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第五单元 生物与环境
生态系统
生物与环境的相互作用
1、生物的生活环境
生物的生活环境不仅指生物的生存空间，还包括周围影响它生活的各种因素。
2、生态因素
（1）概念：环境中影响生物的生活和分布的因素
（2）分类： ①非生物因素：光、温度、水、空气等。
②生物因素：影响某种生物生活的其他生物。
3、非生物因素对生物的影响
（1）麦田中，小麦的生活受到光、温度、水，以及土壤中的无机盐等非生物因素的影响。
（2）在山区，阔叶林往往分布在海拔较低的地方，针叶林往往分布在海拔较高的地方，这是温度对植物分布的影响。
（3）沙漠绝大部分是不毛之地，只有靠近水源地方才会出现绿洲，这是水对植物分布的影响。
（4）浅海中自上而下出现绿藻、褐藻、红藻等藻类，是受到光的影响。
（5）旗形树的形成是受到风的影响（黄山迎客松）
4、实验探究：非生物因素对某种动物的影响(以探究光照对鼠妇分布的影响为例)
探究的过程：①、提出问题 ②、作出假设 ③、制定计划 ④、实施计划
⑤、得出结论 ⑥、表达和交流
（2）实验思路：设计明暗不同但是相通的两种环境，各放人同等数量的鼠妇，过一段时间后，看哪边的鼠妇多
（3）实验设计：实验变量为光照，实验装置分为明亮(透明玻璃板遮盖)与阴暗(纸板遮盖)两侧，对照组和实验组除变量不同外，其他条件均相同且适宜。
（4）实验结论：光照会影响鼠妇的分布，鼠妇适于生活在阴暗的环境中。
（5）实验完成后，要把鼠妇放回适合它们生存的自然环境中。
（6）为什么要用多只鼠妇做实验？避免偶然性，减少实验误差。
5、生物因素对生物的影响
种内：合作、斗争（食物、配偶、栖息地）
种间：捕食、竞争、共生、腐生、寄生
生物之间的关系 举例 图例
捕食 蛇、鼬、鹰等捕食田鼠，异色瓢虫捕食蚜虫
竞争 稻田中的杂草和水稻争夺阳光、养料和水
合作 蚂蚁合作搬运食物
寄生 病毒寄生在其他生物的活细胞中、寄生在人体内的蛔虫与人
共生 地衣是藻类和真菌的共生体，根瘤菌与豆科植物共生
6、生物对环境的适应
生物名称 生活环境 适应特点
海豹 寒冷海域 皮下脂肪很厚，具有保温作用，是对寒冷环境的适应
骆驼 荒漠 尿液非常少，体温升高到40.7℃时才会出汗，减少水的散失，适应缺水环境
仙人掌、酸枣、蒺藜 仙人掌的肉质茎、酸枣的枝条和蒺藜的果实表面长满了尖刺，可防止被其他动物取食
骆驼刺 荒漠 根系非常发达，可以更多地吸收水，适应缺水环境
7、生物对环境的适应是长期自然选择的结果
（1）每种生物具有与其生活的环境相适应的形态结构和生活方式
（2）动物的保护色（避役、青蛙）、警戒色（箭毒蛙、毒蘑菇）和拟态（竹节虫、枯叶蝶）
（3）生物的适应是相对的，当外界环境发生变化，就会不适应环境。
8、生物对环境的影响
（1）植物的蒸腾作用调节空气湿度。裸地，草地和树林三种不同植被条件下的地块，在同一天的同一时间段内，气温和湿度有差别。
（2）植物的光合作用释放的氧气和生物的呼吸作用产生的二氧化碳，影响大气的碳氧平衡。
（3）植物的蒸腾作用调节空气湿度
（4）蚯蚓在土壤中活动能够疏松土壤，有利于植物的生长
9、生物适应环境的同时，又会对环境造成影响；生物与环境之间是相互作用，相互影响的。
10、在西藏等高海拔地区，为什么夏天大气中的氧气含量比冬天大气中的高
因为夏季气温较高，光照充足，植物（尤其是草原植被）光合作用旺盛，通过光合作用释放的氧气增多；而冬季气温低、光照弱，植物光合作用减弱，氧气生成减少，同时寒冷环境下生物呼吸消耗氧气的相对影响更明显，导致氧气含量降低。
11、山羊绒又细又柔软，制成的产品比较昂贵。一些牧区大量饲养山羊，野外散养的山羊啃食树枝、嫩叶，连草根都啃食，这对环境会有什么影响
大量散养山羊过度啃食树枝、嫩叶和草根，会破坏植被根系，导致植物难以再生，引发草场退化、土地裸露。裸露土地易受风力和水力侵蚀，加剧水土流失与沙漠化。植被破坏还会减少生物栖息地，降低生物多样性，破坏牧区生态平衡，形成 “越养越荒” 的恶性循环。
生态系统的结构和功能
1、生物与环境是一个统一的整体
（1）自然界中的各种生物是相互制约的
（2）生物与环境是一个不可分割的整体。
2、生态系统
（1）概念：在一定的空间范围内，生物与环境相互作用所形成的统一的整体。
（2）举例：一片森林、一块农田、一个湖泊、一条河等。
3、生态系统的组成成分
组成成分 实例及作用
生物部分 生产者 主要是植物，能通过光合作用制造有机物
消费者 主要是动物，直接或间接地以植物为食
分解者 主要是细菌和真菌，能将动植物遗体残骸中的有机物分解成无机物
非生物部分 影响生物生活的非生物因素，如阳光、空气、水等
注意：蚯蚓、蜣螂是分解者，菟丝子是消费者，蓝细菌是生产者
4、生产者、消费者和分解者的关系
（1）生产者、消费者和分解者之间存在相互依存、相互制约的关系。
生产者：通过光合作用或化能合成作用制造有机物。
消费者：直接或间接地以生产者为食，可加速物质循环和能流动，也可帮助植物传粉和传播种子。
分解者：能将动植物遗体残骸中的有机物分解成无机物（水、无机盐和二氧化碳），以供生产者再利用。
5、食物链
（1）概念：在生态系统中，不同生物之间通过吃与被吃的关系形成的链状联系。
（2）举例：草→兔→狐。
（3）起点和终点：起点是生产者，终点是不被其他动物所食的动物
（4）箭头指向：由被食者指向取食者或捕食者。
（5）营养级：食物链中的每一个环节，叫作一个营养级，如下图所示。
草 —→ 食草昆虫 —→ 食虫鸟 —→ 猫头鹰
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第一营养级 第二营养级 第三营养级 第四营养级
（生产者） （初级消费者） （次级消费者） （三级消费者）
6、食物网
（1）概念：在一个生态系统中，很多条食物链彼此交错连接，形成食物网。
（2）地位：食物链和食物网是生态系统的营养结构，是生态系统中物质和能量流动的途径。
（3）生物数量的变化：若食物网中某种生物的数量发生变化，会通过食物链和食物网影响其他生物的数量。
（4）生物富集：难分解的物质（常为有毒物质）通过食物链不断积累，所处营养级越高的生物，体内积累越多。
7、生态系统的功能：能量流动和物质循环是生态系统的两大基本功能
8、能量流动
（1）能量的来源：太阳，实际上主要是植物通过光合作用固定的太阳能。
（2）特点：单向流动、逐级递减。
（3）流动途径：食物链和食物网。
9、物质循环
（1）循环物质：二氧化碳、水和一些其他物质。
（2）过程：从无机环境到生物体、又从生物体到无机环境
（3）特点：循环往复。
（4）流动途径：食物链和食物网
10、构建物质在生物与无机环境之间循环流动的示意图：
11、废旧电池中含有大量的铅、汞，镉等重金属，若没有处理好，最终影响人体健康。请分析其原因及对策？
原因：重金属等有毒物质无法分解会通过食物链不断积累，最终危害人体健康。
对策：① 废旧电池分类回收；② 使用新能源电池。
生物圈
1、生物圈：地球上所有生物与其生存环境的总和称为生物圈，
2、生物圈的范围
（1）如果以海平面来划分，生物圈向上10千米，向下10千米。生物圈的厚度共20千米
（2）生物圈包括大气圈的底部、岩石圈的表面和整个水圈。
（3）岩石圈的表面是一切陆生生物的“立足点”。
3、生物圈各圈层的组成及主要生物
圈层 组成 主要生物
大气圈的底部 由多种气体组成，如氮气、氧气、二氧化碳等 能够飞翔的昆虫和鸟类，细菌等微小生物
岩石圈的表面 岩石圈是地球的最外层，由岩石组成，表面大多覆盖着土壤 各种陆生生物以及人类等
水圈 地球表层由水和冰雪所占有或覆盖的圈层，包括大气水、地表水和地下水 几乎到处都有生物，大多分布在距海平面150米以内的水层中
4、生态系统的类型
生物与环境相互依赖、相互影响，形成多种多样的生态系统，如森林生态系统、草原生态系统、海洋生态系统、淡水生态系统、湿地生态系统、农田生态系统、城市生态系统等。
5、生态系统各类型的比较
类型 特点 功能
森林生态系统 动植物种类繁多 在涵养水源、保持水土、防风固沙、调节气候、净化空气等方面起着重要作用，有“绿色水库“地球之肺”之称
草原生态系统 年降水量较少，缺乏高大的植物，动植物种类非常丰富，动物大多数具有挖洞或快速奔跑的行为特点。 在保持水土和防风固沙等方面起着重要的作用
海洋生态系统 有丰富的藻类资源；动物科类很多，大都能在水中游动 辽阔的海平面能吸收大量的二氧化碳，海洋中的藻类、植物等可以制造大量的氧气
淡水生态系统 包括河流生态系统、湖泊生态系统、池塘生态系统等，由淡水水体、其中的生物等组成 为人们提供饮用水，灌溉和工业用水的水源，调节气候等
河流生态系统 具纵向成带现象，浮游生物较少 自净能力强，受干扰后恢复速度较快。
湿地生态系统 沼泽是典型的湿地生态系统，其中沼泽植物占优势，动物的种类也很多 净化水质、蓄洪抗旱，有“地球之肾”之称，如广东湛江的红树林。
衣田生态系统 以农作物为主体，动植物种类相对较少，农作物会受到旱涝灾害和病虫害的影响 为人类提供大量的粮食等
城市生态系统 人类起重要的支配作用，植物的种类和数量少，容易产生环境问题 人类是主要消费者，植物种类和数量少。
注意：森林生态系统自我调节能力最强，海洋生态系统次之；农田生态系统自我调节能力较弱，城市生态系统自我调节能力最弱。
6、生物圈是一个统一的整体。各个生态系统之间是彼此互相联系的，人类活动对环境的影响有许多是全球性的。
（1）非生物因素：大气中二氧化碳浓度增加造成的温室效应是全球性的波及各种类型的生态系统。
（2）地域关系：黄河和长江源自西部的雪山和草原。江河奔流东去，滋润着沿途的农田，养育着亿万人和其他生物；沿途形成湖泊和湿地，最终汇入海洋。
（3）生态系统中的生物：许多微小的生物，植物的花粉、种子、果实能够随大气运动，到达不同的生态系统。
7、生物圈是由各种类型的生态系统组成的统一整体，是地球上的生态系统，是所有生物共同的家园。
8、共植红树林和海草床的优点？
（1）有生物种类增多，结构相对复杂，生态系统更加稳定
（2）海草形成的沉积物有机碳可被分解为红树生长所需的无机盐
（3）红树根系发达，能防风固沙，为海草床提供庇护
生态安全
分析人类活动对生态系统的影响
1、生物富集对生态系统的影响
（1）影响：生物富集会破坏生态系统的结构，削弱生态系统的功能，从而造成严重的生态环境问题。
（2）实例--使用 DDT 等杀虫剂
①DDT 等杀虫剂在杀灭害虫的同时，还会对农田、河流、湖泊等生态系统造成严重污染。
②污染物(难分解的物质)沿食物链传递并逐渐积累，危及昆虫鸟、鱼、虾等生物，也包括人。
2、生态系统服务
（1）概述：人类从生态系统获得的各种惠益称为生态系统服务，这是人类生存和发展的基础。
（2）举例：我们吃的食物、饮用的水、呼吸的空气等都来自生态系统，这些都是生态系统带给人类的惠益。
（3）生态系统服务功能的实现依赖于生态系统的结构和功能人类活动对生态系统的影响有时会严重削弱生态系统服务功能，这是人类面临的多种生态环境问题的实质。
3、生态系统的自我调节现象
（1）表现：在一般情况下，生态系统中各种生物的数量及其所占的比例是相对稳定的。
（2）举例：河流受到轻度污染后可通过自身的净化作用恢复；森林发生小范围火灾或遭到轻微破坏后能逐步恢复；适度放牧，草场能基本维持原状。
4、生态系统的自我调节能力
（1）作用：可以使生态系统在受到一定程度的外界影响后逐步恢复原有的结构与功能。
（2）特点：生态系统的自我调节能力是有一定限度的，如果外界十扰超过了这个限度，生态系统就会遭到破坏，生态系统服务功能就会退化。
（3）生态系统结构越复杂，动植物种类越多，自我调节能力越强。如森林生态系统比荒漠生态系统调节能力要强得多。一般来说，热带雨林调节能力最强，农田生态系统调节能力较弱。
（4）破坏生态系统稳定的因素
①自然因素：火山爆发、地震、洪灾等。
②人为因素：草原的过度放牧、对森林的乱砍滥伐等。
③引种不合理：外来物种入侵等。
5、人类活动能破坏生态环境
（1）环境污染问题（酸雨、水华）
（2）非法捕猎：对藏羚的非法捕猎，导致其数量锐减，生物多样性受到严重威胁。
（3）破坏生态系统的结构。
①天然林被砍伐：减弱生态系统的自我调节能力。
②湿地与滩涂被开发：河湖湿地或沿海滩涂被大量开发，破坏原有的生态环境。
6、酸雨
（1）酸雨：pH小于5.6的雨水是酸雨。
（2）成因：酸雨主要是由人类活动向大气中排放大量的二氧化硫、氨氧化物等造成的。
（3）危害：酸雨对生物有极大的危害。
①酸雨可以使土壤中的养分发生化学变化，从而不能被植物吸收利用。
②酸雨可以使河流和湖泊酸化，从而影响鱼虾等水生生物的生长发育，甚至造成水生生物死亡。
③酸雨可以引起水源酸化，影响饮用，威胁人们的健康。
④酸雨直接危害植物的芽和叶，严重时使成片的植物死亡。
（4）控制酸雨的根本措施，是通过净化装置，减少燃烧煤、石油等燃料时污染物的排放。
7、水华
（1）成因：由于化肥和生活污水的污染，蓝细菌和藻类太量滋生，形成水华。
（2）危害：水华对生态环境和人类健康危害显著。
①生态上，藻类耗氧致水生生物死亡，破坏食物链与生物多样性，引发水质恶化和营养盐循环失衡。
②健康方面，蓝藻产生的藻毒素可致肝、神经损伤，接触污染水易引发皮肤过敏，污染饮用水和水产品还会通过饮食威胁人体健康，同时增加治理成本。
（3）治理水华需多措并举。
①通过污水处理厂脱氮除磷，推广生态农业减少化肥使用。
②减少工业、生活及农业污染排放。
③生态修复可种植沉水植物、投放滤食性鱼类，重建水体生态链，利用微生物分解营养盐。
④采用机械打捞或控藻药剂。
⑤建立水质监测网络预警，完善法规落实排污责任。
8、人类活动能改善生态环境
（1）保护生物多样性
①建立自然保护区：如建立的鼎湖山自然保护区，可保护珍稀潮危动植物及生态系统。
②对珍稀濒危野生动物进行人工繁育与野外放归，可保护珍稀濒危野生动物，保护生物多样性，维持生态稳定。
（2）建设清洁能源项目，减少资源的过度开发，减轻环境污染。
（3）建设生态工程：如我国建设的举世瞩目的“三北”防护林，在保持水土、涵养水源、降低大气污染、维持碳氧平衡、提供动物栖息环境、美化环境等方面取得了显著成效。
9、实验探究：探究酸雨对种子发芽率的影响
（1）设计思路：配制不同pH的溶液模拟不同污染程度的酸雨观察其对种子发芽率的影响。
（2）实验过程
①将5个培养皿分别编号为甲、乙、丙、丁、戊。在5个培养皿里各铺上一块纱布，其上均匀地撒20粒菜豆种子，再用纱布盖好后放在适于种子萌发的环境里。
②每天向甲培养皿中均匀喷酒适量的清水，使之刚好将要浸没种子。
③每天向乙、丙、丁、戊4个培养皿中分别喷酒 pH=5、pH=4、pH=3、pH=2的模拟酸雨，喷洒的量和向甲培养皿中喷洒的清水的量相同，使之刚好将要浸没种子。
④第3天开始观察种子的萌发情况，并进行记录。
（3）预期实验结果：甲培养皿中萌发的种子多，幼苗长势良好：乙、丙、丁、戊培养皿中萌发的种子较少，幼苗长势较差，且随着PH的减小，种子的发芽率逐渐降低。
（4）得出结论：酸雨对种子的萌发有不利影响，能降低种子的发芽率。
10、保护生态环境
人类活动可能会破坏生态系统，造成生态环境问题，我国正在努力开展多种行动来保护和修复生态系统，增强生态系统服务功能，改善生态环境。
11、习近平总书记强调“海洋生态文明建设是生态文明建设重要组成部分”。海洋生态保护工（1）作是加强海洋生态文明建设的重要举措。为保护海洋生态环境需要怎样做？
（2）制定相应的海洋环境保护法律法规，约束和规范海洋开发者的行为。
（3）加强污染源控制，禁止向海洋倾倒有害废弃物。
（4）加快沿海城市污水处理厂建设，对生活污水和工业废水进行综合处理，达标排放，
（5）建立海洋自然保护区，对特定区域进行环境保护。
（6）加强环境保护宣传力度，提高公众的海洋环境保护意识。
维护生态安全
1、生态安全的概念
生态安全是指生态系统服务能够支撑经济社会可持续发展，使人类的生存和发展不受生态环境问题威胁的状态与能力。
2、良好的生态环境是经济社会可持续发展的基础
如果人类活动对生态系统的结构和功能造成破坏，就会出现生态环境问题，生态安全就得不到保障。
3、生态安全关系到国家和民族的生存
生态安全不仅关系到个人的生活，而且是国家安全的重要组成部分。
4、维护生态安全的对策
（1）颁布相关法律和行政法规
①将生态安全纳人国家安全体系
②颁布了生态安全相关法律和行政法规
③坚持山水林田湖草沙一体化保护和修复
5、生物圈是一个统一的整体，保护生物圈就是维护生态安全。
6、拟订保护生态环境的行动计划
（1）方法步骤
①分组调查校园周围或家庭所在社区的生态环境状况。可以进行实地调查，或对社区居民进行访谈，或到当地环境保护部门咨询，也可以査阅报刊、书籍，利用网络等收集资料。
②每组至少调查一个方面的生态环境状况。
③根据调查结果，讨论制订本小组参与保护当地生态环境的行动计划。
④推选代表展示本组的调查报告和保护计划。
注意事项
①实地调查与访谈调查时要注意安全，并注意保护当地的生态环境。
②调查时全组同学要集体行动，做到分工明确、团结合作。

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