第 3 章 生态系统及其稳定性
一、生态系统的范围
2.范围：有大有小,地球上最大的生态系统是生物圈。
二、生态系统的结构
1.生态系统的结构包括生态系统的组成成分和营养结构(包括：食物链和食物网)。
生态系统的组成成分 | 代谢类型 | 组成内容 | 在生态系统中的作用 | 地 位 |
非生物的物质和能量 | / | 阳光、热能、空气、 水分、无机盐等 | / | / |
生产者 | 自养型 | 绿植物、光合细菌和蓝藻、化能合成细菌，如铁细菌、硝化细菌 | 将无机环境中的物质和能量通过光合作用或化能合成作用等引入生物落,被生物所利用。 | 生态系统的基石 |
消费者 | 异养型 | (1)绝大多数动物 (2)寄生生物 | 加快生态系统中的物质循环；有利于植物的传粉和种子的传播。 | 最活跃的成分（非必需） |
分解者 | 异养型 | (1)腐生细菌和真菌 (2)腐食动物和蚯蚓、蜣螂等 | 将动植物遗体、动物的排遗物分解为无机物。 | 物盾循环中的关键成分 |
3.相互关系：
4.生态系统的营养结构
(1)食物链概念：生态系统中各种生物之间由于食物关系形成的一种联系。
（2）食物链特点：生产者为第一营养级，消费者所处营养级并不是一成不变的，一般不会超过5个营养级。 组成食物链中生态系统的成分只有：生产者和消费者。
食物链分析：
食物链 | 草 | 鼠 | 蛇 | 鹰 |
成分 | 生产者 | 初级消费者 | 次级消费者 | 三级消费者 |
营养级 | 第一营养级 | 第二营养级 | 第三营养级 | 第四营养级 |
(3)食物网
概念：生态系统中，许多食物链彼此相互交错连接成的复杂的营养结构。
特点：一种生物可同时占有多个营养级。
(4)功能：食物链和食物网是生态系统的营养结构，是生态系统物质循环和能量流动的渠道。
（5）食物链(网)中生物数量变动的分析方法
①若处于食物链中第一营养级的生物(生产者)数量减少，整个食物链中的其他生物数量都会减少。
②“天敌”一方减少，短时间内被捕食者数量会增加，但从长时间来看，其数量会先增加后减少，最后趋于稳定。
（一）能量流动的过程（生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。）
1.能量来源：太阳能
2能量流动的起点：生产者固定太阳能
消费者在生态系统的功能3.流经生态系统的总能量：生态系统中的生产者固定的全部太阳能
4..能量流动的渠道：食物链和食物网
5.传递形式：有机物中的化学能
6.能量的散失：生产者、消费者、分解者呼吸作用，产生的能量大部分以热能的形式散失而无法被生物重新利用。7.能量流经第二营养级的过程分析
粪便中的能量不属于该营养级同化的能量，应为上一个营养级同化的能量中流向分解者的部分。
初级消费者同化的能量＝呼吸消耗的能量＋用于生长、发育和繁殖的能量。
生长、发育和繁殖的能量＝分解者利用的能量＋下一营养级同化的能量＋未被利用的能量。
8.能量流动的特点：
（1）单向流动：能量只能沿着食物链由低营养级流向高营养级。
（2）逐级递减：相邻两个营养级能量传递效率约为10%-20%。
9.研究能量流动的意义
（1）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。如实现能量的多级利用，提高能量利用率
（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。
如合理确定草场的载畜量，保持畜产品持续高产；除去农田里的杂草；除去池塘里的肉食鱼等。
（二）物质循环的概念和特点
1.概念：组成生物体的 C、H、O、N、P、S 等元素进行着从无机环境到生物落，又从生物落到无机环境的
循环过程，又称为生物地球化学循环。2.特点：全球性、反复利用（具有循环性）。
2.实例：碳循环
碳循环及存在形式
（1）在无机环境中：主要以CO2和碳酸盐形式存在。
（2）在生物落和无机环境间：主要以CO2形式循环；在生物落内部：以含碳有机物形式传递。
碳进入生物落的途径：生产者的光合作用和化能合成作用
碳返回无机环境的途径：
（1）生产者、消费者的呼吸作用。
（2）分解者的分解作用(实质是呼吸作用)。
（3）化石燃料的燃烧。
3.实现碳在生物落和无机环境之间进行循环的关键是生产者和分解着。
特别提醒：
①能量金字塔体现的是营养级与营养级所含总能量的关系，而生物数量金字塔体现的是营养级与个体数量的关系，所以生物数量金字塔有时会出现倒置的现象。
②能量传递效率体现的是能量流动过程中所遵循的客观规律，不能随意改变；但能量利用率可以人为改变，例如充分利用作物秸秆就可以提高能量利用率。
4.物质循环与能量流动的关系
1.区别：物质是循环的，而能量流动是单向的、逐级递减的。
2.联系：：能量流动和物质循环是生态系统的主要功能，二者相互依存，不可分割，能量的固定、储存、转移和释放，离不开物质的合成和分解。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，使物质在生物落和无机环境之间循环往返。通过能量流动和物质循环使生态系统中的各种组成成分紧密地联系在一起，形成一个统一整体。
（三）生态系统的信息传递
1.生态系统中信息的种类
类别 | 实例 |
物理信息 | 萤火虫发出的荧光、植物五颜六的花 |
化学信息 | 昆虫的性外激素、狗利用其小便记路 |
行为信息 | 昆虫的舞蹈、各种类型的求偶炫耀 |
2.信息传递模型
(1)信息的来源：生物或无机环境。
(2) (2)信息传递的范围：生物与生物，生物与无机环境之间
(3)信息传递特点：双向传递。
3.信息传递在生态系统中的作用
（1）个体：生命活动的正常进行，离不开信息的作用。如蝙蝠的“回声定位”识别、取食与飞
行；莴苣、茄、烟草的种子接受光信息才能萌发。
（2）种：生物种的繁衍，离不开信息的传递。植物开花需要光信息刺激；动物释放信息素吸引异性。
（3）.落和生态系统：能调节生物的种间关系， 以维持生态系统的稳定。如烟草释放化学物质调控害虫天敌；食物链上“食” 与“被食”的关系；“绿”为食草动物提供采食信息，狼依据兔的气味猎捕兔，兔依据狼的气味或行为特征躲避猎捕。
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。如模拟动物信息吸 引大量的传粉动物，提高果树的传粉效率和结实率。
（2）对有害动物进行控制。控制动物危害技术有化学防治、生物防治和机械防治等。但人们倾向于利用生物防治，原因是对人类生存环境无污染。如利用音响设备发出结信号吸引鸟类捕食害虫；利用昆虫信息素诱捕或警示有害动物；利用特殊的化学物质扰乱某些动物雌
雄交配，使其繁殖力下降，减少有害动物。
四、生态系统的稳定性
（一）生态系统稳定性的概念和原因
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。
2.原因：生态系统具有自我调节能力；其调节机制：负反馈调节。
3.生态系统的自我调节能力
(1)净化作用：包括物理沉降、化学分解和微生物的分解，是河流生态系统抵抗环境污染的有效途径。
(2)完善的营养结构：具有反馈调节机制，进而抵抗外界干扰，维持自身稳定。如森林中害虫数量增加，食虫鸟增多， 害虫增长就会受到抑制。
(3)生态系统的自我调节能力是有一定限度的。外界干扰强度超过一定限度，自我调节能力会迅速丧失。
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