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第1章 种群及其动态
第1节 种群的数量特征
一、种群的概念
在一定的空间范围内，同种生物所有个体形成的集合。
【概念理解】1.一定的空间：这个空间内的同种生物与其他空间的同种个体存在隔离。
2.存在一定的时间限制：如徐州云龙湖冬季有野鸭种群，不能说什么季节都有野鸭种群。
3.包括同一种生物的所有个体，且个体之间相互联系。
4.从生态学的观点来看：种群是生物繁殖的基本单位，又是生物群落的基本组成单位。
5.从进化的观点来看：种群是生物进化的基本单位。
二、种群的数量特征：
种群研究的中心问题是种群的数量特征和种群数量变化规律。
概念 备注
在单位面积或单位体积中的个
1.种群密度 是种群最基本的数量特征。
体数
(1)出生率：在单位时间内新产
生的个体数目占该种群个体总
出生率和死亡率是种群数量及密度改变的直接表现。
2.出生率和 数的比率。
出生率和死亡率是是决定种群大小和种群密度的重要因
死亡率 (2)死亡率：在单位时间内死亡
素。
的个体数目占该种群个体总数
的比率。
1.研究意义：迁入率和迁出率在研究城市人口变化中具有重
3.迁入率和 单位时间内迁入或迁出的个 要意义。
迁出率 体，占该种群个体总数的比率 2.迁入率和迁出率也是影响种群大小和种群密度变化的重要
因素。
一个种群中各年龄期的个体数
目的比例。
主要有三种类型：增长型、稳
1.年龄结构与种群密度的关系：年龄结构通过影响出生率和
定型和衰退型
4.年龄结构 死亡率来影响种群密度；
(年龄组成) 2.研究意义：年龄结构是预测种群密度变化趋势的主要依
据。
1.性别比例与种群密度的关系：性别比例在一定程度上影响
着种群密度。如果性别比例失调，由此产生的后代数目就
减少(即出生率下降)，从而引起种群密度的变化。
性别比例通过影响出生率，间接影响种群密度。
5.性别比例 种群中雌雄个体数目的比例。
2.与实践的联系：利用人工合成的性引诱剂(信息素)诱杀某
种害虫的雄性个体，改变了害虫种群正常的性别比例，就
会使很多雌性个体不能完成正常交配，降低其出生率，从
而使该种害虫的种群密度明显降低。
▼种群各数
量特征之间
的相互关系
注：外界环境的变化通过影响出生率、死亡率和迁入率、迁出率而影响种群数量的变化。
【教材拓展】种群年龄结构的类型和判断：
1.类型示例：(1)模式图：
1 高中生物选择性必修2学习笔记
学科网（北京）股份有限公司(2)统计图：
(3)曲线图：
(4)柱形图：
2.判断方法：无论何种图形，均应注意各年龄段个体的比例。增长型中的幼年个体多，老年个体少，稳
定型中的各年龄段个体比例适中，衰退型中的幼年个体少、老年个体多。
3.特别提醒：年龄组成为稳定型的种群，种群数量也不一定总是保持稳定。这是因为出生率和死亡率不
完全决定于年龄组成，还会受到食物、天敌、气候等多种因素的影响。此外，种群数量还受迁入率和迁出率
的影响。年龄组成为衰退型的种群，种群数量一般来说会越来越小，但是也不排除由于食物充足、缺少天敌、
迁入率提高等原因而使种群数量增长的情况。
三、调查种群密度的方法：
调查方法 概念及有关问题 适用范围
调查分布范围较小，个体较大的种群。
1.逐个计数法(又
计算某地段中生物的全部存活个体数， 【提醒】濒危动、植物种群密度的调查常用
称总数调查法或
即为逐个计数法。 此法；对于分布范围较大，数量较多的种
普查法)
群，若为获得准确的数据也会采用此法。
1.概念：在被调查种群的分布范围内，随机选取若干个样
方，通过计数每个样方内的个体数，求得每个样方的种群密
度，以所有样方种群密度的平均值作为该种群的种群密度估算
值。
2.选取样方：⑴原则是随机取样。
⑵选取样方的个数要依总面积的大小而定，总面积大的选
取的样方应当多些。
⑶选取样方的面积大小要根据调查的生物个体大小、数量
取 多少而定，调查草本植物的样方通常为1m2，灌木的样方为
样
16m2，乔木的样方通常为100m2；调查数量较少的稀有植物
调
查 时，样方面积要大一些。 植物和活动范围小的
法 ⑷常用的取样方法有点状取样法、等距取样法。 动物如蚯蚓。
（ 2.样 【提醒】调查某种昆
或 方法 虫卵、作物植株上蚜虫
称 的密度、跳蝻的密度等
估
也可用样方法。
算
法
） 3.计数时注意：⑴同种生物个体无论大小都要计数。
⑵在样方内的生物个体和样方相邻边线上的个体都要计数。
⑶若有正好在边界线上的，应遵循“计上不计下，计左不计
右”的原则；即只计数样方相邻两条边上的个体。同种植物无
论大小都应计数。
4.计算种群密度：计算各个样方内种群的平均值，这个数值
就可以作为该种群的种群密度的估计值（单位为：株/m2）。
还可以将不同小组的调查结果经计算后取其平均值，这样可
以缩小取样调查的误差。
2 高中生物选择性必修2学习笔记
学科网（北京）股份有限公司1.概念：在一个有比较明确界限的区域内，捕捉一
定数量的动物个体进行标记，然后放回，经过一个适 ▼适用范围：活动能力强和范围
当时期(标记个体与未标记个体重新充分混合分布) 大的动物。哺乳类、鸟类、爬行
后，再进行重捕。根据重捕样本中标记者的比例，估 类、两栖类、鱼类和昆虫等动
计该区域的种群总数，可计算出某种动物的种群密 物。
度。 【知识拓展】误差分析：
计算公式为： 1.计算出的种群数量大于实际数
量的可能原因：
①标志物脱落；
，
②被标记的个体在被捕捉过一次
N 1 ：第一次捕获被标记的个体数； 后更难捕捉；
N 2 ：第二次捕获的个体总数； ③被标记的个体由于标记而易被
N 标记 ：第二次捕获中被标记的数目； 其天敌捕食或因标记而死亡；
3.标 N 总 ：该样方种群数目的估算值。 ④被标记个体放回后还未充分融
记重 2.问题：土壤动物一般不能采用标志重捕法，原因 入该种群中就再次捕获且在被标
捕法 是：大多数土壤动物身体微小，活动范围小，标记个 记个体稀少处捕获等。
体难与无标记个体充分混匀。 2.计算出的种群数量小于实际数
3.在标记重捕法中，标记技术极为重要，在操作中 量的可能原因：
应注意以下几点——注意事项： ①被标记的个体由于标记物过于
⑴标记物和标记方法必须对动物的身体不会产生 明显或对其造成伤害而使得第二
对于寿命和行为的伤害。如选用着色标记时，要注意 次更容易被捕捉。
色素无害而溶剂可能有毒，如果用切趾、剪翅等方法 ②被标记个体放回后还未充分融
标记动物时。不能影响被标记动物正常的活动或者导 入该种群中就再次捕获且在被标
致疾病、感染等。 记个体密集处捕获等
⑵标记不能过分醒目。因为过分醒目的个体，在 ▼若在调查期间，调查区域有较
自然界中有可能改变与捕食者之间的关系，最终有可 多个体出生和死亡或迁入和迁
能改变样本中标记个体的比例而导致结果失真。 出，也会造成估算中出现较大误
⑶标记符号必须能够维持一定的时间，在调查研 差。
究期间不能消失。
4.黑光灯进行诱
对于有趋光性的昆虫，还可以用黑光灯进行诱捕的方法调查它们的种群密度。
捕的方法
第2节 种群数量的变化
一、建构种群增长模型的方法
研究方法：构建数学模型。
1.表现形式及意义：通过曲线图和数学方程式表现种群数量变化，属于数学模型，可以用来描述、解释
和预测种群数量变化。
2.建构数学模型的一般步骤：观察研究对象，提出问题→提出合理的假设→根据实验数据，用适当的数
学形式对事物的性质进行表达→进一步实验或观察，对模型进行检验或修正。
【提醒】同数学方程式(公式)相比，曲线图表示的数学模型能更直观地反映出种群数量的增长趋势。曲
线图表示的数学模型不够精确。
二、种群的增长
项目 J 形增长——“J”形曲线 S形增长——“S”形曲线
“J”形曲线是指种群的数量呈指数形式无
“S”形曲线是指种群经过一定时间的增长后，数
概念 限增加，没有K值，且增长率大于零并保
量趋于稳定的增长曲线，即存在K值的曲线。
持不变的一种曲线。
在食物和空间条件充裕、气候适宜、没
有天敌和其他竞争物种等条件下，种群的
前提条 资源和空间有限，存在天敌的制约等——即存
数量每年以一定的倍数增长，第二年的数
件 在环境阻力。
量是第一年的λ倍——即理想条件(无环境
阻力)
t年后种群数量为： N = N λt
t 0
模型中各参数的意义： N 为某种动物种
0
群的起始数量，t为时间， N表示t年后
t
该种群的数量，λ表示该种群数量是前一年
种群数量的倍数。
数学模
型
种群增
增长速率随种群密度上升而下降；0和K时的增
长率或 增长率为常数（无限增长）
长速率为0，K/2时增长速率最大。
增长速
3 高中生物选择性必修2学习笔记
学科网（北京）股份有限公司率随时
间的变
化 时间
4 高中生物选择性必修2学习笔记
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增长速率
时间
增长率
【提醒】在“J”形增长中，λ与种群增
长率的关系：增长率＝λ－1。
联系
两种增长曲线的差异主要是因环境阻力大小不同，对种群增长的影响不同
▼环境容纳量：
1.概念：一定环境条件所能维持的种群最大数量称为环境容纳量，又称K值。
2.环境容纳量(K值)不是固定不变的：同一种群的K 值不是固定不变的，会受到环境因素的影响。
生物自身的遗传特性和食物、栖息场所、天敌及其他生存条件均会影响动物的环境容纳量。
在环境条件不受破坏的情况下，当种群种群数量达到K值时，也会在K 值附近上下波动。如下图所示，
该种群的K 值为K。
2
【知识提升】
(1)K值出现的原因：资源和空间有限，当种群密度增大时，种内斗争加
剧，天敌数量增加，导致出生率下降，死亡率上升，最终达到平衡。
(2)K值的变动：K值不是固定不变的，而是会受到环境的影响。在环境
不遭受破坏的情况下，K值会在平均值附近上下波动；当种群偏离平均值
时，会通过负反馈机制使种群密度回到一定范围内。环境遭受破坏，K值
会下降；当生物生存的环境改善，K值会上升。如图所示。
(3)[技法归纳]K值的四种表示方法：
说明：图中A、B、C、D点所对应的种群数量为K值，A′、C′、D′点所对应的种群数量为K/2。
种群数量的波动
对于大多数生物的种群来说，种群数量总是在波动中。
种群数量是不断变化的，总是在波动中，表现为增长、波动、稳定、下降等，在不利的条件下，种群数
量还会急剧下降，甚至消亡。
【知识提升】K值和K/2在实践中的应用：
1.野生生物的保护：如，大熊猫栖息地遭到破坏后，由于食物的减少和活动范围的缩小，其K值就会变小，这是野生大熊猫
种群数量锐减的重要原因。
建立自然保护区，给大熊猫更广阔的生存空间，改善它们的栖息环境，提高环境容纳量，是保护大熊猫
等濒危动植物的根本措施。
2.资源的合理开发与利用：
资源开发利用后，被开发资源的种群数量维持在K/2左右，可实现“既有最大收获量又可保持种群高速
增长”，从而不影响种群再生，符合可持续发展的原则。
a.渔业捕捞应在种群数量达到K/2之后。
b.捕捞后鱼的种群数量维持在K/2左右。
3.有害生物的防治：
如防治害鼠：机械捕杀、药物捕杀增大其死亡率，施用避孕药、激素等其降低其出生率。
将食物储藏在安全处，断绝或减少它们的食物来源；室内采取硬化地面等措施，减少它们挖造巢穴的场
所；养殖或释放它们的天敌等。采取措施降低有害动物种群的环境容纳量，是防治有害生物的根本措施。
注意：对有害生物的防治务必及时控制种群数量，要在K/2前捕杀，严防达到K/2。
四、探究培养液中酵母菌种群数量的变化
(一)实验原理：
1.在含糖的液体培养基（培养液）中酵母菌繁殖很快，迅速形成一个封闭容器内的酵母菌种群，通过细
胞计数可以测定封闭容器内的酵母菌种群随时间而发生的数量变化。
2.养分、空间、温度和有毒排泄物等是影响种群数量持续增长的限制因素。酵母菌在一定体积培养液中
的增长如下图：
①营养物质与空间的有限；②温度、PH的变化；③营养物质的消耗和有毒代谢产物积累等是影响种群
数量持续增长的限制因素。
(二)提出问题和作出假设：
1.提出问题：培养液中酵母菌种群的数量是怎样随时间变化的？
2.作出假设：培养液中酵母菌数量开始一段时间呈“J”形增长，随着时间推移，由于营养物质消耗，有
害代谢产物积累，PH值改变，酵母菌数量呈“S”形增长。
(三)怎么对酵母菌进行计数：
计算酵母菌数量可用抽样检测的方法——显微计数法。
①血球计数板：是带有微小方格刻度的玻璃片，用于在显微镜下对微生物的计数。
②将含有酵母菌的培养液滴在计数板上，计数一个方格内的酵母菌数量，再以此为根据，估算试管中的
酵母菌总数。连续观察7天，并记录每天的数值。
▼血细胞计数板由一块厚玻璃片特制而成，其中央有两个计数室。每个计数室的面积为
1mm×1mm=1mm2，加盖玻片后的深度为0.1mm。因此，每个计数室的容积为0.1 mm3。
每个计数室划分为25 ×10=400个小格(如上图B所示)。供细胞计数用。
▼计算公式：
假设小方格酵母菌数量的平均值是A个，稀释倍数为B，求每毫升培养液中酵母菌的数量：则1mL培养
液酵母菌的数量=A×400×10×1000×B。
▼具体操作：
可以采用抽样检测的方法：
先将盖玻片放在血细胞计数板的计数室上，用吸管吸取培养液，滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗入。
多余的培养液用滤纸吸去。
稍待片刻，待酵母菌全部沉降到计数室底部；
将计数板放在载物台的中央；
计数一个小方格内的酵母菌数量，在以此为根据估算酵母菌数量
▼注意事项：
①显微镜计数时，对于压在小方格边线上的酵母菌，应遵循“计上不计下，计左不计右”（即只计相邻
两条边及其顶角）的原则，以减少误差。计数应重复三次，取其平均值。计数完毕后，依下列公式进行计算：
每毫升悬液细胞数＝80个小方格细胞总数 / 80×400×10 × 1000×稀释倍数。(注意理解式中“×400×10 ×
1000”的由来)。
5 高中生物选择性必修2学习笔记
学科网（北京）股份有限公司②从试管中吸出培养液进行计数前，需将试管轻轻振荡数次，目的是使培养液中的酵母菌均匀分布，减
少误差。
③每天计数酵母菌量的时间要固定。
④溶液要进行定量稀释。
▼有关问题：
1.从试管中吸出培养液进行计数之前，要轻轻振荡目的是什么？
使培养液中的酵母菌均匀分布，减少误差。
2.酵母菌计数时培养液是如何滴加的？
先将盖玻片盖在计数室上，用吸管吸取培养液，滴于盖玻片边缘，让其自行渗入。
3.如果一个小方格内酵母菌过多，难以数清，如何处理？
将样品稀释（注：稀释倍数要已知）。
4.对于压在小方格界线上的酵母菌应该如何计数？
应遵循“数上线不数下线，数左线不数右线”的原则，以减少误差。即计数任意相邻两条界线及其顶角
上的酵母菌。
5.怎么分辨死亡细胞和有活性的细胞？死亡细胞多集结成团；可以借助台盼蓝染色(死亡细胞呈蓝色)。
第3节 影响种群数量变化的因素
种群的出生率和死亡率、迁入率和迁出率决定种群密度和种群数量的变化。
凡是影响种群重要(数量)特征的因素都会影响种群的数量变化，主要包括非生物因素和生物因素。
一、非生物因素
在自然界，种群的数量变化受到阳光、温度、水等非生物因素的影响。
1.阳光：影响光合作用强度。
森林中林下植物的种群密度主要取决于林冠层的郁闭度，即主要取决于林下植物受到的光照强度。
2.温度：温度常常通过影响出生率、死亡率、迁入率、迁出率等影响种群的密度。
3. 水分：干旱缺水会使许多动植物种群的死亡率升高；气候干旱可使东亚飞蝗种群爆发式增长。
▼非生物因素对种群数量变化的影响往往是综合性的。
例如，春夏时节动植物种群普遍迅速增长，除气温升高外，日照延长、降水增多也是重要因素。
对于动物来说，食物日益充足也是导致种群增长的重要因素。
二、生物因素
1. 种群内部的生物因素：
随着种群的增长，种内竞争会加剧，从而使种群的增长受到限制，这说明种群数量的变化受到种群内部
生物因素的影响。
种内竞争源于种群内部个体对有限食物和空间等资源的争夺，食物和空间等资源越有限、种群密度越大，
则种内竞争越强、种群增长率越小。
2. 种群外部的生物因素：
(1)种间竞争：森林中不同植物竞争阳光和养分，草原上非洲狮与猎豹竞争猎物，这也会导致种群数量的
变化。
(2)捕食关系： 除顶级捕食者外，每种动植物都可能是其他某种生物的捕食对象，每种动物都需要以其
他生物为食。如果食物匮乏，动物种群会出现出生率下降、死亡率上升的现象。
(3)寄生关系：作为宿主的动物被寄生虫寄生，细菌或病毒引起传染病，也会影响种群的出生率和死亡率
等特征，进而影响种群的数量变化。
【知识提升】种群数量变化的制约因素：
1.密度制约因素：
①概念：一般来说，食物和天敌等生物因素对种群数量的作用强度与该种群密度是相关的。
②举例：同样是缺少食物，种群密度越高，该种群受食物短缺的影响就越大。
2.非密度制约因素
①概念：气温和干旱等气候因素以及地震、火灾等自然灾害，对种群的作用强度与种群密度无关。
②举例：在遭遇寒流时，有些昆虫种群不论其密度高低，所有个体都会死亡。
[提示]生物因素一般是密度制约因素，非生物因素多数是非密度制约因素。
【知识归纳】影响种群数量变化的因素小结
▼区别密度制约因素和非密度制约因素：
(1)密度制约因素：阳光、传染病的发生(即病原体对种群的作用)、种间竞争、寄生、捕食及种内竞争等。
(2)非密度制约因素：气温变化(如寒潮)、干旱、刮大风、下雪等气候因素；火灾、地震等自然灾害。
三、研究种群数量变化的意义——种群数量变化规律在生产中的应用
1.对于濒危动植物而言，由于环境污染、人类破坏等，造成环境对于此种生物的K值变小，通过建立自
然保护区等措施提高环境容纳量，是保护这些生物的根本措施。
2.野生生物资源的合理利用和保护：在对野生动植物资源的合理开发和利用方面，一般将种群的数量控
制在环境容纳量的一半（ 1/2K 值） ，此时种群增长速度最快，可提供的资源数量也最多，而又不影响资源
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学科网（北京）股份有限公司的再生。
3.农林害虫、害鼠的防治：研究害虫种群数量的变化规律，为防治农林害虫、害鼠等提供科学依据。
如许多地区常采用投药灭鼠的方法，如果在一次行动中，毒杀了约一半的老鼠，而活下来的老鼠数量正
相当于某种群生长期（K/2）的数量，老鼠数量将迅速增长，很快恢复到原来的水平。显然，简单的投药灭
鼠的效果并不好，更为有效的方法是努力降低环境对老鼠的环境负载能力（K值），如严密封储粮食，消除
生活垃圾，保护老鼠天敌等，这样才能从根本上限制老鼠种群的数量。
第2章 群落及其演替
第1节 群落的结构
一、群落的概念
同一时间内聚集在一定区域中各种生物种群的集合，叫做群落。(生活在一定的自然区域内，相互之间具
有直接或间接关系的各种生物的总和)。
【提示】1.群落是栖息在一定生境或地域中的全部生物（含动物、植物和微生物）通过各种方式彼此作
用、相互影响而有机结合的复合体，是种间关系的研究范围，是组成生态系统的生物成分。在一个群落中包
含生产者、消费者和分解者，缺一不可。
2.生态系统是生物群落及其无机环境相互作用的自然系统。它是指一定空间和时间内，在各种生物之间
以及无机环境之间，通过能量流动和物质循环而相互作用的自然系统，它是生态学研究的基本单位。
[注意]一块田地中所有的青蛙或蛇；一片森林中所有的树或鸟都不是群落，也不是种群。
地球上同一种生物
的所有种群构成 物种
在一定自然区域内：生物个体 同种 种群 所有种群 群落
生态系统
所有
无机环境
3.种群、群落和生态系统的关系：
二、群落水平研究的核心问题：
1.物种组成：一个群落由哪些物种组成，群落的物种组成表现出物种的多样性(可用物种的丰富度来表示)。
2.优势种：群落中以其体大、数多或活动性强，而对群落的特性起决定性作用的物种。
3.种间关系：群落中各个种群间的相互关系。
4.空间结构：在群落中，不同的种群分别占据不同的空间，包含垂直结构、水平结构等。
5.生态位：一个物种在群落中的地位与作用，包括所处的空间位置，占用资源的情况，以及与其他物种
的关系等。
6.演替变化：随时间的推移，一个群落可能会被另一个群落代替。
7.一定的分布范围及群落的边界特征等。
(一)物种组成：
1.研究意义：物种组成是区别不同群落的重要特征，也是决定群落性质最重要的因素。
2.物种丰富度：一个群落中的物种数目(群落中物种数目的多少)。
▼规律性：群落的生态环境越优越，组成群落的物种越丰富，反之则减少；
(1)群落的物种丰富度随纬度的增加而减少，从热带到两极随纬度增加，物种的丰富度逐渐减少；
(2)群落物种的丰富度随海拔高度的增加而减少；
(3)群落的物种丰富度随水深度的增加而减少。
3.优势种和常见种：
(1)优势种：在群落中，有些物种不仅仅数量很多，它们对群落中其他物种的影响也很大，往往占据优势。
或者说，群落中以其体大、数多或活动性强，而对群落的特性起决定性作用的物种。即对群落的结构和
形成有明显控制作用的生物。
(2)常见种：在生态调查中出现频率较高的种类，但其数量不一定有优势，对群落中其他物种的影响不大。
4.群落的物种组成不是固定不变的。
随着时间和环境的变化，原来不占优势的物种可能逐渐变得有优势；原来占优势的物种也可能逐渐失去
优势，甚至从群落中消失。
(二)种间关系：
主要有原始合作(互惠)、互利共生、捕食、种间竞争、寄生等。
1.原始合作(互惠)：
(1)定义：两种生物共同生活在一起时，双方都受益，但分开后，各自也能独立生活。
7 高中生物选择性必修2学习笔记
学科网（北京）股份有限公司提示：双方都受益，分开也能独立生活。但这种关系没有发展到“相互依存”。
(2)举例：海葵固着于寄居蟹的螺壳上，寄居蟹的活动，可以使海葵更有效地捕食；海葵则用有毒的刺细
胞为寄居蟹提供保护。
(3)用坐标曲线描述二者关系：
2.互利共生：
(1)定义：两种生物长期共同生活在一起，相互依存，彼此有利。如果彼此分开， 至少一方不能独立生
存。
(2)举例：①根瘤菌和豆科植物之间：植物向根瘤菌提供有机养料，根瘤菌则将空气中的氮气转变为含氮
的养料，供植物利用。
②地衣(蓝细菌或藻类与真菌共生的复合体)：
(3)用坐标曲线描述二者关系：
3.捕食：
(1)概念：一种生物以另一种生物为食的现象。
(2)举例：兔吃草，而狼又吃兔。翠鸟捕鱼、蜥蜴吃蝗虫。
(3)数学模型：
4.种间竞争：
(1)概念：两种或更多种生物共同利用同样的有限资源和空间而产生的相互排斥的现象被称为种间竞争。
(2)举例：同一草原上生活的非洲狮和斑鬣狗；池塘中的大、小草履虫；草原上的牛和马；农田中的水稻
与稗草等。
(3)数学模型：
【提示】①生存能力相差悬殊的两个物种在数量上呈现“你死我活”；
②生存能力相当的两个物种在数量上呈现“此消彼长”的同步性变化。
③竞争激烈程度取决于空间，食物重叠的范围。
5.寄生：
(1)概念：一种生物从另一种生物(宿主)的体液、组织或已消化的物质中获取营养并通常对宿主产生危害
的现象。
(2)举例：蛔虫和人；噬菌体与被侵染的细菌；莬丝子与大豆；
(3)数学模型：①以噬菌体与细菌为例。
说明：对寄主有害，对寄生者有利，如果分开，则寄生者难以单独生存，而寄主则生活得更好。
②人与蚊子的关系(寄生生物不会导致寄主死亡)：
【知识拓展】种内关系——同一种生物之间的关系
1.种内互助：
(1)概念：同种生物之间共同协作(如狼群)，密切分工(如蜜蜂、蚂蚁等)。
(2)举例：蚂蚁、蜜蜂等过群聚性生活的昆虫，它们彼此分工明确、通力合作，来共同维持群体的生存。
△鱼类在洄游及鸟类在迁徙过程中，表现出互助的关系。
△成群的狼能捕食比其身体更大的动物，这是因为狼群存在种内互助，共同捕食。
2.种内斗争：
(1)概念：同种个体之间，为争夺食物、空间或配偶或其它生活条件发生的斗争。
8 高中生物选择性必修2学习笔记
学科网（北京）股份有限公司(2)原因：同种生物的生活习性相似，生态需求相同。
(3)意义：种内斗争对生物的进化是有意义的，对种的发展是有利的。
(三)群落的空间结构：
1.概念：在群落中，各个生物种群分别占据了不同的空间，使群落形成一定的空间结构。即群落中，各
个生物种群在空间上的配置状况。包括垂直结构和水平结构。
2.群落的垂直结构：
(1)概念：在垂直方向上，大多数群落具有明显的分层现象。即不同的生物种群占据的高度不同。
(2)群落分层的原因：与阳光的利用、栖息空间和食物条件等生态因素有关。
①植物的分层分布主要与光照强度(光的利用) 有关。
在陆生群落中，决定植物地上分层的环境因素还有温度等；决定植物地下分层的环境因素主要是水分、
无机盐等。
②动物的分层与其栖息空间和食物条件等有关。
③在水生群落中，决定植物分层现象的因素：光照强度、光质等。决定动物分层分布的因素：阳光、温
度、食物和溶氧量等。
(3)分层的意义：
①提高群落利用阳光等环境资源的能力。
②植物分层为动物提供了多种多样的栖息空间和食物条件。
3.群落的水平结构：
(1)概念：由于地形的变化、土壤湿度和盐碱度的差异、光照强度的不同、生物自身生长特点的不同，以
及人与动物的影响等因素造成种群密度上的差别，它们常呈镶嵌分布。
简单地说，水平结构是指群落在水平方向上的结构变化，即不均匀性。
(2)特点：呈镶嵌分布。
(3)影响因素：主要是群落内部环境因子的不均匀性有关。
▼特别提醒：
1.垂直结构的分层现象是由于生物本身的高度或活动空间的高度造成的。
水平结构的分段是由于环境的光、热、水及地形等条件对生物的选择造成的。
2.垂直结构和水平结构都是指不同种生物的分布差异。
同种生物的高度不同或分布不同不能构成垂直结构或水平结构。
(四)群落的季节性：
由于阳光、温度和水分等随季节而变化，群落的外貌和结构也会随之发生有规律的变化。
(五)生态位：
1.概念：一个物种在群落中的地位或作用。包括该物种所处的空间位置，占用资源的情况，以及与其他
物种的关系等。
2.研究问题：
(1)研究动物的生态位：该动物的栖息地、食物、天敌、与其他物种的关系等。
(2)研究植物的生态位：该植物在研究区域内的出现频率、种群密度、植株高度等特征、与其他物种的关
系等。
3.意义：群落中每种生物都占据着相对稳定的生态位，这有利于不同生物充分利用环境资源，是群落中
物种之间及生物与环境间协同进化的结果。
三、探究实践——研究土壤中小动物类群的丰富度
(一)实验原理：
土壤不仅为植物提供水分和矿质元素，也是一些动物的良好栖息场所。这些小动物对动植物遗体的分解
起着重要的辅助作用；
研究土壤中动物类群的丰富度，操作简便，有助于理解群落的基本特征与结构。
1.许多土壤动物有较强的活动能力，且身体微小，活动范围小，因此不适于用样方法或标志重捕法进行
调查。
2.在进行这样研究时，常用取样器取样的方法进行采集、调查。
3.丰富度的统计方法通常有记名计算法和目测估计法。
记名计算法指在一定面积的样地中，直接数出各种群的个体数目，这一般用于个体较大，种群数量有限
的群落。
目测估计法是指按预先确定的多度等级来估计单位面积上个体数量的多少。等级的划分和表示方法有：
“非常多、多、较多、较少、少、很少”等等。
(二)方法步骤：
步骤 实施
提出问题 如土壤中有哪些小动物？它们的种群密度是多少？
制定计划 包括三个操作环节：取样、观察和分类、统计和分析。
实
9 高中生物选择性必修2学习笔记
学科网（北京）股份有限公司
施
计
用取样器取样（如采集罐、吸虫器等进行取样）的方法进行采集、
准备及取样
调查
①诱虫器取样；
采集小动物 ②简易采集法：用放大镜观察，同时用解剖针拨找；
划 ③用吸虫器采集。观察和分类 采集到的小动物可放入酒精中，也可将活着的小动物放入试管中。
丰富度的统计方法：记名计算法和目测估计法。
记名计算法 是指在一定面积的样地中，直接数出各种群的个体数
目，这一般用于个体较大，种群数量有限的群落。
统计和分析
目测估计法 是按预先确定的多度等级来估计单位面积上个体数量的
多少。等级的划分和表示方法有：“非常多、多、较多、较少、
少、很少”等等。
(三)实验点拨：
1.取样器的制作与取样：选择直径为5cm的硬质金属饮料罐，在高度为5cm处剪断，容积约为100mL。
(1)从不同营养环境中采集土壤样本要分别统计。
(2)取样时应注意随机取样，避免人为心理作用，以避免结果偏差较大。
2.土壤小动物的采集：
诱虫器、简易采集法、吸虫器等方法。
(1)用诱虫器采集：
①原理：收集小动物时，根据土壤中生物的避光性(即趋暗性)、避高温、趋湿性来收集。并尽可能多收
集小动物。
②诱虫器下面的试管或烧杯中放70%的酒精或湿润的棉花要根据目的需要确定：如果是培养土壤小动物，
可放湿润的棉花 ( 湿润的棉花可模拟土壤湿润的环境，利于小动物存活 ) ； 若是制作土壤动物标本，则放酒精
溶液。
酒精可杀死昆虫，起到固定作用，并防止腐烂。
(2)简易采集法：
将取到的土壤样品放在瓷盆内(要注意防止小动物逃走)，用解剖针拨找小动物，同时用放大镜观察，发
现体型较大的小动物，可用包着纱布的镊子取出来，体型较小的则可以用吸虫器
采集；
(3)吸虫器的使用：
体型较小的用吸虫器采集。
左边导管接诱虫器下方的试管或在放土样的托盘里随小动物移动；
右边导管用来吸气的，通过吸气使土壤小动物由左边导管进入试管里。
试管下方可根据需要装酒精溶液或放湿润的棉花。
3.观察和分类：
4.统计和分析：
根据前面介绍的丰富度的统计方法，设计数据统计表，分析所记录数据，完成一份研究报告。
▼特别提醒：仅仅统计群落中的物种数，不足以全面了解群落的结构，因此，在统计群落中物种数目的
同时，还可统计物种在群落中的相对数量。
第2节 群落的主要类型
▼生物群落的类型：
一、陆地生物群落的类型
根据群落的外貌和物种组成等方面的差异，可以将陆地的群落大致分为荒漠、草原、森林等多种类型。
(一)荒漠生物群落
1.外貌特征：砂砾裸露，植被极度稀疏
2.分布范围(环境条件)：极度干旱区，年降水量稀少且分布不均匀
3.群落特点：荒漠里物种少，群落结构非常简单
10 高中生物选择性必修2学习笔记
学科网（北京）股份有限公司4.物种组成（分布的生物类型及特点）：荒漠中的生物具有耐旱的特性。
(1)主要植物类型：仙人掌属植物、骆驼刺属植物等。
①仙人掌具有肥厚的肉质茎，叶呈针状，不发达；气孔在夜晚才开放；——有利于水分的储存，减少蒸
腾作用。
②骆驼刺植株才几厘米高(植株矮小)——减少蒸腾作用；但根可长达15m(根系发达)——有利于吸收土壤
中的水分。
(2)主要动物类型：主要是爬行类、啮齿目、鸟类和蝗虫等。
爬行动物蜥蜴和蛇的表皮餐有角质鳞片，有助于减少水分蒸发。 它们的蛋壳坚硬，能保护正在发育的
胚胎。 它们的体温是变化的。 某些爬行动物以固态尿酸盐的形式排泄含氮废物，而不是产生需要很多水分
才能溶解的尿素，以减少水分丢失。
(二)草原生物群落
1.外貌特征：草本植物(植被)像地毯一样
2.分布范围(环境条件)：主要分布在半干旱地区、不同年份或季节雨量不均匀。
3.群落特点：动植物的种类较少，群落结构相对简单。
4.物种组成（分布的生物类型及特点）：
(1)主要植物类型：
各种耐寒的旱生多年生草本植物占优势，有的草原上有少量的灌木丛，乔木非常少见；
草原上的植物往往叶片狭窄，表面有茸毛或蜡质层，能抵抗干旱。
(2)主要动物类型：
草原上的动物大都具有挖洞或快速奔跑的特点；由于缺水，在草原上，两栖类和水生动物非常少见；
稀树干草原上，生长着伞形树冠状乔木，动物主要以斑马、长颈鹿、和狮子为主；
(三)森林生物群落
1.外貌特征：树木繁茂，树冠遮天蔽日。
2.分布范围(环境条件)：森林分布在湿润或较湿润的地区。
3.群落特点：动植物的种类多，群落结构非常复杂且相对稳定。
4.物种组成（分布的生物类型及特点）：
(1)主要植物类型： 森林中有乔木、灌木、草本和藤本植物；
森林中阳生植物多居上层，能吸收比较强的阳光；林下光线相对较弱，在热带雨林中，林下几乎都是散
射光，仅有稀疏的光点和光斑。所以，三七、人参、黄连、半夏、贝母以及某些蕨类、苔藓等阴生植物生活
在林下。
(2)主要动物类型：
森林为动物提供了丰富的食物和栖息场所，树栖和攀缘的动物种类特别多，如长臂猿、松鼠、蜂猴、犀
鸟、避役和树蛙等；
二、群落中生物的适应性
决定某地群落类型的主要因素是 水分、温度 ( 年平均气温和年降雨量 ) 。
1.生物对非生物环境的适应：
群落类型受水分、温度等因素的影响很大；生活在这一地区的物种能够形成群落，是因为它们都能适应
所处的非生物环境。
2.生物对生物环境的适应：
群落中不同种群之间通过复杂的种间关系，相互依存、相互制约形成有机整体，从而维持种群之间的协
调和平衡。
第3节 群落的演替
一、群落演替的概念和类型
1.概念：随着时间的推移，一个群落被另一个群落代替的过程，叫做群落演替。
2.类型：根据演替的起点条件不同，可分为初生演替和次生演替两种类型。
【概念理解】(1)演替原因：①植物繁殖体的迁移、散布和动物的活动性。②群落内部环境变化。③种内和
种间关系的改变。④外界环境条件的变化。⑤人类的活动。
(2)群落演替的特征：①方向：具有一定的方向性。
②能量和物质量的变化：总生产量增加，净生产量逐渐减低，群落有机总量增加。
③结构：营养结构复杂，物种多样性增高，稳定性增强。
④物质循环：开放转为封闭，交换速度变慢。
二、群落演替的实例
(一)裸岩上的演替：
11 高中生物选择性必修2学习笔记
学科网（北京）股份有限公司(1)裸岩阶段：表层为岩石或石砾，裸岩上没有任何生物。没有植物及植物繁殖体，或者是原来存在过但
被彻底消灭。
(2)地衣阶段：地衣首先在裸岩上定居，地衣分泌的有机酸可加速岩石风化形成土壤的过程，于是，土壤
颗粒和有机酸逐渐增多。
(3)苔藓阶段：在地衣开拓的基础上，苔藓便能生长起来。苔藓比地衣长得高，更适应这里的环境，于是
就逐渐扩展。苔藓的生长会进一步使岩石分解，土层加厚，有机物增多，土壤中微生物的种类也越来越多。
(4)草本植物阶段：在土壤能保持一定水分时，草本植物的种子就能够萌发生长。竞争的结果是较高的草
本植物逐渐占据了优势。这时，各种昆虫和其他小动物开始进入这个地区。在动植物的共同作用下，土壤中
的有机物越来越丰富，土壤的通气性越来越好
(5)灌木阶段：灌木和小乔木开始生长。灌木比草本更为高大，剥夺了草本植物的阳光，逐渐取代了草本
植物。灌木的生长起到了遮阴、避风等作用，同时提供了更为丰富的食物，于是成为很多鸟类的栖息地。
物种的多样化使群落的结构较为稳定，抵御环境变化的能力增强。
(6)乔木(森林)阶段：在灌木群落所形成的湿润土壤上，各种乔木的种子萌发出来，乔木比灌木具有更强
的获得阳光的能力，因而最终占据了优势，成为茂盛的树林。树林的形成进一步改善了生物生存的环境，物
种进一步多样化，生物与环境之间的关系变的更加丰富多样，于是，群落演替到了相对稳定的森林阶段。
(二)弃耕农田上的演替：
弃耕→一年生杂草→多年生杂草→小灌木(灌木丛)→乔木→树林。
(1)草本植物阶段：农田被弃耕以后，很快就会长满一年生的杂草。在杂草的覆盖下，土壤条件会得到改
善，一些多年生的杂草会“接踵而至”。
(2)灌木阶段：土壤表层的有机物逐渐增多，土壤的保水能力也逐渐增强，这将更有利于植物的生长。几
年后，一些小灌木便会生长起来，并成为灌木丛。
(3)乔木阶段：再经过一段时间，乔木开始出现。高大的乔木占据了更多的空间，灌木逐渐减少，乔木逐
渐蔚然成林。
三、演替的两种类型：
类型
初生演替 次生演替
内容
一个从来没有被植物覆盖的地面，或者是 在原有植被虽已不存在，但原有土壤条件
概念 原来存在过的植被、但被彻底消灭了的地 基本保留，甚至还保留了植物的种子或其
方发生的演替。 他繁殖体的地方发生的演替。
原先从没有过植被的环境或曾经有过但被 虽失去了原有植被，但仍保留了原有上壤
起点
彻底消灭了的环境 条件及植物的种子或其他繁殖体
⑴旱生演替（光裸的岩地上的群落演替
过程）：裸岩阶段→地衣阶段→苔藓阶段
→草本植物阶段→灌木阶段→森林阶段。 以弃耕的农田为例：弃耕农田→一年
演替过程
※⑵水生演替：沉水植物→浮水植物→ 生杂草→多年生杂草→灌木→乔木。
挺水植物→湿生草本植物→灌丛、疏林植
物→乔木。
裸岩上的演替，其他如，在沙丘、火山 火灾过后的草原、过量砍伐的森林、
实例
岩、冰川泥上进行的演替。 弃耕的农田上进行的演替。
特点 经历的时间长、演替速度慢 经历的时间短、演替速度较快
说明 初生演替与次生演替的主要区别在于演替的起始条件不同。
12 高中生物选择性必修2学习笔记
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1.群落演替的方向与结果：
(1)方向：自然条件下，群落的演替一般朝着物种多样化(物种越来越丰富)、群落结构复杂化(营养结构越
来越复杂)、生态功能完善化的方向发展。
(2)结果：最终都会达到一个群落与所处环境相适应的相对稳定的状态(即顶级群落)。
2.先锋群落：
光裸的岩地上的演替的先锋群落是地衣：因为地衣分泌的有机酸可加速岩石风化形成土壤，并从裸岩中
获取养分。 而苔藓和草本植物无法直接从裸岩中获取养分。
在弃耕的农田上发生的演替的先锋群落是一年生草本植物，因为一年生草本植物需要的土层较薄，并且
共生长速度快。
3.演替的实质是优势取代。
4.顶级群落（演替达到动态平衡时的群落）：初生演替和次生演替的结果最终是否能演替为森林，主要
取决于当地的气候条件(年平均温度和 年降雨量 )。
5.水生群落的演替：
水生演替系列实际上是一个植物填平湖沼的过程。每一阶段的群落都以抬高湖底而为下一个阶段的群落
出现创造条件。这种演替系列，经常可以在一般的湖沼周围看到，在不同深度的水生环境中，演替系列中各
阶段的植物群落成环带状的分布。随着湖底抬高，它们逐个地向前推进。最终导致水生生物群落演变为陆地
生物群落。
四、人类活动对群落演替的影响
人类活动往往使群落演替按照不同于自然演替的速度和方向进行。
【特别提示】：
1.人类活动可以使群落演替的速度在原来的基础上加快或者减慢。
2.人类活动往往会使演替偏离其自然演替的方向，有时也会和自然演替的方向一致。
3.人类活动不一定同时改变速度和方向。
第3章 生态系统及其稳定性
第1节 生态系统的结构
一、生态系统的范围
1.概念：
在一定空间内，由生物群落和它的 非生物 环境 (无机环境)相互作用而形成的统一整体。
2.范围：
生态系统的范围有大有小。生物圈是地球上最大的生态系统，它包括地球上的全部生物及其非生物环境
的总和。
3.形成层次：
4.生态系统的类型：
13 高中生物选择性必修2学习笔记
学科网（北京）股份有限公司二、生态系统具有一定的结构
生态系统的结构包括两方面的内容：一是生态系统的组成成分，二是生态系统的营养结构——食物链
和食物网。
(一)生态系统的组成成分：
项目 成分 作用 同化类型 地位 联系
非生物 为生物提供物质和能
阳光、热能、空 必备
的物质 量，是生物群落赖以生存
气、水分、无机盐等 成分
和能量 和发展的基础
通过光合作用或化能合
主要是绿色植物， 成作用将无机物转化为有 是生态系统的 生产者和
蓝藻等，也包括化能 机物；将光能、无机化学 基石，不可缺 分解者是
生产者 自养型微生物(如硝化 能转变为储存于有机物中 自养型 少，是生态系 联系生物
群落和无
细菌、硫细菌等) 的稳定化学能；并为消费 统的主要成分
机环境的
者提供食物和栖息场所
两大“桥
动物(植食性动物、
梁”，生
肉食性动物、杂食性 ①加快生态系统的物质
在生态系统中 产者和各
动物和寄生动物)；寄 循环；
具有一定的作 级消费者
生的细菌和真菌；寄 ②对于植物的传粉或种
消费者 异养型 用。虽不是必 以捕食关
生植物(如菟丝子)。 子的传播具有重要作用；
备成分，但很 系建立的
——包括营捕食生 ③在调控其它生物种群
活跃 食物链和
活和寄生生活的各种 的数量具有一定作用。
食物网是
生物(如菟丝子等)
能量流动
主要是营腐生生活 能够把动植物的遗体残 在生态系统的 和物质循
的细菌、真菌等； 骸中的有机物分解成无机 物质循环中起 环的渠道
物，返还到无机环境中， 重要作用，生
分解者 还包括腐食性动物， 异养型
又可以被绿色植物重新利 态系统的重要
如蚯蚓、蜣螂；食尸
用，在生态系统的物质循 成分，不可缺
动物，如秃鹫。
环中起重要作用。 少。
【提醒】
1.所有的生产者都是自养型生物，所有的自养型生物都属于生产者。
2.并非所有的植物都是生产者。莬丝子（一种寄生植物）是消费者。
3.并非所有的动物都是消费者。如蚯蚓、蜣螂（又名屎壳郎）、秃鹫等腐食性或食尸动物是分解者。
4.并非所有的细菌、真菌都是分解者。光合细菌、硝化细菌是生产者，寄生的细菌和真菌是消费者，营腐
生生物的细菌、真菌才是分解者。
(二)生态系统的营养结构——食物网和食物链：
项目 绿色植物 植食动物 食肉动物 食肉动物 食肉动物
食
结构模式 生产者 初级消费者 次级消费者 三级消费者 四级消费者
物
营养环节 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
链
举 例 植物───→昆虫────→青蛙────→蛇─────→鹰
概念 在生态系统中，许多食物链彼此交错连接的复杂营养结构。
食 1.在生态系统中，生物种类越复杂，个体数量越庞大，形成的食物链就越多，食物
物 网就越复杂，生态系统抵抗外界干扰的能力就越强。错综复杂的食物网是生态系统保
特点
网 持相对稳定的重要条件。
2.各种动物所处的营养级并不是一成不变的。
14 高中生物选择性必修2学习笔记
学科网（北京）股份有限公司1.在生态系统的食物网中，营养级是指处于同一环节上的所有生物的总和。并不是
指某一种生物或某一个种群。
2.食物链的开始(或基础——即第一营养级)一定是生产者，末端为不能为其它动物所
捕食的动物(即顶级消费者，最高营养级)。
提示 3.通常的食物链和食物网中没有包含分解者和非生物的物质和能量这两种成分。
4.食物链、食物网的作用：食物链和食物网是生态系统的营养结构，生态系统能量
流动和物质循环主要是沿着这种渠道进行的。
5.绿色植物所处的营养级是固定的，为第一营养级，而某种动物所处的营养级不是
一成不变的，即在不同的食物链中所占的营养级可能不同。
【建构模型】生态系统的结构模型：
模型中：①光合作用，②分解作用(微生物的呼吸作用)，③生产者、消费者的呼吸作用，④摄食、同化。
♦正是由于生态系统中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，并具有一定的
结构和功能。
1.生态系统中的各组成成分之间是紧密联系，相互作用、相互影响的，使得生态系统成为一个统一的整
体。
2.生态系统中的组成成分主要是通过光合作用、细胞呼吸(含动、植物的呼吸作用和微生物的分解作用)而
紧密联系在一起。
第2节 生态系统的能量流动
生态系统主要有三大功能：能量流动、物质循环和信息传递。
一、生态系统能量流动的概念：
生态系统的能量流动是指生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。
二、能量流动过程的定性分析：
1.生态系统能量的输入：①能量的源头：太阳能。
②能量流动的起点：从生产者固定太阳能开始。
③能量输入的途径：光合作用。
③流经生态系统的总能量是指生产者固定的全部太阳能。
【特别提醒】⒈流入生态系统的总能量（即生产者的同化量）：是生产者通过光合作用固定的太阳能。
注意不是指生产者所接受的太阳能，也不是指照在地球表面的太阳能。
⒉流经自然生态系统的总能量指生态者通过光合作用固定的全部太阳能，流经人工生态系统的总能量指
生产者固定的全部太阳能+人工输入的有机物中包含的化学能。
2.生态系统能量的传递：
①传递主渠道：食物链和食物网。
②传递形式：有机物中的化学能。
3.生态系统能量流动过程中能量的转化：太阳能→有机物中的化学能→热能。
4.生态系统能量的散失：
①能量流动的终点(即能量的最终输出)：通过呼吸作用(包括各个营养级自身的呼吸消耗以及分解者的呼
吸作用)以热能形式散失。
②形式：以热能形式散失。
5.每一个营养级能量的去向分析(模型)：
(1)第一营养级(即生产者)同化量的去向：
15 高中生物选择性必修2学习笔记
学科网（北京）股份有限公司(2)第二营养级(即初级消费者)同化量的去向：
6.能量流动的全过程：光能→生产者→初级消费者→次级消费者→……
【知识提升】
(1)能量流经第二营养级示意图：
①能量流动分析几个量的关系：总同化量（即流经某营养级的能量）＝呼吸量+净同化量（即用于自身
生长发育和繁殖的能量）。
摄入量＝同化量+粪便量。
②兔子的粪便量不属于是兔子的同化量，而是属于草的同化量。最终去向是被分解者分解而释放。
③每一营养级的同化量流向分解者，被分解者分解而释放的能量包括两部分：⒈该营养级的遗传残骸有
机物中的能量；⒉下一营养级粪便中的能量。
(2)顶级消费者(最高营养级)的能量去向缺少流入下一营养级，被下一营养级所同化。
(3)某一营养级的同化量包括呼吸量，但不包括其粪便量，因此粪便量不属于本营养级的同化量，而应算
是上一营养级同化的能量中流入分解者部分的。
三、生态系统能量流动的特点：
1.单向流动(不可逆、不循环)：
原因是：(1)食物链中的各营养级彼此间的食物关系是不可逆转的。这是长期自然选择的结果。(2)各营养
级的能量大部分通过呼吸作用以热能形式散失掉了，这些能量是生物无法再利用的。
2.逐级递减：
原因是：(1)各营养级都会因呼吸作用消耗相当大的一部分能量。(2)每个营养级都有一部分物质(含能量)
未被下一营养级利用。
四、生态系统能量流动的定量分析——十分之一定律(能量金字塔)
16 高中生物选择性必修2学习笔记
学科网（北京）股份有限公司1.内容： 一般来说，在输入到某一个营养级的能量中，只有10%~20%的能量能够流到下一个营养级，
也就是说，能量在相邻两个营养级间的传递效率大约是10%~20%。
下一营养级同化量
×100%。
上一营养级同化量
【注意】能量传递效率的计算：相邻两营养级之间的传递效率＝
2.能量金字塔：将单位时间内各营养级所得到的能量数值，由低营养级到高营养级绘制的图形(呈现下面
大，上面越来越小)。
提醒：能量金字塔描述的是能量和营养级之间的关系。
3.规律性：(1)在一个生态系统中，营养级数越高的生物所得到的能量就越少，个体数量一般也越多；相
反，就越多。
(2)一个生态系统中，营养级越多(即食物链越长)，在能量流动过程中，能量的消耗就越多。
4.生物量金字塔和数量金字塔：
(1)生物量金字塔：将各个营养级的生物量(所容纳的有机物的总干重)的多少转化图形面积的大小。
(2)数量金字塔：将各个营养级的生物数量的多少转化图
形面积的大小。
▼提醒：生物量金字塔和数量金字塔一般都为正金字塔，
但有时会出现倒置的情形(即下窄上宽)。而能量金字塔一定不
会出现倒置的。
例如，一棵树上有许多昆虫，鸟以昆虫为食。又如，在海
洋生态系统中，由于生产者（主要是浮游植物）的个体小，寿命短，又会不断被浮游动物吃掉，所以在某一
刻调查到的浮游植物的数量（或质量）可能低于浮游动物，若绘制成图，则成倒置塔形。但不能说流经生产
者浮游植物的能量比流经浮游动物的要少。
五、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。
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。
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。
【问题小结】如何提高人对能量的利用效率？即如何使更多的能量流向人类？
1.尽量减少能量流动的中间环节——缩短食物链，降低人所处的营养级。
2.增加物质的利用层次，使废物资源化，实现能量和物质的多级利用，从而提高能量的利用率。
▼提醒：能量传递效率与能量利用率不同。
能量传递效率是指在生态系统中，相邻营养级之间的传递效率一般在10%~20%之间，这是客观规律，
一般是不能改变的。
能量的利用率是指人获得能量的多少。目的是让生态系统中的能量更多的能量流向人类，使人类获得更
多的能量。
【知识归纳】
1.生态金字塔：不同的生态金字塔能形象地说明各营养级与能量、生物量、数量之间的关系，是定量研
究生态系统的直观体现。
能量金字塔 数量金字塔 生物量金字塔
形状
一般为正金字塔形，但
特点 正金字塔形 可能出现“倒置”，如“树 一般为正金字塔形
→昆虫→鸟”
一般生物个体数目在食
能量沿食物链流动过程 一般生物有机物的总质
象征含义 物链中随营养级升高而逐级
中具有逐级递减的特性 量沿食物链升高逐级递减
递减
人工养殖的鱼塘，生产
特殊
无(一定正立) 者的生物量可以小于消费者
形状
的生物量
树―→昆虫―→鸟
第3节 生态系统的物质循环
一、生态系统的物质循环概念：
1.概念：指组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素，都不断进行着从非生物环境到生物群落，又从生
17 高中生物选择性必修2学习笔记
学科网（北京）股份有限公司物群落到非生物环境循环过程，这就是生态系统的物质循环。又叫生物地球化学循环。
【概念理解】 (1) “ 物质” 主要指组成生物体的基本化学元素，而不是由这些元素组成的糖类、脂质和蛋
白质等生物体内特有的物质。
(2)“ 生态系统” 是指生物圈。因为大气具有全球连续性（大气的环流）、水域也具有全球连续性（水的
流动、水的蒸发、降雨等都带有全球性质，并不局限于某一区域，因此生态系统的物质循环带有全球性。
(3)“ 循环” 指的是这些元素在无机环境与生物群落之间的往返运动。通过光合作用与呼吸作用把群落与
无机环境密切联系，成为一个有机的整体。
2.生态系统的物质循环的范围和特点：
(1)范围：生物圈。
(2)特点：具有全球性；物质可反复出现、循环利用
二、碳循环
(一)建模：
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化能合成作用
光合作用 呼吸作用 呼吸作用
死 残枝败叶
死亡或排出物 亡
死亡 分解作用
燃烧
大气中的CO
2
生产者（绿色植物） 各级消费者
化石燃料
硝化细菌等 分解者 （石油、煤炭、天然气）
(二)定性结论：
1.碳在无机环境中的主要存在形式：CO、碳酸盐。
2
碳在生物群落中的存在形式：含碳的各种有机物（如糖类、脂质、蛋白质等）
2.(大气CO 库中的碳进入生物群落的方式：生产者的光合作用(主要)、化能合成作用(次要)。
2
3.碳进入无机环境(大气)的主要方式：生产者、消费者的呼吸作用；分解者的分解作用；化石燃料的燃烧。
4.碳在生物群落和无机环境之间的循环形式：CO。
2
5.碳在生物群落（即生物之间）中的传递形式：主要是以含碳的有机物。传递主途径：食物链和食物网。
6.碳循环的范围与特点：具有全球性(是由于全球的大气环流)，反复利用、循环流动。
【建模】碳循环的模型：碳循环的环节：
1.大气中CO 来源：(1)生产者、消费者的呼吸作用；(2)微生物的分解作用；(3)化石燃料的燃烧。
2
2.大气中CO 的去向：
2
(1)光合作用(主要)；(2)化能合成作用。
碳的存在形式：CO、碳酸盐等(无机环境)、有机物(生物体内)。
2
碳循环的形式(无机环境与生物群落之间)；CO
2
生物之间的传递形式：有机物。
实现碳在生物群落和无机环境之间进行循环的关键是生产者和分解者。
【方法点拨】运用“三看法”快速确认碳循环的各环节：
三、温室效应：
(一)概念：大气中CO 越多，对地球上热量逸射到外层空间的阻碍作用就越大，从而使地球气温升高，我
2
们把这种现象叫温室效应。
(二)形成原因：
1.化石燃料的开采和使用大大增加了二氧化碳的排放——主要原因。
2.森林、草原等植被遭到大面积破坏。大大降低了对大气中CO 的调节能力。
2
(三)温室效应的危害：使气温升高，加快极地冰层融化，海平面上升。进而对陆地生态系统和人类的生存
构成严重威胁。
(四)缓解措施：
1.减少二氧化碳排放：开发新能源(如太阳能、氢能源、风能等)；减少化石燃料燃烧。
2.增加二氧化碳的吸收和固定量：大力植树种草，提高森林覆盖率。
3.提高秸秆还田率，提高土壤储碳量。
四、生物富集
1.概念：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。
2.物质：①人工合成的有机物：如DDT、六六六。②重金属：如铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)。③放射性物质
(如含137Cs、226Ra等的物质)。
3.生物富集的成因：在生物体内形成稳定(难以被分解)的不易排出的物质。
4.特点：(1)稳定而不易分解，易积累而不易排出。
(2)全球性：有害物质可以通过大气、水和生物迁移等途径扩散到世界各地，因此，生物富集也是全球性
的。
(3)生物放大作用(生态浓缩)：有害物质在生物体内的浓度沿食物链(网)不断升高，营养级越高，积累剂量
越大，这种现象称为生物放大作用。
五、物质循环与能量流动的关系
1.联系：二者同时进行，相互依存，不可分割；
具体体现在：能量的固定、储存、转移、释放等都离不开物质的合成和分解；
物质作为能量的载体，使能量能沿食物链（网）流动，能量作为动力，使物质能在无机环境和生物群落
之间循环；正是通过物质循环和能量流动，把生态系统中的各种成分紧密联系在一起，形成一个统一整体。
二者是相互依存、密不可分的统一整体。但是它们又有本质上的区别。
2.区别：在物质循环过程中，无机环境中的物质可以反复被生物群落利用，具循环性；而且物质循环带
有全球性。而在能量流动中，是单向不循环的，最终以热形式耗散在环境中，使得生物群落难以再利用。并
且能量流经生态系统各个营养级时是逐级递减的。
3.表解：
项目 能量流动 物质循环
形式 以有机物形式流动（以有机物为载体） 以无机物形式循环
特点 单向流动、逐级递减 循环往复
范围 生态系统的各营养级 生物圈
联系 互为因果、相辅相成、不可分割
第4节 生态系统的信息传递
一、生态系统信息的概念
1.生态系统的信息：指在生态系统中，能够引起生物产生生理、生化和行为变化的各种信号。
2.生态系统的信息传递：指生态系统中的各种信息在生态系统各组成成分之间和各组成成分内部的交换流
动。
二、生态系统的信息传递：
含义 传递形式 实例
1.物理信 生态系统中的光、声、颜色、温 物理过程。 蜘蛛的振动频率；
息 度、湿度、磁力等，通过物理过 物理信息的来源可以是非 萤火虫的闪光
19 高中生物选择性必修2学习笔记
学科网（北京）股份有限公司生物环境，也可以是生物
程传递的信息。 植物五颜六色的花
个体或群体。
信息素(挥发性的化学物
生物产生一些可以传递信息的化 植物的生物碱、有机酸。昆虫
2.化学信 质).
学物质，如植物的生物碱、有机 的性外激素。
息 来源：生物在生命活动过
酸；动物的性外激素等。 小狗利用尿记路。
程中产生。
动物的特殊行为，主要指各种动
3.行为信 作向同种或异种生物传递某种信 主要通过动物的异常表现 蜜蜂的舞蹈、孔雀开屏、雄鸟
息 息，即生物的行为特征可以体现 及行为。 求偶等
行为信息。
三、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
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，还可发生在非生物环境与生
物之间。
3.多数情况下，信息传递往往是双向的。
四、信息传递在生态系统中的作用
1.生命活动的正常进行，离不开信息的作用。
2.生物种群的繁衍，离不开信息传递。
3.能调节生物的种间关系，进而维持生态系统的平衡与稳定。
五、信息传递在农业生产中的应用
信息传递在农业生产中的应用有两个方面：
1.提高农产品或畜产品的产量；
举例：如果能模拟动物的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。
2.对有害动物进行控制。
举例：利用昆虫的信息素诱捕或警示害虫，降低有害动物种群密度。
【知识拓展】有害动物的三种防治方法
种类 化学防治 机械防治 生物防治
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
①对环境不造成污染
①作用迅速 ①无污染
优点 ②有效且持久，且有利于保护生物的多
②短期效果明显 ②见效快，效果好
样性
①会使害虫的抗药性增强
①费时费力
②可能杀害害虫天敌，破坏生态 天敌数量不明确，甚至可能会引发生态
缺点 ②对体型很小的害
平衡 危机（可能引起物种入侵）
虫无法实施
③污染环境
【知识提升】生态系统三大功能之间的联系：
1.任何生态系统都具有能量流动、物质循环和信息传递，这三者是生态系统的基本功能，三者密不可分，
但各有不同。
能量流动——生态系统的动力；特点是单向流动，逐级递减的。
物质循环——生态系统的基础；特点是循环流动、反复出现的。
信息传递——决定着能量流动和物质循环的方向和状态。传递的方向和状态往往是双向的。
2.信息传递存在于生态系统的各种成分之间，把生态系统的各个组成部分联系成一个整体，而且具有调
节生态系统稳定性的作用。
信息传递决定能量流动与物质循环的方向和状态。
区别
项目 联系
来源 途径 特点 范围
能量
太阳能 食物链 单向流动、逐级递减 食物链各营养级生物间 共同把生态系统
流动
或食物 各组分联系成一
物质
生态系统 网 反复出现，循环流动 群落与无机环境之间 个统一整体，并
循环
调节生态系统的
信息 生物或无 发生生理或行为的变化 生物与生物之间或生物
多种 稳定性
传递 机环境 （单向或双向） 与环境之间
【技法提升】
1.注意区分生态系统中的三种信息
(1)生态系统中信息的种类因传播途径的不同而不同。如孔雀开屏，如果通过行为传递信息给对方，则
属于行为信息；如果通过羽毛的颜色等传递信息给对方，则属于物理信息。
(2)鸟类或其他动物报警，若通过声音(尖叫)，则属于物理信息；若通过特殊的动作(突然飞起)，则属于
行为信息。
(3)涉及声音、颜色、植物形状、磁力、温度、湿度这些信号，通过动物感觉器官皮肤、耳朵、眼或植
物光敏色素、叶、芽等感觉上述信息，则判断为物理信息。
(4)若涉及化学物质挥发性这一特点，则判断为化学信息。
(5)若在影响视线的环境中(如深山密林)，生物间多依靠“声音”这种物理形式传递信息。
(6)若在噪音嘈杂的环境(如洪水瀑布旁)，生物多以“肢体语言”这种“行为”信息交流。
20 高中生物选择性必修2学习笔记
学科网（北京）股份有限公司【提醒】生态系统信息传递的范围并不局限于生物与生物之间，而是存在于三个方面：同种生物个体
之间(性外激素、蜜蜂跳舞及孔雀开屏等)；异种生物之间(物理、化学、行为中警示作用)；生物与无机环境
之间(主要有物理信息中的光、磁等)。
2.建构生态系统信息传递的模型：
(1)信息的来源：生物或无机环境工程。
(2)信息传递的范围：存在于生态系统的各种成分之间，包括生物和生物之间、生物与无机环境之间的
信息传递。
(3)信息传递特点：双向传递。
第5节 生态系统的稳定性
一、生态平衡与生态系统的稳定性
(一)生态平衡：
1.生态平衡的定义：生态系统的结构和功能处于相对稳定的一种状态，就是生态平衡。
2.处于生态平衡的生态系统的特征：
(1)结构平衡：生态系统的各组分保持相对稳定(生物的种类和数量保持基本不变)。
(2)功能平衡：生产-消费-分解的生态过程正常进行，保证物质循环、能量流动，个体持续发展和更新。
(3)收支平衡：群落总生产量和总呼吸量趋于稳定，且相对接近。群落在物质、能量的输入和输出上趋
于达到平衡状态。
▼当生态系统达到平衡时，生态系统的外貌、结构、物种组成及种群数量都保持相对稳定的状态。群
落演替达到顶极群落。
3.生态平衡的调节机制——负反馈调节
(1)负反馈调节：是指在一个系统中，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。
(2)负反馈调节在生态系统中的普遍存在，它是生态系统具有自我调节能力的基础。
(二)生态系统的稳定性
1.概念：当生态系统发展到一定阶段，所具有的保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力，称为生态
系统的稳定性。
【概念理解】(1)从时间上理解，生态系统的稳定性是指生态系统发展到一定阶段（到成熟期）时，结
构和功能的综合状态（即稳态）。
(2)从内容上理解，是指结构和功能的稳定。
结构的稳定主要指：生态系统中动、植物等生物种类和数量保持相对的稳定（提示：不是固定不变）。
功能的稳定主要指：群落内能量和物质的输入和输出接近相等。
(3)从特性上理解，指结构和功能的稳定，并且是相对的稳定。不是绝对的稳定。
(4)稳定性是指一种能力，一种对生态系统内部综合调控的能力，保持和恢复自身结构和功能相对稳定
的能力。一种抗干扰或抗灾害的能力。
(5)与生态平衡（现在更多用生态系统的稳态这个词）相区别：生态平衡是指生态系统发展到成熟期
（一定阶段），形成的一种结构和功能相对稳定的状态。在这种状态下，系统中能量和物质的输入和输出接
近相等（即系统的生产过程，与消费和分解过程处于平衡状态，因此生态系统的外貌、结构、功能、动、植
物组成等都保持相对稳定的状态。当生态系统受到外界干扰时（如污染、灾害），这种平衡状态就会被打破，
但只要这种干扰没有超过一定限度，生态系统就能通过自动调节恢复平衡。
2.原因：生态系统具有一定的自我调节能力.
(1)不同生态系统的自我调节能力是不同的。
一个生态系统的物种丰富度越高，营养结构越复杂，它的自我调节能力也就越强。
(2)生态系统的自我调节能力是有限的。
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破坏
3.调节机制：负反馈调节。
▼生态系统的自我调节能力都有一定的限度，如果人为或自然因素的干预超过了这个限度，生态系统
的稳定性就会被破坏。
二、抵抗力稳定性和恢复力稳定性
生态系统的稳定性包括抵抗力稳定性和恢复力稳定性两方面。
(一)抵抗力稳定性：
1.概念：指生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构和功能保持原状的能力。(“抵抗干扰，保持原状”)
2.特点：一般来说，生态系统的成分越复杂，营养结构越复杂，其自我调节能力就越大，抵抗力稳定性
就越高。反之， 其自我调节能力就越小，抵抗力稳定性就越低。
3.实例：(1)森林生态系统中受到害虫干扰，其数量不会大量增长(有虫不成灾)。
(2)气候干旱时，森林中的植物扩展根系分布，以便获得更多的水分，从而维持生态系统的稳定性。
▼生物种类多，食物网复杂，物质循环与能量流动的渠道多，抵抗力稳定性就越高。
(二)恢复力稳定性：
1.概念：指生态系统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”)
21 高中生物选择性必修2学习笔记
学科网（北京）股份有限公司2.特点：一般地，生态系统的组分越单纯(生物种类越少)，营养结构越简单，其恢复力稳定性就越高，
反之，就越低。
抵抗力稳定性较高的生态系统，恢复力稳定性一般较低，反之，亦然。
3.实例： (1)“野火烧不尽，春风吹又生。”
(2)河流与土壤被轻微污染，通过自身净化作用，恢复为原来的状态。
(三)抵抗力稳定性与恢复力稳定性的关系
对一个生态系统来说，抵抗力稳定性与恢复力稳定性往往存在相反的关系。
(1)北极苔原生态系统(冻原)的抵抗力稳定性和恢复力稳定性均降低。
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。
北极苔原因为物种单一，营养结构简单，自我调节力弱，因此抵抗力稳定力低。
北极苔原生物的生存环境条件极其恶劣，干旱、气温极低，生物代谢弱，土壤缺乏养分，因此其恢复
力稳定性也很低。
【知识整合】——抵抗力稳定性和恢复力稳定性的比较
抵抗力稳定性 恢复力稳定性
实质 保持自身结构功能相对稳定 恢复自身结构功能相对稳定
区 核心 “抵抗干扰、保持原状” “遭到破坏、恢复原状”
一般地说，生态系统中物种丰富
别 影响 度越大，营养结构越复杂，抵抗 一般地说，生态系统中物种丰富度越小，营养
因素 结构越简单，恢复力稳定性越高
力稳定性越高
(1)一般呈相反关系，抵抗力稳定性强的生态系
统，恢复力稳定性差，反之亦然。
(2)二者是同时存在于同一系统中的两种截然不同
联 系 的作用力，它们相互作用共同维持生态系统的稳
定；二者关系如右图所示：
①自我调节能力取决于生态系统自身的净化能力（抗污染）和完善的营养结构（抗
干扰）。
②净化作用包括物理沉降、化学分解和微生物的分解三个方面，它是河流生态系统
抵抗环境污染的有效途径。
③一般来说，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
抗力稳定性也就越高。
备注
④不同的生态系统的抵抗力高低是不同的。如森林＞草原＞农田。特别是热带雨
林。
⑤北极苔原生态系统和荒漠生态系统的抵抗力稳定性与恢复力稳定性均较低。二者
都是因为物种单一，营养结构简单，自我调节能力弱，因此抵抗力稳定性很低。北
极苔原因为气温极低，生物的代谢弱，土壤中缺乏养分等原因，恢复力稳定性很
低。荒漠生态系统因为极度干旱，因此其恢复力稳定性很低。
【技法提升与知识拓展】
1.生态系统的稳定性分析： (1)生态系统的稳定性主要与生物种类有关，还要考虑生物的个体数量。食
物链数量越多越稳定。若食物 链数量相同，再看生产者，生产者多的稳定程度高。
(2)生态系统的稳定性不是恒定不变的，因为生态系统的自我调节能力具有一定的限度。
(3)强调“生态系统稳定性高低”时，必须明确是抵抗力还是恢复力，因为二者一般呈负相关。
(4)抵抗力和恢复力的辨析：某一生态系统在彻底破坏之前，受到外界干扰，遭到一定程度的破坏而恢
复 的过程，应视为抵抗力，如河流轻度污染的净化；若遭到彻底破坏，则其恢复过程应为恢复力，如火灾
后草 原的恢复等。
2.生态系统抵抗力稳定性、恢复力稳定性和总稳定性的关系可用下图表示：
(1)图中两条虚线之间的部分表示生态系统功能正常的作用范围。
(2)y表示一个外来干扰使之偏离这一范围的大小，偏离的程度可以作为衡量抵抗力稳定性的指标，偏离
22 高中生物选择性必修2学习笔记
学科网（北京）股份有限公司大 说明抵抗力稳定性弱，反之，抵抗力稳定性强。
(3)x表示恢复到原状态所需的时间，x 越大，表示恢复力稳定性越弱，反之，恢复力稳定性越强。
(4)TS表示曲线与正常范围之间所围成的面积，可作为衡量总稳定性的指标，这一面积越大，即x与y
越大，则说明这个生态系统的总稳定性越弱。
三、提高生态系统的稳定性
1.影响生态系统稳定性的因素：
自然因素：如火山爆发、地震、台风、流行病等。
人为因素：人类对自然资源的掠夺式开发及人类活动造成的环境污染。
2.提高生态系统的稳定性的意义：
(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。
3.提高生态系统稳定性的措施：
(1)控制对生态系统的干扰程度，对生态系统的利用应该适度，不应超过生态系统的自我调节能力。如
不 能过度放牧、不乱砍滥伐森林等。
(2)对人类利用强度较大的生态系统，应实施相应的物质、能量投入，保证生态系统内部结构与功能的
协 调关系。例如为使单一作物农田生态系统保持稳定，需要不断施肥、灌溉和控制病虫害等；还可以人工
建造“生 态屏障”
▼我们应针对各种生态系统稳定性的特点，采取相应的保护对策，保护各种生态系统的相对稳定性。
➢农田生态系统——施肥、灌溉、控制病虫害。
➢在草原上，栽种防护林——有效防止风沙侵蚀，从而提高草原生态系统的抵抗力稳定性。 ➢避免对
森林过量砍伐，采取“育重于采，采育结合”的办法，保持森林生态系统的稳定性。
➢控制污染物的排放。如农药、塑料等很难被微生物分解，对自然生态系统的物质循环有一定的阻断作
用。
➢其它如：“不购买和使用氟利昂的冰箱”、“多植树、种草种花”、 “不使用一次性木筷和饭盒”、
“不乱 砍滥伐森林”等。
▼只有保持生态系统的稳定，才能从生态系统中获得持续稳定的产量，才能使人与自然和谐发展。 但
是保持生态系统的稳定，并不是维护生态系统的原始稳定状态。人类还可以在遵循生态系统基本规律的 前
提下，建立新的生态系统的稳定性，使生态系统朝着更有利于人类的方向发展。
第4章 人与环境
第1节 人类活动对生态环境的影响
一、人口增长与生态足迹
(一)生态足迹的概念和特点：
1.概念：生态足迹又叫生态占用，指在现有技术条件下，维持某一人口单位(一个人、一个城市、一个
国 家或全人类)生存所需的生产资源和吸纳废物的土地及水域的面积。 简单地说，人类经济活动（生产和
生活） 所占用的土地面积即生态足迹。
▼生态足迹越大，代表人类所需的资源越多，对生态环境的影响越大。
(1)换算：
(2)生态足迹的 6 个方面：
2.特点：
(1)生态足迹的值越大，代表人类所需的资源越多，对生态和环境的影响就越大。
(2)生活方式不同，生态足迹的大小可能不同。
①开车出行产生的生态足迹多于步行。
②与食用蔬菜相比，吃牛肉增大生态足迹。
(二)人口过快增长带来的环境压力：
▼生态承载力：地球提供资源的能力。
生态盈余：生态足迹少于生态承载力。
23 高中生物选择性必修2学习笔记
学科网（北京）股份有限公司生态赤字：生态足迹多于生态承载力。
(1)存在问题：
人口增长
生态足迹增长快 供给资源→资源问题
生态赤字 严重生态超载
人类活动
生态承载力增长慢 净化废物→环境问题
人口众多对于我国的生态环境已经产生了沉重的压力，表现在：
(1)人均 耕地继续减少；(2)自然资源消耗 量大；(3)水、矿产资源短缺；(4)境污染加剧；(5)植被破坏等。
节能减排
开发新能源
发展循环经济
(2)措施：
二、关注全球性环境问题
全球性生态环境问题主要包括： 全球气候变化； 水资源短缺；臭氧层破坏； 土地荒漠化；生物多样
性 丧失；环境污染等。
1.全球气候变化：煤、石油和天然气的大量燃烧以及水泥的生产等导致大气中二氧化碳浓度升高，使温
室效应加剧，全球变暖，导致南极冰盖融化，地球海平面上升，进而对人类和许多生物的生存产生威胁。
2.水资源短缺：可直接利用的淡水资源少，人口剧增以及人类的活动加剧了水资源短缺的危机。 危害：
将对经济发展和粮食生产造成影响，从而使人类的生存受到威胁。 解决办法：节约用水；开发利用某些不
可用水，如海水淡化、开采地下水等。
3.臭氧层破坏：氟氯烃（CFCs）等物质的大量排放，引起臭氧层破坏。臭氧层是地球最好的保护伞，
它 吸收了来自太阳的大部分紫外线。臭氧层破坏，导致人类的皮肤癌和白内障患病率上升，植物的光合作
用受 到抑制等。
4.土地荒漠化：
(1)原因：植被破坏是土地荒漠化的主要原因，如草原的过度放牧，草原植被被破坏；有益动物大量减
少， 病虫害严重，使草原植被退化；原始森林和防护林被破坏。
(2)危害：导致耕地减少，气候恶化，沙尘暴肆虐。
(3)治理措施：合理利用和保护现有草原；部分地区退耕还林、还草；大量营造草原、灌木林和防护林，
以林护草，草林结合。
5.生物多样性丧：
(1)主要原因：栖息地的破坏和掠夺式开发。 生物多样性急剧下降。目前平均每天有一个物种消失，物
种灭绝的速率是自然灭绝速度的 1000倍。
(2)危害：会使人类可利用资源减少，人类生存环境恶化。
6.环境污染： 最为常见的是大气污染、水体污染和土壤污染；大气污染会导致雾霾、酸雨等。
三、可持续发展——人类的必然选择
1.我国政府倡导生态文明建设。
2.我国将“全面协调可持续发展”作为基本国策。
(1)可持续发展的含义：“在不牺牲未来几代人需要的情况下，满足我们这代人的需要”。它追求的是
自然、 经济、社会的持久而协调的发展。
(2)使生态系统处于生态盈余状态： ①减小生态足迹总量； ②提高生态承载力总量；
第2节 生物多样性及其保护
一、生物多样性的概念及层次
1.概念：生物圈内所有的植物、动物和微生物等，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。
2.生物多样性包含三个层次的内容：
➢ 遗传多样性(基因多样性)
➢ 物种多样性
➢ 生态系统多样性
(1)遗传多样性：遗传多样性是指地球上所有生物所携带的遗传信息的总和。但一般所指的遗传多样性
是 指种内的遗传多样性，即种内个体之间或一个群体内不同个体的遗传变异总和。遗传多样性是物种多样
性形 成的根本原因。
(2)物种多样性：指动物、植物和微生物种类的丰富性，它们是人类生存和发展的基础，它是生物多样
性 的简单度量。
(3)生态系统多样性：指地球上的生境、生物群落和生态系统的多样化，还包括生态系统的组成、结构
和 功能等随着时间变化而变化。
二、生物多样性的价值
1.直接价值：是对人类有食用、药用和工业原料等实用意义的，以及有旅游观赏、科学研究和文学艺术
创作等非实用意义的价值。(如药用、工业、食用、科研、仿生、美学等)。
2.间接价值：主要体现在调节生态系统的功能等方面。即生物多样性的生态功能，生物多样性在维持生
物圈的结构和功能的相对稳定具有重要的作用。如森林在涵养水源，保持水土，调节气候、维持碳氧平衡、
净化空气等方面具有重要作用。 此外，生物多样性在促进生态系统中基因流动和协同进化等方面也具有重
要的生态价值。
3.潜在价值：生物多样性还具有目前人们尚不太清楚的潜在价值。
24 高中生物选择性必修2学习笔记
学科网（北京）股份有限公司▼特别提醒：生物多样性的间接价值远大于直接价值。
三、生物多样性丧失的原因
1.对野生物种生存环境的破坏，主要表现为使得某些物种的栖息地丧失和碎片化。
2.掠夺式开发利用：包括过度采伐、滥捕乱猎，这是物种生存受到威胁的重要原因。
3.环境污染也会造成生物多样性的丧失。
4.农业和林业品种单一化会导致遗传多样性的丧失，以及与之相应的经长期协同进化的物种消失。
5.外来物种的盲目引入也会导致物种的灭绝，使生物多样性丧失。
【知识拓展】——外来物种入侵
1.概念：某物种从它的原产地，通过自然或人为的途径迁移到新的生态环境的过程。
2.危害：如果迁入地环境条件适宜，入侵种由于缺少天敌的控制，一旦传入，能迅速传播蔓延开来，在
短时间内呈现种群的“J”型增长，从而破坏迁入地生态系统的稳定性或生态平衡；使迁入地生态系统的生物
多 样性受到严重威胁，即引发生态危机。
[提醒] 外来物种入侵使生物多样性面临威胁的原因——当地气候适宜，没有外来物种的天敌，外来物
种 大量繁殖，威胁本地物种的生存。同时还可能使当地生态系统的营养结构发生改变，原有的生态平衡遭
受破坏。
四、保护生物多样性的措施
1.就地保护：指在原地对被保护的生态系统或物种建立自然保护区以及国家公园等，这是对生物多样性
最有效的保护。
2.易地保护(迁地保护)：指把保护对象从原地迁出，在异地进行专门保护。例如，建立植物园、动物园，
濒危生物繁殖中心等，为行将灭绝的物种提供最后的生存机会。
易地保护只能对单一物种进行保护，它主要适用于对受到高度威胁的物种进行紧急抢救，以避免该物
种 的灭绝。 对于植物来说，易地保护主要是将濒危物种迁移到植物园、珍稀濒危植物迁地保护基地或繁育
中心。 对于动物来说，易地保护主要是将濒危物种迁移到动物园、珍稀濒危动物迁地保护基地或繁育中心。
3.利用生物技术对濒危物种的基因进行保护； 离体保护：离体保护是指利用现代技术，尤其是低温技
术，将生物体的一部分进行长期储存，以保存物 种的种质资源。 举例：建立精子库、种子库等。
4.加强立法、执法和宣传教育：
保护生物多样性，还要加强立法、执法和宣传教育。
为了保护生物多样性，我国相继颁布了《中华人民共和国森林法》、《中华人民共和国野生动物保护
法》和《中国自然保护纲要》等法律文件。 《中国自然保护纲要》中规定：“对于珍稀濒危物种，要严格
保护，除特殊需要经过批准，禁止一切形式 的猎采和买卖”。
▼我们强调保护生物多样性，并不意味着禁止开发和利用，只是反对盲目地、掠夺式地开发和利用。
“合 理利用是最好的保护”。保护生物多样性也需要全球合作。
第3节 生态工程
一、关注生态工程建设
(一)实施生态工程的原因：
1.20 世纪 60 年代以来，全球经济进入了快速增长阶段，人们生活水平提高、人口迅速增长，人类也
随之 更多地从自然中索取。毁林种地，围湖造田，大量使用化肥、农药等农业生产方式，以及工业的迅猛
发展， 正在大量消耗自然资源。
2.传统生产方式，已经严重影响了人类的可持续发展。为了实现可持续发展，经济发展必须符合生态
学规 律。改变“人类能征服自然”的错误观念，旨在解决环境与经济发展协调问题的一门新学科——生态
工程应 运而生并迅速发展。
▼传统经济模式正在毁坏水、大气、土壤和生物资源，消耗地球赠给我们的自然资本。为了实现可持
续发展，经济发展必须符合生态学规律，走生态经济之路。
(二)生态工程的概念
1.概念：生态工程指的是人类应用生态学和系统学等学科的基本原理和方法，对人工生态系统进行分
析、 设计和调控，或对已被破坏的生态环境进行了修复、重建，从而提高生态系统的生产力或改善生态环
境，促 进人类社会和自然环境的和谐发展的系统工程技术或综合工艺过程。
▼对已被破坏的生态环境进行修复、重建，对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善、并提高
生 态系统的生产力，从而促进人类社会和自然环境的和谐发展。
2.生态工程建设的目的：遵循生态学原理，充分发挥资源的生产潜力，防止环境污染，达到经济效益
和 生态效益的同步发展。
3.生态工程的优点：与传统的工程相比，生态工程是一类消耗少、效益多、可持续的工程体系。
▼生态经济： 生态经济主要是通过实行“循环经济”的原则，使一个系统产出的污染物，能够成为本
系统或者另一个 系统的生产原料，从而实现废弃物的资源化，而实现循环经济最重要的手段之一就是生态
工程。
▼传统经济与生态经济的比较：
大量使用化肥、农药、机械的农业生产方式(原料→产品→废弃物的生产
传统经济
体系)，不注意生态环境的保护，经济的发展以巨大的生态环境破坏为代价。
实现了原料→产品→原料→产品的无废料生产体系，实现了废弃物资源化
生态经济
的循环经济，具有少消耗、多效益、可持续的特点
二、生态工程所遵循的基本原理
生态工程以生态工程的自组织、自我调节功能为基础，遵循着整体、协调、循环、自生等生态学基本
原理。
▼自组织：一个系统在没有外界信息指令的作用下，自发地由无序发展到有序，由低有序到高有序的
发展 过程，就是自组织。星球的诞生，自然生态系统的形成都是组织的结果。
25 高中生物选择性必修2学习笔记
学科网（北京）股份有限公司▼生态系统的自我调节：当生态系统中某一成分发生变化时，必然会引起其他成分的相应变化，这些
变化 最终又反过来影响最初发生的那种成分。从而使它们的数量保持相对稳定的状态。正是由于这种自我
调节机 制，使的生态系统能够较长时间地保持一种动态的平衡。这就是生态系统的自我调节。
1.自生原理：
(1)概念：由生物组分而产生的自组织、自我优化、自我调节、自我更新和维持就是系统的自生。
(2)要求：需要在生态系统中有效选择生物组分并合理布设；创造有益于生物组分的生长、发育、繁殖，
以及它们形成互利共存关系的条件。 一般而言，应尽量提高生物多样性程度，利用种群之间互利共存关系，
构建复合的群落，这样即便某个 种群消亡，其他种群也能弥补上来，从而有助于生态系统维持自生能力。
2.循环原理：
(1)概念：在生态工程中促进系统的物质迁移与转化，既保证各个环节的物质迁移顺畅，也保证主要物
质或元素的转化率较高。即保证物质循环再生。
(2)意义：通过系统设计实现不断循环，使前一环节产生的废物尽可能地被后一环节利用，减少整个生
产 环节“废物”的产生。
3.协调原理：
(1)概念：在进行生态工程建设时，生物与环境、生物与生物的协调与适应也是需要考虑的问题。
(2)要求：处理好生物与环境、生物与生物的协调与平衡，需要考虑环境容纳量。如果生物的数量超过
了 环境承载力的限度，就会引起系统的失衡和破坏。
4.整体原理：
(1)概念：进行生态工程建设时，不仅要考虑自然生态系统的规律，更要考虑经济和社会等系统的影响
力。 树立整体观，遵循整体原理。
(2)要求： ①遵从自然生态系统的规律，各组分之间要有适当的比例，不同组分之间应构成有序的结
构，通过改变 和优化结构，达到改善系统功能的目的；
②进行生态工程建设时，不仅要考虑自然生态系统的规律，更要考虑经济和社会等系统的影响力。
③社会习惯、法律制度等也对生态工程建设有着重要影响。
【技法提升】——生态工程基本原理的判断方法：
(1)强调无废弃物（污染物）的产生，或者能使废弃物资源化，实现物质的循环利用。物质循环、废
物利 用、减轻环境污染——循环原理。
(2)强调物种多样性，营养关系复杂；强调系统结构决定功能，有效选择生物组分并合理布设，通过改
变 和优化结构，达到改善系统功能的目的。 ——自生原理。
(3)强调生物与环境的协调与平衡，需要考虑生物对于环境的适应，还需要考虑环境承载力。在生态工
程 建设中，种养的生物须能适应当地的环境条件（土壤、气候等），种养的量不能超过环境的承载力。
——协调 原理。
(4)涉及自然、经济和社会，强调既要讲究经济效益、更要讲究生态效益；系统各组分之间要有适当的
比 例关系，实现 1+1大于2的效果——整体原理。
▼几种常考生态工程原理举例
（1）无废弃物农业——循环原理。
（2）单一人工林比天然混交林稳定性低，易爆发虫害——自生原理。
（3）草原确定合理载畜量，不能过度放牧——协调原理。
（4）引种考虑适应当地的环境——协调原理。
（5）林业生态工程建设，既考虑种树又考虑生活问题——整体原理
三、生态工程的实例和发展前景
在进行生态工程建设时，应当根据当地的实际条件、因地制宜地进行。
(一)生态工程的实例
1.农村综合发展型生态工程：
(1)问题：我国农村人多地少，资源有限，产出不足。
(2)对策：建立农村综合发展型生态工程。
(3)案例：北京郊区的窦店村以沼气工程为中心的生态工程。
▼提示：农村综合发展型生态工程：核心是沼气工程，优点是开发可更新资源，减少环境污染。
2.湿地生态恢复工程：
(1)问题：湿地面积的缩小和破坏引发的系列反应。
(2)对策：实施湿地恢复工程；控制污染、动植物物种引进、建立缓冲带等。
(3)案例：厦门筼筜湖生态恢复工程。
▼湿地生态恢复工程：
①主要措施：退耕还湖；
②主要困难：解决迁出湖区居民的生计问题。
3.矿区废弃地的生态恢复工程：
(1)问题：矿藏开采后造成土体、土壤和植被乃至整个生态系统的破坏；矿区极端恶劣的土壤条件阻碍
植 被生长；影响土地景观，产生重金属污染。
(2)对策：修复土地、恢复植被等：人工制造表土、多层覆盖、特殊隔离、土壤侵蚀控制、植被恢复工
程。 (3)案例：赤峰市元宝山矿区生态恢复工程。
▼矿区废弃地的生态恢复工程：
①种植耐旱的灌木、草和树；②确定合理载牧量；③改良表土。
四、生态工程的发展前景
1.对生态工程治理应持有的态度：
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学科网（北京）股份有限公司在肯定生态工程的作用，特别是看到它在恢复、重建受损生态环境方 面可发挥重要作用的同时，不要
忘记大自然固有的强大的生态恢复力量，更不能误认为只要有了生态工程， 就可以走“先污染、破坏，后
治理”的老路。
2.我国生态工程存在的问题：
①缺乏定量化模型的指导，难以像“精确农业”那样设计出标准化、易操作 的生态工程样板。
②有些设计缺乏高科技含量。
③生态系统的调控尚缺乏及时准确的监测技术的支持。
④ 缺乏理论指导。
3.我国目前面临的生态危机及对策： 对策：发挥生态工程建设的作用，重视对生态环境的保护，更要
注重与经济、社会效益的结合。
4.我国生态工程的前景：
我国党和政府高度重视生态文明建设，在党的十九大报告中，首次把美丽中国作为建设社会主义现代
化 强国的重要目标，对生态文明建设提出了一系列新思想、新目标、新要求和新部署，为建设美丽中国提
供了 指导方针和行动指南。
【归纳提炼】理清生态工程的两种模式：
（1）桑基鱼塘模式：
①特点：人工建立的高产稳产的农业生态系统。做到蚕粪养鱼，鱼粪肥塘，塘泥肥田、肥桑，从而获
得 稻、鱼、蚕茧三丰收。
②图示：
（2）沼气农田立体养殖模式 ①特点：通过控制温室内的温度、光照、气体和水肥等因素，缩短生产
周期，大幅度提高粮食、蔬菜和 水果的产量和质量。
②图示：
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