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第三章 生态系统及其稳定性——【期末复习】高二生物章节知识点梳理(人教版2019选择性必修2)
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新人教版生物学选择性必修2《生物与环境》知识梳理
第三章 生态系统及其稳定性
第一节生态系统的结构
1. 生态系统的范围
(1)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,叫作生态系统。
(2)范围:生态系统的空间范围有大有小。 生物圈 是地球上最大的生态系统,它包括地球上的
全部生物 及其 无机环境 。
(3)类型
自然生态系统: 水域 生态系统: 海洋 生态系统、淡水生态系统等
陆地 生态系统: 森林 生态系统、 草原 生态系统、荒漠生态系统、冻原生态系统等
人工生态系统:农田生态系统、人工林生态系统、果园生态系统、 城市 生态系统等
2. 生态系统具有一定的结构:包括 生态系统的组成成分 和 食物链和食物网(营养结构) 。
3. 生态系统的组成成分
(1)非生物的物质和能量
①组成:物质:如 水、空气、无机盐 等;能量:如 阳光、热能 。
②作用:是生物群落 物质 和 能量 的最终来源,是 生物群落 赖以生存和发展的基础。
(2)生产者
①营养方式:属于 自养 (自养/异养)生物。
②生物类群:主要是 绿色植物 ,还包括光合细菌(如蓝细菌)、化能合成菌(如 硝化细菌 )。
③作用
a.物质方面: 无机物CO2 含碳有机物 。
b.能量方面: 光能 有机物中的化学能 (主要)
b.能量方面: 无机物氧化放出的化学能 有机物中的化学能 。
④地位:是生态系统的 基石 。(必备成分)
(3)消费者
①营养方式:属于 异养 生物。
②生物类群:捕食性 动物 、寄生生物(如 菟丝子、蛔虫、肠道中的大肠杆菌、结核杆菌、病毒 )。
③作用: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。
④地位:是生态系统中 最活跃 的成分。(非必备成分)
(4)分解者
①作用:能将 动植物遗体和动物排遗物中的有机物分解成无机物 ,供生产者重新利用。
②营养方式:属于 异养 生物。
③生物类群:主要是腐生性 细菌 (如枯草杆菌)、 真菌 (如食用菌)及动物(如 蚯蚓、蜣螂 )。
④地位:是生态系统的 必备 成分,不可缺少。
非生物的物质和能量 、 生产者 、 消费者 和 分解者 四种成分是紧密联系、缺一不可的。正是由于生态系统中各组成成分之间的紧密联系,才使生态系统成为一个统一整体,具有一定的结构和功能。
思考:联系生物群落与无机环境的桥梁是 生产者 和 分解者 两种成分。
4. 生态系统中各种组成成分的关系(字母表示生态系统成分,数字表示生理过程)
A表示: 生产者 B表示: 消费者
C表示: 分解者 D表示: 非生物的物质和能量
①表示: 光合作用 或 化能合成作用
②表示: 呼吸作用 ③表示: 呼吸作用
④表示: 分解作用
归纳总结:生态系统中生物成分与类群的关系
(1)生产者一定是自养型生物,但不一定是绿色植物,如能进行化能合成作用的硝化细菌。
(2)消费者一定是异养型生物,但不一定都是动物,如寄生生物菟丝子、病毒等。
(3)分解者一定是异养型生物,但不一定都是微生物,如腐生动物蚯蚓、蜣螂等。
(4)植物可作为生产者(绿色植物)和消费者(菟丝子)。
(5)动物可作为消费者(捕食性动物)和分解者(如腐生动物蚯蚓、蜣螂等)。
(6)细菌可作为生产者(化能合成菌,如硝化细菌)、消费者(寄生菌,如结核杆菌、肺炎双球菌、肠道内的大肠杆菌等)和分解者(腐生菌,如枯草杆菌、泥土及粪便中的大肠杆菌等)。
5. 生态系统的营养结构——食物链和食物网
(1)食物链:生态系统中,各种生物之间因 捕食 关系而形成的一种联系。
食物链: 植物——————→蝗虫———————→青蛙————————→蛇————————→鹰
生态系统成分: 生产者 初级 消费者 次级 消费者 三级 消费者 四级 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 第五 营养级
①食物链中只有 生产者 和 消费者 两种成分,不出现 分解者 和 非生物的物质和能量 。
②食物链的起点是 生产者 ( 第一 营养级),终点是不被其他动物所食的动物( 最高 营养级)。
③第一营养级是 生产者 ;植食性动物是 初级 消费者,属于 第二 营养级。
④营养级别和消费者级别相差 1 级,即:营养级别=消费者级别+ 1 。
⑤在食物链中,箭头相连的两种生物种间关系是 捕食 。
⑥食物链中箭头表示物质和能量流动的方向,即后一个营养级以前一个营养级为食。
⑦各种动物所处营养级不是固定不变的。上述食物链中,若鹰直接捕食青蛙,则属于 第四 营养级。
⑧一条食物链上一般不会超过 五 个营养级。
(2)食物网:生态系统中,许多 食物链 彼此相互交错,连接成的复杂 食物网 。
①形成原因:a.一种绿色植物可能是 多种 植食性动物的食物;
b.一种植食性动物可能吃 多种 植物,也可能被 多种 肉食性动物所食。
②功能:食物链和食物网是生态系统的 营养结构 ,是 物质循环 和 能量流动 的渠道,
③食物网相关分析
a.每条食物链的起点都是 生产者 ,终点是不能被其他动物所食的动物,即 最高 营养级,中间有任何停顿都不能算完整的实物链。
b.食物网中箭头相连的两种生物种间关系是 捕食 ,具有共同食物的两种生物种间关系是 竞争 。
c.同一种生物在不同的食物链中可以占有 不同 的营养级。
b.一般认为,食物网越复杂,生态系统抵抗外界干扰的能力就 越强 。食物网的复杂程度主要取决于有食物联系的生物的 种类 而不是生物的 数量 。
④生物数量的变化情况分析
a.若食物链中第一营养级的生物减少,则相关生物数量都 减少 。
b.若“天敌”减少,则被捕食者数量 先增多,后减少,最后趋于稳定 。
c.食物网某种生物大量增加时,一般会导致作为其食物的生物数量 减少 ,作为其天敌的数量 增加 。
d.在食物网中,当某种生物大量减少时,对另一种生物的影响沿不同的实物链分析结果不同时,应以中间环节少的为分析依据。
第二节生态系统的能量流动
1. 能量流动的含义:生态系统中能量的 输入 、 传递 、 转化 和 散失 的过程。
2. 能量的输入
(1)能量的源头: 太阳能 。
(2)能量流动的起点: 生产者固定的太阳能 。
0 光合 作用0
绿色植物、光合细菌
(3)相关生理过程: 光能 有机物中化学能 (主要途径)
0 化能合成 作用0
硝化细菌
(3)相关生理过程: 无机物氧化放出的化学能 有机物中的化学能
(4)流入生态系统的总能量: 生产者通过光合作用固定的太阳能总量 。
注:流入人工生态系统的总能量包括: 生产者通过光合作用固定的太阳能 + 人工投入的能量 。
3. 能量的传递
呼吸作用
呼吸作用
呼吸作用
遗体
遗体
遗体
枯枝败叶
(起点)
未固定
……
呼吸作用
呼吸作用
太阳能
生产者
(植物)
初级消费者
(植食动物)
次级消费者
(肉食动物)
三级消费者
(肉食动物)
分解者(细菌、 真菌等微生物)
图3-6 生态系统能量流动示意图
(1)生产者(第一营养级)能量的来源和去路
呼吸作用以热能形式散失
太阳能 流入下一营养级
被分解者利用
呼吸作用以热能形式散失
上一营养级的 流入下一营养级
最高营养级
被分解者利用
上一营养级
(2)各级消费者能量的来源和去路
各级消费者摄入的能量不等于其同化量,它们之间的关系式:同化量= 摄入量 - 粪便量 。
(3)传递形式: 有机物中的化学能 。
(4)传递途径: 食物链和食物网 。
4. 能量的转化和散失
热能
各项生命活动
光合
光能 化能合成 呼吸
化学能 化学能
5. 分析赛达伯格湖的能量流动
呼吸 热能
下一营养级 最高营养级
分解者
未被利用
图例分析:能量流动图解分析(见右上图)
(1)W1表示 生产者固定的总能量 ,W1= A1+B1+C1+D1 。
(2)D1表示 初级消费者同化的能量 ,D1= A2+B2+C2+D2 。
(3)A表示 呼吸作用以热能形式散失的能量 ,B表示 未被利用的能量 ,
(3)C表示 流向分解的能量(或分解者利用的能量) ,D表示 流向下一营养级的能量 。
(4)由生产者到初级消费者的能量传递效率==。
6. 能量流动的特点
(1) 单向流动 。原因:能量只能从上一营养级流入下一营养级,不可逆转,也不能循环流动。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。
(2) 逐级递减 。原因:
①各营养级生物 呼吸 作用以 热能 形式散失大部分能量,无法再利用。
②各营养级的生物中有一部分能量未被下一营养级的生物利用,即 未被利用 部分。
③少部分能量被 分解者 分解利用。
7. 能量传递效率:一般来说,能量在相邻两个营养级之间的传递效率大约是 10%~20% 。
公式:相邻两营养级间的能量传递效率=×100%
计算:赛达伯格湖中:流入赛达伯格湖的总能量为 464.6 J/(cm2·a)。第一营养级和第二营养级间
的能量传递效率为 13.52% ,第二营养级和第三营养级间的能量传递效率为 20.06% 。
某一湖泊的能量金子塔
第二营养级
第三营养级
第四营养级
第一营养级
8. 能量金字塔
(1)概念:将单位时间内各个 营养级 所得到的 能量数值 ,由
低到高 绘制成图,可形成一个能量金字塔。
(2)分析
①金字塔中,每一台阶的大小代表该营养级生物所含的 能量数值 。
储存能量最多的成分是 生产者 ,属于 第一 营养级;储存能量最
少的是金字塔的顶端,属于 最高 营养级。
②在一个生态系统中,营养级越多(食物链越长),能量流动过程中消耗的能量就 越多 ,最高营养级获得的能量就 越少 。
③生态系统中的能量流动一般不超过 4~5 个营养级。
知识拓展:生态金字塔是生态学中表示不同关系的一种形式。不同的金字塔能形象地说明营养级与能量、生物个体数量、有机物总量之间的关系,是定量研究生态系统的直观体现。
能量金字塔
数量金字塔
生物量金字塔
形状
特点
正金字塔形
一般为正金字塔形,
有时会出现倒金字塔形
一般为正金字塔形
象征含义
能量在沿食物链流动过程
中具有逐级递减的特性
生物个体数目在食物链中
随营养级升高而逐级递减
生物量(现存生物有机物的总质量)沿食物链逐级递减
每一阶含义
每一营养级生物
所含能量的多少
每一营养级生物个体的数目
每一营养级生物的有机物总量
特殊形状
无
如一棵树与树上昆虫及鸟的数量关系:
如人工养殖的鱼塘,生产者的生物量可以小于消费者的生物量
9. 能量流动的相关计算规律(重在理解)
(1)正推型:知低营养级(A营养级净重M),求高营养级(D营养级增重多少)
D营养级最多增重:选最 短 食物链,按 20%(0.2) 计算。D= M×0.2×0.2×0.2=M×0.23 。
D营养级最少增重:选最 长 食物链,按 10%(0.1) 计算。D= M×0.1×0.1×0.1=M×0.13 。
(2)逆推型:知高营养级(D营养级增重N),求低营养级(消耗A营养级多少)
最多消耗A营养级:选最 长 食物链,按 10%(0.1) 计算。A= N÷0.1÷0.1÷0.1=N÷0.13 。
最少消耗A营养级:选最 短 食物链,按 20%(0.2) 计算。A= N÷0.2÷0.2÷0.2=N÷0.23 。
10. 研究能量流动的意义
(1)帮助人们科学规划,设计人工生态系统,实现对能量的 多级利用 ,从而提高能量的 利用率 。
(2)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 。
11. 利用能量流动特点确定食物链(网)
(1)据能量流动逐级递减特点:能量含量越多,其营养级别越低;能量含量越少,其营养级别越高。
(2)据能量传递效率为10%~20%,可确定相邻两个营养级能量差别在5~10倍,若能量相差不多,则应列为同一营养级。写出下列各图表中的食物链(网):
表一
营养级
A
B
C
D
固定的总能量
15.9
870.7
0.9
141.0
表二
生物体
A
B
C
D
E
有机汞浓度(ppm)
0.05
7
0.51
68
0.39
图1食物链(网): 丙→甲→乙→丁 。
图2食物链(网): 。
表一食物链(网): B→D→A→C 。
表二表示每个营养级生物体内残留的有机汞的浓度,有机汞存在生物富集作用,即随着营养级的增加,
有机汞的浓度增加,可知表2食物链(网)为: 。
拓展:生物富集的原因: 化学性质稳定不易被分解,在生物体内积累且不易排出 。
第三节 生态系统的物质循环
1. 生态系统的物质循环
(1)概念:组成生物体的 化学元素 ,不断地在 生物群落 和 无机环境 之间循环流动的过程。
(2)范围:这里所说的生态系统是指生物圈 ,物质循环具有 全球 性,又叫生物地球化学循环 。
(3)特点: 全球性 、 循环流动、反复利用 。
2. 碳循环
(1)碳的存在形式
①无机环境中:主要以 CO2 和 碳酸盐 的形式存在。
②生物群落中:以 含碳有机物 的形式存在。
(2)循环过程图解(填图)
① 光合作用或化能合成作用
② 呼吸作用
③ 呼吸作用
④ 微生物的分解作用
⑤ 化石燃料的燃烧
(3)碳进入生物群落
①形式: CO2 。
0 化能合成 作用0
硝化细菌
0 光合 作用0
绿色植物
②生理过程: CO2 含碳有机物 (主要途径)
②生理过程: CO2 含碳有机物
(4)碳返回无机环境(大气中CO2的来源)
①形式: CO2 。
②途径:a.动植物的 呼吸作用 ;b.分解者的 分解作用 (实质仍然是 呼吸 作用);
c. 化石燃料的燃烧 。
(5)碳的循环形式
①在生物群落与无机环境间:主要以 CO2 的形式进行。
②在生物群落内:以 含碳有机物 的形式进行,渠道为 食物链(网) 。
图例分析:右图是生态系统碳循环图解,图中A~D代表生态系统四种成分,
①~⑦代表碳元素在生态系统中循环的途径。
(1)图中A代表 大气中的CO2库 、B代表 生产者 、
C代表 消费者 、D代表 分解者 。
(2)代表光合作用或化能合成作用、呼吸作用和分解作用的序号分别
是 ① 、 ②④ 、 ⑦ 。
(3)D在生态系统中的作用是 将动植物遗体残骸中的有机物分解成无机物 。
(4)在碳循环中,碳元素在①②④⑦中以 CO2 形式流动,在③⑤⑥中以 含碳有机物 形式流动。
3. 温室效应
(1)形成原因:主要是 化石燃料 短时间内大量燃烧,使大气中 CO2 含量迅速增加,打破了生物
圈 碳循环 的平衡。
(2)危害: 气温 升高,加快极地和高山 冰川 的融化,导致 海平面 上升,进而对人类和其他许多生物的生存构成威胁。
(3)减缓温室效应的措施:①开发 清洁能源 ,减少 化石燃料 燃烧;
②大力 植树造林 ,增加绿地面积,从而增加对CO2的吸收。
4.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,使其在机体内浓度 超过 环境浓度的现象。
(2)特点:沿着食物链逐渐在生物体内聚集,最终积累在食物链的顶端;具有全球性。
5. 能量流动和物质循环的关系
能量流动
物质循环
形式
0 光能 → 化学能 → 热能 (散失)0
化学元素( 无机物 → 有机物 → 无机物 )
范围
生态系统各营养级
生物圈(全球性)
过程
沿 食物链(网) 单向流动
在 生物群落 和 无机环境 间往复循环
特点
单向流动、逐级递减
全球性,循环流动、反复利用
联系
①在生物群落中它们的流动渠道都是 食物链(网) ,且二者 同时 进行,相互依存,不可分割
②能量的固定、储存、转移和释放,都离不开物质的合成和分解等过程
③ 物质 作为 能量 的载体,使 能量 沿着 食物链(网) 流动
④能量作为 动力 ,使物质能够不断地在 生物群落 和 无机环境 之间循环往返
生态系统中的各种组成成分,正是通过 能量流动 和 物质循环 ,才能够紧密地联系在一起,形成一个统一的整体
6.【探究】探究土壤微生物的分解作用
(1)实验原理
①土壤中存在种类、数目繁多的 细菌、真菌 等微生物,它们在生态系统中的成分为 分解者 。
②分解者的作用是将环境中的 有机物 分解为 无机物 ,其分解速度与环境中的 温度、水分 等生态因子相关。
(2)设计案例
项目
案例1
案例2
实验假设
土壤微生物能分解落叶使之腐烂
土壤微生物能分解淀粉
实验设计
实验组
对土壤 高温 处理
A烧杯:30mL 土壤浸出液 +淀粉糊
在室温(20℃左右)下放置7天
对照组
对土壤 不做 处理(自然状态)
B烧杯:30mL 蒸馏水 +淀粉糊
自变量
土壤是否含微生物
是否加土壤浸出液
实验现象
在相同时间内实验组落叶腐烂程度
小于 (大于/小于)对照组
对照组落叶腐烂所需时间比实验组
短
A
A1
不变蓝
在A1、B1中加入碘液,在A2、B2中加入斐林试剂并水浴加热
A2
产生砖红色沉淀
B
B1
变蓝
B2
不产生砖红色沉淀
结论分析
微生物对落叶有 分解 作用
土壤浸出液中的微生物能 分解 淀粉
注:案例1中实验组的土壤要进行处理,以尽可能排除土壤微生物的作用,同时要尽可能避免土壤理化性质的改变(例如,将土壤用塑料袋包好,放在60℃恒温箱中1h灭菌)。
7. 富营养化:指水体中 N、P 等植物必需的矿质元素增多,导致 藻类 植物等大量繁殖,并引起水
质恶化和鱼群死亡的现象。
原因分析:工业废水、生活污水等的排放,使水体中 N、P 等矿质元素增多,导致水体中 藻类 植物和浮游动物大量繁殖,通过 有氧 呼吸大量消耗水中溶解氧,它们死后的残渣遗体又被好氧微生物分解,进一步使水体中的 溶解氧 含量降低,导致鱼虾等水生生物死亡,尸体被 厌氧 微生物分解,释放出H2S、CH4等有毒物质,进一步使水质恶化,造成更多水生生物死亡。在淡水中引起的叫 水华 ,海水中引起的叫 赤潮 。
第四节 生态系统的信息传递
1. 生态系统信息的种类
种类
含义
实例
物理信息
生态系统中的光、声、温度、湿度、磁力等,通过 物理过程 传递的信息。物理信息的来源可以是 无机环境 ,也可以是 生物
蜘蛛网的振动、动物体温、红外线、萤火虫发光、电磁波、蝙蝠的“回声定位”、昆虫发出的声音、鲜艳的花朵、飞蛾的趋光性等
化学信息
生物在 生命活动 过程中产生的一些可以传递信息的 化学物质
植物的生物碱、有机酸等化学物质,动物的性外激素,狗利用其小便记路,某种动物以尿液来标记领地,淡淡的花香
行为信息
动物体产生的可以在 同种或异种 生物间传递某种信息的 特殊 特征
蜜蜂跳舞、雄鸟的“求偶炫耀”(孔雀开屏)、鸟类的报警行为(如危险时急速煽动翅膀)
2. 信息传递在生态系统中的作用
层次
作用
举例
个体
生命活动 的正常进行,离不开信息的作用
蝙蝠的“ 回声定位 ”;莴苣、茄、烟草种子的必须接受某种波长的光信息才能萌发生长
种群
生物种群的 繁衍 ,离不开信息的传递
自然界中,植物开花需要光信息刺激,当日照时间达到一定长度时,植物才能够开花(进行生殖生长);昆虫分泌性外激素,引诱同种异性个体前来交尾
生物群落
调节 生物的种间关系 ,以维持 生态系统的稳定
食物链中 “食”与“被食” 的关系;草原返青时的“绿色”为食草动物提供可采食的信息;狼根据兔留下的气味去猎捕,兔根据狼的气味或行为特征去躲避
3. 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。如利用音响设备发出 结群信号 吸引鸟类,使其结群捕食害虫;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 ;利用特殊的 化学物质 扰乱某些动物的雌雄交配,使有害动物种群的 繁殖力 下降,从而减少有害动物对农作物的破坏。
目前控制动物危害的技术大致有 化学防治 、 生物防治 和 机械防治 等。这些方法各有优点,但是目前人们越来越倾向于利用对人类生存环境无污染的 生物防治 。
4. 生态系统的三大功能: 能量流动 、 物质循环 和 信息传递 。它们的区别与联系如下:
项目
能量流动
物质循环
信息传递
区别
来源
太阳能
生态系统
生物或无机环境
途径
食物链和食物网
多种途径
特点
单向流动、逐级递减
全球性,循环流动、反复利用
往往是双向的
范围
生态系统各营养级
群落与无机环境之间
生物与生物之间,生物与无机环境之间
地位
生态系统的动力
生态系统的基础
决定能量流动和物质循环的方向和状态
联系
共同把生态系统各组成成分联系成一个统一的整体,并调节生态系统的稳定性
第五节 生态系统的稳定性
1. 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。
()原因:由于生态系统具有 自我调节能力,生态系统才能够维持相对稳定。
()基础:负反馈 调节。它是指在一个系统中,系统工作的效果,反过来又作为信息调节该系统的工作,并且使系统工作的效果 减弱或受到限制 ,它可使系统保持 稳定 。
2. 生态系统的稳定性
(1)概念: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。
对生态系统稳定性的理解:
①稳定是 相对 的,总处于 动态 变化中。
②结构的相对稳定:生产者、消费者和分解者的 种类 和 数量 相对稳定。
③功能的相对稳定: 物质 与 能量 的输入和输出相对平衡。从能量流动角度分析,若能量的输入 大于 输出,则生态系统处于发展阶段;若能量的输入 等于 输出,则生态系统处于平衡状态;若能量的输入 小于 能量的输出,说生态平衡已被破坏。
(2)原因:生态系统具有一定的 自我调节 能力。
3. 生态系统的自我调节能力
(1)调节基础: 负反馈 调节。负反馈调节在生态系统中普遍存在,不仅存在于 生物群落 内部,还存在于生物群落与 无机环境 之间。
(2)实例分析
生态系统在受到外界干扰时,依靠 自我调节 能力来维持自身的相对稳定。
实例1:河流受到轻微的污染时,能通过 物理沉降 、 化学分解 和 微生物的分解 ,很快消除污染,河流中的生物 种类和数量 不会受到明显的影响。
实例2:在森林中,当害虫数量增加时,食虫鸟由于食物丰富,数量也会 增多 ,这样,害虫种群的增长就会受到 抑制 。
实例3:一场火灾过后,森林中种群密度降低;但由于光照更加充足、土壤中无机养料增多,许多种子萌发后,迅速长成新植株。
(3)特点:生态系统的自我调节能力不是 无限的 。当外界干扰强度超过 一定限度 时,生态系统的 自我调节 能力会迅速丧失。例如,我国西北的黄土高原,就是原有森林生态系统崩溃的鲜明例子。
3. 抵抗力稳定性和恢复力稳定性
(1)抵抗力稳定性
①概念:生态系统 抵抗外界干扰 并使自身的结构和功能 保持原状 (不受损害)的能力。
②特点:一般来说,生态系统的 组分 越多,食物网越 复杂 ,其 自我调节 能力就越强,抵抗力稳定性就 越高 ,反之则 越低 。
(2)恢复力稳定性:生态系统受到外界干扰因素的 破坏 后 恢复到原状 的能力。如“离离原上草,一岁一枯荣。野火烧不尽,春风吹又生。”的原因是生态系统具有 恢复力 稳定性。
(3)两者关系:一般呈 相反 关系。(在右图中绘出关系曲线)
抵抗力稳定性
恢复力稳定性
生物种类越多→食物网 越复杂 (即营养结构 越复杂 )→自我调节
能力 越强 →抵抗力稳定性 越高 ,而恢复力稳定性 越低 。
如:热带雨林生态系统系统抵抗力稳定性 高 ,但恢复力稳定性 低 ;
草原生态系统抵抗力稳定性 低 ,但恢复力稳定性 高 。
但对于一些特殊的生态系统,如极地苔原生态系统,由于物种组分单一,营养结构简单,它的抵抗力稳定性和恢复力稳定性都较 低 。
4. 提高生态系统的稳定性
(1)一方面,要控制对生态系统 干扰 的程度,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)另一方面,对人类利用强度较大的生态系统,应实施相应的 物质 、 能量 投入,保证生态系统内部 结构与功能 的协调。
(3)提高生态系统(抵抗力)稳定性的主要措施是 增加该生态系统内各营养级生物的种类 。在生物种类相同的情况下,生物的 数量 也会影响生态系统的稳定性。避免盲目引入 外来物种 ,使原有物种的生存受到威胁。
5. 生态系统抵抗力稳定性、恢复力稳定性和总稳定性的关系
(1)图中两条虚线之间的部分表示生态系统功能正常的作用范围。
(2)y表示一个外来干扰使之偏离这一范围的大小。y值的大小可以作为 抵抗力 稳定性强弱的衡量指标,y值越大,说明该生态系统的抵抗力稳定性 越低 ,反之,抵抗力稳定 越高 。如热带雨林生态系统与草原生态系统受到相同干扰,草原生态系统的y值要 大于 热带雨林生态系统的y值。
(3)x表示恢复到原状态所需的时间。x值的大小可以作为 恢复力 稳定性强弱的衡量指标,x值越大,说明该生态系统的恢复力稳定性 越低 ;反之,恢复力稳定性 越高 。
(4)TS表示曲线与正常范围之间所围成的面积,可以作为总稳定性的定量指标。TS值越大,即x与y越大,则说明这个生态系统的总稳定性 越低 。
6.【制作】设计并制作生态缸,观察其稳定性
(1)实验原理
①在有限空间内,依据生态系统原理,将生态系统具有的基本成分进行组织,构建人工微生态系统。
②要使人工微生态系统正常运转,设计时要注意系统内不同营养级生物之间的 合适比例 。
③生态系统的稳定程度,取决于它的 物种 组成、 营养 结构和 非生物 因素之间的协调关系。
④观察生态缸中生物的 生存状况 和 存活时间 长短,了解生态系统的稳定性及影响稳定性的因素。
(2) 生态缸的设计要求及分析
设计要求
相关分析
①生态缸必须是 封闭 的
防止外界 生物 或 非生物 因素的干扰
②生态缸中投放的几种生物必须具有很强的生活力,成分齐全(具有生产者、消费者和分解者)
生态缸中能够进行 物质 循环和 能量 流动,在一定时期内保持稳定
③生态缸的材料必须透明
为绿色植物 光合 作用提供光能,保持生态缸内
温度 ,便于观察
④生态缸宜小不宜大,缸中的水量应适宜,要留出一定的空间
便于操作,缸内储备一定量的 空气
⑤生态缸放置于室内通风、光线良好的地方。采光用较强的 散射光 ,避免强光直射
光照过强会使生态瓶的 温度 升高,不利于生物的生存;光照过低,不足以满足瓶中生物的 能量 需求
⑥选择的动物不宜过多,个体不宜太大
减少对 氧气 的消耗,防止生产量 小于 消耗量
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