生 态 学 部 分1.doc

生 态 学 部 分13第一部分 生态学基本概念：一、生态学定义：是研究生物与生物、生物与环境相互关系的一门学科。二、生态学的研究对象：生物与环境、生物与生物之间的作用；种群、群落、生态系统1、 种群：是栖息在同一地域中同种个体组成的复合体，即由个体组成的群体。它有出生率、死亡率、增长率、有年龄结构和性别比例。2、 生物群落：是栖息在同一地域中的动物、植物和微生物的复合体。有群落结构、演替、多样性、稳定性等。3、 生态系统：指自然界一定空间范围内生物因子与非生物因子（无机物质、有机物质、气象因子等），相互作用形成有一个自然综合体，它具有一定的结构，并能进行物质循环，能量转换，起着互相依赖和互相制约的作用。三、生态学的发展分三个阶段：1、 生态学建立前期：公元16世纪欧洲文艺复兴之前。2、 生态学成长期：16世纪到20世纪50年代。对动物生态学进行了研究，有英美、北欧前苏联学派等。3、 现代生态学发展期：20世纪60年代至今。四、 现代生态学发展期的特点： A、应用了数学、物理、化学和工程技术。B、电子计算机、高精度的分析测定技术。C、高分辨率的遥感仪器。D、地理信息系统先进技术和手段。涉及领域非常广泛，加强横向联系的研究。研究范畴从宏观、微观向两极逐渐深入。全球性的环境问题引起了科学家的关注。五、现代生态学发展趋势： 生态系统生态学研究是生态学发展的主流。 系统生态学的发展是系统分析和生态学的结合。 群落生态学从描述群落结构，发展到数量分类和排序，并探讨群落结构形成的机理。 现代生态学向宏观和微观两极发展，研究更深入，多学科渗透，行为生态学，化学生态学，进化生态学等。 应用生态学，迅速向前发展，涉及科学（自然和社会）结合点，经济生态学、农业生态学、城市生态学等。与应用领域密切结合，研究层次更为宏观，（景观生态学、全球生态学）。第二部分 生物与环境一、环境与生态因子（一）概念：1、环境：指某一特定生物体或生物群落以外的空间及直接、间接影响其生存的一切事物的总和（针对某一特定主体或中心而言，主体不同即环境也不同）。2、生态因子：是环境因子中对生物起作用的因子，指环境中对生物的生长、发育、生殖、行为和分布有着直接或间接影响的因子。如：温度、湿度、食物、氧气及其他生物。（二）生态因子分类（五类）1、 气象因子：温度、湿度、光、降水、风、气压、雷电。2、 土壤因子：土壤结构、土壤有机物和无机物、土壤生物。3、 地形因子：地面起伏、坡度、阴阳坡等。4、 生物因子：生物之间的各种相互关系如捕食、寄生、竟争、互惠共生。5、 人为因子：强调人的特殊性和重要性，对生物生存质量、数量、分布有直接影响。（三）生物与环境相互作用1、最小因子法则：每一种植物都需要一定种类和一定数量的营养物，如果其中有一种完全缺失植物就不能生存。如果其数量极微，生长就会受到限制。小叶病、黄化病。2、耐受法则：生物对每一生态因子都有其耐受的上限和下限。上下限之间就是生物对这一因子的耐受范围。3、生物对生态因子耐受限度的调整：任何一种生物对生态因子的耐受限度都不是固定不变的，在进化过程中，他们对生态因子的耐受限度能进行各种小的调整。如：驯化、休眠、昼夜节律i. 驯化：如果一种生物长期对它的最适生存范围上限或下限偏一侧的环境条件下，久而久之就会产生一个新的最适生存范围，其上下限值发生了移动，（酶的改变起作用），不同植物有不同的驯化能力。ii. 休眠：是生物抵御适应不良环境条件的一种有效的生理机制。在致死限度内维持生存，但会进入休眠状态，对环境的耐受范围就会比正常活动时宽得多（种子、昆虫）。iii. 昼夜节律和其它周期性的补偿变化是生物对生态因子周期变化不断适应的结果。如；植物白天进行光合作用，黑夜进行呼吸作用。（四）植物与环境作用的基本规律： 环境既包括无机环境因素，也包括生物有机体因素，对植物而言，是植物生存地点周围空间的一切因素，如气候、土壤、生物（动物、植物、微生物）等等。 从环境中分离出来的因素，称为环境因子。只有对植物起作用的环境因子叫生态因子。如N2气对共生性的植物来说就是生态因子，反之，则不是生态因子。影响植物生长发育的六大生态因子是：光因子、温度因子、水因子、土壤、生物、大气，各生态因子不是孤立地对植物发生作用，而是综合在一起影响着植物的生长发育。生态环境决定着植物种类（一定的植物一定的生境）有什么样的生境就决定了有什么样的植物种类（适地适栽）。（五）生态因子作用的几个特点： 1、综合性 2、非等价性 3、不可替代性和互补性 4、限定性（六）生态因子对植物的综合作用： 1、生态因子综合作用：一个生态因子对植物无论有多么重要，它的作用也只能在其他因子的配合下，才能表现出来，即各生态因子综合作用于植物体。每一个生态因子都是在与其它因子的相互影响、相互制约中起作用，任何一下因子的变化都会在不同程度上引起其它因子的变化，这就是生态因子的综合作用。例如：光照、强度的变化会引起土温、土湿、大气湿度的改变。2、生态因子的主导作用：组成环境的所有生态因子，都是植物生活所必需的，但在一定的条件下，其中必有一下因子起决定性作用，即主导因子，也称限制因子，他限制了植物的继续扩展与分布，甚至生存。 3、生态因子的不可代替性：植物在生长发育过程中所需要生存条件，光、热等因子，对植物的作用不是等价的，但都同等重要，是不可缺少的，如缺少其中的一种便会影响生长、发育，甚至死亡。任何因子都不能由另外一个因子替代，即生态因子不可代替，但可以调剂、补充。 4、生态因子对植物的作用具有阶段性：每一个生态因子对植物各个不同发育阶段所起的生态作用是不相同的，即植物对生态因子的需要是分阶段的。5、生物的限制因子： 生物的生存和繁殖依赖于各种生态因子的综合作用，但其中必有一种或少数几种因子是限制生物生存和繁殖的关键性因子，这些关键因子即为限制因子。任何一种生态因子只要接近或超过生物的耐受范围，就会成为这种生物的限制因子。 一种生物的耐受范围越广，对某一特定环境适应能力也就越低。如果一种生物对某一种生态因子的耐受范围很窄，这种因子又易于变化，那么它很可能成为该物种的限制因子。（氧气对水生生物来说就是限制因子）（七）生态因子的主导作用（非等价性）在诸多因子中，其中必有1或2个是对生物起主导作用的因子，这1-2个因子所起的作用叫主导作用。这个两个因子就叫主导因子。 主导因子的两个含义： 主导因子的改变会引起其它因子改变。 主导因子又称限制因子（如光照决定植物生长量）。（八）环境的功能、特征1、 环境的概念：指生物体生活空间的外界自然条件的总和。（无机环境因素和有机生物体）2、 环境因子（要素）：环境中的各个因素叫环境因子（不一定对植物都有作用）如N2。3、 环境分类：大环境：指地区环境、地球环境和宇宙环境，大环境不仅直接影响小环境而且也对生物体，也有着直接或间接的影响。分为群落环境、区域环境、全球环境、宇宙环境。 小环境：指对生物有直接影响的邻近环境，例如：植物体表面的大气环境、土壤环境等。4、 环境的功能：即环境因子的生态功能。如：太阳辐射：辐射与气候；辐射与生态效应温度因子：对植物生长发育的影响；温度与生物分布；生物对温度的适应水分因子：水的生态作用；生物对水分条件的适应；植被在水分循环中的作用土壤因子：土壤因子的生态作用；生物对土壤条件的适应；生物对土壤的影响；大气因子：主要气体的生态意义；风的生态作用地形因子：地形的生态意义；5、 环境的特征： 整体性与区域性；变动性与稳定性；资源性与价值性；二、生态学的一般规律（一）相互依存与相互制约的规律 1、物物相关规律 2、相生相克规律（二）物质循环与再生规律（三）物质输入与输出动态平衡规律（四）相互适应与补偿的协同进化规律（五）环境资源的有效极限规律（六）反馈调节规律第三部分 生物种群一、概念1、种群：是在一定空间中同种个体的组合。如森林中的杨树种群、梅花鹿种群等。种群具有空间、数量、遗传三个特征。2、种群生态学：研究种群的数量、分布、以及种群与栖息环境中的非生物因素和其它生物种群的相互作用。如捕食者与被捕食者的相互作用。3、生态入侵：把由于人类有意识或无意识的把某种生物带入适宜其栖息和繁衍的地区，种群不断扩大，分布区逐步稳定的扩展这个过程，叫做生态入侵。例如：外来物种美国白蛾，可取食300多种植物，是无烟的灾害，其天敌有白蛾周氏啮小蜂。还有强大小蠹，两种害虫对我国的植物构成威胁。二、研究种群的意义：种群是物种在自然界中存在的基本单位（分类中）是生物群落的基本单位。种群的个体是随着时间的推移而死亡、消失，还可以通过繁殖新个体得以补充而持续进化，所以种群又是一个演化单位，一个遗传单位，一个进化单位，所以研究种群对于保护生物多样性、维持生态平衡很有实际意义。三、 种群的年龄结构1、 种群的年龄结构是指同一年龄组在种群内部所占的比例。分稳定型、增长型、下降型三类。2、 出生率、死亡率和种群的增长密度与分布：均匀性（植物）：随机性：成群性：四、 种群动态：即种群的数量、分布、变动情况（一） 密度和分布：数量统计：绝对数量和相对数量（二） 单体生物和构件生物：动物为单体生物；高等植物为构件生物。如：果树、水稻等。（三） 植物和动物的区别：植物强调个体和构件的空间排列，包括地下根系和地上的排列，都决定着对光能、水分、营养元素等的吸收和利用，反过来也决定植物的生长和产量。（四） 自然中种群的数量变动：一种生物的进入和占领新的栖息地，首先是经过种群增长和建立种群。以后可出现不规则的或规则的波动，或在一定时期内相对稳定，有时会出现大发生现象，有时会出现衰落或灭亡。五、 种群的统计：1、逻辑斯谛模型，有两个参数R、K。 R-表示物种的潜在增殖能力K-表示种群环境容纳量2、类型：增长型种群、稳定性种群、下降型种群 3、种群的五个时期：开始期、加速期、转折期、减速期、饱和期4、种群环境容纳量：用K表示种群环境容纳量，即物种在特定环境中的平均密度。4、 植物种群动态的四个特点；1、自养性 2、定居性 3、生长的可塑性 4、营养繁殖六、物种的形成（一）物种的形成三个步骤：1、地理隔离2、独立进化3、生殖隔离机制（二）物种形成的三类方式1、异域性物种形成2、邻域性物种形成3、同域性物种形成七、进化对策（生态对策）1.概念：各种生物在进化过程中，形成了特有的生活史，人们把生物在生存斗争中获得生存的对策，称为生态对策或生活史对策（进化对策）。2.生态对策类型与特点：两大类：K对策，选择的生物出生率低，寿命长、个体大，具有完善的保护后代机制，扩散能力较弱，但竞争能力强。特点：种群数量较稳定，导致生境退化的可能性小。具有亲代关怀行为，个体大，竞争力强等特点以保证在生存竞争中取得胜利。r对策：能使种群迅速恢复，高扩散力，又使它的迅速离开恶劣的生境，并在别的地方建立了新的种群。特点：死亡率高，运动性强。r对策者与K相反，扩散力强，竞争力弱，属于机会主义物种。八、生态适应：生物对生态环境的适应即为生态适应。例如：植物对水分的需求，与所处环境的水分条件，有时处于矛盾中，那么在其生长发育过程中，即要适应水分的不足，有时还要适应水分过多的情况，由于长期适应，就会在生物学上表现出一定的特性，据此，可将植物分为：旱生：叶质地硬，革质，有光泽，细胞失水，不易萎蔫，气孔小，如黄杨。中生：油松、桑树等。湿生：水松、枫杨、柳树等。九、种群内部关系植物的密度效应和生长可塑性 1、最后产量衡值法则 2、-2/3自疏法则 3、利他行为十、种间相互作用（竞争、捕食、互利共生）1、种间竞争：是指两种或更多种生物共同利用同一资源而产生的相互竞争。分为资源利用性竞争和相互干涉性竞争（他感作用或克生作用）。2、植物种间竞争的特点：对一种资源的竞争，能影响对另一种资源的竞争结果。3、竞争类型：资源利用性竞争：两物种间没有直接干涉，只有资源总量减少而影响竞争的存活、生殖、生长。相互干涉性竞争：就是吃与被吃影响生存数量。如：植物他感作用（克生作用）即是通过分泌有害化学物质，阻止别种植物在其周围生长。植物的竞争：冠竞争（光辐射）；根竞争（水、养分）十一、生态位：是指物种在生物群落或生态系统中的地位和角色。如食草动物与食肉动物在营养关系上占不同地位、起不同作用。1、互利共生：对寄生物与寄主双方都有利的生活方式称为互利共生。互利共生表现类型：种植与饲养的共生（人与作物）。有花植物与传粉动物的共生。高等植物与真菌的互利共生（根瘤菌），地衣是藻类和真菌的互利共生。2、偏利共生：仅对一方有利对另一方有害则为偏利共生。3、捕食作用：一种生物损伤或杀死另一种生物，并以其为食，称为捕食。4、寄生：一种生物从另一种生物中获取营养并对寄主造成危害，这一现象称为寄生。（寄生物将卵产在幼虫体内，随着生长，将幼虫体内的器官消耗完毕，剩下空壳。）第四部分 生物群落一、概念与生物群落的基本特征（一）、概念：是指生态系统中不同生物种群的组合。它是生态系统中有生命，具有一定的形态结构、营养结构，执行一定的功能的那一部分，叫生物群落。可分为动物群落、植物群落、微生物群落。（二）、生物群落的基本特征（七个特征）1、生物群落多样性：生物群落即由动、植、微生物种群组成。种类多（数量多）即体现生物多样性。2、 物种之间相互联系：不同物种之间相互影响，三类物种有规律共处在有序状态下生存。3、 空间分布特征：形成群落环境，生物群落以其居住环境产生影响。4、 群落结构特征：具有一定的结构（松散结构）A、形态结构；B生态结构；C营养结构。5、动态特征：具有一定的动态特征，（有生命的生物处于运动之中）A季节；B年际；C演替；D演化。6、空间分布特征：具有一定的分布范围：任何一个群落都分布在特定的地段或特定的生境上，不同群落的生境和分布范围不同。7、生物群落的边界特征：明显的边缘效应（一块小麦农田的四周）。二、群落的组成和结构（一）群落的结构单元 1、生活型：陆生植物五类：乔木、灌木、多年生草本、水生或隐芽多年生草本、一年生草本 2、层片：分三级 第一级层片：同种个体的组合 第二级层片；同一种生活型的不同植物的组合第三级层片；不同生活型的不同种类植物的组合 （二）群落的种类组成与数量特征 A群落的种类组成1、优势种和建群种 2、亚优势种 3、伴生种 4、偶见种或罕见种 B种类组成的数量特征 1、个体数量指标：多度、密度、盖度、频度、高度、重量、体积 2、综合数量指标：优势度、重要值、综合优势比 （三）群落的水平结构 1、 群落的水平结构概念指群落的配置状况或水平格局，被称之为群落的二维结构：2、 群落的镶嵌性和复合体镶嵌性：群落再空间配置不均衡，外形上表现为斑哙相间。该群落叫镶嵌镶嵌。复合体：3、 植物密度效应和生长可塑性（构件可多、可少、依环境）密度效应是最后产量衡值法则（在很大播种密度范围内最终产量与正常播种时的产量相等。）-3/2自疏法则（播种密度高影响生存，自疏）（四）群落的垂直结构群落的垂直结构群落分层现象，陆地群落分层与光的利用有关（四层：林冠层、下木层、草本层、地被层、）。水生动物分层取决于阳光、温度、食物、含氧量（五）物种的多样性： 1、生物多样性定义：是指生物中的多样化和变异性以及物种生境的复杂性。包括遗传多样性、物种多样性、生态系统多样性。 2、衡量多样性指标：是丰富度和均匀度的综合指标 A、 辛普森多样性指数=1-随即取样的两个个体属于同种的概率 B、 香农威纳指数二、 生物（植物）群落的动态变化：（一）群落演替概念和影响因素1、 群落演替概念：指某一地段上一种生物（植物）群落被另一种生物（植物）所取代的过程。2、 顶级群落：3、 演替过程：优势种的发育导致群落内光照、温度、水分状况的改变，为演替创造了条件。例如：云杉采伐空地出现喜光草本植物喜光阔叶树耐荫草本植物替代喜光草本植物云杉长大后（最上层郁闭后）。4、 演替具有方向性和周期性。5、 影响群落演替的主要因素（五种） 植物繁殖体的迁移、散布和动物的活动性，是群落演替的先决条件。 群落内部环境的变化：植物种群特别是优势种的发育导致群落内光照、湿度、水分状况的改变，从而造成种群的演替。 尚未成熟的物种内和物种之间的变化。 外部环境条件的变化：虽然决定群落的演替的根本原因是群落内部的变化，但是群落的外界环境条件、气候、土壤等也是引起演替的重要条件。 人类活动：人对生物引起演替的影响远远超过其它所有的自然因子，因为人类活动是有意识、有目的地进行的，可以对其起着促进、抑制、改造和建设的作用。（砍伐森林、开垦荒地等）5、植物群落生长发育（三期）：（1） 群落的形成期（优势种）（2） 群落发展稳定期（自疏现象发生在种内）（种间竞争）（3） 群落衰老期（二） 植物群落的更新演替：1、概念：植物群落的更新演替：一个植物群落被另外一个植物群落代替的过程。 2、意义：使我们林业、农业工作者，能够改造自然群落，引导其向有利于我们需要的方向发展，对于栽植群体，在规划设计之初，预见发展过程，栽培养护过程中保证群体是长期的强态势，在充分掌握种间关系和群落演替规律的基础上，科学管理，符合社会、生态、经济数额最大化的要求。举例：北京曾经将速生树与慢生树种混种，且株行距过小，结果（刺槐）白蜡、元宝枫、卫等，慢生树越来越受到抑制，生长不良，事后，将乔、灌木（大中小）按高低交错配合，形成茂密的树丛，既能在景观上增加层次，发挥隔离的作用，又能在防风等生态功能上产生较好效果。 3、演替的基本类型:A、按演替发生的时间进程分为: 1、世纪演替:上千年 2、长期演替:几十年到几百年 3、快速演替:几年到几十年B按演替发生的起始条件划分: 1、原生演替:起始于原生裸地. 2、次生演替:起始于次生裸地.C按基质的性质分: 1、水生:淡水湖池塘中水生群落_陆地群落. 2、旱生:演替从干旱缺水的基质上开始,如光石表面上群落.D按控制演替的主导因素划分 1、内因性:先是生境变化影响群落本身. 2、外因性:是由于外界环境因素的作用所引起.E按群落代谢来划分: 1、自养性演替:光合作用所固定的生物量积累起来起多,由苔藻草本灌木乔木的过程. 2、异养性演替:水体污染后,细菌和真菌分解作用强,有机质随之减少.六周期性演替:群落由一个类型转变为另一个类型,然后又回到原有类型的演替叫周期性演替.三、 物种多样性指数的计算：（一）、组成种类： 1、优势种和建群种：对群落结构和群落环境有明显控制作用的植物叫优势种，一般个体数量多，投影差度大，生物量高，体积大，生活能力强，即优势度较大的种，群落中不同层次中的优势种称为建群种。2、亚优势种：个体数量与作用仅次于优势种的，仍在其中起着一定作用的植物种。3、伴生种：为群落中常见的种类，与优势种相伴，但不起重要作用。4、偶见种或罕见种 （二）、种类个体数量计算：1、 多度七级2、 密度：单位的或单位之间内的个体数：（1）、相对密度：某一种数量全部物种个体数。100%（2）、密度比：某一物种密度群落密度最高的物种。X100%3、 盖度（投影林业上郁闭度）：指植物地上部分垂直投影面积占样地面积的百分比，分为种盖度、房盖、总盖度。4、 频度：某个物处在调查范围内出现的频率=某物种出现数量/总数100%5、 高度：测是植物的指标（绝对高度）。高度比=某种高度/最高种的高度100%6、 重量：用来衡量种群生物量多少的指标。分鲜重和于重。相对重量=某物种重量/邻物种重量100%7、 体积：生物所占窨大小的度量。（三）物种多样性：（1）种的数量或丰富度：指一个群落或生境中，物种数目的多少。（2）种的均匀度：指一个群落或生境中邻物种个体数目的分配善。 多样性指数：是丰富度和均匀性的综合指标。8、 辛普森多样性指数等于1随机取倦的两个个体属于同种的概率。D=1 P =1（N / N ）例如：甲群A、B两个种的个体数分别为99和1，而乙群落中，A、B两个种的个体数均50，计算多样性指数：D1=1 （N1/N）=1（99/100）+（1/100）=0.0198D2=1 （N2/N）=1（50/100）+（50/100）=0.5000乙群落等于甲群落。虽然两群落丰富度是一样的，但均匀度不一样。 香农威纳指数：描述种的个体出现的紊乱和不确定性而种的多样性。 H= P log piH_物种多样性指数S_物种数量Pi_属于种I的个体在全部个体中的比例.H1= P log pi=-(0.99log 0.99+0.01log 0.01)= 0.081尼特/个体H1= P log pi=-(0.50log 0.50+0.5log 0.5)= 1.00尼特/个体还是乙群落的多样性高.多样性指数中包含两个因素:(1)种类数目即丰富度.(2)种类中个体分配上的均匀性增加,也会使多样性提高.四、岛屿及岛屿效应:1、岛屿：由海洋包围的陆地是 “岛”、山顶是“岛”、还有像一块地上的一类植物中,种有另外的一类植物,这类植物也叫“岛”、另一类土壤也可被视为“岛”. 2、岛屿效应:岛屿面积越大种数越多,这一效应称为岛屿面积,从而得出一条:生境多磁性导致了物种多样性.3、岛屿生态理论在自然保护中的意义？自然保护区从某种意义上讲，是受其周围生境“海洋”所包围的岛屿，因此岛屿生态理论对自然保护区的设计具有指导意义。岛屿生态的理论：岛屿面积越大，生境多样性导致物种多样性。保护区面积大小很重要建立自然保护区的面积越大，越能支持或“供应”更多的物种数量，保护区出现了边缘生境，使得适应边缘生境的物种得到额外的支持。在同样的面积下，一个大的保护区好还是分成若干个小保护区好？对于物种多的地区和密度低，增长率慢的大型动物，宜建大型自然保护区，反之，物种较少，为了防止传播流行病害，以及在一个相当异质的区域中建立保护区的宜分成若干个小保护区，有利于保护物种多样性，各个保护区之间设“通道”或“走廊”能减少被灭亡的风险，狭长的保护区，有利于物种的迁入。6、 生物多样性保护四、 自然保护的概念及其自然保护区的利用（一） 自然保护的概念：指人类用科学的方法对生态系统和人类文明加以保护，特别是自然环境和自认资源。自然保护的中心是保护和科学地开发利用自然资源，做到资源越用越多、越好，使人类的经济发展与环境能够最大限度的协调。（二） 自然保护区的概念：指在一定的自然地理景观或典型的自然生态类型地区划出一定的范围。把相应受国家保护的自然资源，特别是珍贵稀有濒于灭绝的动植物，以及代表不同自然地带的自然环境和生态系统加以保护，这样划分出的地区范围就叫自然保护区。（三） 自然保护区的意义1、是生物物种的天然贮存库2、对维护自然环境生态平衡有一定的作用3、是科研、教育和旅游的重要基地第五部分 生态系统一、生态系统的概念、组成及功能 （一）概念1、生态因素生物都生活在一定的环境中，依靠环境供给生物生命活动所需的物质和能量，生物与环境相互联系，相互影响。在生物的环境中，影响生物的分布、形态和生理等的因素，称生态因素。生态因素可分非生物因素和生物因素。各种生态因素综合作用于生物，但又有起主导作用的因素。影响生物体的所有无机自然因素，主要是阳光、温度、水、土壤等非生物因素。生物生命活动所需的能量从根本上讲都来自阳光。阳光对绿色植物在地球上的分布起着决定性的作用。温度对生物的分布、生长、发育、生存等多方面有影响。水是限制生物分布（特别是陆生生物）的一个重要因素，一切生物的生存都需要水。2、生态系统：是指一个地段上，由生物与非生物环境构成的有机系统的总和。如一片森林、一个公园、一块草地。（二）生态系统的组成及功能组成：1.初级生产者：绿色植物利用光能及无机物制造有机物2.消费者：草皮，肉食动物取食植物3.分解者：细菌、真菌等，将死的有机体分解成简单的无机化合物，归还到环境中供植物利用。4.无机环境因子（光、大气、热、水、土）生态系统至少包括1、3、4，从外界输入光能、水、营分和气体、通过内部能量流动和物质循环，把多余物质和能量等释放或输出，返回大气、土壤及水圈，所以生态系统又是一个开放的系统。（三）生态系统分类：1、水体生态系统：包括淡水和海洋生态系统2、湿地生态系统：3、陆地生态系统：包括森林、草原、荒漠和冻原生态系统二、食物链和食物网 （一）食物链和食物网的概念1、食物链：植物固定的能量，通过生物之间食与被食的链条式的传递关系，该链条被称为食物链，一般至少有3个环节。例如：草兔狐狸。2、 食物网：生态系统中，由多个食物链交织在一起形成的的网状关系，被称为食物网。例如：草蝗虫鸟蛇猫头鹰（二）食物链的类型： 捕食食物链：吃与被吃形成的食物链（能量转换） 碎屑食物链：丽蝇在动物尸体内产卵，卵孵化成幼虫，幼虫吃腐臭的蛋白质。 寄生食物链：小蜂产卵于姬蜂幼虫内，姬蜂又寄生于其它昆虫体内。（三）营养级与生态金字塔的概念：1、营养级：是指处于食物链某一环节上所有生物种类的总和，（是一类生物与处于不同营养层次上，另一类生物之间的关系）。营养级的位置越高，归属于这个营养级的生物种类和数量就越少，当少到一定程度时，就不可能再维持另一个营养级中生物的生存了。2、生态金字塔概念：指各个营养级之间的数量关系，这种数量关系：、可采用生物量单位生物量金字塔（各级生物总重量）、可采用能量单位能量金字塔（各营养级固定能量）、可采用数量单位数量金字塔（各级个体数量）。结论：能量从一个营养级流向另一个营养级总是逐渐减少的。 数量和生物量，由于某些生态系统（海洋生物）可出现倒锥形金字塔，即依次递增。（四）、生态效率的概念：指各种能流参数中的任何一个参数在营养级之间或营养级内部的比值关系。I（摄取或吸收）生物所摄取的能量A（同化）生物消化道内被吸收的能量。R（呼吸）指在新陈代谢和各种活动中所消耗的全部能量。P（生产量）呼吸消耗后净剩的能量，并以有机物质的形式累积在生态系统中。五、生态系统与生态平衡（一） 生态系统的概念及成分在一个生物群落内不仅各种生物之间是相互联系、相互制约的，而且和它所在的无机环境也是相互联系，相互制约的。这种由生物群落及其无机环境相互作用的自然系统，叫做生态系统。任何生态系统总具有：有一定的空间和时间范畴，基本组成包括各种生物和无机环境，它们通过能量流动和物质循环而相互作用。生态系统的范围有大有小，多种多样，生物圈是地球上最大的生态系统。生态系统的结构组成包括其成分和营养结构两方面。组成生态系统的成分，有非生物的物质和能量，以及作为生产者、消费者和分解者的各种生物。 非生物因素：阳光、空气、水、土壤生态系统 生物因素： 生产者消费者分解者（二） 生态系统的基本功能1、 生态系统的物质循环（生物循环） 生物从大气圈、水圈和土壤圈中获得也能够养元素，通过食物链在生物之间流动，最后再分解者的作用下回归自然环境，这些元素又重新被植物吸收利用，再次进入食物链，物质如此反复的运动过程，称为物质循环。2、 生态系统的能量流动绿色植物通过光合作用合成有机物质，将光能转变为化学能，一部分用来满足自身生长发育的需要，另一部分供给异养生物进行生命活动。能量在生产者-消费者-分解者环境中流动，是开放式的。3、 生态系统的信息传递A、营养信息的传递B、行为信息的传递C、物理信息的传递D、化学信息的传递（三）生态平衡1、概念：在生态系统内部，生产者、消费者、分解者以及非生物环境之间，在一定条件下保持着能量与物质输入、输出动态的相对稳定，叫做生态平衡。任何一个生态系统都遵循着由低级向高级，由简单向复杂的演变规律，因而形成有层次的相对稳定的动态平衡。稳定的生态系统应有如下特征：能量的输入和输出之间达到相对平衡；动物和植物在数量上保持相对稳定；生产者、消费者构成完整的营养结构，并具有一定的食物链网。生态系统有一种内部的自动调节的能力，以保持自己的稳定性。生态系统平衡是一种相对稳定的动态平衡，又是一种发展中的平衡。 2、生态平衡的标志 A、生态系统中物质和能量的输入、输出的相对平衡B、在生态系统整体上，生产者、消费者、分解者应构成完整的营养结构C、生物钟类和数量的相对稳定D、生态系统之间的协调（四）生态系统中的物质循环和能量流动及其特点： 1、生态系统中的物质循环和能量流动：物质循环和能量流动都是借助于生物之间的取食过程而进行的，但这两个过程是密不可分的，能量流动总是伴随着物质循环进行，物质循环是封闭、式的循环，能量流动是开放型。因为能量是储存在有机分子键中，当能量通过呼吸过程被释放出来的时候，有机物被分解成无机物被释放到环境中去。太阳能植物有机质各级消费者排泄物、残体物质流动是封闭式的循环。在物质循环过程中，每一过程中都有能量的散失和消耗。太阳能只有通过生产者的光合作用才能源源不断地输入生态系统，然后再被其他生物所利用。生产者通过光合作用，不仅为本身的生存、生长、繁殖提供营养物质和能量，而且它所制造的有机物质也是消费者和分解者唯一的能量来源。生态系统中的物质循环又叫生物地化循环。能量流动和物质循环是生态系统的两个基本过程，正是这两个基本过程使生态系统各个营养级之间和各种万分之间，组成了一个完整的功能单位。但能量流动和物质循环的性质不同，能量流经过生态系统最终以热的形式消散，能流是单方向的，因此生态系统必须不断地从外界获取能量。而物质流动是循环式的，多种物质都能以被植物利用的形式重返环境中去。生物循环各个库的输入和输出是平衡的。生物循环的类型：气体型循环、沉积型循环、水循环。周转率=流通率/库中营养物质总量周转时间=库中营养物质总量/流通率物质循环和能量流动都是借助于生物之间的取食过程而进行的，但这两个过程是密不可分的。太阳能只有通过生产者的光合作用，才能源源不断地输入生态系统，然后再被其他生物所利用。生产者通过光合作用不仅为本身的生存、生长、繁殖提供营养物质和能量，而且它所制造的有机物质也是消费者和分解者唯一的能量来源。2、物质循环和能量流动特点A生态系统中的能量流动是单方向的和不可逆转的。B能量在流动过程中逐渐减少，传递效率不可能是百分之百，新陈代谢活动都会消耗相当多的能量，这些能量最终都以热的形式消散到周围空间中去，由此可见，任何一个生态系统都需要不断地得到来自系统外的能量补充，以便维持生态系统的正常功能。如果在一个较长的时期内中断能量输入，生态系统即会自然死亡，能量从一个营养级到另一个营养级的转化率大致在5%30%之间。（五） 生态系统平衡与生态系统反馈：1、 生态系统平衡是指生态系统通过发育和调节所达到的一种稳定状况，包括结构上、功能上、能量输入输出上的稳定，是一种动态平衡（且种类趋于多样化、结构复杂化、功能完善化）自然界生态系统的一个重要的特点就是按常常趋向于达到一种稳态或平衡状态，使系统内的所有成分彼此相互协调，而且生态系统可以在一定限度内进行自我调节实现平衡。2、生态系统反馈：A、正反馈：不抑制却加速最初发生变化的那个种群，这样破坏平衡状态对环境极大的破坏（具有爆发性）。 B、负反馈：抑制和减弱最初发生变化的那个种群的变化，使生态系统达到和保持平衡或稳态 。3、保持生态平衡的意义一个生态系统的自动调节能力无论多么强，也总有一定的限度。若外来干扰超过了这个限度，生态平衡就会遭到破坏。生态平衡破坏的因素包括自然因素和人为因素两类。这两类因素往往是共同作用的，人为因素可以导致生态系统的强化。人类改造自然过程中，保持生态平衡的原则是任何生产活动都要放在生态系统的物质循环和能量流动的普遍联系中，放在立体交叉的生态网络中，放在生态系统的动态平衡过程中加以考察；尊重生态系统自身的规律，实现生态系统的良性循环，使生态系统朝着最有益于人类的方向发展。举例说明食物网复杂性与生态稳定性的关系：生态系统的营养结构是食物链和食物网。在生态系统中，各种生物之间通过各种关系而彼此联系，其中最主要的是食物关系。食物链是指通过食物关系把一个生态系统中的各种生物连接起来。任何食物链都是以绿色植物为基础的。一个生态系统中许多食物链彼此相互交错连接的复杂营养关系，叫做食物网。食物网是自然界普遍存在的现象，食物链和食物网是以食物关系为基础，它们成为物质和能量流动的渠道。自然界，生态系统中生物之间构成的食物链，交织在一起组成了复杂的食物网。例如：一个岛屿有一个食物链草鹿狼，其中一旦鹿消失，狼就会饿死，如果还有另外两种食草动物（羊、牛），鹿虽然消失了，还有其它捕食对象，所以狼照样能生存，生态仍然能够保持平衡。这样这个生态系统就具有一定的稳定性。所以食物网越复杂，生态系统抵抗外界力量的干扰能力就越强。食物网越简单，生态系统的稳定性就越差，这个生态系统就容易发生波动和毁灭。复杂的食物网是使生态系统保持稳定的重要条件。计算生态系统中能量的效率：同化效率=An/In=固定的日光能/吸收的日光能（植物） = An/In=同化的食物能/摄取的食物能（动物） 生长效率=Pn/An=n营养级的净生产量能量/n营养级的同化能量 消耗或利用效率=In+1/Pn=n+1营养级摄取能量/n营养级的净生产能量。发展生态农业的意义：发展生态农业就是有效地运用生态系统中生物群落共生的原理、多种成分间的相互协调和互补的功能原理以及物质和能量多层次、多途径利用和转化的原理，建立能合理利用自然资源，保持生态稳定和持续高效的农业生态系统。其目的就在于提高太阳能的利用率、生物能的转化率和农副业废弃物的再生循环利用率。因地制宜地，利用自然资源，使农、林、牧、渔、加工业得到协调发展，从而提高农业生产力，获得更多的粮食和其他农副产品，以满足人们的日意增长的物质需求，达到可持续发展。所以生态农业是今后世界农业发展的一个重要方向。例题解析例题一 在一阴湿洼草丛中，有一堆长满苔藓的腐木，其中聚集着蚂蚁、蚯蚓、蜘蛛、老鼠等动物。它们共同构成了一个A 种群 B 群落 C 食物网 D 生态系统解析：本题要考查生态系统要领和成分等有关的知识，同时必须明确四个选项概念的实质。生态系统是在空间和时间内，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相互作用诉一个自然系统。它的范围可大可小。阴湿山洼的草丛中，堆放着长满苔藓的腐木并生活着多种动物，它们通过能量流动和物质循环，构成了一个生态系统。因素，正确答案是D例题二 生态系统之所以能够保持生态平衡，主要是由于生态系统具有A 物质和能量B.食物链和食物网C.自动调节平稳能力D.分解者解析 本题要求正确理解生态平衡的含义。所以，必须从生态平衡的特点出发。在长期的进化过程中，生态系统内的各成分之间建立起相互协作、相互制约和相互补偿的关系，使生态系统保持一种稳定状态。一个生态系统发展到一定阶段它的生产者、消费者和分解者之间，能够较长时间保持着一种动态平衡，是因为生态系统具有自动调节能力。生态平衡是一种相对平衡，不是一成不变的。生态系统之所以能够保持平衡，主要是由于生态系统具有自动调节能力。因此，正确答案是C巩固反馈练习1下列叙述中，属于一个生态系统的是（ ） A 一个群落和它生活环境中生物因素 B 一个群落和它生活环境中的非生物因素C 一个种群和它生活环境中的生态因素 D 几个种群和它生活环境中的生物因素2组成生态系统成分中，最主要的成分是（ ）A 非生物因素、生产者、消费者及分解者 B 食物链和食物网C 物质循环和能量流动 D 生物的种群及群落3苹果、梨等果树不宜在热带种植，这主要是因为（ ）A 土壤不适宜 B 阳光太强 C 温度太高 D 雨水太多4生态系统能保持生态平衡，主要是由于生态系统具有（ ）A 充足的物质和能量 B 具有大量动植物C 具有自动调节平衡的能力 D 具有复杂的食物网5生态平衡是指（ ）A 生态系统中生产者和消费者之间的平衡B 生态系统中物质循环和能量流动长时间保持动态平衡C 生态系统中出生率和死亡率，迁出及迁入的数量不变D 生态系统中各种成分的数量保持不变2 下图是温带草原生态系统中的一个食物网简图。按图回答如下：（1）这食物网中共 条食物链；生产者是 ；（2）对鹰来说，能量损失最小的食物链是 ；（3）影响此食物网的生物个体数量变动的因素叫做 。植食性鸟类 鹰草 食虫鸟 蛇 蜘蛛 青鸟 食草昆虫人工新型高效农业生态系统的建立及其原理分析。生态系统的结构和功能相对稳定动态平衡生态平衡的概念具有自动调节能力生态平衡的原理（自动调节能力有大有小且有一定限度）外来干扰超过这 个 限 度生态平衡的破坏（大自然对人类进行报复）遵循生态平衡的规律维持治理建立新的生态平衡自然因素人为因素（强化）共 同 作 用人类对自然的不合理利用工农业发展带来的环境污染乱砍滥伐乱捕滥杀过度放牧等工业上“三废”的排放农业上农药、化肥的使用等 当生态系统发展到一定阶段，它就会达到一种平衡状态，叫生态平衡。结构和功能保持一种动态的平衡，并能抵抗一定的外来干扰，维持自身结构和功能的相对稳定性。生态系统为什么能保持动态平衡（原因是内部具有自动调节能力）。也就是对外来干扰有一定的抵抗力，使自身的结构和功能保持原来的状态。 自然界生态系统纷繁复杂，自动调节也比较复杂，能力有大有小， 生态系统自动调节无论多么强，也总有一定的限度，当外来干扰超过这个限度，生态平衡就会遭到破坏，那么破坏生态平衡的外来干扰有哪些 生态平衡遭到破坏往往是自然因素、人为因素共同作用的结果。而且通常是人为因素强化了自然因素，引起生态平衡的失调，例如：由于人为破坏植被而造成的山洪爆发，水土流失，干旱，风沙灾害等，已经成为当前自然界生态平衡遭到破坏的重要表现。 人类对自然的不合理利用主要表现为：乱砍滥伐、乱捕滥杀、过度放牧等导致植被破坏，食物链破坏。列举现象：长江、黄河流域水旱灾害，北方的沙尘暴等；如前面讲的草原生态系统中，如果我们无节制地大肆捕杀草原上的狐，黄鼬等肉食动物，会导致什么结果？（请学生回答）使鼠类数量猛增，从而导致草原的退化、沙化，让学生继续完成曲线图。 工农业发展带来的环境污染，主要由什么造成？工业上“三废”的排放，农业上大量使用化肥和农药。所以在这里人为因素是主要的。千百年来，人类不断向大自然索取，人类的生产活动日益强烈地干扰着自然界生态系统的平衡，尽管人类常常获得征服自然的胜利，但是自然界已经开始对我们人类进行报复。请看下面两组材料： 1998年，长江发生的全流域性特大洪水，其水量和峰高均与1954年大体相当，但水位却超过历史最高值，给两岸人民的生命和财产造成了巨大损失。出现这种情况与生态环境状况直接相关，据统计，近30年间，长江流域森林覆盖率减少一半，水土流失面积增加一倍，中下游湖泊面积减少45.5%，湖底普遍淤高13米。 二、酸雨是英国化学家RASmith1872年最先提出的，一般指pH小于5.6的雨、雪、雾等大气降水。 材料一：酸雨会腐蚀植物叶面。某地一场较大范围的酸雨导致西瓜大面积绝产。 材料二：酸雨会使阳离子从叶表面析出，使镁、铁、钙等离子从土壤中迅速损失。 材料三：铝是对生物有害的元素，在土壤中以氧化铝存在，pH为5.6时几乎不溶，pH为4.6时溶解度增加100倍，并转化成硫酸铝。四川某林场因此致使96%的华山松死亡。 材料四：某校科技小组的同学采集酸雨样品，每隔一段时间测定pH，得到下表数据：时间开始8小时16小时24小时32小时40小时48小时PH5.04.84.54.34.24.04.0依据材料回答： （1）酸雨腐蚀叶面，使农作物大量绝产。这种生态平衡的破坏属于（ ）A、自然因素 B、食物链的破坏 C