生态系统的功能(二)和生态环境的保护

生态系统的功能（二）及生态环境的保护

一、知识概述

1、生态系统的物质循环：物质循环的概念、碳循环、氮循环；

2、生态系统中的信息传递；

3、生态系统的稳定性；

4、人类活动对环境的影响；

5、环境保护与可持续发展。

二、重点知识归纳及讲解

生态系统的功能包括：能量流动、物质循环、信息传递。

（一）物质循环的概念（生物地球化学循环）

1、物质循环的概念

指生态系统中，组成生物体的C、H、O、N、P、S等化学元素，不断进行着从无机环境到生物群落，又从生物群落到无机环境的循环过程。

（1）这里的“生态系统”指的地球上最大的生态系统，即生物圈。

（2）这里的“物质”，是指组成生物体的基本化学元素。

特点：带有全球性，反复循环利用。

2、碳循环

（1）碳的存在形式

（2）循环形式：CO2。

（3）循环过程：

无机环境（CO2）生物群落（有机物）

（4）碳循环平衡的破坏及后果

①碳循环平衡遭破坏的原因：

随着工业的迅速发展，人类大量燃烧煤炭和石油等化石燃料，使地层中经千百万年而积存的碳元素，在很短的时间内释放出来，打破了生物圈中碳循环的平衡，使大气中二氧化碳的含量持续迅速增加。

②影响：

大气中二氧化碳的增加，形成温室效应，导致气温升高。温室效应可加快极地冰川的融化，导致海平面上升，进而对陆地生态系统和人类的生存构成威胁。

3、氮循环

（1）氮循环过程

（2）氮循环中的几个重要代谢过程

比较 基本过程 相关微生物 代谢类型 在生态系统中的地位

生物固氮 N 2→NH 3 根瘤菌、 圆褐固氮菌、 蓝藻 异养需氧 异养需氧

自养需氧

消费者

分解者 生产者 硝化作用 NH 3、NH 4＋→NO 3－ 硝化细菌 自养需氧

生产者 氨化作用 含N 有机物→NH 3、NH 4＋

腐生细菌、 真菌 异养需氧

分解者

反硝化作用 NO 3－

→N 2 反硝化细菌 异养厌氧 分解者

4、能量流动和物质循环的关系

能量流动

物质循环 形式 以有机物形式流动 以无机物形式循环

过程 沿食物链(食物网)流动 在无机环境和生物群落间往复循环

范围 生态系统各营养级间 生物群落与无机环境间

特点 单向流动、逐级递减 往复循环、全球性

联系 ①同时进行、相互依存

②物质是能量流动的载体

③能量是物质反复循环的动力

（二）生态系统中的信息传递

1、生态系统中的信息的种类

（1）物理信息：以物理过程为传递形式的信息。如：鸟的鸣叫、萤火虫发光等。

（2）化学信息：以化学物质为传递形式的信息。

生态系统中可传递信息的化学物质有：酶、维生素、抗生素、生长素、性外激素等。

例如：雄性昆虫通过性外激素来吸引异性；刺槐分泌某种化学物质来驱赶害虫等。

（3）行为信息：动物的不同行为传递着不同的信息。

例如：蜜蜂跳舞、孔雀开屏、毒蛇吐信等。

（4）营养信息：

在生态系统中，沿食物链各级生物要求有一定的比例，即所谓的“生态金字塔”规律。根据这样一个规律，生态系统中的食物链就构成了一个相互依存、相互制约的整体。

在畜牧业、饲养业上营养信息规律有很大的作用。若要饲养动物，起始饲养的数量要依据饲料的多少而定；若要在草原放牧，起始放牧的家畜数量更要与牧草生长量、总量相匹配。

思考：请判断下列各项属于什么信息？

（1）哺乳动物的体温（2）鸟类鸣叫

（3）红外线（4）萤火虫发光

（5）植物分泌的化学物质（6）电磁波

（7）昆虫发出的声音（8）昆虫的性信息素

（9）植物开花（10）蓟的刺

（11）紫外线（12）蜜蜂跳舞

物理信息有：1、2、3、4、6、7、9、10、11；

化学信息有：5、8；

行为信息有：12。

2、信息传递在生态系统中的作用

（1）保证生命活动的正常进行；

（2）维持生物种群的繁衍；

（3）调节生物的种间关系，维持生态系统的稳定。

（三）生态系统的稳定性

1、概念

指生态系统具有的保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力。

生态系统综总是在发展变化中的，其稳定是相对的。

2、包括：抵抗力稳定性和恢复力稳定性

（1）抵抗力：生态系统抵抗干扰、保持原状的能力。

影响抵抗力稳定性的因素：生态系统成分的复杂程度。

生态系统成分越复杂→营养结构越复杂→自动调节能力越大→抵抗力稳定性越强。

例如：热带雨林比苔原生态系统的抵抗力强。

（2）恢复力：生态系统在遭到破坏、恢复原状的能力。

生态系统越简单，其恢复力稳定性就越强。

例如：热带雨林比苔原生态系统的恢复力差。

（3）恢复力稳定性与抵抗力稳定性的关系：往往存在着相反的关系。

3、生态系统的稳定性阈值

事实：黄河中上游的黄土高原曾经森林茂密，山青水秀，但经过几百年的掠夺式开发，现已变成一片片荒山秃岭、水土流失严重、生态环境恶劣的生态系统。

（1）任何生态系统对外界干扰的抵抗都有一定的限度或阈值。当外来干扰因素超过了生态系统的自我调节能力，生态系统不能恢复到原初状态时，就会引起生态失调，甚至导致生态危机。

（2）生态系统稳定性阈值，取决于生态系统的成熟程度。

生态系统抵抗力越高，阈值也越高；反之，抵抗力越低，稳定性阈值也越低。

（四）人类活动对环境的影响

1、环境污染：包括水质变差、大气变浊和废弃物堆积等。

（1）水体污染：分为无机物污染和有机物污染。

水体富营养化：由人类大量排放N、P等矿质元素引起。

大量的N、P等物质引起藻类生物大量繁殖。这些生物死亡后又被细菌分解，则水中好氧菌的大量繁殖使水中溶解氧急剧下降，从而引起鱼类和其他水生动物大量死亡。

水华：淡水中的水体富营养化；赤潮：海水中的水体富营养化。

（2）大气污染

①温室效应：

形成原因：化石燃料的大量燃烧，导致大气中CO2增多。

危害：全球气候变暖；海平面上升。

②臭氧层破坏：

形成原因：人类大量排放氟氯烃、核弹爆炸和大型喷气飞机的高空飞行等。

危害：导致人类患皮肤癌、白内障等疾病；农作物减产。

2、生物多样性的丧失

（1）生物多样性的涵义：

指地球上所有的植物、动物和微生物，它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。

包括：遗传（基因）多样性、物种多样性、生态系统多样性。

（2）生物多样性的价值

以红树林为例，生物多样性有哪些方面的价值？