2012高二生物精品课件：5.1 生态系统的结构和功能（新人教必修3）

(共23张PPT)
郑集高级中学
高三生物组
考纲要求
具体内容目标 学习要求
生态系统的结构 A
生态系统中的物质循环和能量流动的基本规律及其应用 C
生态系统中的信息传递 A
⑴.概念：生物群落与它的无机环境相互作用而形成的统一整体，叫做生态系统 。
⑵.特点：在一定的空间和时间范围内，在各种生物之间以及生物群落和无机环境之间，通过能量流动、物质循环和信息传递而相互作用形成一个统一整体
⑶.功能：物质循环、能量流动和信息传递
⑷.地球上最大的生态系统是生物圈。
1、生态系统的概念、类型
研讨一、生态系统的结构
比较
项目 组成内容 作用 同化类型 地位
非生物的物质和能量 阳光、土壤、空气、水分、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 \\ 必备成分
生产者 主要是绿色植物,也包括化能自养型微生物(如硝化细菌)蓝藻和光合细菌 无机物→有机物；光能、无机物中的化学能→有机物中的化学能；为消费者提供食物和栖息场所 自养型 最主要成分(基石)
消费者 包括营捕食生活和寄生生活的各种生物(如菟丝子) 加快生态系统中的物质循环；有利于植物的传粉和种子的传播 异养型 最活跃的成分
分解者 营腐生生活的微生物及腐食性的动物(如蚯蚓、蜣螂等) 通过分解作用将生物遗体、排出物分解为无机物，供生产者重新利用 异养型
(腐生) 物质循环中的关键成分
2.生态系统的成分：
生产者、消费者和分解者是紧密联系，缺一不可的。
3.生态系统的营养结构：
——食物链和食物网
⑴．食物链 (通常指捕食链)
绿色植物 植食性动物 肉食性动物 大型肉食性动物
生产者 初级消费者 次级消费者 三级消费者
第一营养级 第二营养级 第三营养级 第四营养级
①.捕食链：只包括生产者和消费者。每条食物链的起点总是生产者。
②.当某种生物大量增加时，一般会导致作为其食物的上一营养级数量减少，作为其捕食者的下一营养级数量增多。
③.食物链中各营养级生物之间是相互制约的，使它们的数量始终处于一种动态变化中。
④.食物链中的捕食关系是长期自然选择形成的，因此箭头一定是由上一营养级指向下一营养级。
⑤.某一营养级的生物代表处于该营养级的所有生物，不代表单个生物个体，也不一定是某种群。
⑥.食物链上一般不超过五个营养级
⑵．食物网
①.同一种消费者在不同的食物链中，可以占有不同的营养级。
②.在食物网中，两种生物之间的种间关系有可能出现不同概念上的重合，如蜘蛛与青蛙，二者之间既是捕食关系，又是竞争关系。
③.在食物网中，当某种生物因外来因素而大量增加时，一般除导致上一营养级减少，下一营养级增加外，还会导致与其有竞争关系的生物数量下降。
④. 错综复杂的食物网是生态系统保持相对稳定的重要条件。食物网越复杂，生态系统抵抗外界干扰的能力就越强。
食物链和食物网是生态系统的营养结构，生态系统的物质循环和能量流动就是沿着这种渠道进行的。
1.能量的输入
(1).能量流动的起点：生产者(主要是植物)固定太阳能。
(2).流经生态系统的总能量：生产者固定的所有太阳能
(3).几乎所有的生态系统，其能量来自太阳能。即
光能 有机物中的化学能
特殊的生态系统—深海热泉生态系统
无机物中的化学能 有机物中的化学能
研讨二、能量流动的过程
能量的输入、传递、转化和散失
2.能量的传递
(1)传递形式：有机物中的化学能。
(2)传递途径：食物链和食物网。
(3)传递过程(以能量流经第二营养级为例)
能量流经第二营养级时的分流情况总结如下：
能量的传递过程(如下图所示)
①初级消费者摄入能量＝
初级消费者同化能量+排出粪便中的能量
②初级消费者同化能量＝
自身呼吸消耗+流向分解者+流向下一营养级
③一个自然生态系统输出的总能量是指系统内
生产者、消费者和分解者呼吸消耗的能量之和
3．能量流动中的转化：
太阳光能--→生物体有机物中的化学能--→热能
4．能量散失
主要途径：细胞呼吸、分解者的分解作用
主要形式：热能。
5．能量在流经每一营养级时的分流
(1)能量来源
①生产者的能量：太阳能
②消费者(同化)的能量：一般来自上一个营养级
(同化量＝摄入量－粪便中所含能量)。
(2)能量去路
①一部分在呼吸作用中以热能散失
②一部分能量流到下一个营养级中
③一部分随着生物的遗体、粪便、残枝败叶中的能量被分解者分解而释放出来。
④未被利用能量（最终流向③）
二、能量传递效率及相关计算
(一).能量传递效率是指相邻营养级之间的同化量之比：
下一营养级同化的能量
上一营养级同化的能量
X100％
(二)能量流动的极值计算
1．在能量流动的相关计算中，若未作具体说明，则一般认为能量传递效率为10%——20%。
2．在已知较高营养级生物的能量求较低营养级生物的能量时，
若求“最多”值，则说明较低营养级的能量按“10％”效率传递；
若求“最(至)少”值，则说明较低营养级生物的能量按“20％”效率传递。
3．已知较低营养级生物的能量求较高营养级生物的能量时，
若求“最多”值，则说明较低营养级的能量按“20％”效率传递；
若求“最(至)少”值，则说明较低营养级生物的能量按“10％”效率传递。具体规律如下：
三、生态金字塔—
1.在一条食物链中，由低营养级到高营养级推算，前一营养级比后一营养级含量一定多的指标是“能量”，而“数量”和“生物量”均可能出现反例。
2.在人工生态系统中因能量可人为补充，可能会使能量金字塔呈现倒置状况。如人工鱼塘中生产者的能量未必比消费者(鱼)多。天然生态系统则必须当能量状况表现为金字塔形状时，方可维持生态系统的正常运转，从而维持生态系统的稳定性。
3.某营养级的“粪便”中的能量不同于“尿液”中的能量。前者应归于上一营养级(含在上一营养级同化能量的80%～90%中)；后者则归于该营养级，是该营养级所同化的能量中的一部分(含在上一营养级传递来的10%～20%的能量中)。
能量金字塔、
数量金字塔、
生物量金字塔
1.概念理解
（1）循环的对象：组成生物体的C、H、O、N、P、S等 ，而不是具体 。
（2）循环的过程： 、 。
（3）循环的范围： 。
2.特点： ；反复出现， 。
3.实例——碳循环
在无机环境和生物群落之间以 ____形式循环
群落内部通过 关系以____ ______形式流动
碳进生物群落的生理过程：生产者的光合作用和__________
碳出生物群落的生理过程： 消费者、 的________
产生CO2的非生物途径：_ _
4.环境问题：碳循环平衡打破会造成 。
化学元素
化合物
生物群落
无机环境
生物圈
全球性
循环流动
CO2
捕食
含碳有机物
化能合成作用
生产者
分解者
呼吸作用
化石燃料燃烧
温室效应
研讨三、物质循环
大量化石燃料的燃烧，大气中的CO2含量迅速增加，打破了生物圈中碳循环的平衡。
碳循环实例
（1）碳循环的形式：
（2）碳在自然界中的存在形式：
（3）碳在生物体内的存在形式：
（4）碳进入生物体的途径：
（5）碳在生物体之间传递途径：
（6）碳进入大气的途径：
CO2
CO2和碳酸盐
含碳有机物
光合作用、化能合成作用
食物链（网）
①生物的呼吸作用
②分解者有分解作用
③化石燃料的燃烧
碳循环
温室效应
⑴成因
①工厂、汽车、飞机、轮船等对化学燃料的大量使用，向大气中释放大量的CO2。
②森林、草原等植被大面积的破坏，大大降低了对大气中CO2的调节能力。
⑵危害
加快极地冰川融化，导致海平面上升，对陆地生态系统和人类的生存构成威胁。
⑶缓解温室效应主要从两个方面加以考虑：
一是减少CO2的释放，主要措施是减少化石燃料的燃烧，开发新能源(如太阳能、风能、核能等)替代化石能源；
二是增加CO2的吸收量，主要措施是保护好森林和草原，大力提倡植树造林。
据图判断A、B、C、D各代表哪种成分？
①双向箭头的两侧一定为生产者和大气中二氧化碳库
②生产者、消费者和分解者均要有箭头指向大气中二氧化碳库
③各营养级生物均要有箭头指向分解者
A：生产者
B：非生物的物质和能量
C：消费者
D：分解者
①是生产者
②初级消费者
③非生物的物质和能量
④次级消费者
⑤分解者
能量流动 物质循环
形式 主要以有机物形式 主要以无机物形式
过程 沿食物链（网）单向流动 在无机环境与生物群落之间反复循环
范围 生态系统各营养级 全球（生物圈）
特点 单向流动，逐级递减 全球性、反复循环
联系 是生态系统主要功能，同时进行，相互依存，不可分割
1、能量流动的过程离不开物质的合成与分解；
2、物质是能量的载体；
3、能量是物质循环的动力。
1.信息的种类
物理信息：生态系统中的光、声、热、电、波长、频率、温度、湿度、磁力等，通过物理过程传递的信息
例如：萤火虫的闪光、植物五颜六色的花、蜘蛛网的振动频率
物理信息的来源可以是无机环境，也可以是生物。
化学信息：
植物的生物碱，有机酸等代谢产物
动物的化学物质：信息素(性外激素等)
行为信息：鸟类等的报警行为、昆虫的舞蹈、鸟类的求偶行为
研讨四、信息传递
2.来源：可来自于无机环境，也可来自于生物。
3.方向：信息传递是双向的。
4.信息传递在生态系统中的作用
⑴个体：生命活动的正常进行，离不开信息的传递。
⑵种群：生物种群的繁衍离不开信息的传递。
⑶群落和生态系统:能调节生物的种间关系,以维持生态系统的稳定。
5.信息传递的应用
⑴提高农产品或畜产品的产量。
利用模拟的动物信息吸引大量的传粉动物，可以提高果树的传粉效率和结实率。
⑵对有害动物进行控制。
目前控制危害动物的技术大致有化学防治、生物防治、机械防治等。
研讨、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.生态系统稳定性的原因：生态系统具有自我调节能力
3.调节方式：负反馈调节(生态系统自我调节能力的基础)
(范围：生物群落内部，生物群落与无机环境之间的负反馈调节)
4.生态系统稳态被破坏的原因：
当外界干扰的强度超过生态系统的自我调节能力时，生态系统的自我调节能力就会迅速丧失。
5.提高生态系统的稳定性：
一方面：对生态系统的的利用应该适度，不应超过生态系统的自我调节能力。
另一方面：对人类利用强度大的生态系统，应实施相应的物质和能量的投入，保证生态系统内部结构与功能的协调。
6.种类：可分为抵抗力稳定性和恢复力稳定性
抵抗力稳定性 恢复力稳定性
概念 指生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构与功能保持原状的能力 指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影响
影响因素 生态系统的组分越多，营养结构越复杂，自我调节能力越强，抵抗力稳定性越高 生态系统的成分越简单，则越容易恢复，与自身调节能力有关
联系 ⑴一般呈现相反关系,抵抗力稳定性强的生态系统,恢复力稳定性差,反之亦然
⑵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：
人口增长对生态环境的影响
（1）耕地减少，粮食需求量增加。
（2）自然资源被大量消耗。
（3）环境污染加剧。
我国协调人口与环境关系的措施
（1）继续控制人口增长。
（2）加大保护资源和环境的力度。
（3）监控、治理江河湖泊及海域的污染。
（4）加强生物多样性保护和自然保护区建设。
（5）推进生态农业。
研讨、生态环境的保护
全球性生态环境问题
1.问题：主要包括全球气候变化、水资源短缺、臭氧层破坏、酸雨、土地荒漠化、海洋污染和生物多样性锐减等。
2.保护生物多样性
概念：生物圈内所有的植物、动物和微生物，他们所拥有的全部基因以及各种各样的生态系统，共同构成了生物多样性。
成因：共同进化的结果
类型：遗传(基因)多样性、物种多样性、生态系统多样性
价值体现：
⑴直接价值：实用意义<人类的食用、药用和工业原料等>，
非实用意义<旅游观赏、科学研究和文艺创作等>
⑵间接价值(生态功能)：水土保持、蓄洪防旱、调节气候等。
⑶潜在价值：尚不清楚
保护措施：
⑴就地保护(建立自然保护区和风景名胜区——最有效措施)
⑵异地保护(建立动物园、植物园以及濒危动植物研究中心)