成了群落的空间结构。第3页共6页群落的结构有水平结构和垂直结构之分。群落的结构越复杂，对生态系统中的资源的利用就越充分，如森林生态系统对光能的利用串就比农田生态系统和草原生态系统高得多。群落的结构越复杂，群落内部的生态位就越多，群落内部各种生物之间的竞争就相对不那么激烈，群落的结构也就相对稳定一些。*****************************************************************************●重点知识联系与剖析三、生态系统*****************************************************************************1.生态系统的概念及其类型关于生态系统的概念有两种理解：一是指生物群落与无机环境相互作用的自然系统，是无机环境与生物群落的有机结合，与生态系统的成分联系起来，生物群落包括生产者、消费者和分解者，无机环境是指非生物物质和能量；另一种理解是指在一定的空间和时间内，在各种生物之间以及生物与无机环境之间通过能量流动和物质循环而相互作用的自然系统，这是从生态系统的功能方面来理解生态系统的概念，即生态系统中的各成分之间通过物质循环和能量流动而联系在一起的一个有机整体。关于生态系统的类型，重点掌握各种类型生态系统的基本特征和分布地域。如森林生态系统是分布在水资源充沛的地区，特征是动植物种类繁多，群落的结构复杂，种群的密度和群落的结构能够长期处于较稳定的状态；草原生态系统是分布在水资源贫乏的地区，特征是动植物种类少，群落结构简单，系统不稳定；农田生态系统是人工建立的生态系统，农作物是其主要成分，其他的动植物种类较少，特点是必须要有人的参与才能维持其稳定。*****************************************************************************2.生态系统的结构生态系统的结构包括生态系统的成分和生态系统的营养结构。①生态系统的成分由两部分组成；非生物成分和生物成分。非生物成分是指阳光、空气、水分和矿物质等的非生物物质和能量。生物部分包括生产者、消费者和分解者：生产者以绿色植物为主，是生态系统的主要成分，属于自养型生物，在营养结构中总是处于第一营养级。消费者主要是指各种动物，它们的生存直接或间接依赖于绿色植物通过光合作用制造的有机物，消费者属于异养型生物。分解者主要是指营腐生生活细菌、真菌等的微生物，也包括一些营腐生生活的动物，如蚯蚓等。分解者能将动植物的尸体、排泄物和残落物中的复杂有机物分解成为简单的无机物。分解者在生态系统中是一种不可缺少的成分，如果缺少分解者，物质循环将会中断。②生态系统的营养结构是指食物链和食物网：食物链是指生态系统中各种生物之间由于食物关系而形成的一种联系，由于生态系统中动物的食物来源大都不是单一的，而是多种多样的，所以在生态系统中许多食物链常交错成网状，形成复杂的营养关系。第4页共6页*****************************************************************************3.生态系统的功能生态系统的功能主要是进行能量流动和物质循环：①生态系统的能量流动。生态系统中的能量归根到底来自太阳能，生态系统中绿色植物通过光合作用所固定的太阳能便是流经这个生态系统的总能量。每个营养级所具有的能量一般流向3个方面：一部分是被该营养级的生物本身的生命活动所消耗的；一部分尸体、排泄物和残落被分解者分解后以热能的形式释放出来；还有一部分被下一个营养级的生物所同化而流人下一个营养级。能量流动的特点是单向的、不循环的，而且是逐级递减的。能量在沿食物链流动时传递的平均效率为10%～20%。②生态系统的物质循环。物质循环是指组成生物体的C、H、O、N等基本元素在生态系统内的生物群落和无机环境之间所形成的反复的循环运动。地球上最大的生态系统是生物圈，所以物质循环带有全球性，称为生物地球化学循环。重点掌握碳循环过程，如图所示：③物质循环和能量流动的关系。生态系统的能量流动是随着物质循环而进行的，二者互为因果、相辅相成，具有不可分割的联系。生态系统的各成分中，通过能量流动和物质循环而紧密地联系在一起，形成一个统一的整体。*****************************************************************************4.生物多样性生物多样性是生物之间的多样性和变异性及物种生存环境的复杂性。生物多样性有3个层次：即物种的多样性、遗传的多样性和生态系统的多样性。物种的多样性是指地球上生命有机体的多样性，已被描述的物种约140万，估计物种总数在500万～5000万种之间。遗传的多样性是指遗传信息的总和，包含地球上所有植物、动物、微生物个体的基因。生态系统的多样性是指生物圈中的生态环境、生物群落和生态过程等的多样性。生物多样性是人类生存和发展的基础。*****************************************************************************5.生态平衡第5页共6页生态系统发展到一定的阶段，它的生产者、消费和分解者之间能够较长时间地保持着一种动态的平衡，也就是它的能量流动和物质循环能够较长时间地保持着一种动态的平衡。①生态平衡的原理即为生态系统的自我调节。自我调节能力的大小与生态系统中的成分和营养结构的复杂程度呈正相关。但生态系统的自动调节能力是有限度的，当外来的干扰超过的这个限度，生态平衡就会遭到破坏。②破坏生态平衡的因素有自然因素和人为因素两类。自然因素是指自然中客观存在的一些不可抗拒的力量，如火山爆发、山崩海啸、台风等自然灾害；人为的因素是指人类对自然的不合理利用，工农业发展带来的环境污染所造成的。生态系统遭到破坏的3个标志性特征是植被的破坏、食物链的破坏和环境污染。③保持生态平衡是人类可持续发展的基础。*****************************************************************************6.生态系统的稳定性生态系统所具有的保持或恢复自身结构和功能的相对稳定的能力称为生态系统的稳定性。如当气候干旱时，森林中的动植物种类和数量一般不会有太大的变化，这说明森林生态系统具有抵抗气候变化、保持自身相对稳定的能力。生态系统的稳定性包括抵抗力稳定性和恢复力稳定性等方面：抵抗力稳定性是指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。如森林生态系统对气候变化的抵抗能力就属于抵抗力稳定性。生态系统之所以