生态系统的结构

生态系统的结构 Wjg讲案 生态系统的结构 一、生态系统的范围 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，叫做生态系统。 相同 不同 个体 种群 生物群落 生态系统 相互 作用 无机环境 2、生态系统的范围 一个池塘、一片草地、一座山林、一条河流都可以各自成为一个生态系统。地球上的全部生物及其无机环境的总和，称为生物圈。生物圈(范围:大气圈的下层、水圈的全部和岩石圈的上层)是地球上最大的生态系统。 3、生态系统的种类 海洋生态系统 淡水生态系统 水域生态系统 自然生 态系统 森林生态系统 生态系统 草原生态系统 的类型 陆地生态系统 荒漠生态系统 冻原生态系统 人工生 农田生态系统 态系统 人工林生态系统 果园生态系统 城市生态系统 二、生态系统具有一定的结构 生态系统的结构包括两方面的内容:生态系统的成分、食物链和食物网。 1、生态系统的成分 成分 各成分的组成 在生态系统中的作用 地位 非生物光、热能、空气、水、生物群落中物质和能量的根本来源 必需成的物质矿物质、土壤等 分 和能量 生产者 1) 绿色植物 主要通过光合作用把无机物转化成必须的 2) 光合细菌、蓝藻 有机物，把光能转变成化学能，即将主要成 3) 化能合成细菌 无机环境的中的物质和能量引入生分 物群落，为生产者、消费者提供能量 消费者 1、绝大多数动物 帮助生产者传粉、传播种子等 非必需 2、寄生生物 成分 分解者 1、寄生细菌和真菌等 把植物遗体、排出物和残落物中的有必需成 2、腐生动物如蚯蚓、机物分解成简单的无机物 分 蜣螂、螃蟹等 1 Wjg讲案 各成分之间的关系 注意:并非所有的植物都是生产者，如菟丝子等一些寄生植物是消费者，并非所 有的动物都是消费者，如蚯蚓、蜣螂等是分解者，并非所有的微生物都是 分解者硝化细菌、硫细菌、铁细菌等能进行化能合成作用，属于生产者; 寄生的大肠杆菌、炭疽杆菌等属于消费者;营腐生生活的细菌和真菌才属 于分解者。 2(生态系统的营养结构—食物链和食物网 1) 食物链 ( a) 生态系统中，各种生物因食物关系而形成的联系。 如大鱼吃小鱼、小鱼吃虾米、虾米吃泥巴(藻类)就是食物链 b) 食物链中各种生物与营养级对应的关系 食物链举例 草 兔 狐 狼 生物所属类型 绿色植物 植食动物 小型肉食动物 大型肉食动物 生态系统成分 生产者 消费者 次级消费者 三级消费者 营养级别 第一营养级 第二营养级 第三营养级 第四营养级 c) 分类:捕食链、寄生链、腐生链 如:鸟类 跳蚤 原生生物 细菌 过滤型病毒(寄生链) 腐生链:植物残体 蚯蚓 线虫 节肢动物 d) 食物链的特点 1) 非生物的物质和能量不参与捕食链的组成，任何一条食物链都是 从生产者开始，止点是不被其他动物所食的动物，中间的任何停 顿都不能算完整的食物链。 2) 一般不超过五个营养级 3) 食物链是物质循环和能量流动的实现的途径，在一定的时间内和 进化历史上可以发生变化。 4) 离基本能源越近的生物受捕食或取食的压力越大，因而其种类和 数量越多，生殖能力越强。 5) 取食对象一般选低营养级的生物，不会因有毒物质的富集对生物 产生较强的毒害作用。 (2) 食物网 生态系统中许多条食物链彼此相互交错连接成的复杂营养结构。 特点 1) 一种生物不是固定在一条食物链上，在不同的食物链中占据不同 的营养级 2) 食物网越复杂，最高营养级生物就能获得持续稳定的食物来源， 生物抵抗外界干扰的能力就越强。 3) 在食物网中，两种生物间的关系可能出现不同概念上的重合，如 蜘蛛和青蛙，两者之间既是捕食关系又是竞争关系。 4) 食物网的复杂程度取决于生物种类而非生物数量。 2 Wjg讲案 生态系统的能量流动 一、 能量流动的过程 1、能量流动的概念:是指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。 能量流动示意图 能量流动过程图解说明: 1)大方框代表生态系统; 2)大箭头代表流经生态系统的总能量，即生态系统中全部生产者所固定的太阳能 3)箭头表示能量流动的方向—单向流动; 4)箭头由粗到细表示流入下一个营养级的能量逐级递减; 5)方块面积越来越小表示随着营养级别的增加，储存在生物体内的能量越来越少 6)分解者体内的能量及呼吸作用产生的能量以热能的形式散失到系统外，成为不能再利用的能量。 3、能量流动问 1) 能量来源分析 生产着的能量来自太阳能;各级消费者的能量一般来自上一营养级。 2 )能量流动的途径和形式 能量流动的途径是食物链和食物网，形式是有机物中的化学能。能量的变化形式是太阳光能 生物有机物中的化学能 热能 3)能量的去路 a(每个营养级生物呼吸作用的能量一部分用于生命活动，另一部分以热能散失。 b(每个营养级生物一部分能量流到下一个营养级。 c(每个营养级生物的遗体、粪便、残枝败叶中的能量被分解者分解而释放出来。 d(未利用的能量。(最终被分解者利用) 注意:流入各级消费者的总能量是指各级消费者所同化的能量，排出的粪便中的能量不属于生产者所同化的能量。例如屎壳郎利用大象的粪便获得能量，而不能说屎壳郎获得了大象的能量。 能量流动的一条特殊途径，动植物遗体转化成煤炭、石油、天然气等化石燃料，最后以燃烧的形式释放出来。 4.生态系统的能量流动的特点及原因分析 1)单向流动 食物链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。 3 Wjg讲案 2)逐级递减 各营养级生物都会因呼吸作用消耗掉一大部分能量。 各营养级总有一部分生物未被下一个营养级的生物所利用。 生产着的残枝败叶、消费者的遗体、排泄物等所含的能量被分解者分解而释放出来。 5 能量传递效率 能量的传递效率为10%~20%，输入到一个营养级的能量中大约只有10%~20%流动到下一个营养级。 6.提高能量利用率的措施 1)缩短食物链 2)充分利用分解者和消费者 7 能量流动的意义 1)研究生态系统的能量流动，可以帮助人们科学规划、人工生态系统，使 能量得到最有效利用。 2)研究生态系统的能量流动，还可以帮助人们合理的调整生态系统中的能量流 动关系，使能量持续高效的流向对人类最有益的部分。 7能量金字塔 如果将单位时间内各营养级所得到的能量数值由高到低绘制成图，可形成一 个金字塔图形叫做能量金字塔。 能量金字塔不可以倒置，另外还有数量金字塔和生物量金字塔。 数量金字塔有时可以倒置。如图 (生物体内的有机物总量)金字塔有时也可以倒置。如海洋生态系统中，生物量 浮游植物寿命短，又会不断被浮游动物吃掉，因而在某时间调查到的浮游植 物的生物量要低于浮游动物的生物量。 生态系统的物质循环 碳循环 据图分析 1、(1)大气中二氧化碳的来源有三个 , 分解者的分解作用 , 动植物的呼吸作用 , 化石燃料的燃烧，是形成温室效应的主要原因 (2)碳循环的途径和形式 , 大气中碳元素进入生物群落的途径是光合作用和化能合成作用，形式是二氧化碳 , 碳元素在生物群落中的传递途径是食物链和食物网，形式是有机物(含碳有机物) , 碳元素在无机环境中存在的主要形式是碳酸盐和二氧化碳，因此碳元素在生物群 落与无机环境之间的循环主要是以二氧化碳的形式进行。 4 Wjg讲案 (3)只有生产者与无机环境的传递是相互的，其它是单向的。 2、生态系统的物质循环 (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)概念解析 物质对象:组成生物体的化学元素(不是化合物，也不是单质) 形式 生物群落与无机环境之间:无机物 生物群落内部:有机物 动力:生态系统的物质循环离不开能量流动，因为物质循环的动力是能量 重要类群:物质循环中起决定作用的是生物群落，其中 生产者:能量、物质输入 分解者:能量、物质输出 特点:全球性、循环性 全球性:物质循环的范围是生物圈，因此把生态系统的物质循环，又叫做生物 地球化学循环。 循环性:物质可以被反复利用。 3能量流动和物质循环的关系 能量流动 物质循环 形式 以有机物的形式 以无机物的形式，如碳循环中二氧化碳形式 特点 单向流动、逐级递减 循环性和全球性 范围 生态系统各营养级 生物圈内 二者同时进行，相互依存，不可分割 联系 1二者均始于生产者，通过光合作用合成有机物，固定太阳内，然后沿共同的渠道一起运行。 2物质是能量的载体。 3能量作为动力，使物质不断在生物群落和无机环境之间往返。 CO2 生态系统的信息传递 1、信息:一般可以将传播的消息、情报、指令、数据与信号等称作信息。 2、生态系统的信息种类。 概念 传递形式 实例 物理生态系统的光、声、温度、磁力物理过程 萤火虫的荧光五颜六色的光等传递信息 等通过物理过程传递的信息 惊慌、警告、安全、求偶等信息 化学生物生命活动过程中自身产生信息素 昆虫的性外激素，狗利用其小便记信息 的可以传递信息的化学物质 路。传递求偶、行踪、划定范围等 行为对于同种或者异种生物能够通植物或动物的异昆虫的舞蹈 信息 过其特殊性为特征传递的信息 常表现及行为 5 Wjg讲案 注意 生态系统的信息种类因传播途径的的不同而不同。如孔雀开屏既是行为信息又是物理信息 在信息传递过程中，有些具有特异性，有些没有特异性。如昆虫的某一性外激素只对特定昆虫起作用。趋光性没有特异性。 3、 信息传递的一般过程 信源(信息产生) 传递(信息传播) 信宿(信息接收) 4信息在生态系统中的作用 (1) 调控生物体生命活动的正常进行和种群的繁衍。如蝙蝠的回声定位，烟草种子的萌 发生长，昆虫交尾。 (2) 调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定。 5信息的传递范围、特点、途径 范围:种内、种间以及生物群落和无机环境之间。 特点:信息发生生理或行为的变化，单向或双向，通过多种途径传播。 6、信息在农业中的应用 (1)提高农产品和畜产品的产量 , 养鸡业在增加营养的基础上延长光照时间可以提高产蛋率 , 用一定频率的声波处理蔬菜、谷物作物及数目种子，可以提高发芽率，获得增产 , 模拟动物信息吸引大量传粉动物，就可提高果实传粉率和结实率 (2)对有害动物进行控制 , 利用害虫的趋光性对其进行诱杀，大量消灭害虫，减少对农作物的破坏 , 利用性引诱剂防止害虫，使其无法正常交尾，得到消灭害虫的目的 生态系统的稳定性 1、生态系统稳定性的原理及其维持 生态系统的稳定性是指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。 (1) 生态系统的稳定性的前提及表现 一个发育成熟的生态系统的稳定性具体体现在以下三点: 1) 三大功能类群齐全(动物、植物、微生物)，动植物种类及数量保持相对 稳定，及结构相对稳定。 2) 能量输入输出稳定。 功能相对稳定。 3) 物质输入输出相对平衡。 (2)生态系统的稳定性的原因 生态系统的自我调节能力 而生态系统的自我调节能力又取决于生态系统的自身净化能力(抗污染) 和完善的营养结构(抗干扰)。 净化作用:物理沉降、化学分解、微生物降解。 完善的营养结构使生态系统具有一种反馈调节机制，进而抵抗外界干 扰，维持自身稳定。(营养结构是指生态系统中物质和能量流动的渠道即食物 链和食物网)。 (3)生态系统的反馈调节机制 当生态系统中某一成分发生变化的时候，他必然引起其他成分发生一系 列的相应变化，这种变化最终又反过来影像最初发生变化的那种成分，这个 过程就叫反馈。反馈是生态系统自我调节能力的基础，包括正反馈和负反馈。 负反馈:作用 使生态系统达到并保持平衡和稳定。 6 Wjg讲案 实例 草原上食草动物因迁入而增加，植物就会因受到过度啃食而减 少，植物数量减少以后，反过来就会抑制动物的增加。 结果 抑制或减弱最初发生变化的那种成分发生的变化。 正反馈 作用 使生态系统远离平衡状态。 实例 湖泊污染 鱼类死亡 加重污染 鱼类进一步死亡 湖泊污染更严重 人工种林(改善环境) 风调雨顺 草木茂盛 环 境更美好 结果 恶性循环或良性循环 (4)生态系统的自我调节能力与其成分和营养结构的复杂程度成正比。一般来 说，生态系统成分越多，营养结构越复杂，自我调节能力越大，反则越小。 注意:在遵循生态系统规律的前提下，依据人类的需要，打破原有的稳态，可建 立更加高效的具有稳定性的生态系统。生态系统的自我调节能力是有限的 2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结构保持原状的能力。 核心:抵抗干扰，保持原状 干扰是指破坏稳定状态的外界因素，保持是系统内在的调节能力。 例:洗衣泡沫在河流中会消除。 规律:生态系统成分越单纯，营养结构越简单，自我调节能力越小，抵抗 力稳定性越小。 )恢复力稳定性，生态系统在遭受外界干扰因素破坏后恢复到原状的能力。 (2 核心:遭到破坏，恢复原状 破坏:较远的偏离了稳定状态。 恢复:指外界干扰因素消除后，重新建立稳态。 例:野火烧不尽，春风春又生。 规律:一般地，抵抗力稳定性和恢复力稳定性呈负相关。但不一定，如热带雨林受到一定强度的破坏后，也能较快恢复，而极地苔原火灾之后，恢复也慢，如果要对一个生态系统的两方面进行说明，必须强调他们所处的环境条件和破坏的程度。破坏程度越低、环境条件越好，恢复力稳定性越好。 3、提高生态系统的稳定性 一方面要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。 另一方面，对人类利用强度较大的生态系统，应实施较大的物质、能量输入，保证生态系统内部结构和功能的协调。 7