第五章 生态系统及其稳定性
一、生态系统的结构
1、定义：由生物群落与它的无机环境相互作用而形成的统一整体，
最大的生态系统是生物圈（是指地球上的全部生物及其无机环境的总和）。
2、类型： 自然生态系统：包括水域生态系统（海洋生态系统、淡水生态系统）和陆地生态系统
人工生态系统。 自然生态系统的自我调节能力大于人工生态系统
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3 生态系统的结构
（1）生态系统的组成成分（功能结构） 成分 /构成 非生物的物质和能量 物质：水、空气、无机盐等；能量：阳光、热能 作用（主要生理过程） 营养方式 地位 非生物 成 分 为生物提供物质和能量 '生产者 绿色植物、光合细菌、化能合成细菌 将无机物转变成有机 ? 自养型 生态系统的基石、主要成分 消费者 动物、寄生微生物、 根瘤菌 （光合作用 化能合成用） 消费有机物（呼吸作用），加快物质循环，对传粉和种子传播具有重要作用 |生物成分 生态系统最活跃的成分 。各种营腐生生活的细菌、分解者 真菌及动物 特例：
寄生植物（如菟丝子）——消费者； 腐食动物（如蚯蚓）——分解者； 自养微生物（如硝化细菌）——生产者； 寄生微生物（如肺炎双球菌）——消费者。
分解动植物遗体（呼吸作用） 异养型 生态系统的关键成分，对物质循环必不可少
（2）食物链和食物网（营养结构）
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食物链：在生态系统中，各种生物之间由于食物关系而形成的一种联系（食物链不包括非生物物质和能量及分解者）。
食物网：在生态系统中，许多食物链彼此相互交错连接的复杂的营养关系称为食物网 分析食物网时应注意：
a 越复杂的生态系统，食物网中的食物链的数量就越多。食物网越复杂，生态系统抵抗外界干扰的能力就越强。食物链上一般不超过五个营养级。
b 生产者总是为第一营养级。在食物网中，大型肉食动物在不同的食物链中所处的营养级往往不同(占有不同的营养级)。
C 每条食物链的起点总是生产者，终点是不被其他动物所食的动物。食物链中箭头的含义：方向代表能量流动的 方向，同时体现捕食与被捕食的关系。
d 生态系统的物质循环和能量流动就是沿着这种渠道进行的。
e 在食物网中，两种生物之间的种间关系有可能出现不同概念上的重合。如蜘蛛与青蛙既是捕食关系，又是竞争关系。
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二、生态系统的能量流动 1、能量流动
a、定义：生物系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程， b、过程：一个来源，三个去向。
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c、特点：单向的、逐级递减的（不循环不可逆）。能量传递效率为10%－20%
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2、研究能量流动的意义：
a、实现对能量的多级利用，提高能量的利用效率（如桑基鱼塘）
b、合理地调整能量流动关系，使能量持续高效的流向对人类最有益的部分（如农作物除草、灭虫）
三、生态系统的物质循环
1、定义：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。
2、类型：
水循环：是从地球表面通过蒸发（包括植物的蒸腾作用）进入大气圈，同时又不断地通过降水从大气圈返回到地球的表面。
气体型循环：包括氮、碳、氧等元素的循环
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沉积型循环：包括磷、硫、钙、钾、钠、铁、碘、铜等物质的循环。
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3、物质循环的各种形式
4、能量流动与物质循环的关系
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5、实践中应用：
a.任何生态系统都需要来自系统外的能量补充
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b.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 c.能量多极利用从而提高能量的利用率
d.帮助人们合理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有益的方向。
四、生态系统的物质循环
1、信息的概念：在日常生活中，一般将可以传播的消息、情报、指令、数据与信号等称作信息。 生命系统的信息：
a、细胞生命系统: 细胞内部信息流.例：DNA→mRNA→蛋白质
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接受外界信息
b、个体生命系统 例：神经调节中的电信号、化学信号；免疫调节中的抗原信号；激素调节中的激素 c、生态生命系统
1）个体从获取环境信息以保证自己的生存活动的需要。（定位、方向、感光、测温、化学感受、磁场感应等）。 2）种群内不同个体之间进行合作或竞争所进行的信息传递。（求偶、繁殖、觅食、抵抗侵略、社会行为等）。 3）不同种群个体之间竞争或捕捉与反侵害所进行的信息传递。（警戒、驱逐、识别等）。 2、生态系统中信息的种类
物理信息：通过物理过程传递的信息，如光、声、温度、湿度、磁力等，可来源于无机环境，也可来自于
生物。
)
化学信息：能传递信息的化学物质，如生物碱、有机酸及动物的外激素（信息素）。
行为信息：通过动物的特殊行为传递信息的，对于同种或异种生物都可以传递（如:孔雀开
屏、蜜蜂舞蹈）
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3、信息传递在生态系统中的作用
1）生命活动的正常进行离不开信息作用；蝙蝠通过自身发出声波，对目标进行“回声定位”。
2）通过信息传递，植物能开花，雌雄个体能相互识别、交配，保证种群的繁衍。 3）通过信息传递，能够调节生物之间的种间关系,维持生态系统的平衡。
4、信息传递在农业生产中的应用
1）可应用于提高农产品和畜产品的产量。如：模仿动物信息吸收昆虫传粉，光照使鸡多下蛋 2）可用于对有害动物的控制，生物防治害虫，用不同声音诱捕和驱赶动物 五、生态系统的稳定性
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1、稳定性
①定义：生态系统所具有的保持或恢复自身结构和功能相对稳定能力 ②种类：抵抗力稳定性 抵抗干扰保持原状
恢复力稳定性 遭到破坏恢复原状
两者往往是相反关系，但也有一致的 如：北极冻原
③原因：自我调节能力。负反馈调节是自我调节能力的基础，正反馈例子不多，如一个湖泊受到了污染，鱼类的数量就会因为死亡而减少，鱼类死亡的尸体腐烂，又进一步加重污染，引起更多的鱼类的死亡（促进鱼类的减少）。
能力大小由生态系统的组分和食物网的复杂程度有关，生态系统的组分越多和食物网越复杂自我调节能力就越强。但自我调节能力是有限度的，超过自我调节能力限度的干扰会使生态系统崩溃。 生态系统的自动调节能力主要表现在三个方面：
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1）对同种生物的种群密度的调控，这是在有限空间内普遍存在的种群变化规律。
2）对异种生物种群之间数量的调控，其常见于植物与动物或动物与动物之间，常有食物链关系。 3）对生物与环境之间的相互调控。 2、生态系统的自我调节能力
（1）抵抗力稳定性：生态系统抵抗外界干扰并使自身结构与功能保持原状的能力。
核心：“抵抗干扰，保持原状”。 （2）来源：
１）生物的种类、数量多，一定外来干扰造成的变化占总量的比例小。 ２）能量流动与物质循环的途径多，一条途径中断后还有其他途径来代替。 ３）生物代谢旺盛，能通过代谢消除各种干扰造成的不利影响。 （3）抵抗力稳定性高的生态系统特征：
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a、各营养级的生物数量多，占有的能量多。
b、生物种类多，食物网复杂，物质循环与能量流动的渠道多。
生态系统中生物的种类、数量越多，营养结构越复杂，其自动调节能力就越强，抵抗力稳定性就越高，整个生态系统就会越稳定。
（4）恢复力稳定性：生态系统在遭到外界干扰因素的破坏以后恢复到原状的能力。
核心： “遭到破坏，恢复原状”。 （5）来源：
a、生物繁殖的速度快，产生后代多，能迅速恢复原有的数量。 b、物种变异能力强，能迅速出现适应新环境的新类型。 c、生态系统结构简单，生物受到的制约小。 （6）恢复力稳定性高的生态系统特征：
a、各营养级的生物个体小，数量多，繁殖快。生物种类较少，物种扩张受到的制约较小。 b、生物能以休眠方式渡过不利时期或产生适应新环境的新类型。
生态系统的抵抗力稳定性与恢复力稳定性呈相反关系。抵抗力稳定性越高的生态系统，其恢复力稳定性越低。 生态系统之所以具有抵抗力稳定性，是因为生态系统内部具一定的自我调节能力。自动调节能力的大小取决于生态系统自身的净化能力（抗污染）和营养结构（抗干扰）。
3、人类活动对生态系统稳定性的影响
（1）破坏生态平衡的因素：自然因素和人为因素。 其中人为因素的影响尤为突出，主要表现在两个方面：
1）人类对自然资源不合理地开发和利用。2）人类活动对自然环境的污染 （2）提高生态系统稳定性的意义
1）控制对生态系统干扰的程度，对生态系统的利用应该适度，不能超过生态系统的自我调节能力。 2）对人类利用强度较大的生态系统，应实施相应的物资、能量投入，保证生态系统内部结构与功能的协调。如对农田不断施肥、灌溉，控制病虫害；人工建造防护林等“生态屏障”。
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