生物：4.1《生态环境和生物圈》学案（2）（苏教版必修3）

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第1节 生态系统和生物圈
一、学习目标
1、分析生态系统的组成成分和类型。
2、举例说明生态因子的种类及意义。
3、列举食物链和食物网。
4、描述生物圈的组成。
二、教材分析
1、重点难点与疑点
1．教学重点
（1）生态系统的组成成分和类型。
（2）生态因子的种类。
（3）食物链和食物网。
（4）生物圈的组成。
2．教学难点
（1）生态系统的组成成分和类型。
（2）生态因子的种类。
（3）食物链和食物网。
（4）生物圈的组成。
3．教学疑点
（1）生态因子的种类（应用）。
（2）生态因子的作用（理解）。
（3）食物链和食物网（应用）。
2、教材解读
课 文 解 读
一、环境对生物非常重要P66 第1段 生态因子是指环境中对生物的生长、发育、生殖、行为和分布等有着直接或间接影响的环境要素，如光照、温度、水分、食物和其他相关生物等。生态因子中生物生存所不可缺少的环境要素，也称生物的生存因子。 生态因子的分类 生态因子的类型多种多样，分类方法也不统一。简单、传统的方法是把生态因子分为生物因子和非生物因子。前者包括生物种内和种间的相互关系；后者则包括气候、土壤、地形等。1．气候因子 气候因子也称地理因子，包括光、温度、水分、空气等。根据各因子的特点和性质，还可再细分为若干因子。如光因子可分为光强、光质和光周期等，温度因子可分为平均温度、积温、节律性变温和非节律性变温等。2．土壤因子　　土壤是气候因子和生物因子共同作用的产物，土壤因子包括土壤结构、土壤的理化性质、土壤肥力和土壤生物等。3．地形因子 地形因子如地面的起伏、坡度、坡向、阴坡和阳坡等，通过影响气候和土壤，间接地影响植物的生长和分布。4．生物因子 生物因子包括生物之间的各种相互关系，如捕食、寄生、竞争和互惠共生等。5．人为因子 把人为因子从生物因子中分离出来是为了强调人的作用的特殊性和重要性。人类活动对自然界的影响越来越大和越来越带有全球性，分布在地球各地的生物都直接或间接受到人类活动的巨大影响。几种常见的生态因子1、光光对生物的影响包括光照强度、光质（即光的波长）、光照时间三个方面。光对植物的影响概括为：绿色植物都要进行光合作用，没有光就不能进行光合作用，所以光对植物的影响是决定性。光照强度决定着植物的光合作用强度，但不同的植物对光照强度的适应是不同的。光合作用和蒸腾作用是一对矛盾。光合作用随着光照强度的增加而增强，但蒸腾作用也增强。植物在长期的进化过程中逐渐解决了这一对矛盾。阳生植物叶形相对比较小，降低蒸腾作用的面积，同时也降低了光合作用的面积，但阳生植物的叶片通常较厚，栅栏组织发达，叶肉细胞内叶绿体数量多，叶绿素的含量高，特别是叶绿素a的含量较高，通过提高光合作用的效率以弥补叶片面积小的不足；阴生植物适于生长在弱光条件下，空气湿度相对较大，蒸腾作用较弱，但植物通常加大叶面积来提高对散射光的利用率，所以阴生植物的叶形通常较大，但叶片较薄，栅栏组织不太发达，叶绿素b的含量相对较多。在森林中，高大的乔木都是阳生植物，但林下的灌木、草本植物大多是阴生植物。在山的阴面分布的植物也以耐阴植物为主。在可见中不同波长的光对植物生长发育的影响是不同的，这主要是由叶绿素的吸收光谱决定的。在一般情况下，大气中的可见光光质是比较均匀的，对陆生植物的分布几乎没有影响。但在水域生态系统中就不同了，特别是海洋生态系统。在海洋中，表层主要分布绿藻，稍深处是褐藻（如海带等），再深一些处是红藻（如紫菜等），这种分布特点不仅与光照强度有关，更与不同波长的光在海水中的透射程度有关。红光波长较长，能量较低，在海水中的透射率较低，蓝紫光大部分被海水反射掉，所以海面看上去是蓝色的，在海水中透射率最高的是绿光。在表层海水中有红光和蓝紫光，而绿藻的光合色素主要是叶绿素a和b。但在稍深处，红光和蓝紫光就很少了，已不适宜于绿藻的生长，但却适宜于褐藻的生长，因为在褐藻的细胞中除有叶绿素a外，还有叶绿素c，在继光和蓝紫区域的吸收峰比较宽，更重要的是还具有能够吸收绿光、青光的藻红素、藻蓝素等色素。光照时间影响植物的开花。在春天开花的植物一般需要长日照条件，在秋天开花的植物一般需要短日照条件。在地球不同的纬度上，具备的长日条件和短日条件是不同的。在低纬度地区只具备短日条件，如在南北回归线之间，一般只分布有短日植物；在中纬度地区春天具备长日条件，秋天具备短日条件，所以长日植物和短植物均有分布；在高纬度地区，长日条件和短日条件均具备，但在短日条件下，温度极低不适宜植物的生长，所以只分布有长日植物。光对动物的影响概括为：光对动物的影响没有对植物的影响来得明显，但也能在不同程度上影响到动物生命活动的方方面面。阳光对动物体的影响常与动物的保护色有关，如夜间出来活动的动物，体色通常较深，水生的动物背面体色比腹面深一些，这些特点的生态学意义与动物的保护色是一致的。在高纬度地区的光照强度比低纬度地区弱一些，所以动物的体色总体来说也比分布于低纬度地区的动物体色要浅一些，如东北虎的体色比华南虎和孟加拉虎要浅。光照时间能影响动物的繁殖。有很多胎生动物的分娩是在春天，这对环境是适应的，因为春天食物最为丰富，有利于幼体的生长发育，但繁殖活动常在冬天进行，原因是胚胎发育需要的时间较长。这类动物繁殖就需要一个短日条件。很多卵生动物的繁殖活动是在春天，如两栖类、爬行类、鸟类等，胚的发育时间一般不到一个月，春天食物丰富，也是对环境适应的。这类动物的繁殖就需要一个长日条件。阳光对动物行为的影响是很明显的。有些动物喜欢夜间出来活动，有些动物喜欢白天出来活动，这些行为通常有一定的生态意义，如适于躲避天敌、捕猎食物等有关。也有一些动物具有明显的趋光性，特别是一些昆虫，如蛾类对紫外线特别敏感，飞蛾扑火便是一例。2、温度生物生存在一定的温度范围之内。极端温度是（高温和低温）常常成为限制生物分布的重要因素。如由于高温的限制，白桦、云杉在自然条件下不能在华北平原生长，苹果、梨、桃等不能在热带地区栽培；在长江流域和福建，黄山松因高温的限制不能分布在海拨1000～1200米以下的高度。菜粉蝶不能忍受26℃以上的高温，所以26℃就是这种昆虫分布的南限，秋季和冬季菜粉蝶可以越过这个界限，但到夏季气温超过26℃时，卵和幼虫就会全部死亡。高温限制生物分布的原因主要是破坏生物体内的代谢平衡与光合作用和呼吸作用的平衡，其次是植物因得不到必要的低温刺激而不能完成发育阶段，如桃、苹果、梨等在低纬度地区不能开花结果就是这个道理。极端低温对生物分布的限制作用更为明显，对植物和变温动物来说，垂直分布和水平分布的主要因素就是低温。温度对恒温动物分布的直接限制作用较小，但也通过其他生态因素（如食物）而间接影响其分布。如通过影响昆虫的分布而间接影响食虫蝙蝠和高纬度地区鸟类的分布等。很多鸟类秋冬季节不能在纬度地区生活，不是因为温度太低，而是因为食物不足和白昼取食时间缩短。高山植物的垂直分布也与温度有关，温度随着海拨高度的增加而降低，海拨每增加100米，温度下降0.5～1℃。所以高山植物的垂直分布特点是：森林→灌木林→高山草甸→雪线。类似于从南到北不同纬度上的植被分布情况。地球表面和大气温度的变化是由太阳辐射量的变化引起的，从低纬度地区到高纬度地区，太阳辐射量逐渐减少，气温也逐渐下降。在水分充沛的地区，这种温度的变化是影响植物群落分布的主要因素。在我国沿海岸线从南往北，植物群落的分布特点是：热带雨林→常绿阔叶林→落叶阔叶林→北方针叶林。温度能影响到动物的形态特征，对同一种哺乳动物，一般生活在寒冷地区的个体，其体型相对要大一些，体表突出的部位不太明显，如四肢、尾、耳朵、鼻端等较为短小，其生态意义是可以昼减少热量的散失。温度对动物习性的影响也是明显的，如大多数动物的休眠就是由低温引起的；有些动物夏天蛰伏在洞穴里休眠也是对温度的适应，如蜗牛、鸭嘴兽等。3、水水是任何生物体都不可缺少的重要组成成分，生物的一切代谢活动都必须以水为媒介，生物体内营养物质的运输，废物的排除，激素的传递，以及生命赖以存在的各种化学过程，都必须呈溶解状态才能出入细胞。所以生命离不开水。对陆生植物而言，在陆生环境中，生物直接利用的水量是有限的。在水量变动很大或由于高盐度使生物体内的营养水分通过渗透作用而失去水分的环境中，水分才是限制陆生植物分布的重要因素。在同一纬度线上，限制陆生植物分布的主要因素是水分分布的不均匀。如在我国的西北地区，青海、新疆等地，是严重的缺水地区，年蒸发量远大于年降水量，这种情况的形成与地理环境有关。在我国沿海地区，由于受太平洋上空暖湿气流的影响，降水非常充沛，但由于山脉的阻隔，暖湿气流到不了我国的西北地区；印度洋上空的暖湿气流由于喜玛拉亚山脉的阻也到不了该地区；大西洋上空的暖湿气流由于阿尔卑斯山脉的阻隔也到不了该地区。所以，在亚洲大陆的中高纬度地区，降水量从东到西逐渐递减，而在欧洲大陆是从西到东降水量逐渐递减。所以在我国的北纬35°～45°之间的自然地带，从东到西的植物群落的分布特征是：森林→草原→荒漠→沙漠。在水域生态系统中，特别是海洋生态系统，水不是限制因素。决定海洋植物分布的非生物因素主要是温度、盐度、阳光和矿质元素。
P66 积极思维 美国生态学家谢尔福德（V.E.Shelford）于1931年提出：任何一个生态因子在数量上或质量上不足或过多，即当其接近或达到某种生物的耐受限度时，这种生物就会衰退或无法生存。如黄地老虎的幼虫在-11℃以下便无法生存，大多数昆虫在48～54℃高温下也会死亡。每种生物对每个生态因子都有一定的耐受范围，这个范围称为生态幅，其幅度在这种生物对这种生态因子所能耐受的最高点和最低点之间。生态幅广的生物称为广生性生物，反之就是狭生性生物。例如，根据生物对温度、盐分和食性的耐受范围，可分别将其分为广温性生物、狭温性生物；广盐性生物、狭盐性生物和广食性生物、狭食性生物。每种生物的生态幅不是固定不变的。一般来说，处于活动期的动物对温度只有较狭小的生态幅，处于休眠期的动物的生态幅就宽广得多。生物的生态幅可随驯化而改变，在水温为5℃的容器中养殖的龙虾，到27℃时全部死亡；而养殖在25℃水温中的一组，有50%的个体能耐受30℃的温度。一种生物可能对某一生态因子的耐受性范围很宽，而对另一因子却很窄。对多种生态因子具有宽广生态幅的生物分布范围也广。当一种生物对某一生态因子不处于最适合状态时，它对其他生态因子的耐受性限度可能下降。谢尔福德的耐受性定律可以形象地用一个钟形耐受曲线来表示
P67 第1段 　 在诸多生态因子中使生物的耐受性接近或达到极限时，生物的生长发育、生殖、活动以及分布等直接受到限制、甚至死亡的因子称为限制因子。如温度升高到上限时会导致许多动物死亡，温度上限对动物生存成了限制因子；氧对陆地动物来说很少有限制作用，但对水生生物，尤其是动物来说如果缺少就会死亡。光是植物进行光合作用的主要因素，但如果没有水、二氧化碳和一定温度，碳水化合物不能合成，反之只有水、二氧化碳和一定温度而没有光，植物也不能进行光合作用，所以在植物光合作用中的几个因子在不同情况下，任何一个因子都可以成为限制因子。
二、生物与环境构成生态系统P67 第2段 生态系统是指生物群落和非生物环境之间形成的一个功能整体，是生物与非生物部分构成的不断进行物质与能量交换的相对稳定的系统。生态系统是一个很广的概念，任何生物群落与其环境组成的自然体可以视为一个生态系统，大至一片海洋、一个大洲．小至一条河流、一块草地，都是一个生态系统，城市、水库、公园、农田等也构成了人工生态系统。小的生态系统组成大的生态系统，简单的生态系统构成复杂的生态系统，地球上形形色色的生态系统合成为生物圈。生物圈本身就是一个无比复杂的生态系统，是地球上所有生物（包括人类在内）及其生存环境的总体。
P68 第1段 任何一个生态系统，都是由生物和非生物环境两大部分组成。生物部分l．生产者主要是绿色植物以及一些光合细菌，是能利用简单的无机物制造食物的自养生物，绿色植物通过光合作用把二氧化碳、水和无机盐转化成有机物质，把太阳能以化学能的形式固定在有机物质中，这些有机物是生态系统中其它生物维持生命活动的食物来源。因此，绿色植物是整个生态系统的物质生成者。此外，光合细菌也能把无机物合成有机物。如硝化细菌能将氨氧化成为亚硝酸和硝酸，并利用氧化过程中释放的能量，把二氧化碳和水合成为有机物。2．消费者属于异养生物，主要是那些异其它生物或有机质为食物的动物，也包括某些腐生或寄生的菌类。除生产者以外的所有生物都是消费者，它们直接或间接以植物为食物。根据其食性可区分为：草食动物，又称一级消费者；肉食动物，以草食动物为食的动物称二级消费者，或称一级肉食者，以一级肉食者为食的动物称为三级消费者，或称二级肉食者；杂食动物，既是一级消费者，又是二级消费者或三级消费者；寄生者，是特殊的消费者，寄生在其它动、植物身体上，靠吸取宿主营养为生；腐生动物，以腐烂的动植物残体为食。3．分解者又称还原者，也属于异养生物，主要是各种微生物，包括某些原生动物和腐食动物（如食枯木甲虫、白蚁、蚯蚓和某些软体动物等）它们以动植物的残体和排泄物中的有机物质作为维持生命活动的食物来源，并把复杂的有机物分解为简单化合物，最终成为无机物质，归还到环境中，供生产者再度吸收利用。分解者在生态系统的物质循环和能量流动中具有重要意义。大约90％的陆地初级生成量都需经分解者分解归还大地，再经传递作用，输送给绿色植物进行光合作用。非生物部分非生物环境是生态系统中生物赖以生存的物质和能量的源泉及活动的场所。包括太阳辐射能，参加物质循环的无机物（如O2、CO2、H2O 、Ca、K＋、PO43＋等）以及连接生物和非生物成分的有机物（如蛋白质、糖类、脂类和腐殖质等）。
P69 第1段 一个生态系统中的各种生物彼此互相由食物关系而连接起来，形成食物链。例如兔子吃草，狐狸吃兔子，老虎又吃狐狸，可以表示为草→兔子→狐狸→老虎。食物链一般包括若干个环节，每个环节可作为一个营养级，而能量沿着食物链从一个营养级流动到另一个营养级。能是沿着太阳→生产者→消费者→分解者的途径流动，在这个过程中，能量不断散失。消费者并不全都是在一个营养级中，草食者免子是一级消费者，吃兔子的狐狸属于二级消费者，而吃狐狸的老虎则属于三级消费者。一般说来，食物链的环节不会超过五个，因为能量在沿食物链营养级流动时不断减少，流经几个营养级后，所剩下能量已不足以再维持一个营养级的生命了。在生态系统中，一种消费者常常不是只吃一种食物，而同一种食物又可能被不同的消费者所食。因此，各食物链又相互交错地连结在一起而形成复杂的食物网。
三、生物圈是最大的生态系统P69 第2段P70 第1段 地球表面的生态系统多种多样，人们可以从不同角度把生态系统分成若干类型。 按生态系统形成的原动力和影响力，可分为自然生态系统、半自然生态系统和人工生态系统三类。 凡是未受人类干预和扶持，在一定空间和时间范围内，依靠生物和环境本身的自我调节能力来维持相对稳定的生态系统，均属自然生态系统。如原始森林、冻原、海洋等生态系统；按人类的需求建立起来，受人类活动强烈干预的生态系统为人工生态系统，如城市、农田、人工林、人工气候室等；经过了人为干预，但仍保持了一定自然状态的生态系统为半自然生态系统，如天然放牧的草原、人类经营和管理的天然林等。 根据生态系统的环境性质和形态特征来划分，把生态系统分为水生生态系统和陆地生态系统。水生生态系统又根据水体的理化性质不同分为淡水生态系统（包括：流水水生生态系统、静水水生生态系统）和海洋生态系统（包括：海岸生态系统、浅海生态系统、珊瑚礁生态系统、远洋生态系统）；陆地生态系统根据纬度地带和光照、水分、热量等环境因素，分为森林生态系统（包括：温带针叶林生态系统、温带落叶林生态系统、热带森林生态系统）、草原生态系统（包括：干草原生态系统、湿草原生态系统、稀树干草原生态系统）、荒漠生态系统、冻原生态系统（包括：极地冻原生态系统、高山冻原生态系统）、农田生态系统、城市生态系统等。下表是最常见的生态系统分类： 陆地生态系统水域生态系统荒漠淡水苔原（冻原）静水：湖泊、池塘、水库等极地流水：河流、溪流等高山海洋草地远洋稀树干草原珊瑚礁温带针叶林上涌水流区亚热带常绿阔叶林浅海（大陆架）热带雨林河口（海湾、海峡、盐沼泽等）农业生态系统海岸带城市生态系统 几种常见的生态系统：1．海洋生态系统海洋蓄积了地球上水的97.6%，它的面积约有3.6亿km2，平均深度为2750m，最深处在太平洋中的海槽，约为11000m。　　海洋生态系统（marine ecosystems）与陆地生态系统的主要区别是：　　（1）生产者均为小型。主要由体型极小（约在2—25μm）、数量极大、种类繁多的浮游植物和一些微生物所组成。之所以由小型浮游生物组成食物网的基础，主要因为：1）海域的环境中的混合层较为均匀，有利于小型植物而不利于大型个体；2）海洋中水是在不断地作小规模的相对运动，任何一个自由漂浮植物必须依赖于水中的分子扩散来获取营养物质和排除废物，在这种情况下，体型小和自主运动就很有利，而一群细胞集成一个大的结构就比同样一些细胞单独开来要差得多；3）海洋中大规模环流不断地把漂浮的植物冲出它们最适宜的区域，同时又常有一些个体被带回来更新这些种群，对于小型植物来说，完成这一必要的返回机制比大型植物有利得多。同时小型单细胞植物还能够随水下的逆流，暂时地摄食食物颗粒，或以溶解的有机物质为营养。　　（2）海洋为消费者提供了广阔的活动场所。动物比海洋植物更加多种多样，更加丰富。这是因为：1）海洋面积大，为海洋动物提供了宽广的活动场所；海洋中有大量的营养物质，是海洋动物吃不完的食料；2）海洋条件复杂，有浅有深，有咸有淡，有冷有暖，在这些多样的生活环境下，形成了种类各异、数量繁多的海洋动物。　　（3）生产者转化为初级消费者的物质循环效率高。在海洋上层浮游植物和浮游动物的生物量大约为同一数量级。浮游植物的生产量几乎全部为浮游动物所消费，运转速度很快。但海洋生态系统的生产力远低于陆地生态系统的生产力。　　消费者，特别是初级消费者有许多是杂食性种类，在数量的调节上起着一定的作用。　　（4）生物分布的范围很广。海洋面积很大，而且是连续的、几乎到处都有生物。2．淡水生态系统淡水生态系统可以分为流水生态系统和静水生态系统，前者包括江河、溪流和水渠等后者包括湖泊、池塘和水库等。下面主要以河流生态系统为例，介绍流水生态系统的特点。在一般情况下，在河流的上游，水的流速较快，下游流速较慢。急流中的生产者大多是由藻类构成的附石植物群，消费者大多是具有特殊器官的昆虫和体型较小的鱼类。缓流与急流相比，含氧量较少，但是营养物质要丰富得多，因此,缓流中的动植物种类也较多。缓流中的生产者主要是浮游植物及岸边的高等植物，此外，从陆地上随雨水等进入河中的叶片碎屑等，也是水生生物的重要营养来源。缓流中的消费者有穴居昆虫和各种鱼类，此外，虾、蟹、贝类等动物也较多。3．冻原生态系统冻原又叫做苔原，为典型的寒带生态系统，分布于欧亚大陆和北美大陆的北部边缘地带，形成一条大致连续的冻原地带。这里冬季寒冷漫长，夏季凉爽短促，降水量200—300毫米，风力强劲，土壤下面常有永冻层存在。这种冷湿的环境常造成植物的生理性干旱。植被的种类组成很贫乏，总共只有约100—200种植物。主要是苔藓、地衣和莎草科、禾本科、毛茛科、十字花科的多年生草本植物，以及杨柳科、石楠科与桦木科的矮小灌木。它们多数紧贴地面生长，避免风寒。严寒和在生长期较长的日照，使这里的植物多为常绿的多年生植物，并常具有大型和鲜艳的花朵，所以冻原的外貌不像荒漠那样单调和缺乏生气。群落结构简单，通常仅1－2层。苔藓地衣层特别繁茂，许多灌木、草本植物的根、根茎和更新芽隐藏其中受到保护。动物种类贫乏，主要有驯鹿、麝牛、北极狐、北极熊、狼和旅鼠等。夏季多有候鸟迁来繁息。冻原生态系统的生产力很低，平均不到1克/米2·天。主要受低温限制，生长缓慢所致。我国没有位于广大平坦地区的平地冻原，仅于长白山和阿尔泰山顶部有面积很小的山地冻原分布。4．荒漠生态系统荒漠生态系统主要分布在亚热带和温带极端干燥少雨的地区，在北半球形成一条明显的荒漠地带。我国的荒漠分布于西北和内蒙古地区。南半球的智利、澳大利亚和南非也有分布。荒漠地区为极端大陆性气候，年降水量大都在250毫米以下，降水变率很大，蒸发量大于降水量许多倍。温度变化剧烈，尤以日温差最大。并多有风沙与尘暴出现。土壤中营养物质比较贫乏。严酷的自然条件限制了许多植物的生存，只有为数不多的超旱生半乔木、半灌木、小半灌木和灌木或肉质的仙人掌类植物稀疏地分布。所以群落的植物种类贫乏、结构简单、覆盖度低，有些地面完全裸露。由于食物资源比较单调和贫乏，动物的种类不多，数量也少。常见的有昆虫、蜥蜴、啮齿类和某些鸟类。许多动物具有高度适应干旱环境的特征，如夏眠、夜间活动、长期不饮水、不具汗腺和排放高浓度的尿液等。干旱的限制使荒漠生态系统的生产力都很低。对于温带荒漠来说，除干旱缺水外，低温也是一个重要的限制因素。因此，植物的生长仅限制在一个短促的时期里，就在这相对有利的时期里生产力也常小于0.5克/米2·天，为地球上各类生态系统中生产力最低者之一。然而由于荒漠地区年日照比较高，生长季热量充足，在有条件的地方，当加以施肥与灌溉，荒漠可以成为局部高产的环境。荒漠环境严酷、生物种类多样性低、群落结构简单、自动调节能力差，所以荒漠是个脆弱的生态系统，在改造利用时应当慎重。5．草原生态系统草原是指由低温、旱生、多年生草本植物组成的生态系统。主要分布在欧亚大陆温带，自多瑙河下游起向东经罗马尼亚、苏联和蒙古，直达我国东北和内蒙古等地，构成世界上最宽广的草原带。北美中部的草原带面积也较宽广。此外，南美阿根廷等地亦有分布。草原地区属大陆性气候，降水量少，约为250—500毫米，多集中于夏季，且年际变化大。夏季温暖，冬季较严寒，四季分明。 草原生态系统的植被主要由丛生禾草针茅、羊茅、须芒草、?草、早熟禾等组成，混有多种双子叶杂类草如豆科、菊科植物。有的地方还有散生的矮小灌木。它们普遍具有叶面积狭小、具绒毛、叶片内卷、气孔下陷、根系发达等旱生特征。群落结构简单，一般仅有一或二个层。季相更替则十分频繁而鲜明，有时出现十分华丽的外貌。开旷的草原适宜善于竞走的大型植食动物的生活，如野驴、野牛、骆驼、黄羊等。以穴居为主的啮齿类动物也是草原上常见的第一性消费者。 草原的生产力和生物量都不高，前者约为0.5—3克/米2·天。 草原上生长着许多营养价值高、适口性强的牧草，为重要的牲畜放牧场。现在，大片地方由于过度放牧，出现草原退化现象，优良牧草减少，生产量下降。或因不合理地农耕，造成草原沙化和水土流失。因此，必须深入研究草原生态系统的特点，因地制宜，合理利用，使草原的生产力得到恢复和提高。 应该指出的是，必须把分布于较湿润环境（河漫滩、低阶地、森林采伐迹地、亚高山带等）的主要由中生杂类草或莎草科植物组成的草甸与草原区别开来。草甸在各种气候带都有分布，并不形成完整的水平植被带。6．森林生态系统森林生态系统是陆地上最大的生态系统，也是生物圈中最重要的生态系统。森林大多分布在湿润和半湿润地区，在地球上的分布范围广阔，生物物种丰富。地球上90％以上的陆生植物和绝大多数动物都生存在森林中，仅热带雨林中的物种就占地球上全部物种的50％。生产者以高大乔木为主， 也有少量的灌木和草木植物，消费者以树栖和攀援生活的动物为多，如犀鸟、松鼠、眼镜猴等。分解者是一些细菌、真菌和放线菌。特点：动植物种类最多，结构最为复杂和稳定。
作用：1、森林生态系统是人类的资源宝库，森林除了能够提供大量木材外，还能生产松香、樟脑、桐油、橡胶等具有很大经济价值的产品。森林中既有大量的食用植物，如枣、柿、栗、猕猴桃、荔枝等，又有很多油料植物，如油茶、油桐、文冠果等，还有丰富的药材资源。2、它能调节生物圈中氧气与二氧化碳平衡，改善生态环境，涵养水源、保持水土、防风固沙、调节气候、净化空气、消除污染等。
P71 第1段 1875年，奥地利地质学家修斯（1831—1914）对生物圈这一名词做出了概念性的解释。他认为生物圈就是由地球上所有生物形成的特殊的圈层，是生物的总和，是一个统一的整体，但是他并未明确指出作为生物生存环境的其他圈层也是生物圈的组成部分。20世纪20年代以后，韦尔纳茨基（1863—1945）明确指出生物圈是地球上所有存在生命的地带，包括一切生物体及其生存环境，其范围包括部分岩石圈、大气圈和全部水圈。20世纪后半期，生物圈的概念得到了广泛的应用，但在不同学者的著作中，生物圈的含义略有差别。有的学者认为地球上有生物分布和生物代谢产物分布的区域就是生物圈，这样大气圈的平流层虽然没有生物，但是有生物产生的氧气，也就属于生物圈的范围之内了。有的学者认为生物圈的范围包括所有生物群落及其生存环境，强调生物圈作为生态系统的功能特点，其范围比较窄，但是整体性特点比较突出。总之，关于生物圈的概念，有以下几点是大家公认的：第一，地球上凡是有生物分布的区域都属于生物圈的范围。第二，生物圈是由生物与非生物环境组成的具有一定结构和功能的统一整体，是高度复杂而有序的系统，而不是松散无序的集合体。第三，生物圈是地球上最大的多层次的生态系统，其结构和功能是不断变化的，并且不断趋向于相对稳定的状态。
P71 第2段 联合国人类环境会议于1972年6月5日－16日在斯德哥尔摩召开，有113个国家1300多名代表参加。中国出席了此会。 这是世界各国政府代表第一次坐在一起讨论环境问题，讨论人类对于环境的权利与义务的大会。 会议的目的是：促使人们和各国政府注意人类的活动正在破坏自然环境，并给人类的生存和发展造成严重的威胁。 会议希望：鼓励和指导各国政府和国际机构采取保护和改善环境的行动，并要求各国政府、联合国机构和国际组织在采取具体措施解决各种环境问题方面进行合作。
会议通过了划时代的历史性文献——《人类环境宣言》，郑重申明：人类有权享有良好的环境，也有责任为子孙后代保护和改善环境；各国有责任确保不损害其他国家的环境；环境政策应当增进发展中国家的发展潜力。 会议警告说：“在现代，人类改造其环境的能力，如果明智地加以使用的话，可以给各国人民带来开发的利益和提高生活质量的机会。如果使用不当或轻率地使用，这种能力就会给人类和人类环境造成无法估量的损害。” 会议还通过了将每年的6月5日作为“世界环境日”的建议。 会议把生物圈的保护列入国际法之中，成为国际谈判的基础，而且，第三世界国家成为保护世界环境的重要力量，使环境保护成为全球的一致行动，并得到各国政府的承认和支持。 在会议的建议下，成立了联合国环境规划署，总部设在肯尼亚首都内罗毕。
拓展阅读
一、人与生物圈的关系
1．“生物圈2号”实验的终结：提起美国的亚利桑那州，人们首先回想到瑰丽、神秘、充满魔幻色彩的大沙漠。但今天我们要说的不是沙漠风光，而是人类科学史上一段悲壮的探索历程和它带给人类的启迪。
20世纪80年代末，亚利桑那州的沙漠中出现了一座奇特的建筑，这时候一座占地1.3万平米的钢架结构玻璃建筑，远远望去仿佛是一个巨大的温室。它所有的窗户都是完全密闭的，透过玻璃往里看去，温室内有碧绿的麦田、如茵的草地、碧波荡漾的鱼塘，微型“海洋”不时卷起阵阵细浪。室内还放养着猪、牛、羊和其他家禽，里面居然还有几排房子。这个奇怪的建筑物是干什么用的呢？
原来，这就是举世罕见闻名的“生物圈2号”工程。科学家们将人类休养生息的地球称为“生物圈1号”，为了试验人类离开地球能否生存，美国从1984年起花费了近2亿美元，在亚利桑那州建造了这个几乎完全密封的“生物圈2号”试验基地。
1993年1月8名科学家和家人依依惜别，进入“生物圈2号”。按照国家预定的计划，他们将在里面呆上两年，除非身体发生意外，否则，实验结束前是不能出来的。
8名科学家将在里面一边从事科学研究，一边养鸡养鸭耕种收获，过着完全自给自足的生活。两年中除了提供第一批包括种子在内的物品外，其余的一切都需要他们自己解决。能源，取自太阳能及他们所种的植物制造；粮食，靠他们自己在里面种地获得；肉类和蛋白质，取自他们养的鸡、鸭、猪、羊。甚至包括里面的气温和气候，也是由他们来设法控制，并尽可能模拟地球气候。
总之，他们必须设法保证这个小小的生态系统的平衡。说起来容易，做起来难。比如绿色植物过多，没有充足的肥料和二养化碳供他们呼吸，植物会死亡：假如他们想多吃点肉，必须多养动物，而动物过多，粮食和饲料会紧张，氧气的消耗会增加，空气中的二氧化碳浓度会升高，从而影响他们自身的生存。这一切都需要科学家们做周密的计划和细致的安排。任何一方面出现偏差，都会使整个计划前功尽弃。
从科学家们第一天进驻的那一天起，全世界都在密切关注着这个实验的结果。但实验的结果却并不令人乐观。
一年多后，土壤中的碳与氧气生成二氧化碳，部分二氧化碳与建筑“生物圈2号”所用的混凝土中的钙发生反应生成碳酸钙，导致“生物圈2号”的氧气的含量从21%下降到14%。加之由于没有调节好内部的气候，致使粮食欠收，科学家们不得不靠种子勉强度日。结果是，提前撤出实验室。更令人意外的是，“生物圈2号”运行3年后，其中的一氧化碳的含量猛增到79%，足以使人体合成维生素B12的能力减弱，从而危害大脑健康。1996年1月1日，歌伦比亚大学接管了“生物圈2号”。9月，由数名科学家组成的委员会对实验进行了总结，他们认为，在现有的技术条件下，人类还无法模拟出一个类似地球一样的、可供人类生存的生态环境。
实验向世人昭示了，迄今为止，地球仍是人类唯一的家园，人类应当努力保护它而不是破坏它。
2．军事分界线无人区的大自然欣欣向荣：1953年朝鲜战争结束后，南、北朝鲜将北纬380线划为停火线，非军事区长约270km宽约9km，两侧还各有一条长5km宽的缓冲区，总面积为500多km2多。停战40多年来，除了极少数的士兵曾进入这个无人区，这里没有任何活动，恢复了完全的自然状态。1978年，少数韩国科学家进入这个无人区，发现这里河水清澈，森林茂密，物种繁多，呈现一片欣欣向荣的原始景象。科学家们发现了14种本土稀有植物，8种稀有鱼类。更令人惊奇的是，他们还发现了14种从未在朝鲜半岛出现的动物，包括1种狼和8种在产地已濒于灭绝的动物，如东北虎和西伯利亚熊。美国宾州州立大学“生物多样性研究中心”主任金克中评论道：“全世界只有这个地方，3000年以来的农耕突然中止，原始物种可以在没有人类干扰的情况下自由发展。”他建议韩国与朝鲜合作建立生态保护区和濒危物种保护区，除少数科学家之外，人类不得进入；其他地区可设立国家公园，允许有限度的环保观光。
冷战时期的另一个无人区柏林墙，也呈现了类似的景观。环绕着西柏林的无人区，长155km，宽约100m，比北纬380无人区小得多，但仍然有数以百计的外来干涉植物，包括地中海和波罗的海地区的物种在这里茂盛生长，甚至狐狸和野猪也在这片横穿柏林闹市区的林带里出没。现在这里已经成为全球瞩目的自然生态研究区。
“生物圈二号”的失败和军事分界线无人区大自然的欣欣向荣，意味着现代人类生活在生态平衡中已经成为一个负数。怎样处理好人类与生物圈之间的关系，使生物圈实现可持续发展是摆在人类面前的一个重要课题。
二、世界三大热带雨林
1．印度马来雨林群系
此群系包括亚洲和大洋洲所有的热带雨林。由于大洋洲的雨林面积较小，而东南亚却有大面积的雨林，因此，印度马来雨林群系又可称为亚洲的雨林群系。亚洲雨林主要分布在菲律宾群岛、马来半岛、中南半岛的东西两岸，恒河和布拉马普特拉河下游，斯里兰卡南部以及我国的南部等地。其特点是以龙脑香科为优势，缺乏具有美丽大型花的植物和特别高大的棕榈科植物，但具有高大的木本真蕨八字沙椤屑以及著名的白藤属和兰科附生植物。
2．非洲雨林群系
非洲雨林群系的面积不大，约为6，主要分布在刚果盆地。在赤道以南分布到马达加斯加岛的东岸及其他岛屿。非洲雨林的种类较贫乏，但有大量的特有种。其中棕榈科植物尤其引人注意，如棕榈、油椰子等，咖啡属种类很多( 全世界具有 35 种，非洲占 20 种 ) 。然而在西非却以楝科为优势，豆科植物也占有一定的优势。
3．美洲雨林群系
该群系面积最大，在3以上，以亚马逊河为中心，向西扩展到安达斯山的低麓，向东止于圭亚那，向南达玻利维亚和巴拉圭，向北则到墨西哥南部及安的列斯群岛。这里豆科植物是优势科，藤本植物和附生植物特别多，凤梨科、仙人掌科、天南星科和棕榈科植物也十分丰富。经济作物三叶橡胶、可可树、椰子属植物等均原产于这里。同时这里还生长特有的王莲，其叶子直径可达1.5m 。
三、谢尔福德耐受定理
美国生态学家谢尔福德（1911）通过对一种甲虫，虎甲的研究中发现该虫喜欢生活在土壤排水性好、疏松砂性土、腐殖质少，而且温湿度变动小的地方。这表明一种生物的生存需要依赖多种复杂的条件。通过大量的试验，他提出了耐受性限度的概念。即生物有机体对环境的耐受性，有最大上限和最小下限之间的幅度，此幅度即为耐受性限度。将最大和最小限制作用综合为耐受性定律。
美国生态学家谢尔福德于1913年研究指出，生物的生存需要依赖环境中的多种条件，而且生物有机体对环境因子的耐受性有一个上限和下限，任何因子不足或过多，接近或超过了某种生物的耐受限度，该种生物的生存就会受到影响，甚至灭绝。这就是谢尔福德耐受定律。
后来的研究对谢尔福德耐受定律也进行了补充：
①每种生物对每个生态因子都有一个耐受范围，耐受范围有宽有窄，即有差异。每一种生物对每一种环境因素都有一个忍受范围。忍受的范围有宽有窄，而且是有界限的。对环境因素忍受性较宽的生物则分布较广。每一种生物只有在一定气候、植被和土壤范围内，才能生存、繁衍。而极端的环境（气候条件）往往比平均状况更有意义。
生物对某种环境因素都有一个忍受范围，即有一个忍受的上限和一个忍受的下限。上限和下限之间的范围，称为生态幅或生态价。
②生物在整个发育过程中，耐受性不同，生物的繁殖期耐受性限度一般较低。植物的种籽、果实生殖生长期往往是狭窄耐受性的时期。
③对所有因子耐受范围都很宽的生物，一般分布很广；
④不同的生物种，对同一生态因子的耐受性是不同的。如不同作物对氮的忍受范围宽窄有明显的不同，玉米耐受范围较宽。
⑤在一个因子处在不适状态时，对另一个因子的耐受能力可能下降；
⑥生物实际上并不在某一特定环境因子最适的范围内生活，可能是因为有其他更重要的因子在起作用。
耐受性是生物的一种特性，受遗传、进化规律所制约。生物有机体对不同环境因素的忍受性不同。一般而言，作物对磷、钾肥的忍受性比对氮肥忍受性宽。在湿润环境下，乔木的生态忍受性强；而在半干旱环境下，多年生牧草和灌木的忍受性比乔木就强多了。
四、世界地球日的由来、2005年地球日的主题
2005年4月22日是第36个“世界地球日”。日前，国土资源部已确定今年“世界地球日”的主题为“善待地球--科学发展,构建和谐”。届时，将围绕主题向公众进行国土资源的基本知识、基本国情，以及保护和节约利用、集约利用国土资源,实现人与自然和谐相处的国家政策和科普知识宣传。宣传要点是落实以人为本，全面、协调、可持续的科学发展观;善待地球，促进人与自然的和谐；认识我国人口众多，资源相对不足，生态环境承载能力弱的基本国情，强化节约资源、保护生态和资源循环利用的意识，建设资源节约型和环境友好型社会；依靠科技创新和科技进步，推进资源合理开发、节约利用和集约利用，推进环境保护与治理，提高国土资源对经济社会可持续发展的保障能力。
世界地球日活动起源于美国。1969年，民主党参议员盖洛德.尼尔森提议一在全国各校园内举办有关环境问题的讲习会。当时25岁的哈佛大学法学院学生丹尼斯·海斯很快就将尼尔森的提议变成了一个在全美各地展开大规模社区性活动的具体构想，并得到很多青年学生的热烈支持。为错开期末考试，尼尔森提议以次年的4月22日作为“地球日”在全美开展环保活动。
1970年的首次“地球日”活动声势浩大，美国各地约2000万人参加，被誉为二战以来美国规模最大的社会活动。美国国会当天被迫休会，大部分议员也只好去参加各项活动和集会。纽约市长分别下令繁华的曼哈顿第五打道不得行驶任何车辆，任由数十万群众在这里集会，呼吁人们创造一个清洁、简单、和平的生活环境。这次活动标志着美国环保运动的崛起，并促使美国政府采取了一些治理环境污染的措施。但是，美国的环保问题并没有得到根本解决。与此同时，环境污染问题趋于国际化。由于工业发展失调和人口膨胀等因素，人类面临着日趋严重的环境污染和地球生态危机。如大气层臭氧减少、全球气温升高、热带雨林聚减，海洋污染等。这些问题需要各国共同行动起来加以解决。因此，1990年4月22日，全世界又组织一次大型活动。共有140多个国家的两亿多人同时在各地举行了多种多样的纪念活动。这次行动把重点故在了全球整体环境的改善上。它使人们更加清醒地认识到，地球环境质量的急剧下降成为直接威胁人类生存的世界性问题。这项活动得到了联合国的首肯。其后，每年的4月22日定为“世界地球日”。
知识结构
【知识点图表】
【学法指导】
1．对生态因子作系统的分类，并在具体的实例中，了解各种生态因子的作用。
2．以典型的例子来说明谢尔福德的耐受性定律。
3．在错综复杂的食物网中理解生态系统中的生物成分的具体作用。
4．通过具体的实例了解各大生态系统的特征及作用。
5．以可持续发展的理念理解生物圈的含义及其作用。
教材习题参考答案
1．D 2．A 3．C 4．D
5．提出问题：光照时间的长短是否会影响玉米幼苗的生长。
作出假设：光照时间长有利于玉米幼苗的生长。
确定变量：关照时间的长短。
操作过程：A组玉米幼苗每天提供必须的矿质养料及适宜的温度，但是每天的光照时间为5小时，其余均为黑暗时间
B组玉米幼苗每天提供必须的矿质养料及适宜的温度（同A组），但是每天的光照时间为10小时，其余均为黑暗时间
得出结论：光照时间延长确实有利于玉米幼苗的生长。
6．
w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
www.
光照强度
光质
光照时间
阳生植物 需要较高强度的光照，如小麦、水稻、森林中的乔木等
阴生植物 需要较低强度的光照，如人参、三七等
与绿色植物的光合色素的吸收光谱有关
长日照植物 需要长于某一临界日长的日照时间才能开花的植物
中性植物 植物的开花结果与是照时间的长短没有明显的关系
短日照植物 需要短于某一临界日长的日照才能开花的植物
光
光
动物的体色
动物的视觉
动物的繁殖
动物的生长发育
动物的行为
生态系统和生物圈
生物圈是最大的生态系统
生态系统的种类
生物圈的概念
生物与环境构成生态系统
生态系统定义
食物链和食物网
营养级概念
环境对生物非常重要
生态因子定义
生态因子作用
谢尔福德耐受性定律
草
鼠
鹰
蛇
兔
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