课程内容

《生态系统及其稳定性》
课前自修
一、能量流动的概念和过程
1、概念：生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。
2、过程：（1）输入过程：主要是生产者的光合作用。
（2）起点：从生产者固定太阳能开始，总能量为生产者所固定的全部太阳能。
（3）传递途径：食物链和食物网
（4）散失：通过细胞呼吸，以热能的形式散失掉。
二、能量流动的特点
1、单向流动：沿食物链又低营养级流行高营养级，不能逆转；也不能循环流动。
2、逐级递减：能量在沿食物链流动的过程中是逐级减少的，传递效率大约为10%-20%。
3、能量金字塔：将单位时间内各个营养级所得到的能量数值由低到高绘制成图，所形成的一个金字塔图形。
三、研究能量流动的意义
1、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。
2、帮助人们合理地调整生态系统中能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。
四、物质循环
指组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素，都不断进行着从无机环境到生物群落，又从生物群落到无机环境的循环过程，又称为生物地球化学循环。
五、物质循环的实例——碳循环
1、无机环境中存在形式：CO2和碳酸盐。
2、生物群落中主要存在形式：有机物
3、特点：具有全球性
4、能量流动与物质循环的不同点：无机环境中的物质可以被生物群落反复利用能力流动则是逐级递减、单行流动的。
六、物质循环与能量流动的关系
物质作为能量的载体，使能量沿着食物链（网）流动；能力作为动力，使物质能够不断地在生物群落和无机环境之间循环往返。
要点精析
一、生态系统能力流动过程分析
能量流动和图解：

1、能量流动的起点：生产者（主要是植物）固定太阳能
2、能量流动的渠道：食物链和食物网
3、能量流动中能量形式的变化：太阳光能→生物体有机物中的化学能→热能（最终散失）
4、能量在食物链中流动的形式是：有机物（食物）中的化学能。
5、能量散失的主要途径：细胞呼吸（包括各营养级生物本身的呼吸及分解者的呼吸）。能量散失的主要形式：热能。
6、能量在流经每一营养级时的分流问题分析
（1）能量来源
①生产者的能量来自于太阳能。
（2）各级消费者的能量一般来自上一个营养级（同化量=摄入量-粪便中所含能量）。
（2）能量去路
①每个营养级生物细胞呼吸产生的能量一部分用于生命活动，另一部分以热能散失。
②每个营养级生物一部分能量流到后一个营养级中。
③每个营养级生物的遗体、粪便、残枝败叶中的能量被分解者分解而释放出来。
④未利用能量（现存量：最终被分解者利用，因此，也可归为③）。
特别提醒
消费者摄取的能量等于消费者同化的能量加上粪便中的能量，粪便中的能量属于上一营养级的遗体，消费者同化的能量即是上一营养级向该消费者的能量，也就是该营养级的总能量。
二、能量流动的极值计算
1、在能量流动的相关问题中，若题干中未作具体说明，则一般认为能量传递的最低效率为10%，最高效率是20%
2、在已知较高营养级生物的能量求较低级生物的能量时，若求“最多”值，则说明较低营养级的能量按“最低”效率传递；若求“最（至）少”值，则说明较低营养级生物的能量按“最高”效率传递。
3、已知较低营养级生物的能量求较高营养级生物的能量时，若求“最多”值，则说明较低营养级的能量按“最高”效率传递：若求“最（至）少”知，则说明较低营养级生物的能量按“最低”效率传递。具体规律如下：
生产者：最少消耗：选最短食物链→获得最多→消费者
                  选最大传递效率20%→获得最多→消费者
        最大消耗：选最长食物链→获得最少→消费者
                  选最小传递效率10%→获得最少→消费者
三、生态系统的碳循环

1、大气中的碳元素进入生物群落，是通过植物的光合作用或化能合成作用而实现的。
2、碳在生物群落和无机环境之间循环是以CO2的形式进行的。碳元素在生物群落中的传递，主要靠食物链和食物网，传递形式为有机物。
3、大气中CO2的来源有三个：一是分解者的分解作用；二是动植物的呼吸作用；三是化石燃料的燃烧。
4、实现碳在生物群落和无机环境之间进行循环的关键是生产者和分解者。
5、碳在无机环境与生物群落之间传递时，只有生产者与无机环境之间的传递是双向的，其他各成分间的传递均是单向的。
课前自修
一、生态系统的信息传递
1、信息的概念：可以传播的消息、情报、指令、数据与信号等。
2、种类
（1）物理信息：生态系统中光、声、温度、湿度、磁力等，通过物理过程传递的信息。
例如：蜘蛛网的振动频率。
（2）化学信息：生物在生命活动过程中，产生了一些可以传递信息的化学物质，如植物的生物碱、有机酸、动物的性外激素等。
（3）行为信息：动物的特殊行为，对于同种后异种生物也能够传递某种信息。例如蜜蜂的舞蹈。
3、作用
（1）在个体与种群中的作用：生命活动的正常进行，离不开信息的作用，生物种群的繁衍，也离不开信息的传递
（2）在群落和生态系统中的作用：信息能调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定。
4、应用：提高农产品或畜产品的产量；对有害动物进行控制。
二、生态系统的稳定性
1、概念：生态系统所具有的保持恢复自身结构和功能相对稳定的能力。
2、生态系统自我调节能力的基础：负反馈调节。
3、种类
（1）抵抗力稳定性：生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构与功能保持原状的能力。
（2）恢复力稳定性：生态系统在受到外界干扰因素的破坏后恢复到原状的能力。
4、特点
（1）不同的生态系统在两种稳定性的表现上有差别，生态系统中的组分越多，食物网越复杂，其自我调节的能力就越强，抵抗力稳定性就越高。
（2）不同的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不同。
5.提高的措施
（1）控制对生态系统干扰的程度。
（2）实施相应的物质、能量投入，保证生态系统内部结构与功能的协调。
师生互动
一、生态系统中信息的种类及信息传递的重要作用
1、信息的种类