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生物学基础知识复习学案 全国生物学联赛辅导教案
生态学-4
生态系统生态学
一、生态系统的基本概念生态系统一词是英国植物生态学家A. G. Tansley于1935年首先提出来的。
生态系统一词是指在一定的空间内生物的成分和非生物的成分通过物质的循环和能量的流动互相作用，互相依存而构成的一个生态学功能单位。
在自然界只要在一定空间内存在生物和非生物两种成分，并能互相作用达到某种功能上的稳定性，这个整体就可以视为一个生态系统。因此在我们居住的这个地球上有许多大大小小的生态系统，大至生物圈或生态圈，海洋，陆地，小至森林，草原、湖泊和小池塘。在自然界只要在一定空间内存在生物和非生物两种成分，并能互相作用达到某种功能上的稳定性，哪怕是短暂的，这个整体就可以视为一个生态系统。
生态系统的基本特性：
（1）生态系统是生态学上的一个结构和功能单位，属生态学研究最高层次。 （2）生态系统内部具有自我调节能力。生态系统的结构越复杂，物种数目越多，自我调节能力也越强。但生态系统的自我调节能力是有限度的，超过了这个限度，调节就失去作用。
（3）能量流动、物质循环和信息传递是生态系统的三大功能： ①能量流动是单方向的； ②物质流动是循环式的；
③信息传递则包括营养信息、化学信息、物理信息和行为信息，构成信息网。
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物种组成的变化、环境因素的改变和信息系统的破坏是导致自我调节失效三个主要原因。
（4）生态系统中营养级的数目受限于生产者所固定的最大能值和这些能量在流动过程中的巨大损失，因此生态系统营养级的数目通常不会超过5-6个。
（5）生态系统是一个动态系统，要经历一个从简单到复杂，从不成熟到成熟的发育过程，其早期发育阶段和晚期发育阶段具有不同的特性。
生态系统概念的提出为生态学研究和发展奠定了新的基础，极大地推动了生态学的发展。
二、生态系统的组成成分及三大功能类型
任何一个生态系统都是由生物成分和非生物成分两部分组成的： 1.生态系统中的非生物成分
（1）无机物质：包括处于物质循环中的各种无机物，如O2、N2、CO2，H2O和无机盐等。
（2）有机化合物：包括蛋白质、糖类、脂类和腐殖质等。 （3）气候因素：如温度、湿度、风、雨和雪等。 2.生态系统中的生物成分
（1）生产者（producers）：指能利用简单的无机物质制造食物的自养生物，主要是各种绿色植物，也包括蓝绿藻和一些能进行光合作用的细菌。
（2）消费者（consumers）：异养生物，主要指以其他生物为食的各种动物，包括植食动物、肉食动物、杂食动物和寄生动物等。
（3）分解者（decomposers）：异养生物，它们分解动植物的残体、粪便和各种复杂的有机化合物，吸收某些分解产物，最终能将有机物分解为简单的无机物，而这些无机物参与物质循环后可被自养生物重新利用。分解者主要是细菌和真菌，也包括某些原生动物和蚯蚓、白蚁、秃鹫等大型腐食性动物。
按生态系统中的生物成分的作用可划分为三大类群，即生产者、消费者和分
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解者
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，由于它们是依据其在生态系统中的功能划分的而与分类类群无关，所以又被称为生态系统的三大功能类群。
对于生态系统三大功能类群的理解：
（1）生产者包括所有绿色植物、蓝绿藻和少数化能合成细菌等自养生物，这些生物可以通过光合作用把H2O和CO2等无机物合成为碳水化合物，蛋白质和脂肪等有机化合物，并把太阳辐射能转化为化学能，贮存在合成有机物的分子键中。生产者是生态系统中的最基本和最关键的生物成分。
（2）消费者是指依靠活的动植物为食的动物，它们归根结底都是依靠植物为食，即直接取食植物或间接取食以植物为食的动物。直接吃植物的动物叫植食动物，又叫一级消费者，如蝗虫、兔、马等；以植食动物为食的动物叫肉食动物，也叫二级消费者，如食野兔的狐和猎捕羚羊的猎豹等；以后还有三级消费者或二级肉食动物、四级消费者或叫三级肉食动物，直到顶位肉食动物。消费者也包括杂食动物（食动植物），食碎屑者（食动植物残体）、寄生生物（取食其他生物的组织、营养物和分泌物）。
（3）分解者在生态系统中的基本功能是把动植物死亡后的残体分解为比较简单的化合物，最终分解为最简单的无机物并把它们释放到环境中去，供生产者重新吸收和利用。由于分解过程对于物质循环和能量流动具有非常重要的意义，所以分解者在任何生态系统中都是不可缺少的组成成分。分解者包括细菌和真菌和以动植物残体和腐殖质为食的各种动物，有人则把这些动物称为大分解者，而把细菌和真菌称为小分解者。
三、食物链和食物网 1.食物链和食物网的概念
植物所固定的能量通过一系列的取食和被取食关系在生态系统中传递，我们把生物之间存在的这种传递关系称为食物链（food chains）。由于受能量传递效率的限制，食物链的长度不可能太长，一般有4-5个环节构成，最简单的食物链有
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3个环节构成，例如，草→兔→狐狸。
在生态系统中生物之间实际的取食和被取食关系并不像食物链所表达的那么简单，食虫鸟不仅捕食瓢虫，还捕食蝶蛾等多种无脊椎动物，而且食虫鸟也不仅被老鹰捕食，而且也是猫头鹰的捕食对象，甚至鸟卵也常常成为鼠类或其它动物的食物。在生态系统中，生物成分之间通过能量传递关系存在着一种错综复杂的普遍联系，这种联系象是一个无形的网把所有生物都包括在内，使它们彼此之间都有着某种直接或间接的关系，这就是食物网。一个复杂的食物网是使生态系统保持稳定的重要条件，一般认为，食物网越复杂，生态系统抵抗外力干扰的能力就越强；食物网越简单，生态系统就越容易发生波动。
2.食物链的类型
生态系统中存在三种主要食物链，即捕食食物链、碎屑食物链和寄生食物链。 捕食食物链虽然是人们最容易看到的，但它在陆地生态系统和很多水生生态系统中并不是主要的食物链,只在某些水生生态系统中，捕食食物链才会成为能流的主要渠道，在陆地生态系统中，净初级生产量只有很少一部分通向捕食食物链。
四、营养级和生态金字塔
营养级是指处于食物链某一环节上的所有生物种的总和。因此，营养级之间的关系不是指一种生物与另一种生物之间的营养关系，而是指一类生物与处在不同营养层次上另一类生物之间的关系。
生产者的绿色植物和所有自养生物都位于食物链的起点，即食物链的第一环节，它们构成了第一个营养级。所有以生产者，主要是绿色植物，为食的动物都属于第二个营养级，即植食动物营养级。第三个营养级包括所有以植食性动物为食的肉食动物。以此类推，还可以有第四个营养级，即二级肉食动物营养级和第五个营养级等。由于食物链的环节数目是受到限制的，所以营养级的数目也不可能很多，一般限于3-5个。营养级的位置越高，归属于这个营养级的生物种类和数量就越少，当少到一定程度的时候，不可能再维持另一个营养级中生物的生存了。
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生物学联赛普通生态学教案(生态系统生态学)
