第三章 生态系统及其稳定性（5份）

(共47张PPT)
第1节 生态系统的结构
第3章 生态系统及其稳定性
教学目标
1. 通过分析具体生态系统中生物与生物、生物与非生物环境的关系，建立生态系统的概念。
2. 对几个典型生态系统的组成成分进行分析、比较、归类，归纳概括各组成成分的作用及相互关系，建构生态系统的结构模型。
3. 通过对实例的分析讨论，建立食物链和食物网的概念。
4. 尝试运用系统分析的方法，分析几种典型的生态系统。
大豆是发源于我国的重要粮食作物。大豆田里生长着稗（bài）草、苘（qǐnɡ）麻、鸭跖（zhí）草等多种杂草，分布着七星瓢虫、大豆蚜等动物，土壤里还有蚯蚓、线虫，以及多种微生物。每公顷大豆与共生根瘤菌每年固氮可以超过100kg。
1.大豆根系会给土壤带来哪些变化？
2.大豆与其他生物之间存在什么关系？
大豆的根会吸收土壤中的水和无机盐，使土壤的水和无机盐减少；
大豆根的呼吸作用会增加土壤中CO2的含量；
大豆与根瘤菌互利共生固氮，会增加土壤中氮的含量；
死亡和脱落的大豆根，会增加土壤中有机物的含量。
种间竞争：大豆与稗草、苘麻、鸭跖草； 捕食：大豆蚜与大豆；
互利共生：大豆与根瘤菌。
3.根据以上讨论结果，请用一句话概括生物与环境的关系
非生物环境的状况，决定了哪些生物能够在这一区域内定居和繁衍；
生物群落的存在又改变着环境；
生物群落与非生物环境有着密不可分的关系。
问题探讨
说明
生物群落和非生物环境有着密不可分的关系
生物圈包括
一、生态系统的范围
在一定空间内，由生物群落与它的非生物环境相互作用而形成的统一整体。
个体
种群
群落
非生物环境
生态系统
生物圈
2.生态系统的范围
生态系统的空间范围有大有小；
生物圈是地球上最大的生态系统；
环境的总和
地球上的全部生物及其非生物
1.生态系统的概念
3.生态系统的类型
水域生态系统
自然生态系统
人工生态系统
海洋生态系统
陆地生态系统
淡水生态系统
森林生态系统
草原生态系统
荒漠生态系统
冻原生态系统
农田生态系统
人工林生态系统
果园生态系统
城市生态系统
生态系统
森林生态系统
海洋生态系统
草原生态系统
湿地生态系统
荒漠生态系统
生物圈——地球上最大的生态系统
现学现用：判断以下例子是否为生态系统？
① 一片树林____　
② 一片草原上的所有生物____　
③ 一个动物园中的全部动物和植物____　
④ 一个果园中的全部果树及其非生物环境____　
⑤ 一个果园中的全部生物及其非生物环境____
⑥ 生物圈____
⑦ 一块朽木____
⑧ 三千湖水库____
是
否
否
否
是
是
是
是
二、生态系统具有一定的结构
要分析生态系统的结构，首先要分析生态系统有哪些________，以及_________________。
生态系统的营养结构:
生态系统的结构
生态系统的组成成分
食物链和食物网
分析生态系统的结构
生态系统1 某荒漠生态系统
我国西北半干旱区，豆科植物柠条常被用来进行人工固沙。柠条扎根于沙粒间，顽强生长形成灌丛。在某沙化地区合理种植柠条之后，群落内物种丰富度逐渐增加并趋于稳定。群落中有地锦、胡枝子、画眉草、狗尾草、猪毛蒿等植物。还分布着多种动物，其中，植食性的有蝗虫、蝼蛄、叶蛾、土蜂等；肉食性昆虫或其他小动物有姬蜂、步甲、园蛛、蜈蚣等。在柠条根系周围的土壤中，生活着难以计数的真菌、细菌、放线菌。群落处于稳定状态时，群落所栖居的土壤表层含水量增加，土壤养分也在改善。
生态系统2 某池塘生态系统
下图为一个池塘生态系统的示意图。
分析生态系统的结构
1.分析上述生态系统中生物之间的食物关系，你能画出多少条食物链？与其他同学画出的食物链进行比较，分析各自的食物链是否需要修改，共同完善该生态系统的食物链和食物网。
水草
草鱼
青鱼
虾
草履虫
水蚤
团藻
栅藻
乌鳢
举例
植物 植食性
动物 肉食性动物 微生物 非生物成分
荒漠
生态
系统
柠条、地锦、
胡枝子、
画眉草、狗尾草、猪毛蒿 蝗虫、蝼蛄、叶蛾、土蜂
姬蜂、步甲、园蛛、蜈蚣
真菌、细菌、放线菌 阳光、热、空气、水……
池塘
生态
系统 栅藻、团藻、水草 草履虫、水蚤、田螺、草鱼 青鱼、黑鱼 细菌、真菌 阳光、热、空气、水……
动物，包括植食性动物、肉食性动物、杂食性动物和寄生动物等。
消费者
自养生物，主要是绿色植物。
生产者
光、热、水、空气、无机盐等。
非生物的物质和能量
分解者
能将动植物遗体残骸中的有机物分解成无机物，主要是细菌和真菌。
2.按照不同种类生物营养方式，及它们在生态系统的作用，将上述生态系统中生物归类。
3.上述生态系统，食物链之外还有哪些成分？它们对生态系统是不可缺少的吗？为什么？
生物获取物质和能量的途径
植物 植食性
动物 肉食性动物 微生物
荒漠
生态
系统
柠条、地锦、
胡枝子、
画眉草、狗尾草、猪毛蒿 蝗虫、蝼蛄、叶蛾、土蜂
姬蜂、步甲、园蛛、蜈蚣
真菌、细菌、放线菌
池塘
生态
系统 栅藻、团藻、水草 草履虫、水蚤、田螺、草鱼 青鱼、黑鱼 细菌、真菌
通过光合作用，将太阳能转化为化学能，储存在有机物中。
植物
通过捕食植物或其他动物获得物质和能量。
动物
通过分解动植物的遗体和动物的排遗物等获得物质和能量。
微生物
4.每个生物体的生存都离不开物质和能量。这些生物是怎样获得物质和能量的？不同种类的生物获取物质和能量的途径一样吗？
5.参照一般系统的结构模式图，尝试画出生态系统的结构模型。
1．生态系统的组成成分
非生物的
物质和能量
生产者
分解者
消费者
生态系统
光、热、水、空气、无机盐等。
自养生物，主要是绿色植物。
动物，包括植食性动物、肉食性动物、杂食性动物和寄生动物等。
能将动植物遗体残骸中的有机物分解成无机物，主要是细菌和真菌。
二、生态系统具有一定的结构
1. 非生物的物质和能量
光、
热、
水、
空气、
无机盐
(1)主要组成:
(2)作用:
(3)地位:
是生态系统的必需成分
2. 生产者
_____生物，主要是_________，还包括_________和______________(如硝化细菌)等；
自养
绿色植物
光合细菌
化能合成细菌
(1) 主要组成:
(2) 作用(以光合自养型为例):
(3)地位:
通过光合作用，将太阳能固定在它们所制造的有机物中，将太阳能转化成化学能，从而可以被生物所利用
是生态系统的基石
3. 消费者
主要是______，包括_______动物、______动物、________动物和_____动物，还包括其他____生物(如菟丝子、胞内寄生菌)；
动物
植食性
肉食性
杂食性
寄生
寄生
(1) 主要组成:
(2) 作用:
(3) 地位:
① 将有机物转化为无机物，加快生态系统的物质循环
② 对于植物的传粉和种子的传播等具有重要作用。
是生态系统的最活跃的成分
4. 分解者
主要是营_____生活的_____和_____，还包括营_____生活的动物(如蚯蚓、蜣螂、秃鹫等);
腐生
细菌
真菌
腐生
将动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物
(2) 作用:
(3) 地位:
是生态系统的必需的关键成分
(1) 主要组成
立功的中国屎壳郎
18世纪后，澳大利亚从欧洲引进了有胎盘的牛羊（那里只有鸭嘴兽和袋鼠之类），结果牛羊大量繁殖，牛羊粪大量散布于草原，孽生了大量的蝇类，带来严重的危害。澳大利亚虽也有屎壳郎，但它们只爱吃袋鼠的粪结果科学家送去了中国的屎壳郎，帮助清除了牧场上的牛羊粪，减少了蝇类的危害。
1、植物都是生产者吗？
2、生产者都是植物吗？
3、动物都是消费者吗？
4、消费者都是动物吗？
5、细菌都是分解者吗？
6、分解者都是细菌吗？
7、自养型生物一定是生产者吗？
8、营腐生生活的生物一定是分解者吗？
菟丝子——消费者
蚯蚓、蜣螂、粪金龟子
——分解者
蓝藻、光合细菌、
化能合成作用的细菌
硝化细菌，光合细菌
病毒，菟丝子
蚯蚓、蜣螂（动物）；
蘑菇（真菌）
是
是
有些生物具有双重“身份”
生产者：进行光合作用
消费者：捕食昆虫
消费者：生活在肠道中
分解者：生物在腐烂的有机体中
属于热带食虫植物，其拥有一个独特的吸取营养的器官:捕虫笼，捕虫笼呈圆筒形，下半部稍膨大，笼口上具有盖子，因其形状像猪笼而得名。
猪笼草
猪笼草叶的构造复杂，分叶柄、叶身和卷须。卷须尾部扩大并反卷形成瓶状，可捕食昆虫。叶身可进行光合作用。
名称 营养方式 主要组成 作用 地位
非生物的
物质和能量
生产者
消费者
分解者
联系
光、热、水、空气、无机盐等。
为生物提供物质和能量，是生物群落赖以生存和发展的基础。
必需成分
自养
自养生物，主要是绿色植物，也包括光合细菌和化能合成细菌等。
通过光合作用，将太阳能固定在它们所制造的有机物中，将太阳能转化成化学能，从而可以被生物所利用
基石
异养
主要是动物，以及各种营寄生生活的生物
① 将有机物转化为无机物，加快生态系统的物质循环；② 对于植物的传粉和种子的传播等具有重要作用。
最活跃的成分
异养
主要是营腐生生活的细菌和真菌，还包括营腐生生活的动物。
将动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物
必需成分
紧密联系，缺一不可，使生态系统成为一个统一的整体
生产者、消费者、分解者的关系
紧密联系，缺一不可
CO2等
生
产
者
遗体、粪便等
植食性动物
肉食性动物1
肉食性动物2
分解者
①
②
③
④
分解者
③
③
③
①__________ ②_________
③__________ ④_________
光合作用等
分解作用
呼吸作用
捕食
各组成成分之间的紧密联系，才使生态系统成为一个统一的整体，具有一定的结构和功能。
生态系统的结构模型
A
B
C
D
1
2
3
4
5
6
7
生产者
消费者
分解者
非生物的物质和能量
呼吸作用
光合作用（化能合成作用）
捕食
遗体
呼吸作用
分解作用
遗体或排遗物
A
B
C
D
B
D
A
C
现学现用：说出两图中字母对应的各成分名称，并总结识图规律。
A________________
B________________
C________________
D________________
消费者
分解者
非生物的物质和能量
生产者
A________________
B________________
C________________
D________________
生产者
分解者
消费者
非生物的物质和能量
1.先找双箭头，双箭头两边必定为生产者和非生物的物质和能量，其中，多数箭头为指出去的为生产者；
2.剩下的为消费者和分解者，消费者箭头指向分解者
3、消费者可能有多个
“螳螂捕蝉，黄雀在后”体现的是一种很常见的捕食关系，这是一条食物链吗？
不是
那怎样才是一条完整的食物链？
2.食物链和食物网
第一营养级
第二营养级
第三营养级
第四营养级
第五营养级
生产者
消费者
消费者
消费者
消费者
（生态系统的营养结构）
初级
次级
三级
四级
食物链中第一营养级一定是________；
消费者的营养级级别=其消费者级别_____。
生产者
+1
箭头表示捕食关系，方向具有不可逆性，是长期自然选择的结果
①食物链的组成：
生产者+消费者，
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。
食物链一般不超过五个营养级。
玉米
蝗虫
蛙
蛇
鹰
不包括分解者和非生物的物质和能量；
生物之间由于捕食关系而形成的一种联系。
（1）食物链：
②起始点:
③方向：
④可变性：
⑤营养级个数：
⑥消费者的营养级级别=其消费者级别＋1
食物链上一般不超过五个营养级，想一想，这是为什么？
各个营养级的生物都会因呼吸作用消耗掉大部分能量，其余能量有一部分流入分解者，只有一小部分能够被下一营养级的生物利用，流到第五营养级时，余下的能量很少（即能量沿食物链的流动是逐级递减的，营养级越高获得的能量越少），甚至不足以养活一个种群，因此食物链一般不超过五个营养级。
旁栏思考题
食物链彼此相互交错的复杂营养关系。
①形成原因：
在生态系统中，一种绿色植物可能是多种植食性动物的食物，而一种植食性动物既可能吃多种植物，也可能被多种肉食性动物所食。
②特点：
（2）食物网：
① 在食物链中只有捕食关系，在食物网中既有捕食关系，又有种间竞争关系。
② 同一种生物在不同的食物链中，可以占据不同的营养级。
（3）食物链和食物网的功能
②一般认为，食物网越复杂，生态系统抵抗外界干扰的能力就越强。
①错综复杂的食物网是生态系统保持相对稳定的重要条件
如果一条食物链的某种动物减少或消失，它在食物链上的位置可能会由其他生物来取代。
原因：
04
食物链和食物网 实例
某陆地生态系统的食物网
①食物网中共有多少条食物链？
④若青蛙灭绝，对此食物链和生态系统的影响？
②草和兔，兔和鼠，蛇和鹰的关系是 ？
⑤食物网的意义？
③蛇占有几个营养级
若“天敌”减少,被捕食者数量增加，但随着数量增加，种内斗争加剧，种群密度还要下降，直到趋于稳定, 则被捕食者数量变化是 。
若第一营养级生物数量减少,则会导致其他的生物数量都 ,即出现连锁反应,因为第一营养级的生物是其他生物直接或间接的食物来源。
（5）食物链(网)中各营养级生物数量的变动分析
减少
先增加后减少最后趋于稳定
1. 处于食物链中第一营养级生物减少的情况
2.“天敌”减少的情况
(6)某些有害物质会通过食物链富集
某些有害物质会通过食物链的各营养级，在生物体内逐渐富集，这一过程称为生物富集(或生物放大)。
海水
沉积物
浮游植物
浮游动物
无脊椎动物
鱼
海鸟
海洋哺乳动物
0.000002mg/L
0.005~0.16mg/L
8mg/kg
10mg/kg
5~11mg/kg
1~37mg/kg
110mg/kg
160mg/kg
如下图：PCB(多氯联苯)通过食物链在生物体内不断富集
4.食物网实例分析
（1）图中有_____条食物链；
（2）图中属于次级消费者的有：
________________________；
图中属于第二营养级的有：
________________________；
（3）鹰和蛇的种间关系：______________；
（4）蛇处于第几营养级？_______________________
8
蛇、鹰、蛙、食虫昆虫、食虫鸟
鼠、食植昆虫
捕食和种间竞争
*在食物网中,两种生物之间的种间关系可能不止一种
第三、第四、第五营养级
*在食物网中的同一消费者的营养级并不是一成不变的，可能处于多个营养级
总结
捕食
练习与应用
一、概念检测
1. 研究表明，在我国华北地区某苹果园里生活着多种昆虫，害虫主要有卷叶蛾、蚧虫、蚜虫和食心虫等；害虫的天敌(即天敌昆虫)为草蛉、异色瓢虫、螳螂等；既非害虫又非害虫天敌的中性昆虫有蚊、蝇、蚂蚁等。在果园中种草，天敌昆虫的种类和数量都有增加。判断下列说法是否正确。
(1) 卷叶蛾、蚧虫、蚜虫等植食性动物是初级消费者。 ( )
(2) 卷叶蛾→螳螂→黄雀，构成一条食物链，其中螳螂位于第二营养级。 ( )
(3) 中性昆虫在果园生态系统中是多余的。( )
(4) 种草后，果园中的食物网更复杂，有助于果园生态系统抵抗外界干扰。 ( )
√
√
×
×
2. 食物链彼此相互交错形成食物网。以下有关食物网的说法正确的是 ( )
A. 每种动物可以吃多种植物
B. 每种生物都被多种生物捕食
C. 每种生物都只位于一条食物链上
D. 一种生物可能属于不同的营养级
Ｄ
3. 动物园里饲养着各种动物，栽培了多种植物。它们构成一个群落吗？动物园是个生态系统吗？
【答案】动物园中的全部生物不能说是一个群落，如不同种动物是分开饲养的，彼此之间没有内在联系和相互影响，不是一个有机的整体。同理，动物园中的全部动物和植物也没有相互依存、相互影响的关系，因此动物园不是一个生态系统。
二、拓展应用
下图是某海洋生态系统中，生产者固定太阳能的数量与水深关系的曲线。
请据图回答以下问题。
(1) 在远洋水域，从水深30 m处开始，
随着水深增加，固定太阳能的数量逐
渐减少，影响这一变化的非生物因素
主要是_______ 。
(2) 近海水域水深为________ 时，
生产者的数量最多。
(3 )生活在水深100 m以下的生物，
从生态系统的组成成分看，主要是
_________________。
阳光
10~15m
消费者、分解者(共33张PPT)
第3章 生态系统及其稳定性
第2节 生态系统的能量流动
呼吸作用
呼吸作用
呼吸作用
呼吸作用
生产者
（绿色植物）
初级消费者（植食性动物）
次级消费者（肉食性动物）
三级消费者（肉食性动物）
呼吸作用
……
分解者
能量在生态系统中是怎样流动的？
怎样理解生态金字塔？
本节聚焦
1
2
3
研究能量流动有什么实践意义？
假设你像小说中的鲁滨逊那样，流落在一个荒岛上，那里除了有能饮用的水，几乎没有任何食物。你身边尚存的食物只有一只母鸡、15kg玉米。
2.先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋，最后吃鸡。
流落荒岛
讨论：
你认为以下哪种生存策略能让你维持更长的时间来等待救援？
1.先吃鸡，再吃玉米。
A、先吃鸡，
再吃玉米
玉米
鸡
人
玉米
鸡
人
B、先吃玉米，同时用一部分玉米喂鸡，吃鸡产下的蛋，最后吃鸡。
提示：应该先吃鸡，再吃玉米（即选择1），若选择2，则增加了食物链的长度，能量逐级递减，最后人获得的能量较少。
生态系统中能量的_____、______、______和_____的过程，称为生态系统的能量流动。
散失
输入
传递
转化
一、生态系统的能量流动
生产者通过光合作用将光能转化成为化学能，固定在它们所制造的有机物中（其次还有化能合成作用）
1.输入
①能量来源:
太阳能
②能量流动的起点:
生产者固定的太阳能
③流经生态系统的总能量:
生产者所固定的全部太阳能
④能量输入方式:
若为人工生态系统，流经生态系统的总能量除生产者固定的太阳能总量，还有人工补充的能量（例如饲料中有机物中的化学能）
特别提醒：
2.传递：
①能量传递的途径（渠道）：
食物链和食物网
②能量传递的形式：
有机物中的化学能
3.转化：
太阳能
光合作用
有机物中的化学能
热能
呼吸作用
4.散失：
以热能形式散失
能量输入
种群
能量储存
能量散失
能量输入
某营养级
能量储存
能量散失
研究能量流动的基本思路
能量流经一个种群的情况可以图示如下：
能量输入
个体1
个体2
个体3
……
储存在体内的能量
呼吸作用散失的能量
储存在体内的能量
呼吸作用散失的能量
储存在体内的能量
呼吸作用散失的能量
以个体为研究对象，有很大的局限性和偶然性，如果个体死亡，数据可能不准确；不同个体间差异过大。
如果将这个种群作为一个整体来研究，则左图可以概括成下图形式，从中可以看出分析能量流动的基本思路。
如果以种群为研究对象，能量流动的渠道为食物链，在分析时，可能因为食物网的复杂性而影响结果的准确性。
如果将一个营养级的所有种群作为一个整体，那么左图将概括为何种形式呢？
可以比较精确地测量每一个营养级能量的输入值和输出值。
二、能量流动的过程
1.能量流经第一营养级的过程
99%
散失
1%
固定(同化)
生产者所固定的全部太阳能
用于生长
发育和繁殖
初级消费者
（植食性动物）
分解者利用
残枝 败叶
分解作用
散失
呼吸作用
散失
生长发育和繁殖
未利用
2.能量流经第二营养级的过程
初级消费者
摄入
初级消费者
同化
粪便
分解者利用
用于生长
发育和繁殖
次级消费者
摄入
遗体
残骸
呼吸作用
散失
呼吸作用
散失
…
未利用
流经第二营养级的总能量：
同化量
同化量
摄入量-粪便量
=
特别注意：
粪便属于上一营养级的同化量
能量流经第三、四营养级的过程与第二营养级的情况大致相同。
呼吸作用散失
某一营养级能量去路
流入下一营养级
被分解者分解
未利用
用于自身生长、发育和繁殖
呼吸作用
呼吸作用
呼吸作用
呼吸作用
生产者
（绿色植物）
初级消费者（植食性动物）
次级消费者（肉食性动物）
三级消费者（肉食性动物）
呼吸作用
……
分解者
归纳概括能量流动过程：
注意：
每个箭头及箭头的方向大小、菱形方块的大小代表什么含义？
初级消费者粪便中的能量属于以上哪个箭头的部分？
能量来源
呼吸作用散失
太阳能
生产者
能量去路
每个营养级
总能量
固定的太阳能总量
各级消费者
上一个营养级
生产者：
各级消费者：
同化总量
=摄入量-粪便量
流入下一营养级
被分解者利用
未利用
用于自身生长、发育和繁殖
归纳总结
生态系统中的能量流动
讨论
1.生态系统中的能量流动和转化是否遵循能量守恒定律，为什么？
遵循；
能量在生态系统中流动、转化后，一部分储存在生态系统生物体的有机物）中，另一部分在呼吸作用中以热能的形式散失，两者之和与流入生态系统的能量相等。
2.流经生态某生态系统的能量能否再回到这个生态系统中来？为什么？
不能，因为能量流动是单向的。
太阳能
未
固
定
生产者
464.6
62.8
12.6
呼吸作用
122.6
7.5
分解者
14.6
12.5
未利用
327.3
29.3
5.0
塞达伯格湖能量流动图解
植食性动物62.8
肉食性动物12.6
96.3
18.8
293
分析塞达伯格湖的能量流动
微量
图中数字为能量值，单位是J(cm2·a)(焦每平方厘米年）。图中“未固定”是指未被固定的太阳能，“未利用”是指未被自身呼吸作用消耗，也未被后一个营养级和分解者利用的能量。为研究方便起见，这里将肉食性动物作为一个整体看待。
营养级 流入能量 流出能量 (输入后一营养级) 出入比
生产者
植食性动物
肉食性动物 —— ——
分解者 —— ——
464.6
62.8
12.6
62.8
12.6
13.52%
20.06%
1.用表格的形式，将图中的数据进行整理。例如，可以将每一营养级上的能量“流入”和“流出”整理成为一份清单(“流出”的能量不包括呼吸作用散失的能量)。
2.计算“流出”该营养级的能量占“流入”该营养级能量的百分比。
微量
14.6
3.流入某一营养级的能量，为什么不会百分之百地流到下一个营养级
4.通过以上分析，你能总结出什么规律
流入某一营养级的能量主要有以下去向：一部分通过该营养级的呼吸作用散失了；一部分以排出物、遗体或残枝败叶的形式被分解者利用；还有一部分未能进入（未被捕食）下一营养级；其他的才是流入下一营养级的能量。所以，流入某一营养级的能量不可能百分之百地流到下一营养级。
生态系统中的能量流动是单向的；能量在流动过程中逐级递减。
分析塞达伯格湖的能量流动
二、能量流动的特点
1.单向流动：
在生态系统中，能量流动只能沿着______由___营养级流向____营养级，不可_____，也不能_________。
食物链
低
高
逆转
循环流动
（1）各营养级的生物都会因自身呼吸作用散失掉一部分能量。
（2）各营养级能量都要有一部分流入分解者。
（3）各营养级生物都不能全部被下一营养级捕食,各个营养级能量都有一部分未利用。
（4）生态系统中的能量流动一般不超过5个营养级。
原因：
2.逐级递减：
生态系统中能量流动是单向的。
能量在流动过程中逐级递减。
原因：
生物之间的捕食关系是长期自然选择的结果，一般不可逆转。
单向流动、
逐级递减
任何生态系统都需要不断得到来自系统外的能量补充，以便维持生态系统的正常功能。
能量传递效率＝ = ×100%
某一营养级的同化量
上一营养级的同化量
能量在相邻两个营养级间的传递效率为10%～20%
例2.如果A消耗10000 kg，
C最多增重_____千克，最少增重___千克
400
1
1.由生产者推导最高营养级（获得量）（知低求高）
获得能量最多：选最短食物链；按×20%计算
获得能量最少：选最长食物链；按×10%计算
10000
2000
400
1000
100
10
1
能量在食物链中传递的“最值计算”
2.由最高营养级推导生产者（消耗量）（知高求低）
需能量最多：选最长食物链；按÷10%计算
需能量最少：选最短食物链；按÷20%计算
演练1.右图表示某生态系统食物网的图解，
猫头鹰体重每增加1kg，至少消耗A约（ ）
A．100kg B．44.5kg
C．25kg D．15kg
C
浮游植物
浮游动物
小鱼
大鱼
1000kg
10%
10%
10%
20%
20%
25kg
1kg
例1：大鱼体重增加1kg，最多(最少）需要浮游植物多少千克
能量在食物链中传递的“最值计算”
例3.在右图的食物网中，如果C从B、F中获得的能量比为3∶1，C增重1kg，则最少需要消耗A多少kg？
3.在能量分配比例已知时，按比例分别计算，最后相加
沿食物链A→D→E→F→C逆推：1/4kg÷20%÷20%÷20%÷20%＝625/4kg
消耗A最少，按最高传递效率20%计算（前级是后级5倍）：
75/4kg+625/4 kg=175kg
沿食物链A→B→C逆推：3/4kg÷20%÷20%＝75/4kg
演练2如图食物网中，猫头鹰的食物有2/5来自兔，2/5来自鼠，1/5来自蛇，
则猫头鹰的体重若增加20 g，至少需要消耗植物的重量为(　　)
A．600 g　　　　 B．900 g
C．1 600 g D．5 600 g
　 已知高营养级求至少需要低营养级的能量时，需按照最大传递效率
进行计算，即
20×2/5÷20%÷20%＋20×2/5÷20%÷20%＋20×1/5÷20%÷20%÷20%
＝900(g)
B
演练3．根据图示的食物网，若黄雀的全部同化量来自两种动物，蝉和
螳螂各占一半，则当绿色植物增加G千克时，黄雀增加体重最多
是(　　)
A．G/75千克　　　 B．3G/125千克
C．6G/125千克 D．G/550千克
　 根据生态系统能量流动的最高传递效率20%，设黄雀增加
体重X千克，则根据题意可列出计算式：
X/2÷20%÷20%＋X/2÷20%÷20%÷20%＝G
A
X＝G/75千克
三、生态金字塔
第一营养级
第二营养级
第三营养级
第四营养级
1、能量金字塔
将单位时间内各营养级所得到的能量数值转换为相应面积（或体积）的图形，并将图形按照营养级顺序排列，可形成一个金字塔图形，叫做能量金字塔。
直观的反映出生态系统各营养级间能量的关系。
通常都是上窄下宽的金字塔形。
能量在流动中总是逐级递减的。
（1）概念：
（2）意义：
（3）特点：
原因：
直观的反映生态系统各营养级所容纳的有机物的总干重的关系。
2、生物量金字塔
用表示能量金字塔中的方法表示各个营养级生物量（每个营养级所容纳的有机物的总干重）之间的关系，即为生物量金字塔。
营养级
第四营养级
第三营养级
第二营养级
第一营养级
干重g/m2
1.5
11
37
809
营养级
第四营养级
第三营养级
大多也是上窄下宽的正金字塔形。
（1）概念：
（2）意义：
（3）特点：
原因：
一般来说植物的总干重通常大于植食性动物的总干重，而植食性动物的总干重也大于肉食性动物的总干重。
3、数量金字塔
用表示能量金字塔的方法表示各营养级的生物个体的数目比值关系，即为数量金字塔。
表明每个营养级中生物个体的数量。
可以是上窄下宽的正金字塔形，也可以是上宽下窄的倒置的金字塔形。
（1）概念：
（2）意义：
（3）特点：
原因：
营养级
第二营养级
第一营养级
个体数量
昆虫
树
营养级
第二营养级
第一营养级
个体数量
鼠
草
鼬
第三营养级
如果消费者的个体小而生产者的个体大，则会呈现倒置金字塔。
四、研究能量流动的实践意义
1.研究生态系统的能量流动，可以帮助人们将生物在时间、空间上进行合理配置，增大流入某个生态系统的总能量。
例如，间作套种、多层育苗、稻——萍——蛙等立体农业生产方式。
间作套种
多层育苗
稻—萍—蛙
2.研究生态系统的能量流动，可以帮助人们科学地规划和设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用；
例如，秸秆喂牲畜；粪便制作沼气；沼渣肥田，实现了对能量的多级利用，从而大大提高能量的利用率
秸秆饲料
沼气池
沼渣
（≠能量的传递效率）。
3.研究生态系统的能量流动，还可以帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。
例如，合理确定草场的载畜量，稻田除草、除虫等。
分析和处理数据
1926年，一位生态学家研究了一块玉米田的能量流动情况，得到如下数据。
1.这块田共收割玉米约10 000株，质量为6000kg。通过对玉米植株的化学成分进行分析，计算出其中共含碳2675kg。
2.据他估算，这些玉米在整个生长过程中通过细胞呼吸消耗的葡萄糖共2045kg。
请根据以上数据计算：
这些玉米的含碳量折合成葡萄糖是多少？这些葡萄糖储存的能量是多少？
3.1kg葡萄糖储存1.6×104kJ能量。
4.在整个生长季节，入射到这块玉米田的太阳能为8.5×109kJ.
=
2675 ÷72(C6)×180(C6H12O6)
6687.5kg
1.07×108kJ
6687.5×1.6×104kJ
=
这些玉米呼吸作用消耗的能量是多少？
2045×1.6×104kJ=
3.272×107kJ
这些玉米在整个生长季节所固定的太阳能总量是多少？呼吸作用消耗的能量占所固定太阳能的比例是多少？
1.07×108kJ+
3.272×107kJ=1.3972×108kJ
3.272×107÷1.3972×108=23.4%
这块玉米田的太阳能利用效率是多少？
1.3972×108÷8.5×109=1.64%
分析和处理数据
处理数据
根据计算结果，画出能量流经该玉米种群的图解，图解中应标明各环节能量利用和散失的比例
课堂小结(共32张PPT)
第3节 生态系统的物质循环
教学目标
1. 通过分析碳循环的过程，建构概念模型，概述生态系统的物质循环。
2. 通过分析比较生态系统物质循环和能量流动的过程，说明两者的关系。
3. 根据生态系统物质循环的规律，为科学、有效地利用生态系统中的资源等提出有价值的建议和措施。
4. 通过对案例的分析讨论，阐明生物富集的成因和危害，并提出科学的防治建议。
胡杨能抗干旱、御风沙、耐盐碱，可顽强地在荒漠中生存繁衍。然而，受水资源短缺的影响，一些远离水源的胡杨也难逃死亡的厄运。这些死亡的胡杨虽历经烈日和荒漠的摧残，却依然傲立于大漠，其枝干往往呈现出千姿百态的奇特造型。
讨论：
1.胡杨死亡后，为什么很长时间都没有腐烂？
荒漠中缺乏水分，分解者数量很少，因此死亡后的胡杨无法被快速分解
2.有研究表明，长有胡杨的荒漠土壤一般比草原的贫瘠，这是为什么？
荒漠中生产者的种类与数量很少，能制造的有机物总量就少，消费者与分解者也少，物质循环缓慢。
土壤中可供分解者分解的动植物遗体等很少，且分解速度较慢，因此土壤中积累的营养物质很少；而且，胡杨还会从土壤中吸收营养物质。
胡杨林
问题探讨
呼一口气，许多二氧化碳分子就离开你的身体，进入大气中。
你能想象这些二氧化碳分子的去向吗？
这些二氧化碳分子中的碳元素和氧元素又是怎样来到你体内的？进入身体之前又存在于什么物质中？
不难看出，这两种元素在生物群落和非生物环境之间是不断循环的。
一、碳循环
二氧化碳溶入水，因此可在大气和海洋、河
流之间进行交换。此外，碳还可以长期固定或保
存在非生命系统中，如固定于煤、石油或木材中。
人类对煤和石油等能源的利用，向大气中排放了
大量的二氧化碳。（右图)。
分析讨论
1. 碳在非生物环境和生物体内分别以什么形式存在？
2. 碳是如何进出生产者、消费者、分解者的
（什么形式、那种生命活动、形成那些产物）
请用关键词、线段、箭头、方框等表示讨论的结果。
3.你如何看待人类活动对碳循环的影响？
分析生态系统的碳循环
1、碳在非生物环境和生物体内分别以什么形式存在？
CO2和碳酸盐
含碳有机物
2、碳在非生物环境和生物群落之间主要是以什么形式进行循环的？循环的范围如何？
CO2
生物圈
3、碳是如何进出生产者、消费者、分解者的？
（什么形式、那种生命活动、形成那些产物？）
进生物体
生产者的光合作用
化能合成作用
消费者的摄食
出生物体
生产者、消费者呼吸作用
微生物的分解作用
化石燃料的燃烧
一、碳循环
动植物遗体和排泄物
泥炭
煤
石油
呼吸作用
大气中的CO2库
厂房、汽车等
呼吸作用
光合作用
微生物的分解作用
燃烧
摄食
一、碳循环
讨论3.你如何看待人类活动对碳循环的影响？
人类活动对煤和石油等资源的利用，会向大气中排放大量的二氧化碳，打破了生物圈中碳循环的平衡，加剧温室效应，引起全球性的气候变化。
但人类又大力开展植树造林、开发新能源、发展节能产业等，有利于降低大气中的二氧化碳浓度，维持生物圈的碳平衡。
一、碳循环
共同构建碳循环的图解
生产者
大气中的CO2库
消费者
分解者
呼吸作用
光合作用
捕食
遗体
遗体、排遗物
分解作用
呼吸作用
化石燃料
遗体
遗体、排遗物
燃烧作用
（1）碳在非生物环境和生物群落间循环的形式：
（2）碳在非生物环境中的主要存在形式：
（3）碳在生物体内的主要存在形式：
（4）碳进入生群落的主要途径：
（5）碳在生物体之间传递途径：
（6）碳进入大气的途径：
CO2
CO2（主要）和碳酸盐
生产者的光合作用、化能合成作用
食物链和食物网
① 生产者、消费者呼吸作用
含碳有机物
② 微生物的分解作用
③ 化石燃料的燃烧
3、碳循环小结：
现学现用：识图
A__________
B__________
C__________
D__________
A__________
B__________
C__________
D__________
E__________
F__________
生产者
大气中的二氧化碳库
消费者
分解者
大气中的二氧化碳库
三级消费者
分解者
次级消费者
生产者
初级消费者
思考：
若使上图表示完整的碳循环，需补充____________
化石燃料的燃烧
（二）、物质循环的概念：
组成生物体的　　　　　　　　　　等基本元素，都在不断进行着
从　 　　　 到　　　 　，又从　 　　　 的循环过程。
非生物环境
C、H、O、N、P、S
范围：
物质：
循环过程：
特点：
生物圈，又叫生物地球化学循环
C、H、O、N、P、S等
非生物环境 生物群落
循环往复运动，全球性
生物群落
生物群落到非生物环境
2、
3、应用实例：
种养结合-如稻田中养鱼养鸭
1、
温室效应
1）原因
化石燃料的大量燃烧（主要原因）
森林、草原等植被的破坏
2）危害
3）缓解措施
减少化石燃料的使用
开发新能源
保护植被，增大绿化面积
极地和高山冰川加速融化
海平面上升
气温升高
对人类和其他生物的生存构成威胁
4、人类活动对碳循环的影响
冰川融化
化石燃料的燃烧
1、概念：
2、物质：
3、特点：
生物体从周围环境吸收、积蓄某种元素或难以降解的化合物，使其在机体内浓度超过环境浓度的现象，称作生物富集。
重金属：如铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)
人工合成的有机物：如DDT、六六六
（1）从非生物环境进入生物体，
沿食物链（网）逐级富集。
（2）毒性强，危害大。
（3）稳定而不易分解，积累而不易排出。
水
植物
小鱼
大鱼
鱼鹰
随营养级升高，浓度逐级递增，呈现生物放大现象。
二、生物富集
铅与人类的生活息息相关
日
常
生
活
中
铅
的
应
用
香烟
食品
玩具
工业废气
化妆品
餐具
燃烧
容器
汽车
尾气
4.有害物质富集的实例——铅的富集
二、生物富集
4.有害物质富集的实例——铅的富集
二、生物富集
煤和矿石中的铅
空气中的铅颗粒
土壤、水体中的铅
生产者、浮游动物
各级消费者
最高营养级含铅量最高
燃烧冶炼
降雨
吸收
捕食
积累
铅在生物体内
的浓度沿食物
链不断升高
5.生物富集的危害：在生物体内形成积累性中毒。
进入人体的甲基汞在体内代谢缓慢，且不易排出，严重时会引起中毒。通过血脑屏障进入大脑的汞会侵害脑神经，导致脑萎缩。
1952年，日本5万多只猫集体跳海自尽
2017年9月24日《水俣公约》第一届缔约国会议开幕 日本患者呼吁加强管控
二、生物富集
6.研究生物富集的意义
减少有害物质在生物体内的富集，提高水产品的安全性。
三、能量流动与物质循环的关系
项目 能量流动 物质循环
范围
形式
特点
联系 主要以有机物形式流动
主要是食物链（网）各营养级中
生物圈
主要以无机物形式循环
循环往复，全球性
单向流动、逐级递减
（1）二者是生态系统的主要功能，同时进行、相互依存，不可分割。
（2）物质是能量流动的载体，使能量沿着食物链（网）流动；
（3）能量是物质反复循环的动力。
1.能量是物质循环的动力
2.物质是能量流动的载体
实验原理：
土壤中生活着肉眼看不见的细菌、丝状真菌和呈放射状的放线菌，数量是极其繁多的。
探究土壤微生物的分解作用
探究·实践
它们在生态系统中的成分为分解者。分解速度主要与环境温度和湿度有关。
案例1 落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？
对照组：
土壤不做处理
实验组：
土壤做处理，排除微生物的作用
实验结果：
落叶未腐烂
落叶腐烂
提出问题：
土壤微生物能分解淀粉吗？
作出假设：
土壤微生物能分解淀粉
设计实验：
（1）材料用具：土壤、烧杯、玻璃棒、试管、蒸馏水、碘液、斐林试剂、淀粉糊等。
（2）实验原理：土壤微生物通过分泌淀粉酶能将淀粉分解为还原性糖（麦芽糖、果糖、葡萄糖），通过碘液检测，可以证明淀粉被分解；通过斐林试剂（水浴加热）的检测，可以证明淀粉被分解为还原性糖。
（3）实验步骤：
案例2 探究土壤微生物对淀粉的分解作用
1. 配置土壤浸出液
淀粉
碘液
变蓝
淀粉
葡萄糖
产生砖红色沉淀
分解
斐林试剂
加热
实验课题：探究土壤微生物对淀粉的分解作用
枯枝落叶层
有机碎屑层
腐殖质层
淀积层
枯枝落叶层
有机碎屑层
进行实验：
淀粉糊
加入土壤浸出液
加入碘液
A
B
加入蒸馏水
A1
A2
B1
B2
加入碘液
加入斐林试剂
加入斐林试剂
实验结果：
不变蓝
出现砖红色沉淀
变蓝
不出现砖红色沉淀
结论：
土壤浸出液中的微生物能分解淀粉
探究土壤微生物的分解作用
探究·实践
实验证明土壤中的微生物能分解淀粉
碘液检测 斐林试剂检测
A1、A2取自加土壤
浸出液的一组
B1、B2取自加入蒸馏水的一组
（3）图中D C过程是通过 作用实现的，C D过程是通过 作用实现的，B D过程是通过______ 作用实现的。
（4）生物群落中有一部分碳以 _________________ 形式储藏在地层中。碳在无机环境中以 形式存在。
C
D
B
A
（1）此生态系统的能量流动是从[ ]_____ 固定太阳能开始的。 （2）碳元素在大气中与A、B、C之间的传递是以 ________形式进行的，在生态系统各成分中A为 ，B为 。
右图示生态系统碳循环示意图，A、B、C、D是生态系统的成分，请据图回答：
C
生产者
消费者
分解者
光合
呼吸
分解者分解
煤、石油等化石燃料
CO2、碳酸盐
CO2
课堂检测：
1. 某些有害物质（如铅）会通过食物链不断地富集；
2. 通过微生物的分解作用，物质从生物群落回归非生物环境；
3. 生态系统中能量流动和物质循环各具特点，又相互依存，不可分割。掌握这一规律，我们能够更加科学、有效地利用生态系统中的资源。
四、课堂小结
生态
系统
结构
功能
能量流动
物质循环
？
动
力
载体
决定
过程
特点
生态金字塔
生物富集
组成成分
营养结构
影响
渠道
参与
四、课堂小结
练习与应用
一、概念检测
1. 能量流动和物质循环是生态系统的主要功能。判断下列相关表述是否正确。
（1）物质循环发生在生物群落与非生物环境之间。 （ ）
（2 ）能量流动和物质循环是两个相对独立的过程。 （ ）
2. 竹子中纤维素含量很高。大熊猫每天要吃大量竹子，但一般只能利用其中一小部分纤维素。研究表明，大熊猫的基因组缺少编码纤维素酶的基因，但是肠道中有多种纤维素分解菌。
（1）大熊猫与它肠道内某种纤维素分解菌的种间关系为 （ ）
A.捕食 B.寄生　　　C.互利共生 D.原始合作
√
×
C
（2）下列叙述不合理的是 （ ）
A. 大熊猫是初级消费者，属于第二营养级
B. 大熊猫未消化的纤维素会被分解者利用
C. 纤维素分解菌促进了生态系统中的物质循环
D. 能量流动方向是竹子→大熊猫→纤维素分解菌
3. 在生态系统中，使二氧化碳进入生物群落 的生物主要是 （ ）
A.细菌 B.真菌　　 C.动物 D.绿色植物
D
D
二、拓展应用
1. 生物圈是不是一个在物质上自给自足的系统？为什么？
【提示】是。生物圈是指地球上所有生物与其非生物环境的总和，它们通过物质循环构成一个物质上自给自足的系统。
2. 同碳元素一样，氮在生物群落和非生物环境之间也是不断循环的。为什么还要往农田中不断地施加氮肥呢？
【提示】农田是人工生态系统，是以提高农作物的产量，使能量更多地流向人类，满足人类需要为目的的。农田土壤中氮的含量往往不足以使作物高产，加之农产品源源不断地自农田生态系统输出，其中的氮元素并不能都归还土壤，所以需要施加氮肥。这与物质循环并不矛盾。
3. 下表为生活在某库区水域中层的几种鱼体内重金属的含量（单位：ng g-1）。请据表推测， 这几种鱼中，草食性的鱼是 _______，杂食性的鱼是_______，肉食性的鱼是_________，为什么？
这三种重金属(Hg、Pb、Cd)会富集在鱼体内，并沿食物链逐渐在鱼体内聚集，营养级越高，它们的相对含量越高。A鱼体内三种重金属的含量都是最低的，因此A为草食性鱼B和C鱼体内，三种重金属的含量都高于A，但低于D和E，因此B和C可能是杂食性鱼；D和E鱼体内，三种重金属的含量都远高于A、B和C，因此D和E可能是肉食性鱼。
鱼的种类 A B C D E
Hg 17.8 61.9 70.4 117.0 112.0
Pb 27.3 34.9 52.5 84.3 75.8
Cd 8.8 14.1 10.3 21.9 41.6
A
B和C
D和E
谢谢
让课堂绽放魅力 让教育更加美好(共29张PPT)
第4节 生态系统的信息传递
一、信息的种类
二、信息传递的特点
三、信息传递的三要素
四、信息传递的作用
五、信息传递在农业生产中的作用
一、信息和信息流
（1）信息：
可以传播的消息、情报、指令、数据与信号等称作信息。
（2）信息流：
生态系统中的生物种群之间，以及它们内部都有信息的产生与交换，能够形成信息传递，即信息流。
1.物理信息
自然界中的光、声、温度、湿度、磁场等，通过物理过程传递的信息。
萤火虫(光)
蝉(声)
蛇的颊窝(温度)
非生物环境；生物个体；群体。
(2)来源:
(1)概念:
二、 生态系统中信息的种类
深海中会发光的鱼
电鳐放电
蛛网的振动
鸟类的鸣叫
2.化学信息
如植物的生物碱、有机酸等代谢产物以及动物的性外激素，昆虫、鱼类以及哺乳类等生物体中的信息素等。
水葫芦根部的分泌物可以明显地抑制藻类的生长
虎撒尿圈地(代谢产物)
蛾(信息素)
黄鼠狼放臭屁(代谢产物)
(1)概念:
(2)来源:
(3)实例:
生物产生一些可以传递信息的化学物质。
生物体的代谢产物或分泌物。
被捕食的蚜虫立即释放报警信息素，通知同类其他个体逃避。
蚂蚁之所以永远不会迷路，其神奇之处就在于它沿途留下的记号——尾迹素。
猫、狗肛门腺分泌物使粪便尿液等具有特殊气味，作为领地记号。
雌蝗分泌一种特殊的激素，雄蝗头上的一对触角像电视接收天线一样，能准确无误地接收到这种信号。
3.行为信息
蜜蜂跳舞
豪猪竖刺
孔雀开屏
求偶炫耀
(1)概念:
(2)来源:
(3)实例:
动物的特殊行为。
蜜蜂跳舞、孔雀开屏、鸟类的“求偶炫耀”等。
动物的特殊行为，能够向同种或异种生物传递某种信息。
生物的行为特征
吹“气球”求偶的军舰鸟
攻击行为
企鹅衔卵石作为求偶见面礼
4.生态系统中信息传递的特点
(1)生物可以通过一种或者多种信息类型进行交流
例如：
孔雀
开屏（行为信息）：
鸣叫（物理信息）：
食草动物
远处通过识别植物的绿色（物理信息）：
近处通过植物的气味（化学信息）：
求偶
与同类交流
搜寻食物
辨别和摄取食物
(2)生态系统中的信息传递既存在于同种生物之内，也发生在不同生物之间
(3)多数情况下，信息传递为双向的；
牛椋（liánɡ）鸟的鸣叫和跳跃都是信息
（如动物的眼、鼻、耳、皮肤；植物的叶、芽以及细胞中的特殊物质如光敏色素等）
5、信息传播的三要素：
①信息源：
信息产生的部位；
（来自生物或非生物环境）
②信道：
信息传播的媒介
（空气、水以及其他介质等）
③信息受体：
信息接收的生物或其部位
生态系统的信息传递，不包括细胞内及细胞之间的信息传递。
特别注意：
类型 来源 传递形式 实例
光、声、温度、湿度、磁力等
植物的生物碱、有机酸等代谢废物，动物的性外激素等
蜜蜂跳舞，鸟类“求偶炫耀”
比较 非生物环境或生物个体或群体
物理过程
化学信息
物理信息
生物体
以化学物质为信息载体
行为信息
动物
动物的行为特征
①多数情况下，信息传递为双向的；
②三种信息都可以来源于生物，其中，只有物理信息可以来源于非生物环境；
③信息传递可以发生在生物与非生物环境之间，可以发生在同种生物之间，可以发生在不同生物之间。
小结：三种信息的比较
思考讨论：分析发生在身边的生态系统中的信息传递
如果留心观察就会发现，身边的猫、狗等动物的生活，就离不开信息的传递，其中既有物理信息，也有化学信息与行为信息。请就每种信息各举两个例子，并说明这些信息传递的意义。
狗叫
1.轻快的汪汪声时,是表示心情高兴
2.汪汪声短促和强烈时,是表示戒意和警告。
3.低沉的呜鸣声是威胁的意思
物理信息：
化学信息：
行为信息：
摇尾巴
1.自家狗狗欢快的冲过来并摇动尾巴，表示对你的喜爱和想念
2.陌生的狗狗对你摇尾巴可能只是表示不安和害怕
尾巴蜷缩在两腿之间：
表示顺从和不安，害怕和恐惧
猫听到鼠的活动：
做好捕猎的准备
猫面部的腺体在一些物体上摩擦：
标记领地
猫的肛周信息素：
向母猫发出邀请，寻找配偶。
意义：影响动物的社会行为，完成捕食、种群繁衍等正常的生命活动
【检测】下列各项分别属于物理信息的有___________________，属于化学信息的有________，属于行为信息的有_____________:
1.蛛网振动 2.狼的叫声
3.生物释放红外线 4.蝙蝠回声定位
5.植物分泌的毒素 6.老马识途
7.电鳗放电 8.昆虫的性信息素
9.适宜光照下植物开花 10.蓟的刺；
11.金龟子遇敌装死 12.遇敌豪猪竖刺
13.飞蛾扑火 14.牛椋鸟跳跃提醒犀牛危险
1.2.3.4.7.9.10.13
5.6.8
11.12.14
资料2
生命活动的正常进行，离不开信息的作用。
资料1
蝙蝠靠回声定位进行捕食
根据资料1和2，分析信息传递与生命活动的正常进行有什么关系？
讨论1：
莴苣种子必须接受某种波长的光信息才能萌发生长
海豚回声定位
思考·讨论 生态系统中信息传递的重要性
资料3
许多动物都能在
特定时期释放用
于吸引异性的信
息素，用来传递
性信号。
生物种群的繁衍,离不开信息的传递。
讨论2：信息传递在种群的繁衍过程起什么作用？
资料4
当烟草植株受到蛾幼虫攻击后，能够产生和释放一种挥发性化学物质。这种化学物质白天可以吸引蛾幼虫的天敌，夜间又能驱除夜间活动的雌蛾，使它们不能停留在叶片上产卵。
讨论3：信息素能够将几种生物联系起来？
讨论4：烟草释放的信息素，在白天与夜间是否都使它收益？
是，信息素能够调节生物的种间关系。
烟草、蛾、蛾幼虫的天敌
生态系统中，食物链的相邻物种之间存在着“食”与“被食”的关系，相邻物种的某些个体行为与种群的特征为对方提供大量的有用信息。
例如，草原返青时，“绿色”为食草动物提供可以开始采食信息。
森林中，狼能够根据兔留下的气味去猎捕后者，兔同样也能根据狼的气味或行为躲避猎捕。
信息还能调节生物种间关系，进而维持生态系统的平衡与稳定。
嘿嘿，开吃吧！
举例 水平 作用
①海豚进行捕食、探路、定位和躲避天敌等行为几乎都依赖于超声波。 ②莴苣、茄、烟草的种子必须接收某种波长的光信息，才能萌发生长。
①在自然界中，植物开花需要光信息刺激，当日照时间达到一定长度时，植物才能开花。 ②许多动物都能在特定时期释放用于吸引异性的信息素，用来传递性信号。
①在草原上，当草原返青时，“绿色”为草原动物提供了可以开始采食的信息。 ②在森林中，狼既能用眼睛辨别猎物，也可以根据耳朵听到的声音作出反应，以追捕猎物；兔同样能够依据狼的气味或行为特征躲避猎捕。
个体
生命活动的正常进行，离不开信息的作用
种群
生物种群的繁衍,也离不开信息的传递
群落和生态系统
信息能够调节生物的种间关系，进而维持生态系统的平衡与稳定
二、 信息传递在生态系统中的作用
三、信息传递在农业生产中的应用
1. 提高农畜产品的产量
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效率和结实率
延长光照时间，刺激鸡卵巢的发育和雌激素的分泌，可以大大提高产蛋率
2.对有害动物进行控制
利用声音信号诱捕或驱赶某些动物
利用昆虫信息素诱捕有害动物，降低害虫种群密度
（化学、生物、机械防治等）
种类
措施 喷施化学药剂 人工捕捉等 引入天敌、寄生虫或使用信息素等
优点 ①作用迅速 ②短期效果明显 ①无污染 ②见效快，效果好 ①无污染
②有效且持久
缺点 ①会使害虫的抗药性增强 ②可能杀害害虫天敌，破坏生态平衡 ③污染环境 ①费时费力 ②对体型很小的害虫无法实施 天敌数量不明确，甚至可能会引发生态危机（可能引起物种入侵）
化学防治
机械防治
生物防治
控制动物危害的技术方法
思考：生态系统中信息传递与物质循环和能量流动存在哪些差异？
1.物质循环和能量流动借助于食物链进行，信息传递不依赖与食物链，可在同一个物种内传递，也可在不同物种间传递，还可以在非生物环境与生物体之间传递；
2.能量流动的特点是单向流动，物质是可循环利用的，但信息传递往往是双向的，且不能循环利用；
项目 能量流动 物质循环 信息传递
特点
范围
途径
模式图
联系 单向流动，逐级递减
全球性，循环性
往往是双向的（也有单向）
生态系统中各营养级之间(生物群落中)
生物圈
生物之间，生物与非生物环境之间
食物链和食物网
多种
①三者同时进行，相互依存，不可分割，形成统一整体
②能量流动是生态系统运转的动力，物质循环是生态系统的基础，信息传递决定能量流动和物质循环的方向
四、 能量流动、物质循环、信息传递比较
生态系统的信息传递
信息种类
信息传递作用
信息传递在农业生产中作用
物理信息
化学信息
行为信息
保证生命活动的正常进行
维持生物种群的繁衍
调节生物的种间关系
维持生态系统的稳定
提高农产品或畜产品的产量
对有害动物进行控制
课堂小结
练习与应用
一、概念检测
1. 黄鼬（yòu）（俗称“黄鼠狼”）主要捕食鼠类，它们体内有臭腺，在遇到威胁时可排出臭气麻痹敌人，鼠类闻到臭气时往往选择逃离。以下有关解释不合理的是（ ）
A. 释放的臭气是一种化学信息
B. 这种气味信息只对黄鼬有利
C. 释放臭气有利于黄鼬躲避危险
D. 臭气作为信息可调节种间关系
B
2. “燕燕于飞，差（cī）池（chí）其羽” “燕燕于飞，上下其音”（《诗经 国风》），燕子表达的是哪一类 信息？
【答案】行为信息和物理信息。
二、拓展应用
机场附近的鸟类严重危害飞行安全，因此有必要进行人工驱鸟。请将以下人工驱鸟的措施按原理进行归类。
① 播放鸟类天敌的鸣叫声，② 放置无公害的驱鸟剂，③ 燃放爆竹，④ 使用激光，⑤架设煤气炮（模拟猜枪的响声和火光），⑥ 布设鸟类害怕的图案，⑦ 声光威吓（将爆竹、猎枪声、激光、驱鸟火焰等方法结合）,⑧ 遥控航模模拟天敌。
上述方法利用物理信息的有________________ , 利用化学信息的有________，利用行为信息的有_______ 。
煤气炮
①③④⑤⑥⑦⑧
②
⑧(共42张PPT)
3.5 生态系统的稳定性
紫茎泽兰原分布于中美洲，传入我国后，先是在云南疯长蔓延，现已扩散至广西、贵州、四川等多个省份，对当地林木、牧草和农作物造成严重危害，在《中国第一批外来入侵物种名单》中名列榜首。
讨论1: 为什么紫茎泽兰在原产地没有大肆繁殖，在入侵地可以疯长蔓延？
繁殖、适应能力强，没有天敌等制约因素
【问题探讨】
2.我国曾引入紫茎泽兰的专食性天敌——泽兰实蝇来防治紫茎泽兰。泽兰实蝇也是一种外来生物，对这种方法，你怎么看？
【问题探讨】
泽兰实蝇可以抑制紫茎泽兰的生长，但是泽兰实蝇是一种外来物种，也有可能影响入侵地的生态系统，因此在释放泽兰实蝇之前，应做好相关研究，如泽兰实蝇的生物安全性研究，野外如何布点释放泽兰实蝇，定点释放的虫量应当为多少等等，即在确保利用泽兰实蝇的安全性后，再利用它进行防治。
紫茎泽兰
薇甘菊
空心莲子草
豚草
毒麦
互花米草
飞机草
凤眼莲
石矛
蔗扁蛾
湿地松粉蚧
强大小蠹
美国白蛾
非洲大蜗牛
福寿螺
中国第一批外来入侵物种名单（16种）
像紫茎泽兰这样的入侵种，由于它的繁殖、适应的能力很强，而且没有天敌等制约因素，因此一旦蔓延，就会严重干扰入侵地的生态系统，破坏生态平衡。
但只要干扰没有超过限度,生态系统就能通过自我调节得以恢复,从而维持相对稳定的结构和功能。
思考1：
从群落演替的角度分析，如果气候条件没有剧烈变化，也并没有过多的人类活动干扰，下图所示生态系统未来还会发生显著的变化吗？为什么？
不会。 两个生态系统都是处于生态平衡的系统。在处于平衡的生态系统中，物质和能量的输入与输出平衡，生物种类的组成稳定。
一. 生态平衡
1. 生态平衡的概念:
生态系统的结构和功能处于相对稳定的状态，就是生态平衡。
群落总生产量和总呼吸量的变化曲线图
思考2：
在成熟阶段，群落的总生产量和总呼吸量呈现怎样的趋势？这说明了什么？
总生产量和总呼吸量均趋于稳定，且相对值接近。说明群落在输入和输出上趋于平衡状态，即生态系统表现为收支平衡。
生态平衡
思考3：
联系生态系统中不同生物组分在物质循环、能量流动中的作用，分析在成熟阶段，生产—消费—分解过程的正常进行对生态系统的功能有什么影响？
生产—消费—分解过程保证了物质总在循环，能量不断流动，生物个体持续发展和更新。而这种功能的平衡，又使生态系统的收支呈现平衡。
生态平衡
2. 处于生态平衡的生态系统具有以下特征:
(1)结构平衡:
(2)功能平衡:
(3)收支平衡:
生态系统的各组分保持相对稳定。
生产—消费—分解的生态过程正常进行，保证了物质总在循环，能量不断流动，生物个体持续发展和更新。
如，在某生态系统中，植物在一定时间内制造的可供生物利用的有机物的量，处于比较稳定的状态。
由此可见，生态平衡并不是指生态系统一成不变，而是一种动态平衡。
这种动态平衡是通过什么调节机制实现的呢？
3. 生态平衡的调节机制 —— 负反馈调节
实例1:
兔子数量增加
狼增加
草减少，兔的生存空间和资源减少
兔子数量减少
草增加，兔的生存空间和资源增加
狼减少
说明在生态系统中，生物群落内部能够进行自我调节，以维持生态平衡。
实例2:
森林植被大量生长
林下光照减少，树苗生长受限，枯枝落叶增加
自然火灾
光照充足
土壤养料增多
种子萌发，幼苗迅速成长
植被逐渐恢复
说明在生态系统中，生物群落与无机环境之间也能够自我调节，以维持生态平衡。
上述生态系统都遇到了破坏或干扰，而对抗这种破坏或干扰，使生态系统恢复平衡的调节机制，是负反馈机制。
原方向
发生偏离
负反馈调节
回到原来方向
改邪归正
②模型图：
①概念：
在一个系统中，系统工作的效果，反过来又作为信息调节该
系统的工作，并且使系统工作的效果减弱或受到限制，它可
使系统保持稳定。
③意义：
负反馈调节在生态系统中普遍存在，它是生态系统具备自我调节能力的基础。
3. 生态平衡的调节机制 —— 负反馈调节
分析反馈调节的过程
2.利用本章第一节图3-4（第52页），以图中的蛙、蛇或其他动物为例，描绘该种动物数量增加或减少时，生态系统可能发生的变化 ，并讨论反馈调节是否发挥了作用？
蛙减少
昆虫和蜘蛛增加
捕食昆虫和蜘蛛的鸟增加
鹰增加
蛇减少
蛙增加
昆虫和蜘蛛减少
捕食昆虫和蜘蛛的鸟减少
鹰减少
蛇增加
有一个湖泊受到了严重污染，鱼类的数量就会因死亡而减少，鱼类死亡的尸体腐烂，又会进一步加重污染，引起更多的鱼类死亡，活鱼就更少了。
使生态系统远离平衡状态
实例：
结果:
模型图：
原方向
发生偏离
正反馈调节
更加偏离
破坏稳态（错上加错）
正反馈调节
鱼等生物死亡
尸体腐烂
湖泊污染
（+）
（+）
（+）
原方向
原方向
发生偏离
发生偏离
正反馈调节
更加偏离
负反馈调节
回到原方向
破坏稳态（错上加错）
调节稳态（改邪归正）
掠夺式开发后的黄土高原
美丽的呼伦贝尔草原
正反馈和负反馈调节模型
正反馈和负反馈调节
二、生态系统的稳定性
1、概念：
生态系统维持或恢复自身结构与功能处于相对平衡状态的能力。强调的是生态系统维持生态平衡的能力。
2、原因：
生态系统具有一定的自我调节能力
①生态系统的自我调节能力的基础是___________；
负反馈调节
②生态系统的自我调节能力是_____的；
当外界干扰因素的强度超过一定限度时，生态系统的稳定性急剧下降，生态平衡就会遭到严重的破坏。
有限
3、两个方面
抵抗力稳定性
恢复力稳定性
原因
基础
生态系统稳定性
自我调节能力
负反馈调节
1.抵抗力稳定性：
生态系统中的组分越多
食物网越复杂
自我调节能力就越强
抵抗力稳定性就越高
生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构与功能保持原状（不受损害）的能力。
（抵抗干扰，维持原状）
三、抵抗力稳定性和恢复力稳定性
蝗虫采食下，草原植物再生能力增强
干旱时树木扩展根系的分布空间
热带雨林中，动植物种类繁多，营养结构非常的复杂，假如其中某种生物大量减少，它在食物网中的位置还可以由这个营养级的多种生物来代替，整个生态系统的结构和功能仍然能够维持在相对稳定的状态；
特点：一般来说，生态系统中的组分越多，食物网越复杂，其自我调节能力就越强，抵抗力稳定性就越高。
抵抗力稳定性
2、恢复力稳定性：
生态系统中的组分越少
食物网越简单
自我调节能力就越弱
恢复力稳定性就越高
生态系统在受到外界干扰因素的破坏后恢复到原状的能力；
（遭到破坏，恢复原状）
特点：
生态系统在受到不同的干扰（破坏）后，其恢复速度与恢复时间是不一样的。
河流受到轻微的污染时，能通过自身净化（如物理沉降、化学分解和微生物分解），可以很快恢复到接近原来的状态。
如果被有毒物质重度污染，自身的净化作用已不足以消除大部分有毒物质，恢复力稳定性被破坏，恢复原状的时间漫长，难度极大！
人工林
生物种类_____
营养结构_____
自我调节能力_____
抵抗力稳定性_____
恢复力稳定性_____
热带雨林
生物种类_____
营养结构_____
自我调节能力_____
抵抗力稳定性_____
恢复力稳定性_____
少
简单
弱
低
高
多
复杂
强
高
低
抵抗力稳定性和恢复力稳定性
生物种类
少
营养结构
简单
弱
自我调节能力
抵抗力稳定性
低
低
恢复力稳定性
特例：北极苔原生态系统
生产者主要是地衣，
其他生物直接或间接依靠地衣生活。地衣大面积破坏，生态系统会崩溃。
生存条件极其恶劣：
抵抗力稳定性 恢复力稳定性
区 别 实质 _____自身结构和功能相对稳定 _____自身结构和功能相对稳定
核心
影响 因素
保持
恢复
抵抗干扰，保持原状
受到破坏，恢复原状
生态系统中组分越多，食物网越复杂，其自我调节能力就越强，抵抗力稳定性越高
生态系统中组分越少，营养结构越简单，恢复力稳定性越高
抵抗力稳定性
稳定性
营养结构复杂程度
一般为负相关关系
恢复力稳定性
3.抵抗力稳定性与恢复力稳定性的比较
注意: 对于环境条件极其恶劣的生态系统，如北极苔原生态系统，其抵抗力稳定性和恢复力稳定性都较低！
生态系统稳定性的数学模型
（1）图中两条虚线之间的部分表示
。
（2）y表示一个外来干扰使之偏离这一范
围的大小，y值大，说明抵抗力稳定性 ，
反之，抵抗力稳定性 ；如受到相同干扰
时，草原生态系统的y值 热带雨林生态系统。
（3）x表示恢复到原状态所需的时间，x值大，说明恢复力稳定性 ，反之，恢复力稳定性 。
（4）曲线与正常范围之间所夹的面积作为总稳定性的定量指数（TS）,TS越大，说明这个生态系统的总稳定性 。
生态系统功能的正常作用范围
弱
强
大于
弱
强
越弱
在个体水平稳态的维持上，有没有类似生态系统抵抗力稳定性和恢复力稳定性的情况？
人体在遇到病原体入侵时，免疫系统会抵抗病原体的入侵，这与生态系统的抵抗力稳定性相似；人体也有恢复稳态的机制和趋势，在大病初愈时，有些功能需要恢复到正常水平，这与恢复力稳定性相似。
研究不同生态系统在抵抗力稳定性和恢复力稳定性两方面存在的差别，对自然生态系统的利用和保护有什么意义？
在利用自然生态系统时，要根据不同类型生态系统抵抗力稳定性的差异，合理控制对生态系统的干扰强度，干扰不能超过生态系统抵抗力稳定性的范围；在保护自然生态系统时，要根据不同类型生态系统恢复力稳定性的差异，合理确定保护对策，如采取封育措施，补充相应的物质、能量，修补生态系统的结构，增强生态系统的恢复力。
四. 提高生态系统的稳定性
（1）可以持续不断地满足人类生活所需；
（2）能够使人类生活与生产的环境保持稳定。
1. 提高生态系统的稳定性的意义
四. 提高生态系统的稳定性
2. 提高生态系统的稳定性的措施
（1）控制对生态系统的干扰强度，在不超过生态系统的自我调节能力的范围内，合理适度地利用生态系统。
合理放牧
封山育林
适量捕捞
（2）对人类利用强度较大的生态系统，应给予相应的物质、能量的投入，保证生态系统内部结构与功能的协调。
2. 提高生态系统的稳定性的措施
防护林防风阻沙
对农田生态系统要不断施肥、灌溉，增加投入，控制病虫害，才能保证高产出。
设计提高生态系统稳定性的方案
桉树林是我国西南地区重要的经济林。大面积种植桉树林的生态问题已引起广泛关注。例如，结构单一的同龄纯林对环境变化的抵抗力差；人工桉树林下植被稀少，出现水土流失等问题；有的桉树林里鸟类绝迹。研究发现，在某地人工桉树林中，乔木层桉树占绝对优势；灌木层、草本层的物种丰富度则与桉树密度有关：桉树密度为750株/hm2时，灌木层有17个物种，草本层物种也较丰富;桉树密度高达1 000株/hm2时，灌木层和草本层物种均减少。
1. 结合上述信息，并查阅有关资料,与小组同学讨论提高人工桉树林稳定性的措施。讨论时，应重点考虑如何提高生态系统的物种多样性、结构复杂性，并兼顾人工林的经济效益与当地生态保护之间的平衡。
物种多样性及经济效益角度:可以间种其他树种及一些经济作物，适当增加草本和灌木数量；例如，从考虑经济效益的角度，可以混种其他树种，如相思树，或间种西瓜、山毛豆等其他经济作物；
从保持土壤肥力角度：土壤中接种固氮菌。
思考 讨论
设计制作生态缸，观察其稳定性
设计一个生态缸，观察这一人工生态系统的稳定性。
目的要求：
基本原理：
在有限的空间内，依据生态系统原理，将生态系统的基本成分进行组织，构建一个人工微生态系统是可能的。要使人工微生态系统正常运转，在设计时还要考虑系统内组分及营养级之间的合适比例。应该注意，人工生态系统的稳定性是有条件的，也可能是短暂的。
1.小型生态缸(瓶)实验流程:
2.设计和制作生态缸的要求
设计要求 相关分析
生态缸一般是 的
生态缸中投放的几种生物必须具有很强的 ，成分 保证物质循环和能量流动，在一定时期内保持稳定
生态缸的材料必须 .　
生态缸宜 不宜 ，缸中的水量应 ，要留出一定的
生态缸的采光用较强的 光
封闭
生命力
透明
小
大
适宜
空间
散射
齐全
防止外界生物或非生物因素的干扰
①为光合作用提供光能；
便于操作；
缸内储备一定量的空气
防止水温过高导致水生植物死亡
（有生产者、消费者、分解者）
(缸中的水量应占其容积的4/5)
选择的动物不宜太多，个体不宜太大
减少对氧气的消耗，防止生产量小于消耗量
②便于观察
3.结论：
（1）人工生态系统可以保持较长时间的相对稳定但不是永久；
（2）人工生态系统的稳定性是有条件的。
4、生态缸或瓶中生态系统要保持稳定，需要具备下列条件:
②具有生产者、消费者、分解者，且三者的数量应保持一定比例。
①源源不断的能量输入;
(即不同营养级生物之间的比例是否合适)
注意事项
（1）设计一份观察记录表，定期观察，同时做好观察记录，内容包括植物、动物的生活情况，水质情况（由颜色变化进行判别）及基质变化等；
（2）观察指标为：生态缸中生物的生存状况和存活时间，进而了解生态系统稳定性及影响稳定性的因素；
（3）如果发现生态缸中的生物已经全部死亡，说明此时该生态系统的稳定性已被破坏，记录下发现的时间。
（4）依据观察记录，对不同生态缸进行比较、分析，说明生态缸中生态系统稳定性差异的原因。
讨论：
1.设计时要考虑的生态系统各组成成分有哪些？
非生物的物质和能量
生产者
消费者
分解者
生产者、消费者、分解者三者之间应保持适宜比例，以维持生态 系统的相对稳定。
2.生态缸经过多长时间后才能达到比较稳定的状态？
一般等到缸内生物相互适应及依存后，生态缸才能达到比较稳定的状态，大多在1个星期以后。
3.达到稳定状态后，生态缸内的生物的种类和数量有无变化？如有，是怎样变化的？
有。浮游生物种类和数量少,水中溶解氧逐渐减少, 以浮游生物为食的小型动物先死亡。
探究 实践：设计制作生态缸，观察其稳定性
4.在生态缸中，最后留下来的生物在这个人工生态系统中分别起什么作用？
通过光合作用，将太阳能固定在它们所制造的有机物中，将太阳能转化成化学能
生产者：
消费者：
将有机物转化为无机物，加快生态系统的物质循环；
分解者：
将动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物。
探究 实践：设计制作生态缸，观察其稳定性
讨论：
本章小结
【检测】下图为河流生态系统受到生活污水（含有大量有机物）轻度污染后的净化过程示意图，请据图回答(教材P80)
（1）在河流的AB段上，溶解氧大量减少的主要原因是什么？
藻类减少，需氧型细菌大量繁殖，溶解氧随有机物被细菌分解而大量消耗。
（2）在河流的AB段上，藻类大量繁殖的主要原因是什么？
有机物分解后形成大量的NH4+等无机盐离子，有利于藻类的大量繁殖
（3）水中溶解氧含量逐渐恢复的主要原因是什么？
藻类通过光合作用释放O2，有机物减少，需氧型细菌数量下降，因而对溶解氧的消耗量减少。
（4）若酿造厂或味精厂将大量含有有机物的废水排入该河流，对河流生态系统可能造成的最严重后果是什么？请运用生态平衡原理分析造成这种后果的原因。
河流中的生物大量死亡，生态平衡遭到破坏；因为生态系统的自我调节能力有一定的限度，当外来干扰超过这个限度时，生态平衡就会遭到破坏。
①生态浮床可起遮光作用,抑制了水中浮游植物的光合作用
②生态浮床可与水中的藻类植物竞争吸收水中的N、P等矿质元素
（5）利用生态浮床（或挺水植物）可用来防止水华现象的原因是: