生态系统
毒点1生态系统的概念
生态系统就是在一定时间、空间中共同栖居着的所有生物(即生物群落)与其环境之 间由于不断地进行物质循环、能量流动、信息传递而形成的统一整体。生态系统的范围可 大可小,相互交错,最大的生态系统是生物圈,最为复杂的生态系统是热带雨林生态系统, 人类主要生活在以城市和农田为主的人工生态系统中。生态系统是开放系统,为了维系 自身的稳定,生态系统需要不断输人能量,否则就有崩溃的危险;许多基础物质在生态系 统中不断循环,其中碳循环与全球温室效应密切相关。生态系统是生态学领域的一个主 要结构和功能单位,属于生态学研究的最高层次。
考点2生态系统的组成
生态系统的组成成分:非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者,其中生产者为 主要成分。不同的生态系统有森林生态系统、草原生态系统、海洋生态系统、淡水生态系 统(分为湖泊生态系统、池塘生态系统、河流生态系统等)、农田生态系统、冻原生态系统、 城市生态系统等。其中.无机环境是一个生态系统的基础.其条件的好坏直接决定生态系 统的复杂程度和其中生物群落的丰富度;生物群落反作用于无机环境,生物群落在生态系 统中既在适应环境,也在改变着周边环境的面貌;各种基础物质将生物群落与无机环境紧 密联系在一起,而生物群落的初生演替甚至可以把一片荒凉的裸地变为水草丰美的绿洲。 生态系统各个成分紧密联系,使生态系统成为具有一定功能的有机整体。
考点3生产者
生产者在生物学分类上主要是各种绿色植物,也包括化能合成细菌与光合细菌,它们 都是自养生物。绿色植物与光合细菌利用太阳能进行光合作用合成有机物,化能合成细 菌利用某些物质氧化还原反应释放的能量合成有机物,如硝化细菌通过将氨氧化为硝酸 盐的方式利用化学能合成有机物。
生产者在生物群落中起基础性作用,它们将无机环境中的能量同化(同化量就是输人 生态系统的总能量),以维系整个生态系统的稳定,其中,各种绿色植物还能为各种生物提 供栖息、繁殖的场所。生产者是生态系统的主要成分,是连接无机环境和生物群落的桥梁。
考•点4消费者
消费者是指以动植物为食的异养生物,消费者的范围非常广,包括了几乎所有动物和 部分微生物(主要有真细菌),它们通过捕食和寄生关系在生态系统中传递能量-其中,以 生产者为食的消费者被称为初级消费者,以初级消费者为食的被称为次级消费者,其后还 有三级消费者与四级消费者。同一种消费者在一个复杂的生态系统中可能充当多个级 别,杂食性动物尤为如此,它们可能既吃植物(充当初级消费者),又吃各种食草动物(充当 次级消费者),有的生物所充当的消费者级别还会随季节而变化。
考点5分解者
分解者又称还原者,它们是一类异养生物,以各种细菌和真菌为主,也包含蛙螂、蚯蚓 等腐生动物。
分解者可以将生态系统中的各种无生命的复杂有机质(尸体、粪便等)分解成水、二氧 化碳、铉盐等可以被生产者重新利用的物质,完成物质的循环。因此,分解者、生产者与无 机环境就可以构成一个简单的生态系统。分解者是生态系统的必要成分,是连接生物群 落和无机环境的桥梁。
一个生态系统只需生产者和分解者就可以维持运作,数量众多的消费者在生态系统 中起加快能量流动和物质循环的作用,可以看成是一种催化剂。
考点6生态系统的垂直层次结构
生态系统的垂直层次结构,一般可分为以下三个大层次。
(D±层,即自养层绿色带,主要包括植物的茎叶部分。这一层以光能固定、简单无机 物的利用和复杂有机物的合成为主要过程。
(2) 中层,即异养层动物带,主要包括草食动物、肉食动物和昆虫等。这一层以活的有 机体的消费与转化为主要过程。
(3) 下层,即异养层棕色带,包括土壤、沉积物、根、腐烂有机物、土壤微生物等。这一 层以复杂有机物的分解、利用、重组合为主要过程。
考点7生态系统的水平结构
生态系统二维空间的水平结构,主要表现在种群的水平配置格局,即分布状况和多 度,可分为以下三种状况。
(1) 均匀分布。生物种群的分布是均匀的,在二维平面空间上各占有一定的面积。这 种格局在自然生态系统中一般比较少见。
(2) 团块分布。生物种群在平面空间内间断地成群分布,因而形成簇生团块状(植物) 或大小不同的集群(动物),如盐碱地上的碱蓬,随着土壤碱斑而成团块状分布。
(3) 随机分布。种群在二维空间分布上彼此独立,生物个体之间有一定的距离,但分 布不规则,这是生态系统平面结构主要格局。
生态系统的平面结构还表现在不同类型或不同结构方式的生态系统镶嵌在一起,表 现出丰富多彩的秀丽景观。特别是在农业生态系统中,由于人工控制生物种群分布格局 的关系,呈现出更加复杂的镶嵌结构,将大地装扮得更加美丽多姿。
考点8初级生产
初级生产是指植物性生产,它是生态系统中第一次能量固定。植物所固定的太阳能 或所制造的有机物质,称为初级生产量或第一性生产量,实际就是绿色植物进行光合作用 生产有机物的能力。动物以植物产品为原料,通过生命活动转化为动物能的过程,称为次 级生产,也叫第二性生产。初级生产的过程可以用下列的方程式来表示:
6CO2 + 12H2O H12。6 + 6()2 + 6 压 O
叶绿体
上式中的c6h12o6代表糖类,它包括蔗糖、淀粉和纤维素等。
考点9食物链
食物链是指自然界中物种与物种之间的取食与被取食关系。
食物链是通过食物营养关系在生物成员之间建立起来的序列,是生物通过一系列的 取食从植物中逐渐转移其固定的有机物而形成的生物链。食物链中的每一个环节都处于 不同的营养层次,也称为营养级。由于食物链的长度不是无限的,所以一般营养级不超过 五级。食物链可分为捕食链、腐屑链、寄生链和混合链。
- 捕食链也称为草牧链、放牧链、植食链等。
- 腐屑链又称为残屑链、碎屑链等。
- 寄生链是以寄生方式喂养生物而形成的食物链。
- 混合链是指构成食物链的环节,既有生物,也有腐食型生物。
考点,10水循环
从总体上来说,水可以分为五部分,即大气中的水、地表水、地下水、土壤中的水和动 植物的蒸发水。地球上的水时刻都在运动。水从一个系统输出,必然会输入另一个系统。 海洋水、陆地水和大气水通过固体、液体和气体三相的变化,不停进行交换,这种交换称为 水循环。
水循环具有以下特点:
- 水循环的驱动力是太阳能。
- 水循环中主要是水的形态的变化(除光合作用外)或物理变化。
- 属于气相循环。
- 大气库小,但非常活跃,平均10天就可以周转一次,而其他库的水周转期要长得 多,如地下水周期为5 000年。因为周转快,如夏季植物体内的水周转只需2〜3天,所以 生物库虽小,但径流的水量是巨大的。
- 水循环在局部很不均匀,但从全球来看,蒸发和降水能起到很好的调节作用。
- 植被对水的循环有很大的影响,可以影响降水、气候及水的再分配。
考点11氮循环
氮是生命物质的关键组分,地球上的氮素很多,但94%在岩石圈中,不参与循环,其 余的6%大部分储存在大气中,而大气中分子态的氮不能为大多数生物利用。自然界的 氮循环可分为三个亚循环,即元素循环、自养循环和异养循环。
氮循环中主要的化学过程:
(1) 固氮作用:固氮细菌和藻类将大气中的分子态氮转化成固氮,这是植物生长所需 氮的主要来源。与豆科植物共生的根瘤菌固氮能力很强,如紫花苜蓿,每公顷固氮350 公斤。
(2) 硝化作用:将氨和钱氧化成硝酸根以及用于蛋白质合成的氨基状态。
(3) 脱氮作用:一些细菌作用将硝酸盐转化为氧化亚氮和分子态氮,最终使氮元素返 回大气。
(4) 挥发作用:土壤中的氮或动、植物的分解排泄物以氮的气态形式直接散逸到大气 层中。
考点12碳循环
碳是一切生物体中最基本的成分,有机体干重的45%以上是碳,碳是生命的基石。 地球上的碳非常多,绝大部分以碳酸盐和非碳酸盐的沉积物的形式贮存在岩石圈中,还有 一小部分存在于沉积岩中。
考点13生态系统稳定的条件
(1) 系统组成的多样性。组成系统的物种越复杂,层次相对越多,系统的反馈控制和 多层次多元重复控制的效应就越强,系统的稳态机制就更能充分发挥其作用。
(2) 干扰不能超过一定限度。生态系统对外来的压力和干扰有一定的抵抗和适应能 力,但这个适应能力是有一定限度的,超过这个限度系统就要受到破坏,这个限度被称为 生态阈限(阈值)。
(3) 生态系统的演化阶段。幼年生态系统处在演替开始阶段,各组成部分间尚未形成 足够有效的负反馈控制,在外部环境变化时,往往易于波动。成熟的生态系统逐渐建立了 比较完善的负反馈和多元重复控制,稳定性随之逐渐增强。例如,耕作历史长的农田,产 量高而稳定;处于顶级群落的森林生态系统,其稳定性就更强。
(4) 环境影响。在恶劣的环境条件下形成的生态系统,其组成成分少、结构简单、脆 弱、稳定性差;反之,稳定性较强。例如,荒漠化生态系统、盐渍化生态系统等在恶劣环境 条件下形成的都属于比较脆弱的、易被破坏的生态系统。
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