生态系统与环境保护-高考生物学考前三个月速记清单

（14）生态系统与环境保护（14）生态系统与环境保护【必备知识】考点1生态系统的结构一、生态系统的概述

1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。2.生态系统的范围（1）生态系统有一定的范围由于任何一个生物群落都分布在一定的自然区域内，所以生态系统有一定的时间和空间范围。（2）生态系统的范围有大有小，且类型众多地球上最大的生态系统是生物圈。这个最大的生态系统中，包括很多类型的生态系统。3.类型自然生态系统：水域生态系统、陆地生态系统。人工生态系统：农田生态系统、城市生态系统等二、生态系统的组成成分1.组成：非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者。2.生态系统是各组成成分的统一体：3.生态系统四种成分组成内容、作用、地位的比较比较项目组成内容作用地位非生物的物质和能量阳光、热能、空气、水、无机盐等为生物提供物质和能量，是生物群落赖以生存和发展的基础必备成分生产者主要是绿色植物，也包括化能自养型微生物（如硝化细菌）无机物→有机物；光能、无机化学能→有机化学能；为消费者提供食物和栖息场所主要成分（基石）消费者包括营捕食生活的生物和营寄生生活的生物（如菟丝子）加快生态系统的物质循环，有利于植物的传粉和种子的传播最活跃的成分分解者营腐生生活的微生物及腐食性的动物（如蚯蚓、蜣螂）通过分解作用将生物遗体、排遗物分解为无机物，供生产者重新利用物质循环中的关键成分4.生态系统各组成成分的相互关系（1）生态系统的各组成成分虽然不同，但它们之间紧密联系，从而使生态系统成为一个统一整体，具有一定的结构和功能。（2）在生态系统的组成成分中，生产者是唯一能把非生物的物质和能量转变成生物体内的物质和能量的成分。（3）如果一个生态系统中没有分解者，动植物的遗体和动物的排遗物会堆积如山，生态系统就会崩溃。（4）从理论上讲，生态系统可以缺少消费者，但其他三种组成成分缺一不可。三、生态系统的营养结构1.食物链（1）概念：生态系统中各种生物因食物关系形成的一种联系。（2）特点：生产者为第一营养级；消费者所处的营养级并不是一成不变的；食物链上一般不超过5个营养级。（3）实例：2.食物网（1）概念：生态系统中许多食物链彼此相互交错，连接成的复杂营养结构。（2）形成的原因：一种绿色植物可能是多种植食性动物的食物；一种植食性动物既可能吃多种植物，也可能被多种肉食性动物所食。（3）功能①食物链和食物网是生态系统的营养结构，是能量流动和物质循环的渠道。②食物网越复杂，生态系统抵抗外界干扰的能力就越强，生态系统越稳定。考点2生态系统的功能生态系统的能量流动1.能量流动的概念及过程（1）概念：生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程（2）能量流动的过程（3）某一营养级能量的来源与去路A.能量来源：生产者的能量主要来自太阳能；消费者的能量来自上一营养级同化的能量B.能量去向：流入某一营养级能量去向可以从以下两个角度分析：①“定量不定时”（在足够长的时间内能量的最终去向）a.自身呼吸消耗；b.流入下一营养级（最高营养级除外）；c.被分解者分解利用。②“定量定时”流入某一营养级的一定量的能量在一定时间内的去向可有四条：a.自身呼吸消耗；b.流入下一营养级；c.被分解者分解利用；d.未被自身呼吸消耗，也未被下一营养级和分解者利用，即“未利用”。2.能量流动的特点（1）能量流动的特点分析特点原因分析单向流动①食物链中各营养级的顺序是不可逆转的，这是长期自然选择的结果，如肉食性动物以植食性动物为食，而植食性动物不能以肉食性动物为食各营养级的生物通过呼吸作用以热能形式散失的能量是无法再被利用的逐级递减①各营养级的生物都会因呼吸作用而消耗掉相当大的一部分能量②各营养级生物的能量中总有一部分未被下一营养级所利用③还有少部分能量随着残枝败叶或遗体流入分解者（2）能量传递效率①计算方法：能量传递效率=下一营养级同化的能量÷上一营养级同化的能量×100%②数值：一般为10%～20%3.生态金字塔（1）含义：将单位时间内各个营养级的个体数量、生物量或能量数值，按营养级由低到高的顺序绘制成的图形，其形状似金字塔。（2）类型类型项目能量金字塔数量金字塔生物量金字塔性状每一阶含义食物链中每一营养级生物所含的“能量”食物链中每一营养级生物个体的“数量”食物链中每一营养级生物的“总生物量”图形特点正金字塔一般呈正金字塔形，有时会出现倒金字塔形一般呈正金字塔形象征含义能量流动的过程中总有能量的消耗和散失，故能量在流动过程中逐级递减生物个体数量在食物链中一般随营养级升高而逐渐降低生物量随营养级逐渐递减4.研究能量流动的实践意义（1）研究生态系统的能量流动，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）能量多级利用：使生态系统中的物质和能量得到分层次、多级别利用，使生产一种产品时产生的有机废弃物，成为生产另一种产品的原料，提高能量的利用率。（3）根据生态系统的能量流动规律，实际生活中采取以下措施：①尽量缩短食物链以减少能量损耗；②充分利用生产者③充分利用分解者，如利用秸秆培育食用菌、利用植物残体生产沼气等。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。例如，对农田进行锄草除虫，使能量尽可能多地流向农作物，减少能量流失。二、物质循环的概述1.物质循环的概述（1）概念：组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素，都不断进行着从无机环境到生物群落，又从生物群落到无机环境的循环过程，这就是生态系统的物质循环。（2）特点①全球性：物质循环的概念中所说的生态系统并不是一般的生态系统，而是指地球上最大的生态系统－生物圈，因此物质循环具有全球性。②循环性：在物质循环过程中，无机环境中的物质可以被生物群落反复利用，即生物群落和无机环境之间的物质可以反复出现、反复利用，周而复始地进行循环，不会消失。2.物质循环的实例：碳循环①碳元素进入生物群落的途径：主要是通过植物的光合作用实现的，有时也可通过一些生物的化能合成作用实现。②碳的存在形式生物群落与无机环境之间：CO2生物群落内部：含碳有机物③大气中CO2的来源有三个：一是分解者的分解作用；二是动植物的呼吸作用；三是化石燃料的燃烧。④实现碳在生物群落与无机环境之间循环的关键因素是生产者和分解者。⑤碳在生物群落与无机环境之间传递时，只在生产者与无机环境之间是双向的，在其他成分之间都是单向的。⑥碳循环的特点a.全球性：大气中的CO2能够随着大气环流在全球范围内流动。b.循环性：碳在无机环境与生物群落之间以CO2的形式循环流动。（2）碳循环平衡失调一一温室效应①导致温室效应的主要原因a.化石燃料的大量燃烧，在短时间内使大气中CO2浓度升高。b.森林、草原等植被遭到大面积的破坏，大大降低了植被中对大气中CO2的调节能力。②温室效应对环境的影响a.气候变暖会加快极地和高山冰川的融化，导致海平面上升，使一些沿海城市和国家面临灭顶之灾。b.气候变化也改变了降雨和蒸发机制，影响农业和粮食资源的生产。降雨量的变化使部分地区更加干旱或多雨，并使病虫害增加。③防止或减缓温室效应的主要措施a.改善能源结构，开发新能源（核能、水能等），尽量减少煤炭的燃烧量（减少CO2的来源）。b.大力推行植树造林活动（增加CO2的去路）。3.生物富集（1）概念：生物体从周围环境吸收、积蓄某种元素或难以降解的化合物，使其在有机体内浓度超过环境浓度的现象。（2）特点：有害物质沿食物链逐渐在生物体内聚集，最终积累在食物链的顶端。三、物质循环和能量流动的关系1.区别（1）物质循环具有全球性和循环性的特点。（2）能量流动是逐级递减的，是单方向的。2.联系（1）二者同时进行，相互依存，不可分割。（2）物质是能量流动的载体，能量是物质循环的动力。四、生态系统的信息种类1.信息的概念一般将可以传播的消息、情报、指令、数据与信号等称作信息。2.信息的基本类型（1）物理信息①概念：通过物理过程传递的信息。②举例：光、声、温度、湿度和磁力等。（2）化学信息①概念：生物在生命活动过程中，产生的可以传递信息的化学物质。②举例：植物的生物碱、有机酸等代谢产物，以及动物的性外激素等。（3）行为信息①概念：对于同种或异种生物能够通过特殊行为传递的信息。②举例：蜜蜂跳舞、雄鸟的“求偶炫耀”。3.信息传递在生态系统中的作用（1）个体水平：生命活动的正常进行，离不开信息的作用。（2）种群水平：生物种群的繁衍，也离不开信息的传递。（3）群落水平：信息能够调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定。4.信息传递在农业生产中的应用（1）提高农产品或畜产品的产量。如利用模拟的动物信息吸引大量的传粉动物，就可以提高果树的传粉率和结实率。（2）对有害动物进行控制。如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。考点3生态系统的稳定性一、生态平衡的含义及特征1.概念：生态系统的结构和功能处于相对稳定的一种状态。2.处于生态平衡的生态系统的特征（1）结构平衡：生态系统的各组分保持相对稳定。（2）功能平衡：生产—消费—分解的生态过程正常进行，保证了物质总在循环，能量不断流动，生物个体持续发展和更新。（3）收支平衡：在某生态系统中，植物在一定时间内制造的可供其他生物利用的有机物的量，处于比较稳定的状态。二、生态系统的稳定性1.概念：生态系统的维持或恢复自身结构和功能处于相对平衡的能力，即维持生态平衡的能力。2.原因：生态系统具有一定的自我调节能力。3.调节基础：负反馈调节。4.特点：生态系统的自我调节能力是有限的，当外界干扰因素的强度超过一定限度时，生态系统的自我调节能力会迅速丧失，生态系统原状难以维持。5.反馈调节的类型项目负反馈调节正反馈调节概念当一个变化产生时，调节机制会减弱这个变化，使之回归正常受控部分发出反馈信息，其方向与控制信息一致，可以促进或加强控制部分的活动举例作用生态系统自我调节能力的基础，能使生态系统达到和保持平衡使生态系统远离平衡状态调节方式抑制和减弱最初发生变化的那种成分所发生的变化加速最初发生变化的那种成分所发生的变化结果有利于生态系统保持相对稳定常使生态系统远离稳态6.生态系统稳定性的类型项目抵抗力稳定性恢复力稳定性概念生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构与功能保持原状的能力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特点生态系统的成分越复杂，抵抗力稳定性越高，反之越低生态系统的成分越简单，一般越容易恢复；反之越难三、提高生态系统稳定性的措施1.控制对生态系统的干扰程度，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，应实施相应物质和能量的投入，保证生态系统内部结构与功能的协调。四、设计并制作生态缸，观察其稳定性1.目的要求：探究生态系统保持稳定性的条件。2.实验原理：（1）生态缸中必须包括生态系统的四种成分，特别需要注意必须有足够的分解者。（2）各种生物之间以及生物与无机环境之间，必须能够进行物质循环和能量流动。（3）生物之间要有合适的食物链结构，生物的数量不宜过多。（4）生态缸必须是透明的，这样可以保证生态缸中有充足的太阳能。当然，生态缸一定要封闭，防止外界生物或非生物因素的干扰。3.实验流程：铺垫细沙↓注水：注入适量的河水或池塘水，使缸内有陆上与水下之分↓放置动植物：根据生物本身的生活习性正确放置适量的生物个体↓密封生态缸：用胶带将生态缸口密封↓放置生态缸：将生态缸放置在光线良好的散射光下↓观察记录：每周定时观察生态缸中生物的存活和水质变化情况4.结果分析（1）生态缸中虽然成分齐全，生产者、消费者和分解者之间可以进行能量流动和物质循环，但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。（2）如果生态缸是一个开放的生态系统，则生态系统的成分复杂，自我调节、自我修复和自我延续的能力强，在没有巨大外界环境干扰的情况下会长期保持相对稳定。考点4生态环境的问题一、生态足迹生态足迹1.概念：又叫生态占用，是指在现有技术条件下，维持某一人口单位生存所需的生产资源和吸纳废物的土地及水域的面积。2.计算方法：将人类为了维持自身生存需要的物质等，换算为相应的自然士地和水域面积3.影响：生态足迹的值越大，代表人类所需的资源越多，对生态和环境的影响就越大。4.特点：生活方式不同，生态足迹的大小可能不同二、人口增长对生态环境的影响1.从世界范围看，人口还将继续增长，人类的消费水平将继续提高2.我国人口的现状我国人口基数大，虽然人口增长过快的情况得到了有效的控制，人口出生率和自然增长率明显下降，目前已进入了低生育水平国家的行列。不过，我国依然是世界第一人口大国。3.对生态环境的影响全球的人口持续飞速增长，未来，养活地球人口的环境压力不断増大，全球生态环境可能会面临更大的压力。三、生态环境问题的类型1.生态环境问题类型及主要原因类型主要成因全球气候变化CO2等温室气体的大量排放水资源短缺人口多；污染严重臭氧层破坏氟利昂等物质的大量排放酸雨化石燃料的大量燃烧土地荒漠化植被的破坏海洋污染污染物通过河流和空气进入海洋；石油泄露和倾倒污染物等生物多样性锐减生物生存环境被破坏2.特点：全球性3.影响对生物圈的稳态造成严重威胁，同时也影响了人类的生存和可持续发展4.我国政府的态度（1）倡导生态文明建设，将“全面协调可持续发展”作为基本国策。（2）建设生态文明，要求每一个公民从我做起。四、保护生物多样性和可持续发展1.生物多样性（1）概念：生物圈内所有的植物、动物和微生物，它们所拥有的全部基因以及各种各样生态系统，共同构成了生物多样性（2）内容：包含3个层次层次每层次相关的内容基因多样性基因携带着遗传信息，基因控制性状，基因突变和染色体变异等是遗传多样性之源物种多样性物种由多个种群组成，种群是进化的基本单位，突变、基因重组和自然选择使种群的基因库在代代相传的过程中保持和发展，物种多样性是生物进化的结果生态系统多样性指生态系统的结构、成分的多样性，由物种的多样性和生态环境的多样性组成，保护生态系统多样性是对生物多样性最有效的保护2.生物多样性的价值价值种类内容及实时直接价值药用价值，如青蒿素、五灵脂、蝉蜕工业原料，如芦苇为造纸原料，霍霍巴种子可提炼脂肪代替鲸油脂作为高级润滑油材料科学研究价值，如基因工程、仿生学美学价值，如陶冶情操、美化生活、激发文学艺术创作灵感间接价值是指生物具有重要的生态功能，如维护水体自然循环，减少旱涝；调节气候；防止水土流失，减轻泥石流、山体滑坡等自然灾害；吸收和分解环境中的有机废物、农药和其他污染物等潜在价值具有的价值，如新发现的一个物种，它的价值就是潜在价值3.生物多样性的保护（1）具体保护措施①就地保护：主要指在原地建立自然保护区以及风景名胜区等，这是最有效的保护措施。②易地保护：把保护对象从原地迁出，在异地建立植物园、动物园、濒危动植物繁育中心等。③利用生物技术保护：建立精子库、种子库以保护濒危物种的基因；利用人工授精、组织培养、胚胎移植等生物技术保护珍稀、濒危物种。（2）保护生物多样性需要注意的事项①关键是要协调好人与生态环境的关系。②加强立法、执法和宣传教育，使每个人都理性地认识到保护生物多样性的意义。③反对盲目地、掠夺式地开发利用，而不意味着禁止开发和利用。④保护生物多样性需要全球合作。4.可持续发展（1）含义：“在不牺牲未来几代人需要的情况下，满足我们这代人的需要”，它追求的是自然、经济、社会的持久而协调的发展。（2）实施措施①保护生物多样性。②保护环境和资源。③建立起人口、环境、科技和资源消费之间的协调与平衡。考点5生态工程一、生态工程所遵循的基本原理1.自生（1）理论基础：自组织、自我优化、自我调节、自我更新和维持。（2）意义：实现系统结构和功能的协调，形成有序的整体。（3）实例：湿地生态工程建设有效选择生物组分、合理布设，并创造有利条件。2.循环（1）理论基础：物质循环。（2）意义：通过系统设计实现循环，使前一环节产生的废物尽可能被后一环节利用，减少整个生产环节废物的产生。（3）实例：无废弃物农业。3.协调（1）理论基础：生物与生物、生物与环境的协调与适应。（2）意义：生物数量不超过环境承载力，避免系统的失衡和破坏。（3）实例：西北地区的防护林建设出现的问题。4.整体（1）理论基础：社会、经济、自然构成的复合系统。（2）意义：统一协调各种关系，保障生态系统的平衡和稳定。（3）实例：林业建设中自然系统与社会、经济系统的关系问题。二、生态工程的实例1.农村综合发展型生态工程（1）问题：资源有限，人多地少，产出不足。（2）主要原理：循环原理，整体原理。（3）对策：建立综合发展型生态工程实现物质的多级循环利用，保证在资源有限的条件下有较多产出。（4）实例：北京郊区某村以沼气工程为中心的生态工程。2.湿地生态恢复工程（1）问题：湿地面积的缩小和破坏。（2）主要原理：自生原理，协调原理，整体原理。（3）对策：控制污染、动植物物种引进建立缓冲带等。（4）实例：厦门筼筜湖生态恢复工程。3.矿区废弃地的生态恢复工程（1）问题：矿区生态环境的破坏。（2）主要原理：协调原理，整体原理。（3）对策：修复土地恢复植被。（4）实例：赤峰市元宝山矿区生态修复工程。三、生态工程的发展前景1.我国生态工程存在的问题（1）缺乏定量化模型的指导，难以像“精确农业”那样设计出标准化、易操作的生态工程样板。（2）有些设计缺乏高科技含量。（3）生态系统的调控尚缺乏及时准确的监测技术的支持。（4）缺乏理论指导。2.我国目前面临的生态危机及对策（1）危机：人口激增、能源短缺资源与环境破坏等问题。（2）对策：发挥生态工程建设的作用，重视生态环境保护，注重与经济社会效益相结合。【易混易错】1.认为信息沿食物链从低营养级向高营养级传递。信息传递是双向的，可以发生在生物与生物、生物与环境之间，并不一定沿食物链从低营养级向高营养级传递2.误认为能量金字塔中每一塔级只包含一种生物，或者认为能量金字塔中生物仅构成一条食物链能量金字塔中每塔级应代表—个营养级环节，由塔底至塔顶依次为生产者→初级消费者→次级消费者→