生物必修3第4-6章

生物必修3第4-6章：种群和群落，生态系统及其稳定性，生态环境的保护

生态系统的结构与功能

• 生态系统的结构
  • 生态系统的概念
    • 由生物群落与周围的无机环境相互作用而形成的统一整体
  • 生态系统的组成成分
    • 非生物的物质与能量
      • 地位：必需成分
    • 生产者
      • 营养方式
        • 自养
      • 生物类型
        • 绿色植物
        • 光合细菌和蓝藻
        • 化能自养生物：硝化细菌等
      • 作用
        • 合成有机物，储存能量
        • 为消费者提供食物与栖息场所
      • 地位
        • 生态系统的基石
    • 消费者
      • 营养方式
        • 异养
      • 生物类型
        • 大多数动物
        • 寄生生物
      • 作用
        • 加快物质循环
        • 帮助植物传粉和传播种子
      • 地位
        • 生态系统最活跃的成分
    • 分解者
      • 营养方式
        • 异养
      • 生物类型
        • 腐生细菌和真菌
        • 腐生动物，如蚯蚓，蜣螂等
      • 作用
        • 把有机物分解为无机物
      • 地位
        • 生态系统的关键成分
  • 生态系统的营养结构
    • （捕食）食物链
      • 特点
        • 起止点：起点为生产者
        • 营养级：一般不超过5个。动物营养级级别=消费者级别+1
        • 食物链的不可逆性
      • 意义
        • 生态系统的物质循环和能量流动沿此渠道进行
    • 食物网
      • 意义
        • 生态系统的物质循环和能量流动沿此渠道进行
        • 食物网越复杂，生态系统抵抗外界干扰的能力就越强
• 生态系统的功能
  • 能量流动
    • 概念
      • 输入
        • 源头
          • 太阳能
        • 主要过程
          • 光合作用
        • 流经生态系统的总能量
          • 生产者固定的太阳能总量
      • 传递
        • 途径
          • 食物链和食物网
        • 形式
          • 有机物中的化学能
      • 转化
        • 太阳能→有机物中的化学能→热能
      • 散失
        • 形式
          • 最终以热能形式散失
        • 过程
          • 呼吸作用
    • 过程
      • 生产者→初级消费者→次级消费者→三级消费者→……
    • 每一营养级的能量分析
      • 生产者
        • 太阳光→生产者通过光合作用固定→
          • 呼吸作用以热能形式散失
          • 用于生长、发育和繁殖（储存于体内）→
            • 下一营养级
            • 分解者利用
            • 未被利用
      • 消费者
        • 摄入量→同化量→ 粪便量
          • 呼吸作用以热能形式散失
          • 用于生长、发育和繁殖（储存于体内）→
            • 下一营养级（最高营养级除外）
            • 未被利用
            • 分解者利用
        • 摄入量=同化量+粪便量
        • 消费者的同化量=呼吸消耗+用于生长、发育和繁殖
    • 特点
      • 单向流动
        • 食物链中相邻营养级生物的捕食关系不可逆转
      • 逐级递减
        • 呼吸消耗，流入下一营养级，未被利用
    • 能量传递效率
      • 能量在相邻两个营养级之间的传递效率一般为10%~20%
      • 某一营养级的同化量/上一营养级的同化量x100%
      • 能量流动最值的计算
        • 生产者
          • 最少消耗
            • 选最短食物链
            • 选最大传递效率20%
            • 获能最多
          • 最大消耗
            • 选最长食物链
            • 选最小传递效率10%
            • 获能最少
          • 消费者
    • 金字塔
      • 能量金字塔
      • 数量金字塔
      • 生物量金字塔
    • 研究意义
      • 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
      • 帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分
    • 地位
      • 生态系统的动力
  • 物质循环
    • 概念
      • 组成生物体的各种元素在生物群落与无机环境间不断地循环的过程
    • 特点
      • 全球性
        • 物质循环的范围是生物圈
      • 反复利用、循环流动
    • 与能量流动的关系
      • 物质是能量的载体，能量沿着食物链（网）流动
      • 能量是物质循环的动力，使物质不断地在生物群落和无机环境间循环往返
    • 碳循环
      • 大气中CO2的来源
        • 生产者、消费者的呼吸作用
        • 分解者的分解作用
        • 化石燃料的燃烧
      • 碳的存在形式
        • 无机环境中以CO2、碳酸盐形式存在
        • 生物群落中以含碳有机物形式存在
      • 碳的循环方式
        • 进入生物群落
          • 形式
            • CO2
          • 方式
            • 光合作用和化能合成作用
          • 是否双向
            • 是
        • 生物群落内部
          • 形式
            • 含碳有机物
          • 方式
            • 通过食物链或食物网
          • 是否双向
            • 否
        • 返回无机环境
          • 形式
            • CO2
          • 方式
            • 生物的呼吸作用
            • 分解者的分解作用
            • 化石燃料的燃烧
          • 是否双向
            • 是
      • 碳循环过程
        • 大气中CO2库
      • 温室效应
        • 原因
        • 影响
        • 解决措施
    • 地位
      • 生态系统的基础
  • 信息传递
    • 信息的种类
      • 物理信息
      • 化学信息
      • 行为信息
    • 信息传递的范围
      • 同种生物个体之间、异种生物之间和生物与无机环境之间
    • 信息传递的方向
      • 单向或双向
    • 作用
      • 有利于生命活动的正常进行
      • 有利于生物种群的繁衍
      • 能调节生物的种间关系
    • 在农业生产中的应用
      • 提高农场品或畜产品的产量
      • 控制有害动物
    • 地位
      • 决定能量流动和物质循环的方向和状态
  • 三者联系
    • 能量是物质循环的动力，物质是能量的载体，能量沿食物链（网）流动，信息传递存在于生态系统的各种成分之间，三者把生态系统的各部分联系成一个整体
• 生态系统的稳定性
  • 概念
    • 生态系统所具有的保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力
  • 原因
    • 生态系统具有一定的自我调节能力
      • 反馈调节
        • 概念
        • 类型
          • 正反馈调节
          • 负反馈调节（基础）
      • 生态系统的调节能力是有限的
  • 表现
    • 生态系统的结构稳定性和功能稳定性
  • 类型
    • 抵抗力稳定性
      • 核心：抵抗干扰，保持原状
      • 影响因素：组分越多，食物网越复杂，抵抗力稳定性越高
    • 恢复力稳定性
      • 核心：遭到破坏，恢复原状
      • 影响因素：组分越多，食物网越复杂，恢复力稳定性越低
  • 措施
    • 提高生态系统的稳定性
      • 控制干扰程序、适度利用
      • 实施物质与能量的投入
• 种群和群落
  • 种群的特征
    • 种群的概念
      • 在一定自然区域内的同种生物的全部个体
    • 数量特征
      • 种群密度
        • 概念
        • 特点
          • 种群最基本的数量特征
        • 调查方法
          • 样方法
          • 标志重捕法
      • 出生率，死亡率，迁入率，迁出率
        • 决定种群密度的直接因素
      • 年龄组成
        • 类型
          • 增长型
          • 稳定型
          • 衰退型
        • 意义
          • 预测种群密度（数量）变化
      • 性别比例
        • 影响出生率，进而影响种群密度
    • 空间特征
      • 概念
      • 类型
        • 均匀分布
        • 随机分布
        • 集群分布
  • 种群数量的变化
    • 建构种群增长模型的方法
      • 步骤
      • 类型
        • 数学方程式
        • 曲线图
    • 种群增长的J型曲线
      • 产生条件
        • 理想状态：食物、空间条件充裕，气候适宜，没有天敌、疾病
      • 曲线模型
      • 种群增长率
        • λ-1，恒定不变
      • 种群增长速率
        • 一直增大
      • K值
        • 无K值
    • 种群数量增长的S型曲线
      • 产生条件
        • 现实状态：食物，空间有限等
      • 曲线模型
      • 种群增长率
        • 一直减少，达到K值时，增长率为0
      • 种群增长速率
        • 先增大，后减少，达到K/2时最大，达到K时为0
      • K值
        • 有K值
    • 探究培养液中酵母菌种群数量的变化
    • 种群数量的波动和下降
  • 群落的结构
    • 群落
      • 概念
        • 同一时间内集聚在一定区域中各种生物种群的集合
      • 群落水平上研究的问题
        • 研究对象、内容
      • 群落的物种组成
        • 衡量指标：丰富度，即群落中物种的多少
        • 意义：是区别不同群落的重要特征
        • 土壤中小动物类群丰富度的研究
          • 调查方法：取样器取样法
          • 采集小动物的方法：诱虫器采集，简易采集法
          • 丰富度的统计方法：记名计算法，目测估计法
      • 种间关系
        • 捕食，竞争，寄生，互利共生
    • 群落的结构
      • 垂直结构
        • 表现
          • 垂直方向上有明显的分层现象
        • 决定因素
          • 植物：阳光
          • 动物：栖息空间，食物
      • 水平结构
        • 表现
          • 水平方向上常呈镶嵌分布
        • 决定因素
          • 环境因素
          • 生物因素
      • 形成原因
        • 在长期自然选择的基础上形成的对环境的适应
      • 意义
        • 利于群落整体对自然资源的充分利用
  • 群落的演替
    • 概念
      • 随着时间的推移，一个群落被另一个群落代替的过程（优势取代）
    • 类型
      • 初生演替
      • 次生演替
    • 人类活动对群落演替的影响
      • 使群落演替按照不同于自然演替的速度和方向进行
• 生态环境的保护
  • 我国的人口现状与前景
    • 特点
      • 基数大
      • 增长速度快
      • 老龄化速度快
      • 城镇人口比重大
    • 前景
      • 人口基数大，人口数量将在较长的时期内持续增长
    • 目标
      • 2020年控制在14.5亿内
      • 21世纪中叶开始缓降
    • 控制措施
      • 计划生育
  • 人口增长对生态环境的影响
    • 对生态环境造成压力
    • 应对措施
      • 控制人口增长
      • 加大保护资源和环境的力度
  • 保护我们共同的家园
    • 关注全球性生态环境问题
      • 全球气候变化：温室效应
      • 水资源短缺
      • 臭氧层破坏：氟利昂等物质大量排放
      • 酸雨：化石燃料的大量燃烧等
      • 土地荒漠化：植被的破坏
      • 海洋污染
      • 生物多样性锐减
    • 保护生物多样性
      • 生物多样性
        • 概念
          • 生物圈内所有的植物、动物和微生物，它们所拥有的全部基因以及各种各样的生态系统，共同构成了生物多样性
        • 层次
          • 基因多样性（生物多样性的根本原因）
          • 物种多样性（生物多样性最直观的表现）
          • 生态系统多样性（生物多样性的宏观表现）
      • 生物多样性的价值
        • 直接价值
        • 间接价值
          • 也叫生态功能，间接价值明显大于直接价值
        • 潜在价值
      • 生物多样性的保护措施
        • 就地保护
          • 建立自然保护区或风景名胜区等（最有效的保护）
        • 易地保护
        • 利用生物技术保护
          • 建立精子库、种子库——保护濒危物种的基因
          • 利用人工授精、组织培养、胚胎移植——保护珍稀濒危物种
        • 加强教育和法制管理
      • 可持续发展——人类的必然选择
        • 避免盲目地、掠夺地开发利用，要走可持续发展之路
        • 避免禁止开发和利用，合理开发利用是最好的保护