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第一章種群及其動(dòng)態(tài)第1節(jié)種群的數(shù)量特征1.種群的概念:在一定的空間范圍內(nèi),同種生物的所有個(gè)體所形成的集合。例:大明湖里所有的魚不是一個(gè)種群;大明湖里所有的鯉魚是一個(gè)種群(填“是”或“不是”)。2.種群數(shù)量特征包括:種群密度(最基本特征)、出生率、死亡率、遷入率、遷出率、年齡組(包括增長型、穩(wěn)定型、衰退型)、性別比例。3.種群密度:指種群在單位面積或單位體積中的個(gè)體數(shù)。①調(diào)查分布范圍分布范圍較小,個(gè)體較大的種群時(shí)可以采用逐個(gè)計(jì)數(shù)法。②估算植物種群密度的方法樣方法,取樣方法有五點(diǎn)取樣法、等距離取樣法,對于狹長的峽谷、河流一般采用等距取樣法,而一般比較方正的樣地常選用五點(diǎn)取樣法。草本植物樣方大小一般以1m2的正方形為宜。測量方法:在被調(diào)查種群的分布范圍內(nèi),隨機(jī)選取若干樣方,計(jì)算出所有樣方種群密度的平均值作為該種群的種群密度估計(jì)值。每個(gè)樣方的計(jì)數(shù)原則:記上不記下,記左不計(jì)右(即相鄰兩邊及其夾角)③估算動(dòng)物種群密度的方法標(biāo)志重捕法,適用范圍:對活動(dòng)能力強(qiáng)、活動(dòng)范圍大的動(dòng)物,測量方法:捕獲一部分個(gè)體,做上標(biāo)記后再放回原來的環(huán)境中,經(jīng)過一段時(shí)間后進(jìn)行重捕,根據(jù)重捕到的動(dòng)物中標(biāo)記個(gè)體數(shù)占總個(gè)體數(shù)的比例來估計(jì)種群密度。計(jì)算公式:N=M×n/m。(N代表個(gè)體總數(shù),M代表初次捕獲標(biāo)記數(shù),n代表再次捕獲個(gè)體數(shù),m重捕獲的標(biāo)志個(gè)體數(shù))。③調(diào)查某種昆蟲卵的密度、作物植株上的蚜蟲的密度、跳蝻的密度,也可以采用樣方法。④對于有趨光性的昆蟲還可以采用黑光燈進(jìn)行燈光誘捕法調(diào)查種群密度。⑤微生物種群密度的調(diào)查:抽樣檢測法4.與種群數(shù)量有關(guān)的其他因素①出生率、死亡率:a.定義:單位時(shí)間內(nèi)新產(chǎn)生或死亡個(gè)體數(shù)目占該種群個(gè)體總數(shù)的比率;b.意義:直接決定種群密度的大小。②遷入率和遷出率:a.定義:單位時(shí)間內(nèi)遷入和遷出的個(gè)體占該種群個(gè)體總數(shù)的比率;b.意義:針對一座城市人口的變化(種群密度)起直接決定作用。③年齡組成;a.定義:指一個(gè)種群中各年齡期個(gè)體數(shù)目的比例;b.類型:增長型(A)、穩(wěn)定型(B)、衰退型(C);c.意義:預(yù)測種群密度的大小,通過影響出生率和死亡率影響種群密度④性別比例:定義:指種群中雌雄個(gè)體數(shù)目的比例;b.意義:通過影響出生率影響種群密度。5.6.用標(biāo)志重捕法估算種群數(shù)量過程中:若標(biāo)志物有脫落,估算出的種群數(shù)量較實(shí)際值偏大,若動(dòng)物被被捕捉過一次后,不容易再被捕捉,估算出的種群數(shù)量較實(shí)際值偏大。若第一次標(biāo)記后,在較短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行重捕,則會(huì)導(dǎo)致測得X值偏小。1.農(nóng)林害蟲的監(jiān)測和預(yù)報(bào)等需要對種群密度進(jìn)行調(diào)查研究。(√)2.樣方法估算種群密度是通過計(jì)數(shù)所有樣方內(nèi)的個(gè)體數(shù)除以面積(或體積)得到的。(x)3.調(diào)查某種昆蟲卵的密度用標(biāo)記重捕法。(x)4.年齡結(jié)構(gòu)為穩(wěn)定型的種群,種群數(shù)量在近期一-定能保持穩(wěn)定。
(x)5.研究種群的變化規(guī)律以及影響種群數(shù)量變化的因素,對瀕危動(dòng)物種群的拯救和恢復(fù)有重要意義。(√)6.種群密度是種群的最基本的數(shù)量特征,出生率與死亡率、遷入與遷出,直接影響種群密度;年齡組成預(yù)示著種群未來的發(fā)展趨勢。(√)7.在穩(wěn)定型年齡結(jié)構(gòu)的種群中,種群出生率約等于零。(x)8.使用樣方法調(diào)查密度時(shí),對于落入樣方邊線的樣本,一般來說取上邊,左邊,左上頂點(diǎn)的樣本,而不統(tǒng)計(jì)下邊,右邊,和其它三個(gè)頂角的樣本。(√)9.用標(biāo)志重捕法調(diào)查某動(dòng)物的種群密度時(shí),由于被標(biāo)記動(dòng)物經(jīng)過一次捕捉,被再次重捕的概率減小,由此將會(huì)導(dǎo)致被調(diào)查的種群的數(shù)量較實(shí)際值偏小。(x)10.種群出生率增加,種群密度一定增大。
(x)第2節(jié)種群數(shù)量的變化種群的數(shù)量變化曲線:“J型增長”、“S型增長”、種群數(shù)量的波動(dòng)和下降。1.種群的“J”形增長模型假設(shè):食物和空間條件充裕、氣候適宜、沒有天敵和其他競爭物種等條件下,種群數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長,第二年是第一年的λ倍。建立模型:t年后種群的數(shù)量:Nt=N0λt2.種群數(shù)量的“S”形增長(高斯)模型假設(shè):資源、空間有限,天敵的威脅和競爭者的競爭等因素存在。3.增長率=(現(xiàn)有個(gè)體數(shù)-原有個(gè)體數(shù))/原有個(gè)體數(shù)增長速率=(現(xiàn)有個(gè)體數(shù)-原有個(gè)體數(shù))/時(shí)間①J型曲線的增長率=入-1且入>1,和增長速率②S型曲線的增長率和增長速率4.S型種群增長曲線中注意點(diǎn):(1)環(huán)境容納量:一定環(huán)境條件所能維持的種群最大數(shù)量稱為環(huán)境容納量,簡稱K值。(注意:K值只與環(huán)境條件有關(guān),不受種群數(shù)量的影響)(2)保護(hù)野生動(dòng)物最根本的措施是保護(hù)它們的棲息環(huán)境,從而提高環(huán)境容納量。K值不是種群數(shù)量的最大值,K值應(yīng)略低于種群所能達(dá)到的最大值(種群有過度繁殖的傾向,種群數(shù)量應(yīng)圍繞K值上下波動(dòng))。(3)K/2值:當(dāng)種群數(shù)量達(dá)到K/2時(shí),種群有最大增長速率;其意義在于:養(yǎng)殖業(yè)上,通常在K/2后進(jìn)行捕撈,將生物數(shù)量保留在此處,目的是可以盡快恢復(fù)生物數(shù)量;害蟲的防治則控制在K/2以下。5.J形增長模型和S形增長模型的聯(lián)系兩種模型存在的不同主要是因?yàn)榇嬖诃h(huán)境阻力。6.種群數(shù)量的波動(dòng)和下降受氣候、食物、天敵、傳染病等因素的影響,大多數(shù)種群的數(shù)量總是在波動(dòng)中。當(dāng)種群長久處在不利的條件下,種群數(shù)量會(huì)出現(xiàn)持續(xù)性的或急劇下降。種群的延續(xù)需要以一定的個(gè)體數(shù)量為基礎(chǔ),當(dāng)一個(gè)種群數(shù)量過少,可能會(huì)由于近親繁殖等原因而衰退、消亡。7.探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化(1)實(shí)驗(yàn)原理①用液體培養(yǎng)基培養(yǎng)酵母菌,種群的增長受培養(yǎng)液的成分、空間、pH、溫度等因素的影響。②在理想的環(huán)境條件下,酵母菌種群的增長呈“J”型曲線;在有環(huán)境阻力的條件下,酵母菌種群的增長呈“S”型曲線。③計(jì)算酵母菌數(shù)量可用抽樣檢測的方法。(2)血細(xì)胞計(jì)數(shù)板(如下圖所示):每個(gè)血細(xì)胞計(jì)數(shù)板有兩個(gè)計(jì)數(shù)室。血細(xì)胞計(jì)數(shù)板每個(gè)大方格(1個(gè)計(jì)數(shù)室)的面積為1mm2,深度為0.1mm,容積為0.1mm3。計(jì)算公式如下:①在計(jì)數(shù)時(shí),先統(tǒng)計(jì)(圖B所示)5個(gè)中方格中的總菌數(shù),求得每個(gè)中方格的平均值再乘以25,就得出一個(gè)大方格中的總菌數(shù),然后再換算成1mL菌液中的總菌數(shù)。②設(shè)5個(gè)中方格中總菌數(shù)為A,菌液稀釋倍數(shù)為B,則0.1mm3菌液中的總菌數(shù)為(A/5)×25×B。已知1mL=1cm3=1000mm3,1mL菌液的總菌數(shù)=(A/5)×25×10000×B=50000A·B。(3)實(shí)驗(yàn)步驟①酵母菌的培養(yǎng):條件為液體培養(yǎng)基,無菌培養(yǎng);②振蕩培養(yǎng)基:使酵母菌分布均勻;③抽樣;④觀察計(jì)數(shù):先將蓋玻片放在計(jì)數(shù)室上,然后將酵母菌培養(yǎng)液滴在蓋玻片一側(cè),讓培養(yǎng)液自行滲入,再用吸水紙吸去多余的培養(yǎng)液,待細(xì)胞全部沉降到計(jì)數(shù)室的底部,再用數(shù)碼顯微鏡進(jìn)行計(jì)數(shù)并計(jì)算;⑤重復(fù)步驟④,連續(xù)觀察7天;⑥繪圖分析。(4)注意事項(xiàng)該實(shí)驗(yàn)無需設(shè)計(jì)對照實(shí)驗(yàn),因不同時(shí)間取樣已形成對照;該實(shí)驗(yàn)需要做重復(fù)實(shí)驗(yàn),取平均值,目的是盡量減少誤差;若每個(gè)小方格內(nèi)酵母菌數(shù)量過多,需要重新稀釋培養(yǎng)基再計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)原則:類似于樣方法。計(jì)數(shù)方法:血細(xì)胞計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù)法。第3節(jié)影響種群數(shù)量變化的因素1.非生物因素:如陽光、溫度、水等。其影響主要是綜合性的。森林中林下植物的種群密度主要取決于林冠層的郁閉度(林冠層遮蔽地面的程度),即主要取決于林下植物受到的光照強(qiáng)度;植物種子春季萌發(fā),這主要受氣溫升高影響;蚊類等昆蟲冬季死亡,這主要受氣溫降低影響;東亞飛蝗因氣候干旱而爆發(fā)式增長。2.生物因素:種群內(nèi)部和種群外部兩方面影響。種內(nèi)競爭會(huì)使種群數(shù)量的增長受到限制;種群間的捕食與被捕食、相互競爭關(guān)系等,都會(huì)影響種群數(shù)量;寄生蟲也會(huì)影響宿主的出生率和死亡率等。3.食物和天敵的因素對種群數(shù)量的影響與種群密度有關(guān)。如同樣缺少食物,密度越高,種群受影響越大,這樣的因素稱為密度制約因素。而氣溫、干旱、地震、火災(zāi)等自然災(zāi)害,屬于非密度制約因素。4.種群研究的應(yīng)用研究種群的特征和數(shù)量變化的規(guī)律,在野生生物資源的合理利用和保護(hù)、有害生物的防治等方面都有重要意義。(1)瀕危物種的保護(hù)方面:只有通過調(diào)查獲知種群密度、出生率和死亡率、性別比例、年齡結(jié)構(gòu)等特征,以及影響該種群密度的數(shù)量變化的因素,才能準(zhǔn)確了解該種群的生存狀態(tài),預(yù)測該種群的數(shù)量變化趨勢,進(jìn)而采取合理的保護(hù)對策。(2)漁業(yè)方面:從理論上說,“S”形增長的種群在種群數(shù)量達(dá)到K值時(shí),出生率與死亡率相等,這時(shí)即使不捕撈,種群數(shù)量也不會(huì)增加。研究表明中等強(qiáng)度的捕撈更有利于持續(xù)獲得較大的魚產(chǎn)量。(3)有害生物防治:控制數(shù)量,降低環(huán)境容納量,增加天敵等。1.自然界中一定空間存在一-定的環(huán)境容納量,
種群數(shù)量增長會(huì)呈“S"
形曲線。(√)2.用血球計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù)某酵母菌樣品中的酵母菌數(shù)量。血球計(jì)數(shù)板的計(jì)數(shù)室由25×16=400個(gè)小室組成,容納的液體總體積是0.1mm3。某同學(xué)操作時(shí)將1mL酵母菌樣品加入99mL無菌水中稀釋,然后利用血球計(jì)數(shù)板觀察計(jì)數(shù)。如果該同學(xué)觀察到血球計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù)的5個(gè)中格80個(gè)小室中共有酵母菌48個(gè),則估算1mL樣品中有酵母菌2.4×108個(gè)。(√)3.在種群的S型增長曲線中,達(dá)到1/2K值時(shí)種群的增長速率最快,達(dá)到K值時(shí)種群的增長速率為0。(√)4.J型增長曲線中增長率常表示為λ,S型增長曲線的增長率先增大,后減少。(x)5.環(huán)境容納量是指種群的最大數(shù)量。(x)6.自然界中一定空間存在一定的環(huán)境容納量,
種群數(shù)量增長會(huì)呈“S"
形曲線。(√)7.非生物因素對種群數(shù)量變化的影響是綜合性的。(√)8.氣溫、干旱、病毒引起的傳染病等都屬于非密度制約因素。(x)第二章群落及其演替第1節(jié)群落的結(jié)構(gòu)1.群落是指在相同時(shí)間聚集在一定地域中各種生物種群的集合。2.群落的物種組成(1)群落的物種組成是一個(gè)群落區(qū)別于另一個(gè)群落的重要特征,也是決定群落性質(zhì)最重要的因素。(2)一個(gè)群落中物種數(shù)目的多少稱為物種豐富度。越靠近熱帶地區(qū),單位面積內(nèi)的物種越豐富。(3)群落中有些物種不僅數(shù)目很多,而且對其他物種的影響也很大,往往占據(jù)優(yōu)勢,這樣的物種稱為優(yōu)勢種。(4)群落中的物種組成不是固定不變的,隨著時(shí)間和環(huán)境的變化,原來不占優(yōu)勢的物種可能逐漸變得有優(yōu)勢,原來有優(yōu)勢的物種可能逐漸失去優(yōu)勢。3.群落的種間關(guān)系:種間關(guān)系主要有原始合作(互惠)、互利共生、種間競爭、捕食和寄生。項(xiàng)目原始合作互利共生寄生競爭捕食數(shù)量坐標(biāo)圖在一起更好,分開了也沒事實(shí)例海葵與寄居蟹等豆科植物與根瘤菌,地衣等菟絲子、寄生蟲馬與羊等狼與兔子群落的空間結(jié)構(gòu)在群落中,各個(gè)生物群落分別占據(jù)了不同的空間,使群落形成一定的空間結(jié)構(gòu)。(1)垂直結(jié)構(gòu)①大多數(shù)群落都在垂直方向上有明顯的分層現(xiàn)象。②植物的垂直分層主要與對光的利用有關(guān),這種分層現(xiàn)象提高了群落利用陽光等環(huán)境資源的能力(植物分層的意義)。除了光照,在陸生群落中,決定植物分層地上分層的因素還有溫度條件;決定植物分層地下分層的因素則是水分、無機(jī)鹽等。③動(dòng)物的垂直分層主要與棲息空間和食物條件(植物垂直分層為動(dòng)物創(chuàng)造的)有關(guān)。(2)水平結(jié)構(gòu)生物的垂直分層是由于地形變化、土壤濕度、鹽堿度、光照強(qiáng)度的不同以及生物自身生長特點(diǎn)的差異、人與動(dòng)物的相互影響等等因素,不同地段往往分布著不同的種群,同一地段上種群密度也有差別,它們呈鑲嵌分布。5.群落的季節(jié)性:由于陽光、溫度、水分等隨季節(jié)而變化,群落的外貌和結(jié)構(gòu)也會(huì)隨之發(fā)生有規(guī)律的變化。6.生態(tài)位①生態(tài)位:一個(gè)物種在群落中的地位和作用,包括所處的空間位置,占用資源的情況,以及與其他物種的關(guān)系等,稱為這個(gè)物種的生態(tài)位。②研究動(dòng)物的生態(tài)位,通常要研究它的棲息地、食物、天敵以及與其他物種的關(guān)系等;③研究植物的生態(tài)位,通常要研究它在研究區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的頻率、種群密度、植株高度等特征,以及它與其他物種的關(guān)系等。④群落中每種生物都占據(jù)著相對穩(wěn)定的生態(tài)位,這有利于不同生物充分利用環(huán)境資源,是群落中物種之間及生物與環(huán)境間協(xié)調(diào)進(jìn)化的結(jié)果。7.土壤中小動(dòng)物類群豐富度的研究【實(shí)驗(yàn)原理】(1)取樣方法:許多土壤動(dòng)物身體微小且有較強(qiáng)的活動(dòng)能力,而且身體微小,因此常用取樣器取樣的方法進(jìn)行采集、調(diào)查。(2)僅僅統(tǒng)計(jì)群落中的物種數(shù),不足以全面了解群落的結(jié)構(gòu),因此還需統(tǒng)計(jì)群落中物種的相對數(shù)量。常用的統(tǒng)計(jì)方法:a.記名計(jì)算法(指在一定面積的樣地種,直接數(shù)出個(gè)種群的個(gè)體數(shù),一般用于個(gè)體較大,種群數(shù)量有限的群落)。b.目測估計(jì)法(按預(yù)先確定的多度等級來估計(jì)單位面積上個(gè)體數(shù)量的多少。等級的計(jì)劃和表示方法有:非常多、多、較多、較少、很少等)。【實(shí)驗(yàn)流程】(1)提出問題:如何調(diào)查和比較不同時(shí)間的土壤小動(dòng)物類群豐富度。(2)制訂計(jì)劃:包括三個(gè)操作環(huán)節(jié)——取樣、觀察和分類、統(tǒng)計(jì)和分析。(3)實(shí)施計(jì)劃準(zhǔn)備:制作取樣器,記錄調(diào)查地點(diǎn)的地形和環(huán)境的主要情況。(3)實(shí)施計(jì)劃取樣:選取取樣地點(diǎn),注意在不同的時(shí)間、不同的地點(diǎn)取樣。采集:可采用誘蟲器和吸蟲器進(jìn)行采集,也可以采用簡易采集法。采集的小動(dòng)物可以放入體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精中。觀察與分類:對采集的小動(dòng)物進(jìn)行分類。觀察時(shí)使用體視顯微鏡,如用普通光學(xué)顯微鏡,可以用4倍的物鏡和5倍的目鏡。(4)統(tǒng)計(jì)和分析:設(shè)計(jì)統(tǒng)計(jì)表,分析所收集的數(shù)據(jù)。(5)得出結(jié)論:組成不同群落的優(yōu)勢種是不同的,不同群落的物種豐富度是不同的。一般來說,環(huán)境條件越優(yōu)越,群落發(fā)育的時(shí)間越長,物種越豐富,群落結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。8.調(diào)查中用到的儀器:(1)誘蟲器:電燈是發(fā)揮作用的主要裝置,利用了土壤動(dòng)物趨暗、趨濕,避高溫的習(xí)性,遠(yuǎn)離光源、熱源。(2)吸蟲器:防止將土壤小動(dòng)物吸走,將其收集在試管中。9.立體農(nóng)業(yè):指充分利用群落的空間結(jié)構(gòu)和季節(jié)性,進(jìn)行立體種植、立體養(yǎng)殖或立體復(fù)合種養(yǎng)的生產(chǎn)模式。1.群落的垂直結(jié)構(gòu)顯著提高了群落利用陽光等環(huán)境資源的能力。(√)2.草地?zé)o群落的水平結(jié)構(gòu)。(x)3.如果時(shí)間允許,棄耕農(nóng)田在適宜條件下總能形成樹林。(√)4.一棵樹上不同高度的喜鵲巢,不能反映動(dòng)物群落的垂直結(jié)構(gòu)。(√)5.如果兩種鳥的覓食生境一樣,則這兩種鳥的生態(tài)位完全一-樣。(x)6.一座高山從山腳向山頂依次分布著闊葉林、針葉林、灌木林、草甸等群落,這是群落的垂直結(jié)構(gòu)。(x)7.某片竹林中的竹子長勢整齊,沒有明顯的高株和矮株,因此說明這個(gè)群落沒有垂直結(jié)構(gòu)。(x)8.一個(gè)森林中的所有動(dòng)物與植物構(gòu)成了這個(gè)森林的生物群落。(x)9.不同群落中的生物因生態(tài)位的不同而達(dá)到相對平衡的狀態(tài),和諧共存。(√)10.洪澤湖近岸區(qū)和湖心區(qū)不完全相同的生物分布,構(gòu)成群落的水平結(jié)構(gòu)。(√)11.原始合作和互利共生的區(qū)別是兩種生物分開后是否能獨(dú)立生活。(√)12.能挖洞或快速奔跑的動(dòng)物適合在森林中生存。(x)13.一個(gè)森林中的所有動(dòng)物與植物構(gòu)成了這個(gè)森林的生物群落。(x)第2節(jié)群落的主要類型根據(jù)群落的外貌和物種組成等方面的差異,可以將陸地的群落大致分為荒漠、草原、森林等類型。1.荒漠生物群落:年降水量稀少且分布不均勻,物種少,群落結(jié)構(gòu)非常簡單?;哪械纳锞哂心秃敌浴K鼈円元?dú)特的生存方式適應(yīng)缺乏水分的環(huán)境:(1)仙人掌具有肉質(zhì)莖,葉呈針狀,氣孔夜間開放;(2)爬行類動(dòng)物體表有角質(zhì)的鱗片或甲,有助于減少水分蒸發(fā);蛋殼堅(jiān)硬,能保護(hù)正在發(fā)育的胚胎;其體溫調(diào)節(jié)的方式是每天早上去陽光充足的地方,讓身體暖和起來,天熱時(shí)退到陰涼處;以固態(tài)尿酸鹽的形式排出代謝廢物,而不是產(chǎn)生需要更多水才能溶解的尿素。2.草原生物群落:季節(jié)降雨量不均勻,動(dòng)植物種類少,群落結(jié)構(gòu)相對簡單。在草原上,各種耐寒的旱生多年生草本植物占優(yōu)勢。有的草原上有少量的灌木叢,喬木非常少見。植物葉片狹窄,表面有絨毛和蠟質(zhì);動(dòng)物有挖洞和快速奔跑的特性。森林生物群落:分布在濕潤或較濕潤的地區(qū),群落結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜且相對穩(wěn)定。森林中植物有喬木、灌木、草本、藤本植物等,有明顯的垂直分層現(xiàn)象;動(dòng)物種類繁多,樹棲和攀緣類生物較多。4.群落中生物的適應(yīng)性生活在某一地區(qū)的物種能形成群落,,是因?yàn)樗鼈兌寄苓m應(yīng)所處的非生物環(huán)境。因此有人說,群落是一定時(shí)空條件下不同物種的天然群聚。第3節(jié)群落的演替1.概念:隨著時(shí)間的推移,一個(gè)群落被另一個(gè)群落替代的過程,就叫做群落演替。2.演替的類型:初生演替和次生演替(1)初生演替:①初生演替指在一個(gè)從來沒有被植物覆蓋的地面或者是原來存在過植被,但被徹底消滅了的地方發(fā)生演替.②過程:裸巖階段→地衣階段→苔蘚階段→草本植物階段→灌木階段→喬木階段。③實(shí)例:火山巖、冰川泥、沙丘等。④方向:土壤有機(jī)物越豐富,群落中的物種豐富度逐漸增大,食物網(wǎng)越來越復(fù)雜,群落的結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜。次生演替:①在原有植被雖已不存在,但原有土壤條件基本保留甚至還保留了植物的種子或其他繁殖體(如發(fā)芽地下莖)的地方發(fā)生的演替。②一年生雜草→多年生雜草→小灌木→喬木。③實(shí)例:火災(zāi)過后的草原、過量砍伐的森林、棄耕的農(nóng)田。④進(jìn)程:演替成森林往往需要數(shù)十年的時(shí)間,但是在干旱的地區(qū)或許只能發(fā)展到草本植物階段或稀疏的灌木階段。注意:在時(shí)間、資源、條件適宜的情況下,群落最終會(huì)演替成森林。次生演替所需的時(shí)間比初生演替所需的時(shí)間短,原因是次生演替保留了原有的土壤條件,植物的種子或其他繁殖體。演替的原因:前一個(gè)群落為后一個(gè)群落的發(fā)展提供了條件;后一個(gè)群落的生物更有競爭力。3.出生演替和次生演替的比較:初生演替次生演替時(shí)間經(jīng)歷的時(shí)間長經(jīng)歷的時(shí)間短速度緩慢較快影響因素自然因素人類活動(dòng)較為關(guān)鍵實(shí)例沙丘,火山巖,冰川泥棄耕農(nóng)田上的演替4.演替實(shí)質(zhì):在演替過程中,適應(yīng)變化的種群數(shù)量增長或得以維持,不適應(yīng)的數(shù)量減少甚至淘汰。群落演替的實(shí)質(zhì)是優(yōu)勢取代。5.人類活動(dòng)對演替的影響:群落演替的結(jié)果往往是由環(huán)境和群落內(nèi)的生物共同決定的。但人類活動(dòng)對演替的影響有時(shí)超過其他因素的影響,人類活動(dòng)往往會(huì)使群落演替按照不同于自然演替的速度和方向進(jìn)行。使之朝著對人類有益的方向發(fā)展。6.為處理好經(jīng)濟(jì)發(fā)展同人口、資源、環(huán)境的關(guān)系,走可持續(xù)發(fā)展的道路,我國政府明確提出退耕還林、還草、還湖和退牧還草,頒布了《退耕還林條例》。1.群落最終都會(huì)演替成森林。(x)2..演替達(dá)到相對穩(wěn)定的階段后,群落內(nèi)物種組成不再變化。(x)3.演替過程中一些種群取代另一些種群,
是一種“優(yōu)勢取代”
而非“取而代之”
。(√)4.自然群落往往是向物種豐富度越來越高的方向演替,而且種間關(guān)系越來越復(fù)雜(√)5.當(dāng)發(fā)生火災(zāi)或者火山爆發(fā)后的群落演替屬于次生演替。湖底的演替屬于原生演替。(x)第三章生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性第1節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)1.在一定的空間內(nèi),由生物群落和它的無機(jī)環(huán)境相互作用而形成的統(tǒng)一整體,叫做生態(tài)系統(tǒng)。生態(tài)系統(tǒng)可大可小,其中地球上最大的生態(tài)系統(tǒng)是生物圈(是指地球上的全部生物及其無機(jī)環(huán)境的總和)。2.生態(tài)系統(tǒng)的類型:自然生態(tài)系統(tǒng)和人工生態(tài)系統(tǒng)兩類。3.生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括生態(tài)系統(tǒng)的組成成分和營養(yǎng)結(jié)構(gòu)(包括食物鏈、食物網(wǎng))。4.生態(tài)系統(tǒng)的組成成分:生態(tài)系統(tǒng)的成分包括非生物的物質(zhì)和能量、生產(chǎn)者(自養(yǎng)生物)、消費(fèi)者、分解者。(1)生產(chǎn)者:①生產(chǎn)者的作用將太陽能固定在它們所制造的有機(jī)物中,是生態(tài)系統(tǒng)的基石。②自養(yǎng)生物都是生產(chǎn)者。主要是綠色植物,但菟絲子等不是生產(chǎn)者。還有硝化細(xì)菌等,屬于自養(yǎng)型生物。(2)消費(fèi)者:①消費(fèi)者的作用:通過自身新陳代謝,將有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)闊o機(jī)物,加速生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)。有助于植物傳粉和傳播種子。②消費(fèi)者主要是動(dòng)物,還有少部分植物(豬籠草、菟絲子),病毒和細(xì)菌等的寄生生物。但禿鷲、蚯蚓等屬于分解者。(3)分解者:①解者的作用:將動(dòng)植物遺體、殘骸中的有機(jī)物分解成無機(jī)物,保證物質(zhì)循環(huán)順利進(jìn)行。②分解者主要是細(xì)菌和真菌。(4)非生物的物質(zhì)和能量:陽光、水、空氣、無機(jī)鹽等。是生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)和能量的根本來源。4.生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)——營養(yǎng)結(jié)構(gòu)(1)食物鏈(捕食鏈)①食物鏈概念:生態(tài)系統(tǒng)中各生物之間由于食物關(guān)系形成的一種聯(lián)系。②食物鏈特點(diǎn):起點(diǎn)是生產(chǎn)者,為第一營養(yǎng)級;終點(diǎn)是最高營養(yǎng)級。只包含生產(chǎn)者和消費(fèi)者。分解者不參與食物鏈,消費(fèi)者所處營養(yǎng)級不固定,③食物鏈營養(yǎng)級與消費(fèi)者級別的關(guān)系:消費(fèi)者級別=營養(yǎng)級級別-1。(2)食物網(wǎng)①食物網(wǎng)概念:在一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中,許多食物鏈彼此相互交錯(cuò)連接成的復(fù)雜營養(yǎng)結(jié)構(gòu)。②食物網(wǎng)形成原因:生態(tài)系統(tǒng)中,一種綠色植物可能是多種植食性動(dòng)物的食物,而一種植食性動(dòng)物既可能吃多種植物,也可能被多種肉食性動(dòng)物所食。③食物網(wǎng)特點(diǎn):同一種消費(fèi)者在不同的食物鏈中,可以占據(jù)不同的營養(yǎng)級,某一個(gè)營養(yǎng)級也會(huì)有不同的消費(fèi)者。(3)食物鏈和食物網(wǎng)的作用:食物鏈和食物網(wǎng)是生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu),生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的渠道。(4)復(fù)雜的食物網(wǎng)是使生態(tài)系統(tǒng)保持相對穩(wěn)定的重要條件。如果一條食物鏈上某種生物減少或消失,它在食物鏈上的位置可能會(huì)由其他生物來取代。一般認(rèn)為,食物網(wǎng)越復(fù)雜,生態(tài)系統(tǒng)抵抗外界干擾的能力越強(qiáng)。5.請用文字、箭頭表示出生態(tài)系統(tǒng)個(gè)組成成分之間的關(guān)系:6.生產(chǎn)者和分解者是聯(lián)系生物群落和無機(jī)環(huán)境的紐帶。構(gòu)成一個(gè)簡單的生態(tài)系統(tǒng)的必需成分:生產(chǎn)者,分解者,非生物的物質(zhì)和能量。7.植物都是生產(chǎn)者?生產(chǎn)者都是植物?動(dòng)物都是消費(fèi)者?消費(fèi)者都是動(dòng)物?細(xì)菌都是分解者?分解者都是細(xì)菌?不都是,寄生植物如菟絲子不是生產(chǎn)者,是消費(fèi)者;捕蠅草既是生產(chǎn)者又是消費(fèi)者。動(dòng)物中蜣螂、蚯蚓以糞便和腐殖質(zhì)為食屬于分解者。硝化細(xì)菌、光合細(xì)菌屬于生產(chǎn)者而不是分解者。8.若右圖1表示生態(tài)系統(tǒng)個(gè)組成成分:A:消費(fèi)者,B:分解者,C:非生物的物質(zhì)和能量D:生產(chǎn)者圖中ABD共同構(gòu)成了生物群落,食物鏈只包括D和A,D和B是聯(lián)系生物群落和無機(jī)環(huán)境的兩大橋梁。若右圖1表示生態(tài)系統(tǒng)中的生物與無機(jī)環(huán)境的關(guān)系圖:A:動(dòng)物,B:營腐生生活的細(xì)菌和真菌C:無機(jī)環(huán)境D:主要為綠色植物1.生產(chǎn)者通過光合作用,把太陽能固定在它們所制造的有機(jī)物中。太陽能變成化學(xué)能,
從而可以被生物所利用。(√)2.綠色植物所固定的太陽能,通過食物鏈由一個(gè)營養(yǎng)級向下一個(gè)營養(yǎng)級傳遞,各種動(dòng)物所處的營養(yǎng)級是固定不變的。(x)3.食物鏈和食物網(wǎng)是生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu),是物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的渠道。(√)4.在生態(tài)系統(tǒng)中,生產(chǎn)者由自養(yǎng)型生物構(gòu)成,一定位于第一營養(yǎng)級。(√)5.食物網(wǎng)中兩種生物間只能有一種種間關(guān)系。
(x)6.食物鏈與食物網(wǎng)是生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu),生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)與能量流動(dòng)就是沿著這種渠道進(jìn)行的。(√)7.在捕食食物鏈中,食物鏈的起點(diǎn)總是生產(chǎn)者,占據(jù)最高營養(yǎng)級的是不被其他動(dòng)物捕食的動(dòng)物。(√)8.在一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中,分解有機(jī)物的是微生物。(x)9.食物鏈縱橫交錯(cuò)形成的復(fù)雜營養(yǎng)關(guān)系就是食物網(wǎng)。食物網(wǎng)的復(fù)雜程度取決于該生態(tài)系統(tǒng)中生物的數(shù)量。(x)10.對于捕食鏈來說,第一營養(yǎng)級一定是生產(chǎn)者,分解者一定不占營養(yǎng)級,無機(jī)成分也一定不占營養(yǎng)級。(√)11.錯(cuò)綜復(fù)雜的食物網(wǎng)是生態(tài)系統(tǒng)保持相對穩(wěn)定的重要條件。(√)12.在一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中,植物不一定是生產(chǎn)者,動(dòng)物不一定是消費(fèi)者,微生物不一定是分解者。同樣,生產(chǎn)者不一定是植物,消費(fèi)者不一定是動(dòng)物,分解者不一定是微生物。(√)第2節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)1.生態(tài)系統(tǒng)功能:能量流動(dòng)、物質(zhì)循環(huán)、信息傳遞,主要的功能是能量流動(dòng)、物質(zhì)循環(huán)。2.能量流動(dòng)指生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的過程。(1)輸入:輸入生態(tài)系統(tǒng)總能量是生產(chǎn)者固定的太陽能。(2)傳遞:以有機(jī)物中化學(xué)能的形式沿食物鏈、食物網(wǎng)傳遞。(3)轉(zhuǎn)化:光能→化學(xué)能→熱能。(4)散失:通過自身呼吸作用以熱能形式散失的。3.能量流動(dòng)的過程:(1)能量輸入第一營養(yǎng)級:地球幾乎所有的生態(tài)系統(tǒng)所需的能量都來自太陽。太陽每天輸送到地球的能量大約有1x1019kJ。這些太陽能大部分被大氣層吸收、散射和反射掉了,大約只有1%以可見光的形式,被生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)者通過光合作用轉(zhuǎn)化成化學(xué)能,固定在它們所制造的有機(jī)物質(zhì)中,這樣太陽能就輸入到了生態(tài)系統(tǒng)的第一營養(yǎng)級。第一營養(yǎng)級的能量流動(dòng):(4)消費(fèi)者的能量流動(dòng)4.攝入量=同化量+糞便量(未被該營養(yǎng)級同化量即是上一營養(yǎng)級的同化量的一部分)貯存量(自身生長、發(fā)育、繁殖的能量)=同化量-呼吸量同化量的去向:自身呼吸消耗和用于自身的生長、發(fā)育、繁殖。自身生長、發(fā)育、繁殖的能量的去路:流入下一營養(yǎng)級,流向分解者,未被利用,“未被利用”的能量指未被自身呼吸消耗,也未被后一營養(yǎng)級和分解者利用的能量。糞便中的能量是上一營養(yǎng)級的同化量的一部分。5.能量流動(dòng)的特點(diǎn):(1)生態(tài)系統(tǒng)的能量單向流動(dòng)——因?yàn)椴妒酬P(guān)系不能逆轉(zhuǎn),能量只能從第一營養(yǎng)級流向第二營養(yǎng)級。(2)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)逐級遞減——輸入某一營養(yǎng)級的能量(同化量)一部分通過呼吸散失,另一部分被分解者分解,只有少部分流向下一營養(yǎng)級。生態(tài)系統(tǒng)能量傳遞效率的計(jì)算指的是相鄰兩個(gè)營養(yǎng)級同化量的比值。任何生態(tài)系統(tǒng)都需要源源不斷得到來自系統(tǒng)外的能量補(bǔ)充,以便維持生態(tài)系統(tǒng)的正常功能。6.生態(tài)金字塔(1)能量金字塔:主要分析能量。如果將單位時(shí)間內(nèi)各個(gè)營養(yǎng)級所得到的能量數(shù)值,由低到高繪制成圖,可形成一個(gè)金字塔圖形,叫做能量金字塔。生態(tài)系統(tǒng)的能量傳遞效率為10%~20%。在一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中,營養(yǎng)級越多,在能量流動(dòng)中消耗的能量就越多。因此,營養(yǎng)級一般不超過5個(gè)。(2)生物量金字塔:分析每個(gè)營養(yǎng)級所容納的有機(jī)物的總干重。(3)數(shù)量金字塔:分析每個(gè)營養(yǎng)體數(shù)級的生物個(gè)體數(shù)。6.請根據(jù)下圖填空:(1)D1表示:生產(chǎn)者流向初級消費(fèi)者的能量(即:初級消費(fèi)者同化的能量)。A2表示:初級消費(fèi)者自身呼吸作用消耗的能量。B2表示:未被利用的能量。D2表示:流向次級消費(fèi)者的能量(即:次級消費(fèi)者的同化的能量)。C2表示:流向分解者的能量。(2)(用圖中字母填空)輸入第一營養(yǎng)級的能量(即生產(chǎn)者固定的太陽能)是W1,被分為兩部分:一部分在生產(chǎn)者的呼吸作用中以熱能的形式散失的能量為A1,一部分則用生產(chǎn)者的生長、發(fā)育、繁殖的能量為B1+C1+D1。7.下圖1為某湖泊生態(tài)系統(tǒng)的能量金字塔簡圖,其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分別代表不同的營養(yǎng)級,m1、m2代表不同的能量形式。圖2為能量流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)中初級消費(fèi)者(營養(yǎng)級Ⅱ)時(shí)的變化示意圖,其中a-g表示能量值的多少。請據(jù)圖作答:(1)圖1中,m1、m2表示的能量形式分別為第一營養(yǎng)級固定的能量、各營養(yǎng)級呼吸作用散失的總能量。通常情況下,位于營養(yǎng)級Ⅳ的生物個(gè)體數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于位于營養(yǎng)級Ⅲ的生物個(gè)體數(shù)量,主要原因是能量逐級遞減營養(yǎng)級越高能利用的能量越少,而且營養(yǎng)級高的高的物種個(gè)體一般較大。(2)圖2中,A表示初級消費(fèi)者所攝入的全部能量,則B表示初級消費(fèi)者所同化的能量,C表示初級消費(fèi)者用于自身生長、發(fā)育、繁殖的能量,D表示初級消費(fèi)者呼吸作用散失的能量。E表示分解者利用的能量,E的能量來源于:①初級消費(fèi)者糞便中能量c,這部分能量是生產(chǎn)者的同化量的一部分。②初級消費(fèi)者遺體殘骸重的能量f。(3)若圖1中營養(yǎng)級Ⅰ所固定的太陽能總量為y,營養(yǎng)級Ⅰ、Ⅱ間的能量傳遞效率是b/y×100%(用圖中所給字母表示)。8.分解者呼吸作用產(chǎn)生的熱能散失了,這部分能量植物不能利用,但是物質(zhì)可供生產(chǎn)者利用。9.研究能量流動(dòng)的意義(1)研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng),可以幫助人們將生物在時(shí)間、空間上進(jìn)行合理配置,增大流入某個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的總能量。例如農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的間種套作、蔬菜大棚中多層育苗、稻--萍--蛙等立體充分利用了空間和資源,獲得了更大的收益。(2)研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng),可以幫助人們科學(xué)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)人工生態(tài)系統(tǒng),使能量得到最有效的利用,實(shí)現(xiàn)對能量的多級利用,從而大大提高能量的利用率。例如可將秸稈用作飼料喂牲畜,可獲得蛋、奶、肉;將牲畜的糞便作為沼氣池發(fā)酵的原料,可以生產(chǎn)沼氣提供能源;沼氣翅中的沼渣還可作為肥料還田。(3)研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng),可以幫助人們合理調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)關(guān)系,使能量持續(xù)高效的流向?qū)θ祟愑幸娴牟糠?。例如:農(nóng)田除除草、滅蟲、根據(jù)草場能量流動(dòng)的特點(diǎn)合理確定草場的載畜量,才能保持畜產(chǎn)品高產(chǎn)。109.能量傳遞效率相關(guān)“最值”計(jì)算規(guī)律:①知低營養(yǎng)級,求高營養(yǎng)級獲得能量最多:選最短食物鏈,按×20%計(jì)算。獲得能量最少選最長食物鏈,按×10%計(jì)算②知高營養(yǎng)級,求低營養(yǎng)級:所需能量最多選最長食物鏈,按÷10%計(jì)算。所需能量最少選最短食物鏈,按÷20%計(jì)算14.(1)如果牧草固定了1000焦耳的能量,則貓頭鷹最少能獲得1焦耳能量,最多能獲得40焦耳能量.(2)若貓頭鷹要獲得1千焦能量,則至少消耗掉牧草所固定的25千焦能量,最多消耗牧草固定的1000千焦能量.如果一個(gè)人食物有1/2來自綠色植物,1/4來自小型肉食動(dòng)物。1/4來自羊肉,假如傳遞效率為10%,那么該人每增加1千克體重,約消耗植物280千克.16.設(shè)下圖1食物網(wǎng)中E種群干物質(zhì)量為5.8×109kJ,B種群干物質(zhì)量為1.3×108kJ,則A種群干物質(zhì)量的值至少是4.5×107。17.已知圖2中C同化的總能量為a,其中由A直接供給的比例為x,則按最低的能量傳遞效率計(jì)算,需要A生物的總能量(y)與x的函數(shù)關(guān)系式為y=100a-90ax。A能量中比例為Z的部分直接提供給C,則要使C能量增加akJ,至少需要消耗A的能量為25a/(1+4Z)。18.如圖是某人工魚塘生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)圖解(能量單位為:J/cm2?a),請回答:(1)如圖所示,輸入該生態(tài)系統(tǒng)的能量主要是由生產(chǎn)者固定的太陽能,其次是有機(jī)物輸入的能量。圖中A代表呼吸作用散失的能量。(2)輸入該生態(tài)系統(tǒng)的能量為117J/cm2?a。能量從第一營養(yǎng)級流到第二營養(yǎng)級的傳遞效率是12.7%.(3)草魚以水草為食,白鰱以綠藻和水草為食,草魚與白鰱的種間關(guān)系是競爭;調(diào)查魚塘中草魚的種群密度,用標(biāo)志重捕法.(4)由于食性不同,魚塘中魚類等生物具有分層現(xiàn)象,群落的這種空間結(jié)構(gòu)稱為垂直結(jié)構(gòu).(5)該生態(tài)系統(tǒng)具有能量流動(dòng)、物質(zhì)循環(huán)和信息傳遞三個(gè)方面的功能.(6)建立人工生態(tài)系統(tǒng)必需遵循生態(tài)工程的基本原理,試從魚塘的地理環(huán)境與放養(yǎng)的魚類分析,人工魚塘生態(tài)系統(tǒng)遵循了協(xié)調(diào)與平衡原理(限填一個(gè)).19.N5的去向:呼吸作用散失和用于自身生長發(fā)育繁殖,能量由第一營養(yǎng)級傳遞給第二營養(yǎng)級的傳遞效率為N5/N2。1.“未利用”指未被自身呼吸作用消耗,也未被后-一個(gè)營養(yǎng)級
利用的能量。(x)2.任何生態(tài)系統(tǒng)都需要不斷得到來自系統(tǒng)外的能量補(bǔ)充,以便維持生態(tài)系統(tǒng)的正常功能。(√)3.研究生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng),可以幫助人們科學(xué)規(guī)劃、設(shè)計(jì)人工生態(tài)系統(tǒng),使能量得到最有效的利用,提高能量的轉(zhuǎn)化效率。(√)4.輸入第一營養(yǎng)級的能量,一部分在生產(chǎn)者的呼吸作用中以熱能的形式散失,一部分用于生產(chǎn)者的生長、發(fā)育和繁殖等。(√)5.兔吃草后排出的糞便中的能量是免同化量的一部分。(x)6.太陽能只能通過綠色植物的光合作用進(jìn)入生物群落。并以有機(jī)物中的化學(xué)能形式存在。(x)7.能量金字塔和生物量金字塔可以出現(xiàn)倒置現(xiàn)象。(x)8.拔去田地中的雜草是人為地調(diào)整能量流動(dòng)的方向,提高生態(tài)系統(tǒng)的能量傳遞效率。(x)9.生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)是從生產(chǎn)者固定太陽能開始的,流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)的總能量就是該生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)者所固定的全部太陽能。(√)10.發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè),實(shí)現(xiàn)物質(zhì)與能量的循環(huán)利用,是實(shí)現(xiàn)人與自然和諧發(fā)展的一項(xiàng)合理措施。(x)11.在一條食物鏈中,由低營養(yǎng)級到高營養(yǎng)級推算,前一營養(yǎng)級比后一營養(yǎng)級含量一定多的指標(biāo)是“能量”,而“數(shù)量”和“干重”可能出現(xiàn)反例。(√)12.植物A屬于第一營養(yǎng)級,動(dòng)物B屬于第二營養(yǎng)級,所以所有植物A中包含的能量一定多于所有動(dòng)物B所包含的能量。(x)13.動(dòng)物吃100g食物,一般只能使體重增加10g,這就是生態(tài)系統(tǒng)中的能量傳遞效率為10%的例證。(x)第3節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的功能——物質(zhì)循環(huán)1.碳循環(huán)注意:(1)C元素在生物體內(nèi)主要以含碳有機(jī)物的形式存在,在無機(jī)環(huán)境中主要以CO2、碳酸鹽的形式存在。(2)C元素從無機(jī)環(huán)境進(jìn)入生物群落的途徑:光合作用以及化能合成作用。(3)C元素從生物群落進(jìn)入無機(jī)環(huán)境的途徑:動(dòng)植物的呼吸作用、微生物的分解作用、化石燃料的燃燒。2.物質(zhì)循環(huán)(1)物質(zhì)循環(huán)的概念:組成生物體的C、H、O、N、P、S等元素,都在不斷地進(jìn)行著從非生物環(huán)境到生物群落、又從生物群落到非生物環(huán)境的循環(huán)過程,這就是生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)。這里所說的生態(tài)系統(tǒng)指的是地球上最大的生態(tài)系統(tǒng)----生物圈。(2)物質(zhì)循環(huán)的特點(diǎn):①具有全球性其的范圍是生物圈因此又稱生物地球化學(xué)循環(huán)。②循環(huán)方式:在無機(jī)環(huán)境和生物群落間往返循環(huán)。3.化石燃料的開采和使用大大增加了二氧化碳的排放,加劇了溫室效應(yīng)。我國一方面采取積極減少二氧化碳排放,另一方面大力植樹種草,提高森林覆蓋率,這在吸收和固定二氧化碳方面發(fā)揮重要作用。4.生物富集生物體從周圍環(huán)境吸收、積蓄某種元素或難以降解的化合物,使其在機(jī)體內(nèi)濃度超過環(huán)境濃度的現(xiàn)象,稱作生物富集。這些有害物質(zhì)可以通過水、大氣、生物遷移等途徑擴(kuò)散,因此生物富集也是全球性的。5.能量流動(dòng)與物質(zhì)循環(huán)的關(guān)系(1)物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)兩者關(guān)系:能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)的主要功能,同時(shí)進(jìn)行,彼此相互依存,不可分割的,能量的固定、儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)移、釋放,都離不開物質(zhì)的合成和分解等過程,物質(zhì)作為能量的載體,使能量沿著食物鏈?zhǔn)澄锞W(wǎng)流動(dòng)。能量作為動(dòng)力,使物質(zhì)能夠不斷地在生物群落和無機(jī)環(huán)境之間循環(huán)。生態(tài)系統(tǒng)中的各種組成成分,正是通過能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán),才能緊密地聯(lián)系在一起,形成一個(gè)統(tǒng)一的整體。(2)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)具有不同的特點(diǎn):在物質(zhì)循環(huán)過程中,無機(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)則不同,能量在流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)各營級時(shí),是逐級遞減的,而且是單方向的流動(dòng),而不是循環(huán)流動(dòng)。6.探究土壤微生物的分解作用:實(shí)驗(yàn)原理土壤中存在種類、數(shù)目繁多的細(xì)菌、真菌等微生物,他們在生態(tài)系統(tǒng)中的成分為分解者。分解者的作用是將環(huán)境中的有機(jī)物分解為無機(jī)物,其分解速度與環(huán)境溫度、水分等生態(tài)因子相關(guān)。7.案例一:落葉是在土壤微生物的作用下分解的。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。(1)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)首先要遵循的是單一變量原則和對照原則。(2)該實(shí)驗(yàn)的自變量是土壤微生物的有無。因變量是落葉腐爛程度。無關(guān)變量:土壤溫度、含水量、PH、落葉種類、落葉大小等。(3)以帶有同種落葉的土壤為實(shí)驗(yàn)材料,均分為A組、B組。對照組A組的土壤不做處理(自然狀態(tài)),實(shí)驗(yàn)組的土壤用塑料袋包好,放在60℃的恒溫箱中滅菌處理1小時(shí)。B組處理的目的是盡可能排除土壤微生物的作用,同時(shí)盡可能避免土壤理化性質(zhì)的改變。(4)預(yù)測實(shí)驗(yàn)結(jié)果:B組落葉腐爛程度小于A組。8.案例二:土壤微生物能分解淀粉實(shí)驗(yàn)假設(shè)微生物能分解淀粉生成還原糖實(shí)驗(yàn)組A杯中加入30ml土壤浸出液,在室溫下放置7天后,取20ml溶液放入A1、A2試管,對照組B杯中加入30ml蒸餾水,在室溫下放置7天后,取20ml溶液放入B1、B2試管,自變量是否含有土壤中微生物因變量淀粉的分解情況無關(guān)變量杯中溶液的體積、實(shí)驗(yàn)溫度等實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象AA1(加碘液)不變藍(lán)A2(加斐林試劑)產(chǎn)生磚紅色沉淀BB1(加碘液)變藍(lán)B2(加斐林試劑)不產(chǎn)生磚紅色沉淀結(jié)果分析土壤浸出液中微生物能分解淀粉生成還原糖下列各圖表示碳循環(huán)示意圖:圖1中:A為生產(chǎn)者,B為大氣CO2庫,C為分解者,D為消費(fèi)者。圖2中:A為消費(fèi)者,B為分解者,C為大氣CO2庫,D為生產(chǎn)者。圖3中:A為生產(chǎn)者,B為分解者,C為大氣CO2庫,D為初級消費(fèi)者,E為次級消費(fèi)者。圖4中:A為生產(chǎn)者,B為分解者,C為大氣CO2庫,D為初級消費(fèi)者,E為次級消費(fèi)者。F為三級消費(fèi)者。圖5中:A為大氣CO2庫,B為次級消費(fèi)者,C為初級消費(fèi)者,D為三級消費(fèi)者,E為生產(chǎn)者,F(xiàn)為分解者。如果上面各圖表示生態(tài)系統(tǒng)的組成成分,只需要把大氣CO2庫改寫成非生物的物質(zhì)和能量即可。1.生物富集的物質(zhì)會(huì)沿著食物鏈、食物網(wǎng)在生物體內(nèi)聚集、營養(yǎng)級越高,濃度也越高。(√)2.能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)的主要功能,能量的固定、儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)移和釋放,離不開物質(zhì)的合成和分解過程。(√)3.發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè),實(shí)現(xiàn)物質(zhì)與能量的循環(huán)利用,是實(shí)現(xiàn)人與自然和諧發(fā)展的一項(xiàng)合理措施。(x)4.對任何一個(gè)自然生態(tài)系統(tǒng)而言,物質(zhì)可以被生物群落反復(fù)利用而不依賴于系統(tǒng)外的供應(yīng),但能量是逐級遞減的,且是單向流動(dòng)不循環(huán)的,必須從系統(tǒng)外獲得。(x)5..對人類利用強(qiáng)度較大的生態(tài)系統(tǒng),應(yīng)給子相應(yīng)的物質(zhì)、能量投入,保證生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)與功能的協(xié)調(diào)。(√)第4節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞1.信息:人們通常將可以傳播的消息、情報(bào)、指令、數(shù)據(jù)與信號(hào)等稱作信息。信息流:生態(tài)系統(tǒng)中的生物種群之間,以及它們內(nèi)部都有信息的產(chǎn)生與交換,能夠形成信息傳遞,即信息流。2.生態(tài)系統(tǒng)中的信息種類(1)物理信息:光、聲、溫度、濕度、磁力等,通過物理過程傳遞的信息,都屬于物理信息。(2)化學(xué)信息:生物生命活動(dòng)中產(chǎn)生的可以傳遞信息的化學(xué)物質(zhì),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,都屬于化學(xué)信息。(3)行為信息:動(dòng)物的特殊行為,對于同種或異種生物也能夠傳遞某種信息,即生物的行為特征可以體現(xiàn)為行為信息。3.生物可以通過一種或多種信息類型進(jìn)行交流。4.信息傳遞的過程:生態(tài)系統(tǒng)信息傳遞過程中不僅有信息源---信息產(chǎn)生的部位,也有信息傳播的途徑---信道(空氣、水以及其他介質(zhì)均可傳播信息);還需要信息接收的生物或其部位---信息受體,動(dòng)物的眼鼻、耳朵、皮膚,植物的葉、芽以及細(xì)胞中的特殊物質(zhì)(如光敏色素等)可以接收多樣化的信息。5.信息傳遞的作用對于個(gè)體:生命活動(dòng)的正常進(jìn)行,離不開信息的作用;對于種群:生物種群的繁衍,離不開信息的傳遞;對于群落、生態(tài)系統(tǒng):信息傳遞還能調(diào)節(jié)生物的種間關(guān)系,維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。3、信息傳遞在農(nóng)業(yè)中的作用(1)提高農(nóng)產(chǎn)品或畜產(chǎn)品的產(chǎn)量;模仿動(dòng)物信息吸收昆蟲傳粉,光照使雞多下蛋。(2)對有害生物進(jìn)行控制:化學(xué)防治、生物防治、機(jī)械防治等。用不同聲音誘捕和驅(qū)趕動(dòng)物.1.目前控制動(dòng)物危害的技術(shù)大致有化學(xué)防治、生物防治和機(jī)械防治,人們越來越傾向于利用對人類生存環(huán)境無污染的機(jī)械防治。(x)2.生態(tài)系統(tǒng)中的信息傳遞既存在于同種生物之內(nèi),也發(fā)生在不同生物之間,傳遞過程中存在信息源、信道和信息受體。(√)第5節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性1.生態(tài)平衡:(1)生態(tài)平衡:指生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能處于相對穩(wěn)定的一種狀態(tài)。(2)特點(diǎn):①結(jié)構(gòu)平衡:生態(tài)系統(tǒng)的各組分保持相對穩(wěn)定;②功能平衡:生產(chǎn)—消費(fèi)—分解的生態(tài)過程正常進(jìn)行,保證了物質(zhì)總在循環(huán),能量不斷流動(dòng),生物個(gè)體持續(xù)發(fā)展和更新。③收支平衡:植物制造的可供其他生物利用的有機(jī)物的量,處于比較穩(wěn)定的狀態(tài)。2.生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性(1)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的概念:生態(tài)系統(tǒng)所具有的維持或恢復(fù)自身結(jié)構(gòu)和功能處于相對平衡狀態(tài)的能力,叫做生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。(2)生態(tài)系統(tǒng)具有穩(wěn)定性的原因:生態(tài)系統(tǒng)具有自我調(diào)節(jié)能力。生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力有一定的限度。(3)生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)能力的基礎(chǔ):負(fù)反饋調(diào)節(jié)。(4)負(fù)反饋調(diào)節(jié)概念:在一個(gè)系統(tǒng)中,系統(tǒng)工作的效果,反過來作為信息調(diào)節(jié)該系統(tǒng)的工作,并且使系統(tǒng)工作的效果減弱或受到限制,它可使系統(tǒng)保持穩(wěn)定。3.抵抗力穩(wěn)定性:生態(tài)系統(tǒng)所具有的抵抗外界干擾并使自身的結(jié)構(gòu)與功能保持原狀的能力?;謴?fù)力穩(wěn)定性:生態(tài)系統(tǒng)所具有的受到外界干擾因素的破壞后恢復(fù)到原狀的能力。一般抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性成反比關(guān)系。圖中:y表示受到干擾時(shí)偏離正常范圍的大小,偏離的越大,抵抗力穩(wěn)定性越弱;x表示恢復(fù)到原狀所需的時(shí)間,x越大,表示恢復(fù)力穩(wěn)定性越小;TS表示生態(tài)系統(tǒng)總穩(wěn)定性,TS面積越大,表示生態(tài)系統(tǒng)的總穩(wěn)定性越低。4.提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性控制對生態(tài)系統(tǒng)的干擾強(qiáng)度,在不超過生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)能力范圍內(nèi),合理適度地利用生態(tài)系統(tǒng)。對人類利用較大的生態(tài)系統(tǒng),應(yīng)給予相應(yīng)的物質(zhì)、能量輸入,保證生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)與功能的協(xié)調(diào)。5.設(shè)計(jì)并制作生態(tài)缸設(shè)計(jì)要求相關(guān)分析生態(tài)缸一般是封閉的防止外界生物或非生物因素的干擾生態(tài)缸中投放的幾種生物必須具有很強(qiáng)的生活力,成分齊全生態(tài)缸中能夠進(jìn)行物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng),在一定時(shí)期內(nèi)保持穩(wěn)定生態(tài)缸的材料必須透明為光合作用提供光能;保持生態(tài)缸內(nèi)溫度;便于觀察生態(tài)缸宜小不宜大,缸中的水量應(yīng)適宜,要留出一定的空間便于操作;缸內(nèi)儲(chǔ)備一定量的空氣生態(tài)缸的采光應(yīng)用較強(qiáng)的散射光防止水溫過高導(dǎo)致水生植物死亡1.一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性很低,則恢復(fù)力穩(wěn)定性就一定很高。(x)2.生態(tài)系統(tǒng)在受到外界干擾因素的破壞后恢復(fù)到原狀的能力叫作抵抗力穩(wěn)定性。(x)3.就生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)而言,生態(tài)瓶的穩(wěn)定性取決于物種數(shù)。(x)4.生態(tài)平衡并不是指生態(tài)系統(tǒng)一成不變,而是一種
動(dòng)態(tài)的平衡。(√)5.處于生態(tài)平衡的生態(tài)系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)平衡、功能平衡、收支平衡的特征。(√)6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)。(√)7.發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè),實(shí)現(xiàn)物質(zhì)與能量的循環(huán)利用,是實(shí)現(xiàn)人與自然和諧發(fā)展的一項(xiàng)合理措施。(x)8.對任何一個(gè)自然生態(tài)系統(tǒng)而言,物質(zhì)可以被生物群落反復(fù)利用而不依賴于系統(tǒng)外的供應(yīng),但能量是逐級遞減的,且是單向流動(dòng)不循環(huán)的,必須從系統(tǒng)外獲得。(x)9.負(fù)反饋在生態(tài)系統(tǒng)中普遍存在,它是生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)。正反饋則是加速破壞平衡。所以負(fù)反饋都是有利的,正反饋都是有害的。(x)10.C以CO2的形式在無機(jī)環(huán)境與生物群落之間循環(huán)。(√)第四章人與環(huán)境第1節(jié)人類活動(dòng)對生態(tài)環(huán)境的影響人口增長與生態(tài)足跡生態(tài)足跡:又叫生態(tài)占用,指在現(xiàn)有技術(shù)條件下,維持某一人口單位(一個(gè)人、一個(gè)城市、一個(gè)國家或全人類)生存所需的生產(chǎn)資源和吸納廢物的土地及水域面積。生態(tài)足跡越大,代表人類所需的資源越多,對生態(tài)和環(huán)境的影響越大。全球性生態(tài)環(huán)境問題(1)全球性生態(tài)環(huán)境問題主要包括全球氣候變化、水資源短缺、臭氧層破壞、土地荒漠化、生物多樣性喪失、環(huán)境污染等。(2)全球性生態(tài)環(huán)境問題對生物圈的穩(wěn)態(tài)造成了威脅,同時(shí)也影響了人類的生存和可持續(xù)發(fā)展。我們應(yīng)正確處理環(huán)境保護(hù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系,踐行經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)相互協(xié)調(diào)的可持續(xù)發(fā)展理念。(3)我國政府倡導(dǎo)生態(tài)文明建設(shè),將“全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展”作為基本國策。第2節(jié)生物多樣性及其保護(hù)1.生物圈內(nèi)所有的植物、動(dòng)物和微生物等,它們所擁有的全部基因,以及各種各樣的生態(tài)系統(tǒng),共同構(gòu)成了生物多樣性。生物多樣性包括基因多樣性、物種多樣性、生態(tài)系統(tǒng)的多樣性。2.生物多樣性的價(jià)值:(1)直接價(jià)值:對人類有食用、藥用、工業(yè)原料等實(shí)用意義的,以及有旅游觀賞、科學(xué)研究和文學(xué)藝術(shù)創(chuàng)作等非實(shí)用意義的。(2)間接價(jià)值:對生態(tài)系統(tǒng)起到重要調(diào)節(jié)作用的價(jià)值,也叫做生態(tài)功能,例如植物能進(jìn)行光合作用,具有制造有機(jī)物、固碳、供氧等功能;森林和草地具有防風(fēng)固沙、保持水土的作用,、濕地可以蓄洪抗旱、凈化水質(zhì)、調(diào)節(jié)氣候等。此外,生物多樣性在促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)中基因流動(dòng)和協(xié)同進(jìn)化等方面也具有重要作用。(3)潛在價(jià)值:目前人類尚不清楚的價(jià)值。注意:生態(tài)系統(tǒng)的間接價(jià)值明顯大于直接價(jià)值。3.生物多樣性喪失的原因(1)人類活動(dòng)對野生物種生存環(huán)境的破壞,主要表現(xiàn)為使棲息地喪失或碎片化。(2)掠奪式利用包括過度采伐、濫捕亂獵。(3)環(huán)境污染(4)農(nóng)業(yè)、林業(yè)品種的單一化導(dǎo)致遺
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