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1、第五章 生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性第一節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)生態(tài)系統(tǒng)，是由生物群落與它的無(wú)機(jī)環(huán)境相互作用而形成的統(tǒng)一整體。生態(tài)系統(tǒng)的組成成分：非生物物質(zhì)、生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者。非生物的物質(zhì)和能量：陽(yáng)光、熱能、椎、空氣、無(wú)機(jī)鹽等。生產(chǎn)者：自養(yǎng)型生物（主要是綠色植物，還有微生物藍(lán)藻、硝化細(xì)菌、光合細(xì)菌）。消費(fèi)者：動(dòng)物（植食性、肉食性、雜食性、寄生動(dòng)物等）、植物（菟絲草寄生植物）、微生物（寄生菌）。分解者：動(dòng)物（蚯蚓、蜣螂、禿鷲、原生動(dòng)物等腐生動(dòng)物）、微生物（主要是腐生細(xì)菌和真菌）。生產(chǎn)者能將無(wú)機(jī)物轉(zhuǎn)化為有機(jī)物，消費(fèi)者能加快生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)且消費(fèi)者對(duì)植物的傳粉和種子的傳播具有重要作用，分解者能將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為

2、無(wú)機(jī)物。消費(fèi)者不是生態(tài)系統(tǒng)必要的基本成分，消費(fèi)者的功能活動(dòng)不會(huì)影響生態(tài)系統(tǒng)的根本性質(zhì)。生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者是緊密聯(lián)系缺一不可的。分解者分解動(dòng)植物遺體釋放出來(lái)的能量大部分已熱能的方式散失了。一個(gè)完整的生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括生態(tài)系統(tǒng)的成分、食物鏈和食物網(wǎng)。錯(cuò)綜復(fù)雜的食物網(wǎng)是生態(tài)系統(tǒng)保持相對(duì)穩(wěn)定的重要條件，食物網(wǎng)越復(fù)雜，生態(tài)系統(tǒng)抵抗外界干擾的能力就越強(qiáng)。食物鏈和食物網(wǎng)是生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)，生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)就是沿著這種渠道進(jìn)行的。第二節(jié)第二節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入（生產(chǎn)者通過(guò)光合作用把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，固定在有機(jī)物中）、輸出、轉(zhuǎn)化（太陽(yáng)能通過(guò)光合作用轉(zhuǎn)化

3、為生物體中的化學(xué)能，化學(xué)能再經(jīng)過(guò)呼吸作用轉(zhuǎn)化為ATP和熱能）和散失（主要通過(guò)細(xì)胞呼吸，以熱能的形式）的過(guò)程，稱(chēng)為生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)。真正光合作用產(chǎn)生的能量=凈光合作用產(chǎn)生的能量+呼吸作用消耗的能量生產(chǎn)者本身的能量分解者本身的能量+植食性、肉食性動(dòng)物本身的能量+呼吸作用消耗的能量+未被利用的能量 生態(tài)系統(tǒng)中能量的流動(dòng)是單向的不能逆轉(zhuǎn)的且逐級(jí)遞減的。（一般來(lái)說(shuō)只有10%20%的能量流到下一集）流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量是生產(chǎn)者固定的太陽(yáng)能。營(yíng)養(yǎng)級(jí)越高，所含的能量就越少，但能量仍守恒。在一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中，營(yíng)養(yǎng)級(jí)越多，在能量流動(dòng)過(guò)程中消耗的能量就越多。在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，將秸稈作飼料喂牲畜，讓牲畜的糞便進(jìn)入沼氣

4、池，將發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣作燃料，將沼氣池中的沼渣做肥料，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)能量的多級(jí)利用，從而大大提高能量的利用率。研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)，還可以幫助人們合理的調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的能量的流動(dòng)關(guān)系，使能量持續(xù)高效地流向?qū)θ祟?lèi)最有益的部分。地球上幾乎所有的生態(tài)系統(tǒng)需要的能量都來(lái)自太陽(yáng)，某細(xì)菌進(jìn)行化能合成作用儲(chǔ)存在有機(jī)物中的能量是很少的一部分。極少數(shù)生態(tài)系統(tǒng)，如海底火山口附近的生態(tài)系統(tǒng)，其能量不是來(lái)自太陽(yáng)，而是來(lái)自火山釋放的能量。生態(tài)系統(tǒng)某營(yíng)養(yǎng)級(jí)攝入的能量=同化的能量（生物同化的能量=呼吸消耗的能量+流向下一營(yíng)養(yǎng)劑的能量+流向分解者的能量）+未利用的能量（存在于該動(dòng)物的糞便、食物的殘?jiān)戎械哪芰浚┑谌?jié)生態(tài)系統(tǒng)的能

5、量循環(huán)第三節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的能量循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)依靠太陽(yáng)不斷地提供能量，而生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)卻都是由地球提供的。二氧化碳分子中的氧元素和碳元素在生物群落和無(wú)機(jī)環(huán)境之間是不斷循環(huán)的。碳在生物群落與無(wú)機(jī)環(huán)境之間的循環(huán)主要是以二氧化碳的形式進(jìn)行的。大氣中的二氧化碳能夠隨著大氣環(huán)流在全球范圍內(nèi)流動(dòng)，因此，碳循環(huán)具有全球性。組成生物體的各種元素，都在不斷進(jìn)行著從無(wú)機(jī)環(huán)境到生物群落，又從生物群落到無(wú)機(jī)環(huán)境的循環(huán)過(guò)程，這就是生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)。物質(zhì)循環(huán)具有全球性，因此又叫做、生物地球化學(xué)循環(huán)生物地球化學(xué)循環(huán)。在物質(zhì)循環(huán)過(guò)程中，無(wú)機(jī)環(huán)境中的物質(zhì)可以被生物群落反復(fù)利用。能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)的主要功能，二者是同時(shí)進(jìn)行

6、的，彼此相互依存，不可分割。能量的固定、儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)移和釋放，離不開(kāi)物質(zhì)的合成和分解。物質(zhì)作為能量的載體，使能量使能量沿食物鏈（食物網(wǎng)）流動(dòng)；能量作為動(dòng)力，使物質(zhì)使物質(zhì)能夠不斷地在生物群落和無(wú)機(jī)環(huán)境之間循環(huán)往返。溫室效應(yīng)的主要原因：大量使用化學(xué)燃料，打破了生物圈中碳循環(huán)的平衡，大氣中的二氧化碳迅速增加。繪制物質(zhì)循環(huán)的圖解時(shí)，注意物質(zhì)是可以循環(huán)的，即物質(zhì)循環(huán)的箭頭是可以雙向的。繪制能量流動(dòng)圖解時(shí)，只要有有機(jī)物傳遞即伴隨著能量的傳遞。人體內(nèi)的碳元素根本來(lái)源是大氣中的二氧化碳。分解者通過(guò)有氧呼吸和無(wú)氧呼吸（發(fā)酵）的方式將有機(jī)物分解成二氧化碳等釋放到無(wú)機(jī)環(huán)境中。第四節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞生物在生命活動(dòng)過(guò)程

7、中，還產(chǎn)生一些可以傳遞信息的化學(xué)物質(zhì)，諸如植物的生物堿、有機(jī)酸等代謝產(chǎn)物，以及動(dòng)物的性外激素等，這就是化學(xué)信息。昆蟲(chóng)、魚(yú)類(lèi)以及哺乳類(lèi)等生物體中都存在能傳遞信息的化學(xué)物質(zhì)信息素。有些植物，像萵苣、茄、煙草的種子必須接受某種波長(zhǎng)的光信息，才能萌發(fā)生長(zhǎng)。自然界中，植物開(kāi)花需要光信息刺激，當(dāng)日照到達(dá)一定長(zhǎng)度時(shí)，植物才能夠開(kāi)花。許多動(dòng)物都能在特定時(shí)期釋放用于吸引異性的信息素。當(dāng)煙草植物受到蛾幼蟲(chóng)攻擊后，能夠產(chǎn)生和釋放一種可揮發(fā)的化學(xué)物質(zhì)，這種化學(xué)物質(zhì)白天可以吸引蛾幼蟲(chóng)的天敵，夜間又能夠驅(qū)除夜間活動(dòng)的雌蛾，使雌蛾不能停留在葉片上產(chǎn)卵。生態(tài)系統(tǒng)中信息的種類(lèi)：物理信息、化學(xué)信息（信息素）和行為信息。生命活動(dòng)的

8、正常進(jìn)行，離不開(kāi)信息的作用；生物種群的繁衍，也離不開(kāi)信息的傳遞；信息還能夠調(diào)節(jié)生物的種間關(guān)系，以維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定；信息傳遞還可以協(xié)調(diào)生物群落內(nèi)及生物群落與無(wú)機(jī)環(huán)境（非生物環(huán)境）之間的關(guān)系和生物與生物之間的關(guān)系。生物防治可以利用信息傳遞的作用，發(fā)出吸引害蟲(chóng)天敵的信息，發(fā)出可以誘捕或警示害蟲(chóng)的信息，從而減少害蟲(chóng)的種群密度。也可以使用特殊化學(xué)物質(zhì)，擾亂害蟲(chóng)的正常交尾活動(dòng)，使害蟲(chóng)動(dòng)物群體的繁殖力下降，出生率下降。信息傳遞可來(lái)源于無(wú)極環(huán)境也可來(lái)源于生物，信息傳遞一般是雙向的，能決定能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的方向和狀態(tài)。生態(tài)系統(tǒng)的反饋調(diào)節(jié)必須依賴(lài)與生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞。第五節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性生態(tài)系統(tǒng)所具有的保

9、持或恢復(fù)自身結(jié)構(gòu)和功能相對(duì)穩(wěn)定的能力叫做生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。生態(tài)系統(tǒng)之所以能維持相對(duì)的穩(wěn)定，是由于生態(tài)系統(tǒng)具有的自我調(diào)節(jié)能力。負(fù)反饋調(diào)節(jié)在生態(tài)系統(tǒng)中普遍存在，它是生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)能力的基礎(chǔ)。生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力不是無(wú)限的。當(dāng)外界干擾因素的強(qiáng)度超過(guò)一定限度時(shí)，生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力會(huì)迅速喪失，生態(tài)系統(tǒng)難以恢復(fù)。生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性包括：抵抗力穩(wěn)定性（生態(tài)系統(tǒng)受到外界干擾并使自身的結(jié)構(gòu)與功能保持原狀的能力保持原狀的能力；生態(tài)系統(tǒng)的成分越簡(jiǎn)單營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單抵抗力，穩(wěn)定性就越弱，反之則越高）和恢復(fù)力穩(wěn)定性（生態(tài)系統(tǒng)在受到外界干擾因素的破壞后，恢復(fù)到原狀恢復(fù)到原狀的能力的能力；生態(tài)系統(tǒng)受到不同程度破壞后，其恢復(fù)速度和恢復(fù)時(shí)間是不一樣的）。提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，一方面要控制對(duì)生態(tài)系統(tǒng)干擾的程度，另一方面要保證生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)與功能的協(xié)調(diào)。從生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能上理解生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性從生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能上理解生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性：結(jié)構(gòu)上，生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者（動(dòng)植物）的種類(lèi)、數(shù)量比例相對(duì)穩(wěn)定，食物鏈、食物網(wǎng)相對(duì)穩(wěn)定；功能上，物質(zhì)和能量的輸入和輸出相對(duì)平衡。功能相對(duì)穩(wěn)定的解釋功能相對(duì)穩(wěn)定的解釋?zhuān)航Y(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定能夠決定功能的相對(duì)穩(wěn)定。能量流動(dòng)、物質(zhì)循環(huán)和信息傳遞通過(guò)食物鏈?zhǔn)澄锞W(wǎng)保證自我調(diào)節(jié)能力。自我調(diào)節(jié)能力影響抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性。生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)能力與其成分和營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度呈正相關(guān)。