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1、专题专题2222生态系统与生态环境的保护生态系统与生态环境的保护考点考点1 1生态系统的结构生态系统的结构考点考点清单清单一、生态系统的成分1.非生物的物质和能量:无机盐、阳光、热能、水、空气等。生产者消费者分解者营养方式自养异养异养生物类型(1)光能自养型生物:绿色植物和蓝藻等(2)化能合成型生物:硝化细菌等大多数动物,寄生植物(如菟丝子)腐生细菌和真菌,腐食动物地位生态系统的基石生态系统最活跃部分生态系统的关键成分2.生物群落作用(1)合成有机物,储存能量(2)为消费者提供食物和栖息场所(1)加快物质循环(2)帮助植物传粉和传播种子将有机物分解为无机物,供生产者重新利用3.对生态系统成分认
2、识的4个误区二、生态系统的营养结构1.食物链(1)概念:生态系统中生物之间由于营养关系而形成的营养结构。错误说法特例细菌都是分解者硝化细菌是自养生物,属于生产者;寄生细菌如结核杆菌属于消费者动物都是消费者以动、植物残体为食的腐食性动物属于分解者,如秃鹫、蚯蚓、蜣螂等生产者是绿色植物硝化细菌等自养生物也是生产者,正确的说法是:生产者包括绿色植物植物都是生产者菟丝子营寄生生活,属于消费者(3)特点:生产者为第一营养级,消费者所处营养级不固定,食物链中一般不超过45个营养级。(2)实例2.食物网(1)概念:生态系统的许多食物链彼此相互交错形成更为复杂的网状营养结构。(2)食物网分析a.营养级位置:同
3、一种消费者在不同食物链中,可以占据不同的营养级,如狼占据第三、第四营养级。b.种间关系:在食物网中,两种生物之间的种间关系可出现多种,如狼和狐既是捕食关系,又是竞争关系。c.食物网复杂程度:食物网复杂程度主要取决于有食物联系的生物种类,而并非取决于生物数量。特别提醒1.食物链中的捕食关系是长期自然选择形成的,通常不会逆转。2.某一营养级的生物所代表的是该营养级的所有生物,不代表单个生物个体,也不一定是一个种群。考点考点2 2生态系统的功能与稳定性生态系统的功能与稳定性一、生态系统的能量流动1.概念理解2.生产者的能量来源与去路3.消费者的能量来源与去路(1)从上述图解可以得到:摄入量=同化量+
4、粪便量。(2)在各营养级中,能量的几个去路:通过呼吸作用以热能的形式散失、被下一营养级生物利用、被分解者利用、未利用。注意:最高营养级消费者的能量没有流向下一营养级这条途径。4.特点5.能量流动的最值计算(1)适用范围:题目没有明确传递效率和食物链之间的关系时,需根据“最少”“最多”“至少”“至多”等信息判断传递效率及选择计算的食物链。(2)规律(3)能量传递效率与能量利用率不同a.能量传递效率=(下一营养级同化量该营养级同化量)100%,约为10%20%。b.能量利用率是指流入最高营养级(或人类)的能量占生产者固定总能量的比值。一般来说,食物链越短,能量利用率越高。二、生态系统的物质循环1.
5、物质循环的概念2.碳循环的过程(1)碳的存在形式与循环形式a.在生物群落和无机环境间:主要以CO2形式循环。b.在生物群落内部:以含碳有机物形式传递。c.在无机环境中:主要以CO2和碳酸盐形式存在。(2)碳进入生物群落的途径:生产者的光合作用和化能合成作用。(3)碳返回无机环境的途径a.生产者、消费者的呼吸作用;b.分解者的分解作用(实质是呼吸作用);c.化石燃料的燃烧。3.碳循环的破坏温室效应(1)形成原因:大量化石燃料的燃烧,导致大气中的CO2含量迅速增加,打破了生物圈中碳循环的平衡。(2)影响:使气温升高,加快极地和高山冰川的融化,导致海平面上升,进而对人类和其他许多生物的生存构成威胁。
6、三、生态系统的信息传递1.生态系统中信息的种类实例类别传递形式光、声、温度、湿度等物理信息物理过程动物的性外激素化学信息信息素蜜蜂跳舞、孔雀开屏行为信息动物的特定行为特征2.信息传递的作用3.信息传递在农业生产中的应用(1)提高农产品或畜产品的产量。如利用模拟的动物信息吸引大量的传粉动物,就可以提高果树的传粉率和结实率。层次作用举例个体生命活动的正常进行,离不开信息的作用(1)蝙蝠的回声定位(2)莴苣种子必须接受某种波长的光才萌发种群生物种群的繁衍,离不开信息的传递(1)植物开花需光信息刺激(2)昆虫分泌性外激素,引诱异性个体群落和生态系统调节生物种间关系,以维持生态系统的稳定食物链上相邻物种
7、为对方提供大量的有用信息群密度。四、生态系统的稳定性1.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。2.形成原因:生态系统内部具有一定的自我调节能力。(2)控制有害动物。如利用昆虫信息素诱捕或警示有害动物,降低害虫的种3.自我调节能力(1)实例(2)基础:负反馈调节,在生态系统中普遍存在。(3)特点:生态系统的自我调节能力是有限的,当外界干扰因素的强度超过一定限度时,生态系统的自我调节能力会迅速丧失,生态系统难以恢复。4.类型抵抗力稳定性恢复力稳定性区别实质保持自身结构功能相对稳定恢复自身结构功能相对稳定核心抵抗干扰,保持原状遭到破坏,恢复原状影响因素生态系统中物种丰富度越高
8、,营养结构越复杂,抵抗力稳定性越强生态系统中物种丰富度越小,营养结构越简单,恢复力稳定性越强二者联系相反关系:一般抵抗力稳定性强的生态系统,恢复力稳定性弱,反之亦然;二者是同时存在于同一系统中的两种截然不同的作用力,它们相互作用共同维持生态系统的稳定。如图所示:5.提高生态系统稳定性的措施(1)控制对生态系统干扰的程度,对生态系统的利用应适度,不应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,应实施相应的物质和能量投入。比较项目正反馈负反馈调节方式加速最初发生变化的那种成分所发生的变化抑制和减弱最初发生变化的那种成分所发生的变化结果常使生态系统远离稳态有利于生态系统保持相对稳
9、定实例分析草原上食草动物兔与植物的平衡6.反馈调节的种类与判断方法(1)种类(2)判断正反馈、负反馈调节的方法a.依据:从调节后的结果与原状态之间的变化分析。b.方法:调节后考点考点3 3生态环境的保护生态环境的保护一、全球性的生态环境问题1.环境污染的成因与防治成因机制危害防治措施温室效应煤、石油和天然气的大量燃烧大气中CO2增加温室效应全球气候变暖全球气候变暖;海平面上升减少化石燃料的燃烧;开发新能源;植树造林酸雨煤、石油和天然气燃烧硫和氮的氧化物+大气中的水汽硫酸和硝酸酸雨水体酸化,影响动物的生长发育,伤害植物的叶和芽,腐蚀建筑物和金属材料减少化石燃料的燃烧;使用脱硫煤;开发新能源;植树
10、造林臭氧层破坏使用氟利昂臭氧层变薄南极上空出现臭氧层空洞导致人患皮肤癌、白内障等疾病的概率上升;植物的光合作用受到抑制,农作物减产等减少氮氧化物和氟氯烃的排放水体污染生活污水、工业废水进入水体,海洋运输时石油泄漏和倾倒污染物等水体富营养化,若出现在海洋中称为赤潮;若出现在湖泊等淡水流域称为水华减少生活污水、工业废水和污染物等的产生土地荒漠化植被(如草原、森林等)遭到破坏是主要原因沙尘暴遮天蔽日,破坏力极强合理利用和保护现有植被;大量营造防护林;部分地区退耕还林、还草等2.特点:全球性。3.影响:对生物圈的稳态造成严重威胁,并且影响到人类的生存和发展。4.可持续发展人类的必然选择(1)含义:“在
11、不牺牲未来几代人需要的情况下,满足我们这代人的需要”,它追求的是自然、经济、社会的持久而协调的发展。(2)实现措施:保护生物多样性,保护环境和资源,建立起人口、环境、科技和资源消费之间的协调与平衡。二、生物多样性1.生物多样性的内容(1)范围:生物圈中。(2)层次(3)生物多样性的判断2.生物多样性的价值(1)直接价值:食用、药用、文学艺术创作。(2)间接价值:调节气候、涵养水源。(3)潜在价值:未发现尚不清楚的价值。3.保护生物多样性的措施(1)就地保护:建立自然保护区以及风景名胜区等。(2)易地保护:把待保护物种迁至异地进行专门保护。(3)利用生物技术对濒危物种的基因进行保护。(4)加强立
12、法、执法和宣传教育。4.外来物种入侵(1)侵入种的危害a.造成严重的生态破坏和生物污染。b.导致生物多样性丧失。c.生态灾害频繁发生。(2)外来物种入侵引发生态危机的原因a.占据生态位。b.侵入种具有顽强生命力,传播能力强,一旦侵入,能迅速传播蔓延开来。c.外来物种缺少天敌的控制。5.水体富营养化分析三、生态工程1.概念生态工程是指应用生态系统中物种共生与物质循环再生原理、结构与功能协调原则,结合系统分析的最优化方法而设计的促进物质被分层多级利用的生产工艺系统。2.生态工程的基本特点:少消耗、高效益、可持续。3.设计生态工程的根本目的:在促进自然界良性循环的前提下,充分发挥资源的生产潜力,防止
13、环境污染,达到经济效益和生态效益的同步发展。4.生态工程的基本原理项目理论基础意义物质循环再生原理物质循环可避免环境污染及其对系统稳定和发展的影响物种多样性原理物种多样性与生态系统的稳定性关系物种多样性程度高,可提高生态系统的抵抗力稳定性协调与平衡原理生物与环境的协调与平衡可避免系统的失衡和破坏整体性原理生态学、系统学和经济学相统一统一协调各种关系,保障系统的平衡与稳定4.生态工程的基本原理系统学和工程学原理系统的结构决定功能原理:分布式结构优于集中式和环式结构改善和优化系统的结构,以改善功能系统整体性原理:总体功能大于各部分之和能保持很高的系统生产力5.我国生态工程建设的实例.治污生态工程(
14、1)内容:主要涉及固体、液体及有机废弃物的处理,生物肥料的研制与试用,湖区污染的生态治理,塑料的再生利用等。(2)实例生物氧化塘a.原理:利用藻类和细菌等生物之间的协同作用连续处理污水的生物循环过程。氧化塘中,藻类光合作用产生的氧气和空气中的氧气,有利于好氧菌降解污水中的有机物;兼性菌和厌氧菌通过好氧或厌氧反应,分解污水中的有机物。b.多功能生物氧化塘工艺流程示意图多功能生物氧化塘不仅具有净化污水的作用,还可使污水资源化,其工艺流程示意图如下:污水进来后,首先进入沉砂环节,让一些固体废弃物沉淀下来。若污水中有机物的含量高,就采用流程。若污水中有机物的含量低,就采用流程或流程。流程是利用了某些微
15、生物能去除塘中的营养物质;流程和流程利用了植物的光合作用等;流程(藻、菌互生环节)就是利用藻类吸收无机物产生氧气和细菌分解有机物的作用,促进污水净化。出水前可通过对藻、菌进行控制以达到改善水质的目的。隔河泄水蓝藻去除生态工程。(3)治污生态工程主要涉及的生态工程原理有物种多样性原理、协调与平衡原理等。.生态恢复工程(1)内容:恢复某一地区的生物群落,形成合理、高效的食物链,并在演替过程中保持长期的稳定与平衡。其中恢复植被是生态工程的第一步。(2)实例:我国西部生态治理。(3)生态恢复工程主要涉及的生态工程原理有生物多样性原理、协调与平衡原理等。.生态农业工程(1)依据:生态学原理。(2)前提:
16、环境与经济协调发展。(3)特点:多层次、多功能的农业生产。(4)实例:留民营村生态农业系统。知能拓展知能拓展提升一生态系统的营养结构分析与构建提升一生态系统的营养结构分析与构建一、食物网中生物数量的变化分析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,但随着其数量增加,种内斗争加剧,种群密度还要下降,直到趋于稳定。3.“中间”营养级生物减少的情况,举例如下:若青蛙突然减少,则以它为食的蛇将减少,鹰过多捕食兔和食草鸟,从而导致兔、食草鸟减少,因鹰不只捕食蛇一种生物,一段时间内它可以依靠其他食物来源维持数量基本不变。二、食物链(网)的构建方法1.依据种群数量变
17、化曲线图构建图1(1)分析依据:先上升、先下降者为被捕食者。(2)食物链:乙丙甲(图1)。2.依据所含能量(生物量)构建图2图3(1)分析依据:根据营养级间能量传递效率10%20%,可确定相邻两个营养级能量差别在5倍左右,若能量相差在5倍以内,很可能为同一营养级。(2)结果:图2可形成一条食物链:丙甲乙丁。图3生物可形成食物网:。(1)信息:古树上有红蜘蛛、蚜虫、草蛉、七星瓢虫、麻雀、花喜鹊6种动物,它们之间的关系是草蛉、七星瓢虫捕食红蜘蛛、蚜虫;红蜘蛛、蚜虫以植物的各器官为食物;麻雀、花喜鹊以红蜘蛛、蚜虫、草蛉为食。(2)依据捕食关系直接绘图如下:3.根据提供的捕食方面的信息构建4.根据生物
18、体内有害物质的含量构建假设在这5个种群构成的食物网中,消费者只能以其前一个营养级的所有物种为食。种群甲乙丙丁戊重金属含量(g/kg鲜重)0.00370.00370.0350.0350.34(2)分析结果:(1)分析依据:生物的富集作用。重金属、农药等有害物质被生物体吸收后难以排出体外,所以此类物质会随着食物链逐级积累,即营养级越高的个体中含有有害物质的量越多,其含量往往是上一营养级个体含量的510倍。提升二生态系统的功能与稳定性模型提升二生态系统的功能与稳定性模型1.“箭头分析法”分析常见物质循环模型(1)“三看法”快速判断(2)模式图常见变式分析图1中,A为生产者,B为大气中CO2库,C为消
19、费者,D为分解者。图2中,A为生产者,B为大气中CO2库,C为初级消费者,D为次级消费者,E为分解者。图3中,E为生产者,A为大气中CO2库,B、D、F为消费者,C为分解者。2.理解常考的两种能量流动模型(1)第二营养级的能量流动过程模型图中箭头指的是摄入量,若没有箭头,则代表的是同化量。(2)“拼图法”分析能量流动过程3.解读抵抗力稳定性和恢复力稳定性的关系实践探究实践探究应用有关物质循环、能量流动和信息传递关系的分析应用有关物质循环、能量流动和信息传递关系的分析情境材料一位生态学家指出:“没有物质,什么都不存在;没有能量,什么都不会发生;没有信息,任何事物都没有意义。”问题探究(1)生态系
20、统中物质循环与能量流动有何关系?(2)信息传递在生态系统的物质循环和能量流动中有何作用?(3)物质循环、能量流动与信息传递的范围相同吗?(4)有人说,生物圈是一个可以实现物质和能量自给自足的系统,你同意他的观点吗?请说出理由。要点点拨(1)物质循环与能量流动同时进行、相互依存,不可分割。能量的固定、储存、转移和释放都离不开物质的合成和分解等过程;物质作为能量的载体,使能量沿着食物链(网)流动;能量作为动力,使物质能够不断地在生物群落和无机环境之间循环往返。(2)信息传递可决定物质循环和能量流动的方向和状态。(3)不相同。物质循环发生的范围是生物圈;能量流动发生在生态系统内部;信息传递可以在生态系统的各个成分间进行,包括生物与生物之间,以及生物与无机环境之间。(4)生物圈在物质上可自给自足,但在能量上不能自给自足,因为物质可以在生物圈内循环利用,而能量不能循环利用它必须由生物圈外的太阳能源源不断地输入才能维持正常运转。