2专题19　生态系统及其稳定性人与环境讲解册

第4部分生物与环境专题19生态系统及其稳定性、人与环境重难透析目录考点1生态系统的结构考点2生态系统的功能考点3生态系统的稳定性考点4生态环境的保护考点5生态工程考点1生态系统的结构重难透析生态系统的概念在一定空间内,由生物群落与它的非生物环境相互作用而形成的统一整体。生物圈是地球上最大的生态系统生态系统的结构组成成分

生态系统的结构营养结构

错生态系统组成成分的辨析(1)细菌不都是分解者:硝化细菌是自养生物,属于生产者;寄生细菌属于特殊的消费

者。(2)动物不都是消费者:以动植物遗体、动物粪便、土壤或水体中的有机碎屑等为食的

动物属于分解者。(3)生产者不都是绿色植物:蓝细菌、硝化细菌等自养原核生物也是生产者。(4)植物不都是生产者:菟丝子营寄生生活,属于消费者。知识归纳

(1)生态系统组成成分的关系

生产者和分解者是联系生物群落和非生物环境的两大“桥梁”。(2)食物链(网)中生物数量变化的分析与判断①食物链的第一营养级生物减少,相关生物都减少。②“天敌”减少,被捕食者数量增加,但随着数量的增加种内竞争加剧,种群数量减少,

直到趋于稳定。③“中间”营养级生物减少的情况,举例如下:

小表达

(1)[2020山东,24(1)]某同学根据生态系统的概念认为土壤是一个生态系统,其

判断依据是________________________________________________________________

___________。(2)[2021浙江1月选考,26(2)]加拿大一枝黄花与昆虫、鸟类和鼠类等共同组成群落,它

们之间建立起以_________关系为纽带的食物网。某种鸟可以在不同的食物链中

处于不同的环节,其原因是____________________________________。该种鸟的取食对象处于不同的营养级

营养

统一整体

土壤是由各类土壤生物组成的生物群落和非生物环境相互作用而形成的考点2生态系统的功能1.能量流动能量流动过程概念理解输入源头:生产者固定的太阳能。注意:流经生态系统的总能量可能还包括人工投入的能量(如饵料、有机肥中的能量)、其他非光合自养生物所固定的能量(如硝化细菌固定的化学能)传递(1)形式:有机物中的化学能。(2)途径:食物链、食物网转化一般转化形式:太阳能→有机物中的化学能→热能散失(1)主要途径:各种生物的呼吸作用。(2)形式:最终以热能形式散失一、生态系统的能量流动能量流动过程第一营养级

(1)同化量=呼吸作用散失的能量+用于生长、发育和繁殖的能量=摄入量-粪便量。(2)未利用:指在一定的研究时间内,未被自身呼吸作用消耗,也未被下一营养级和分解者利用的能量。比如:生物每年的积累量、动植物残体以及以化石燃料等形式被储存起来的能量中间营养级

最高营养级与中间营养级相似,但无流向下一营养级的能量能量流动的特点(1)单向流动,其原因是生物之间的捕食关系一般不可逆转。(2)逐级递减,其原因有①各营养级生物的呼吸消耗,②各营养级同化的能量会有一部分流入分解者,也会有未被下一营养级利用的部分能量传递效率(1)计算方法:能量传递效率=

×100%。(2)一般来说,相邻两个营养级的能量传递效率为10%~20%研究能量流动的意义(1)帮助人们将生物在时间、空间上进行合理配置,增大流入某个生态系统的总能量,如间作套种、蔬菜大棚中的多层育苗等立体农业。(2)帮助人们科学地规划和统,实现对能量的多级利用,提高能量的利用率,如用秸秆饲养牲畜,牲畜粪便用于生产沼气,沼渣作为肥料还田等。(3)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,如农业中除掉害虫,减少农作物流向害虫的能量错

(1)与自然生态系统相比,人工生态系统的能量来源一般有两个:一是生产者

固定的太阳能;二是人工输入的有机物中的化学能。(2)能量传递效率和能量利用率①能量传递效率是相邻两个营养级同化量的比值,一般不能改变。②能量利用率:一般指流入最高营养级的能量占生产者固定总能量的比值,在人工生态

系统中可通过对能量的多级利用,提高能量利用率。知识拓展关于能量流动的分析(1)模型法分析能量流动过程

(2)含“摄入量”“粪便量”情况下的能量流动分析(A表示第二营养级摄入量)2.生态金字塔类型能量金字塔数量金字塔生物量金字塔一般形式

特点能量沿食物链流动时逐级递减,故常为正金字塔形(1)一般为正金字塔形;(2)当消费者个体小而生产者个体大时,如昆虫和树,可能会呈倒置的金字塔形(1)通常植物总干重>植食性动物总干重>肉食性动物总干重,故常为正金字塔形;(2)在开阔海洋的生态系统中可能出现金字塔倒置的情况,因为生产者主要是单细胞藻类,这些藻类个体小、繁殖快,含纤维素少,世代,只能积累较少的有机物,可以被浮游动物整个吞食和消化,从而迅速转化为下一营养级的生物量小表达泥鳅可以利用残饵、蟹粪为食,与“稻—蟹”农田模式相比,“稻—蟹—泥

鳅”农田模式具有更高的经济效益,从能量流动的角度分析其原因是____________

_________________________________________________。蟹粪为食,实现了能量的多级利用,提高了能量的利用率

泥鳅以残饵、二、生态系统的物质循环和信息传递1.物质循环概念(1)物质:组成生物体的元素,如碳、氢、氧、氮、磷、硫等;(2)范围:非生物环境和生物群落之间;(3)特点:具有全球性、循环往复运动碳循环过程图解

循环/传递形式碳在生物群落和非生物环境中主要以CO2形式循环,在生物群落主要以含碳有机物形式传递循环途径(1)碳进入生物群落的途径:光合作用(和化能合成作用)。(2)生物群落中的碳返回非生物环境的途径:①生产者、消费者的呼吸作用;②分解者的分解作用;③化石燃料的燃烧生物富集概念生物体从境吸收、积蓄某种元素或难以降解的化合物,使其在机体内浓度超过环境浓度的现象特点食物链顶端的生物积累最多,生物富集具有全球性能量流动和物质循环的关系(1)能量流动和物质循环是生态系统的主要功能,它们同时进行,彼此相互依存,不可分割;(2)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非生物环境之间循环往返小表达

(1)[2021河北,22(4)改编]碳循环具有全球性的主要原因:________________

________________________________________________________________________

__________。(2)(选必2P67改编)同碳元素一样,氮在生物群落和非生物环境之间也是不断循环的。

但在生产实践中仍要往农田中不断地施加氮肥的原因是________________________

_________________________________________________________________________

______________________________。其中的氮元素并不能都归还土壤

土壤中氮的含量往往不足以使作物高产,且农产品源源不断地自农田生态系统输出,农田是人工生态系统,农田围内流动

非生物环境之间的循环主要是以CO2的形式进行的,CO2能够随大气环流在全球范碳在生物群落和2.生态系统的信息传递(1)信息的种类及判断(2)信息的传递范围和特点(1)范围:一般在生物与生物之间或生物与非生物环境之间(不包括细胞内、细胞间的传递)。(2)特点:①往往是双向的;②生物可通过一种或者多种信息类型进行交流过程

作用

应用

(1)提高农畜产品的产量;(2)对有害动物进行控制错利用植物生长调节剂对果树进行疏花疏果,属于生物体内信息传递的应用,

不属于生态系统某著名企业息传递的应用。考点3生态系统的稳定性一、生态平衡和生态系统的稳定性生态平衡概念生态系统的结构和功能处于相对稳定的一种状态特征结构平衡、功能平衡、收支平衡生态系统的稳定性概念生态系统维持或恢复自身结构与功能处于相对平衡状态的能力(强调生态系统维持生态平衡的能力)形成原因生态系统具有自我调节能力调节基础负反馈调节生态系统的稳定性生态系统稳定性的表现类型抵抗力稳定性恢复力稳定性实质保持自身结构与功能相对稳定恢复自身结构与功能相对稳定核心抵抗干扰,保持原状遭到破坏,恢复原状特点一般来说,生态系统中的组分越多,食物网越复杂,其抵抗力稳定性就越高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联系(1)一般情况下,两种稳定性往往呈负相关;(2)对于某些生态系统而言,如北极冻原,由于其物种组分单一,营养结构简单,其生态系统的抵抗力稳定性和恢复力稳定性均较低提高措施(1)控制对生态系统的干扰强度,在不超过生态系统自我调节能力的范围内,合理适度地利用生态系统;(2)对人类利用强度较大的生态系统,应给予相应的物质、能量的投入,保证生态系统结构与功能的协调小表达

[2023全国乙,31(3)]从生态系统稳定性的角度来看,一般来说,森林生态系统的

抵抗力稳定性高于农田生态系统,原因是_______________________________________

__________。节能力强

森林生态系统的组分多,食物网复杂,自我调

正反馈负反馈调节方式加速最初发生变化的那种成分所发生的变化抑制和减弱最初发生变化的那种成分所发生的变化结果常使生态系统远离稳态有利于生态系统保持相对稳定实例分析

二、生态系统中的反馈调节小表达

[2023全国乙,31(2)]负反馈调节是生态系统自我调节能力的基础。请从负反

馈调节的角度分析,森林中害虫种群数量没有不断增加的原因是__________________

_________________________________________________________________。食虫鸟类由于食物丰富,数量也会增加,害虫种群数量的增长就会受到抑制

当害虫数量增加时,考点4生态环境的保护一、人类活动对生态环境的影响1.生态足迹概念又称生态占用,指在现有技术条件下,维持某一人口单位(一个人、某省市、一个国家或全人类)生存所需的生产资源和吸纳废物的土地及水域的面积特点(1)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;(2)生活方式不同,生态足迹的大小可能不同,如与食用蔬菜相比,吃牛肉会增大生态足迹知识拓展

(1)生态承载力代表了地球提供资源的能力,保护耕地、通过发展科技来提

高农业生产效率、开发新能源、提高能源利用率、发展循环经济等措施都可以提高

生态承载力。(2)生态赤字:生态足迹总量的增速大于生态承载力总量的增速。2.全球生态环境问题类型及原因(1)全球气候变化:CO2等体的大量排放;(2)水资源短缺:人口剧增及人类的活动;(3)臭氧层破坏:氟氯烃、哈龙等化合物的大量使用;(4)土地荒漠化:人类活动会导致干旱或半干旱地区的土地退化,甚至完全荒漠化;(5)生物多样性丧失:生物生存的环境被破坏;(6)环境污染(大气污染、水体污染和土壤污染等):各种无机和有机污染物排放影响对生物圈的稳态造成了威胁,同时影响了人类的生存和可持续发展知识拓展水体富营养化分析

二、生物多样性及其保护1.生物多样性类型遗传多样性(基因多样性)、物种多样性、生态系统多样性价值直接价值(1)实用价值:食用、药用、作为工业原料等;(2)非实用价值:科研、旅游观赏、文学艺术创作等间接价值(1)调节生态系统的功能等方面,如森林和草地具有防风固沙、水土保持作用;(2)在促进生态系统中基因流动和协同进化等方面的生态价值潜在价值目前人们尚不太清楚的价值,例如,某种目前没有直接价值的植物,有可能在未来被发现含有治疗某种疾病的重要成分丧失原因(1)人类活动对野生物种生存环境的破坏:栖息地丧失和碎片化;(2)掠夺式利用:过度采伐、滥捕乱猎;(3)环境污染;(4)农业和林业品种的单一化;(5)外来物种的盲目引入错生物多样性的间接价值明显大于直接价值。2.生物多样性的保护

自生内容由生物组分产生的自组织、自我优化、自我调节、自我更新和维持措施(1)遵循自生原理,需要在生态工程中有效选择生物组分并合理布设。一般而言,应尽量提高生物多样性程度,利用种群之间互利共存关系,构建复合的群落。(2)要维持系统的自生,需要创造有益于生物组分的生长、发育、繁殖,以及它们形成互利共存关系的条件循环内容指在生态工程中促进系统的物质迁移与转化,既保证各个环节的物质迁移顺畅,也保证主要物质或元素的转化率较高协调内容生态工程建