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第4部分　生物与环境
专题19　生态系统及其稳定性、人与环境
考点1　生态系统的结构
生态系统 的概念 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。生物圈是地球上最大的生态系统
生态 系统 的结 构 组成成分
生态 系统 的结 构 营养 结构

易混易错 (1)生态系统组成成分的辨析
①细菌不都是分解者:硝化细菌是自养生物,属于生产者;寄生细菌属于特殊的消费
者。
②动物不都是消费者:以动植物遗体、动物粪便、土壤或水体中的有机碎屑等为食的
动物属于分解者。
③生产者不都是绿色植物:蓝细菌、硝化细菌等自养原核生物也是生产者。
④植物不都是生产者:菟丝子营寄生生活,属于消费者。
(2)食物网中生物数量变化的分析
①食物链的第一营养级生物减少,相关生物都减少。
②“天敌”减少,被捕食者数量增加,但随着数量的增加种内竞争加剧,种群数量减少,
直到趋于稳定。
③“中间”营养级生物减少的情况,举例如下:
小表达 [2021浙江1月选考,26(2)节选]加拿大一枝黄花与昆虫、鸟类和鼠类等共同
组成群落,它们之间建立起以　　　 关系为纽带的食物网。某种鸟可以在不同的食
物链中处于不同的环节,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　 。
该种鸟的取食对象处于不同的营养级
营养
考点2　生态系统的功能
一、生态系统的能量流动
能 量 流 动 过 程 概 念 理 解 输入 源头:生产者固定的太阳能。
注意:流经生态系统的总能量可能还包括人工投入的能量(如饵料、有机肥中的能量)、其他非光合自养生物所固定的能量(如硝化细菌固定的化学能)
传递 (1)形式:有机物中的化学能。(2)途径:食物链、食物网
转化 主要转化形式:太阳能→有机物中的化学能→热能
散失 (1)主要途径:各种生物的呼吸作用。(2)形式:最终以热能形式散失
能 量 流 动 过 程 第一营养级
　　　

中间营养级
　　　

能 量 流 动 过 程 最高营养级 与中间营养级相似,但无流向下一营养级的能量
要点提炼 (1)同化量=摄入量-粪便量,粪便中的能量不属于该营养级生物的同化量。
(2)同化量=呼吸作用散失的能量+流入下一营养级的能量(最高营养级除外)+流入分解者的能量+暂时未利用的能量。
(3)未利用:指在一定的研究时间内,未被自身呼吸作用消耗,也未被下一营养级和分解者利用的能量。比如:生物每年的积累量、动植物残体以及以化石燃料等形式被储存起来的能量。
(4)某营养级流向分解者的能量=该营养级遗体残骸中的能量+下一营养级粪便中的能量
能量流动的特点 (1)单向流动,其原因是生物之间的捕食关系一般不可逆转。
(2)逐级递减,其原因有①各营养级生物的呼吸消耗,②各营养级同化的能量会有一部分流入分解者,也会有未被下一营养级利用的部分
能量传递效率 (1)计算方法:能量传递效率= ×100%。
(2)一般来说,相邻两个营养级的能量传递效率为10%~20%
生 态 金 字 塔 类型 能量金字塔 数量金字塔 生物量金字塔
一般形式
特点 通常不可倒置,呈正金字塔形 一般为正金字塔形,可能倒置,如大树与生活在大树上的植食性昆虫的数量金字塔 一般为正金字塔形,可能倒置,如某一时间段浮游动物与浮游植物的生物量金字塔
研究能量流动 的意义 (1)可以帮助人们将生物在时间、空间上进行合理配置,增大流入某个生态系统的总能量,如间作套种、蔬菜大棚中的多层育苗等立体农业。
(2)帮助人们科学地规划和设计人工生态系统,实现对能量的多级利用,提高能量的利用率,如用秸秆饲养牲畜,牲畜粪便用于生产沼气,沼渣作为肥料还田等。
(3)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,如农业中除掉害虫,减少农作物流向害虫的能量
易混易错 (1)能量传递效率和能量利用率
①能量传递效率是相邻两个营养级同化量的比值,一般不能改变。
②能量利用率:一般指流入最高营养级的能量占生产者固定总能量的比值,在人工生
态系统中可通过对能量的多级利用,提高能量利用率。
(2)输入某级消费者的能量是同化量还是摄入量的判断方法:看该消费者是否有“→”
指向粪便,若存在“→”指向粪便,则代表摄入量,若无,则代表同化量。
小表达 如果在一个较长的时间内阻断对一个生态系统的能量输入,生态系统会消亡
吗 为什么 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　
　　　　　　　　　 。
会。 能量流动是单向且逐级递减的,任何生态系统都需要不断得到来自系统外的能量补充
二、生态系统的物质循环和信息传递
1.生态系统的物质循环
概念 (1)物质:组成生物体的元素,如碳、氢、氧、氮、磷、硫等;
(2)范围:非生物环境和生物群落之间;
(3)特点:具有全球性、循环往复运动
碳循环 过程图解
碳循环 循环/传 递形式 碳在生物群落和非生物环境中主要以CO2形式循环,在生物群落内部主要以含碳有机物形式传递
循环途径 (1)碳进入生物群落的途径:光合作用(和化能合成作用);
(2)生物群落中的碳返回非生物环境的途径:
①生产者、消费者的呼吸作用;
②分解者的分解作用;
③化石燃料的燃烧
生物 富集 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
特点 食物链顶端的生物积累最多,生物富集具有全球性
能量流动和 物质循环的关系 (1)能量流动和物质循环是生态系统的主要功能,它们同时进行,彼此相互依存,不可分割;
(2)物质是能量沿食物链(网)流动的载体,能量是物质在生态系统中循环往返的动力
小表达 (1)[2021河北,22(4)改编]碳循环具有全球性的主要原因:　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　
。
(2)(选必2 P67改编)同碳元素一样,氮在生物群落和非生物环境之间也是不断循环的。
但在生产实践中仍要往农田中不断地施加氮肥的原因是　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　 。
农田是人工生态系统,农田土壤中氮的含量往往不足以使作物高产,且农产品源源不断地自农田生态系统输出,其中的氮元素并不能都归还土壤
碳在生物群落和非生物环境之间的循环主要是以CO2的形式进行的,CO2能够随大气环流在全球范围内流动
2.生态系统的信息传递
信息的种类 及判断方式
信 息 传 递 范围和特点 (1)范围:一般在生物与生物之间或生物与非生物环境之间。(2)特点:往往是双向的
作用
应用 (1)提高农畜产品的产量;(2)对有害动物进行控制
考点3　生态系统的稳定性
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
特征 结构平衡、功能平衡、收支平衡
生态 系统 的稳 定性 概念 生态系统维持或恢复自身结构与功能处于相对平衡状态的能力(强调生态系统维持生态平衡的能力)
形成原因 生态系统具有自我调节能力
调节基础 负反馈调节
生态 系统 的稳 定性 生态系统 稳定性的 表现 类型 抵抗力稳定性 恢复力稳定性
实质 保持自身结构与功能相对稳定 恢复自身结构与功能相对稳定
核心 抵抗干扰,保持原状 遭到破坏,恢复原状
特点 一般来说,生态系统中的组分越多,食物网越复杂,其抵抗力稳定性就越高 生态系统在受到不同的干扰(破坏)后,其恢复速度与恢复时间是不一样的
联系 (1)一般情况下,两种稳定性往往呈负相关; (2)对于某些生态系统而言,如北极冻原,由于其物种组分单一,营养结构简单,其生态系统的抵抗力稳定性和恢复力稳定性均较低 提高措施 (1)控制对生态系统的干扰强度,在不超过生态系统自我调节能力的范围内,合理适度地利用生态系统; (2)对人类利用强度较大的生态系统,应给予相应的物质、能量的投入,保证生态系统内部结构与功能的协调 小表达 (选必2 P75改编)判断某生态系统稳定性高的依据是　　　　　　　　　
　　　　　　　　 。
生态系统中的组分多,食物网复杂程度高
考点4　生态环境的保护
一、人类活动对生态环境的影响
生态足迹 概念 又称生态占用,指在现有技术条件下,维持某一人口单位(一个人、一个城市、一个国家或全人类)生存所需的生产资源和吸纳废物的土地及水域的面积
特点 (1)生态足迹的值越大,代表人类所需的资源越多,对生态和环境的影响就越大;
(2)生活方式不同,生态足迹的大小可能不同,如与食用蔬菜相比,吃牛肉会增大生态足迹
生态承载力 地球提供资源的能力
全球生态 环境问题 类型及 原因 (1)全球气候变化:CO2等温室气体的大量排放;
(2)水资源短缺:人口剧增及人类的活动;
(3)臭氧层破坏:氟氯烃、哈龙等化合物的大量使用;
(4)土地荒漠化:人类活动会导致干旱或半干旱地区的土地退化,甚至完全荒漠化;
(5)生物多样性丧失:生物生存的环境被破坏;
(6)环境污染(大气污染、水体污染和土壤污染等):各种无机和有机污染物排放
影响 对生物圈的稳态造成了威胁,同时影响了人类的生存和可持续发展
二、生物多样性及其保护
生 物 多 样 性 类型 遗传多样性(基因多样性)、物种多样性、生态系统多样性
价 值 直接 价值 (1)实用价值:食用、药用、作为工业原料等;
(2)非实用价值:科研、旅游观赏、文学艺术创作等
间接 价值 (1)调节生态系统的功能等方面,如森林和草地具有防风固沙、水土保持作用;
(2)在促进生态系统中基因流动和协同进化等方面的生态价值
潜在 价值 目前人们尚不太清楚的价值,例如,某种目前没有直接价值的植物,有可能在未来被发现含有治疗某种疾病的重要成分
丧失原因 (1)人类活动对野生物种生存环境的破坏:栖息地丧失和碎片化;
(2)掠夺式利用:过度采伐、滥捕乱猎;
(3)环境污染;
(4)农业和林业品种的单一化;
(5)外来物种的盲目引入
保护生物多 样性的措施 (1)就地保护:在原地对被保护的生态系统或物种建立自然保护区以及国家公园等,是最有效的保护;
(2)易地保护:把保护对象迁至异地进行专门保护,如建立植物园、动物园以及濒危动植物繁育中心等;
(3)其他措施:建立精子库、种子库、基因库,利用生物技术对濒危物种的基因进行保护等。
注:保护生物多样性只是反对盲目地、掠夺式开发利用大自然,并不意味着禁止开发和利用
易混易错 生物多样性的间接价值明显大于直接价值。
考点5　生态工程
一、生态工程的基本原理
自生 内容 由生物组分产生的自组织、自我优化、自我调节、自我更新和维持
措施 (1)遵循自生原理,需要在生态工程中有效选择生物组分并合理布设。一般而言,应尽量提高生物多样性程度,利用种群之间互利共存关系,构建复合的群落。
(2)要维持系统的自生,需要创造有益于生物组分的生长、发育、繁殖,以及它们形成互利共存关系的条件
循环 内容 指在生态工程中促进系统的物质迁移与转化,既保证各个环节的物质迁移顺畅,也保证主要物质或元素的转化率较高
措施 通过系统设计实现不断循环,使前一环节产生的废物尽可能地被后一环节利用,减少整个生产环节“废物”的产生
实例 无废弃物农业
协调 内容 生态工程建设要考虑生物与环境、生物与生物的协调与适应
措施 处理好生物与环境、生物与生物的协调与平衡,需要考虑环境容纳量
整体 遵循 原则 (1)遵从自然生态系统的规律,各组分之间要有适当的比例,不同组分之间应构成有序的结构。
(2)综合考虑社会、经济、自然的关系
易混易错 生态工程原理的辨析
(1)强调物质循环、废物利用→循环原理。
(2)体现物种多、营养关系复杂,考虑生态位差异、种间关系→自生原理。
(3)强调生物与生物、生物与环境的协调与平衡,涉及环境承载力→协调原理。
(4)涉及自然、经济和社会,如林业生态工程建设时,一方面号召农民种树,另一方面要
考虑贫困地区农民的生活问题→整体原理。
二、生态工程的实例分析
实例 问题 原理 对策 案例
农村综合发展 型生态工程 农村人多地少,产出不足 循环、 整体等 建立农村综合发展型生态工程,实现物质的多级循环利用 以沼气工程为中心
的物质多级循环利
用工程
湿地生态恢复 工程 环境污染、生物资源的过度利用等,使湿地生态系统严重退化 自生、协 调、整体 采用工程学和生态学措施相结合的方法,如控制污染、动植物物种引进等;建立缓冲带,以尽量减少人类的干扰 厦门筼筜湖生态恢
复
矿区废弃地的 生态恢复工程 矿区山体、土壤、植被遭到破坏,还可能产生重金属污染 自生、协 调、整体 人工制造表土、多层覆盖、特殊隔 离、土壤侵蚀控制、植被恢复工程等 赤峰市元宝山矿区
生态恢复工程

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