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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
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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