文档文本内容
一、生态系统的功能
二、生态系统的稳定性
三、生态工程
生态系统--功能与稳定性
一、生态系统的功能
一、生态系统的功能
物质循环能量流动信息传递
（一）能量流动
1、定义
生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程，称为
生态系统的能量流动。
1、定义
（一）能量流动
1
2、能量的输入
①来源：生态系统所需的能量最终来源于太阳能。
②起点：绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能储存在有机
物中，使太阳能输入到生态系统中。
③总量：生产者所固定的太阳能的总量，就是流经这个生态系统的
总能量。
注意：有外界有机物输入的特殊情况
（一）能量流动
3、能量的传递
①途径：食物链和食物网。
②形式：有机物中的化学能。
（一）能量流动
③过程
某一营养级
所固定（同
化）的能量
一部分通过该营养级生物自
身的呼吸作用，以热能形式
散失到无机环境；
一部分用于自身的生长、发育
和繁殖等生命活动，储存在生
物体的有机物中。这其中的能
量：
一部分流到下
一营养级
一部分被分解者利
用，以热能形式释
放到无机环境中。
未被利用的能量
③过程
能量流经第一营养级
2
流入一个营养级的能量
是指这个营养级生物所
同化的能量。
辨析：
同化量&摄入量
能量流经第二营养级
生产者
(植物)
呼吸
呼吸
次级消
费者
呼吸
分解者
…
呼吸
三级消
费者
呼吸
(肉食动物)
初级级消
费者
(植食动物)
(肉食动物)
4、能量流动的整体过程
5、相关公式
②摄入量=同化量+粪便量
①流经生态系统的总能量=生产者固定的太阳能总量
注意：特殊情况
③两营养级间传递效率=下一营养级的同化量/上一营养级的同化
量
④生态系统能量的输入与输出（生态系统内所有生物通过呼吸作
用消耗的能量总量）关系
（一）能量流动
1> 单向流动
2> 逐级递减
①能量在相邻的两个营养级间的传递效率大约是10%～20%。
②在一个生态系统中，营养级越多，在能量流动过程中消耗的
能量越多。因此，生态系统中食物链一般不超过4～5个营养级
。
6、能量流动的特点
3
7、能量金字塔&数字金字塔
能量金字塔：生态系统中，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
养级绘制成图，可形成一个金
字塔图形。
还有生物量（干重）金字塔、
数量金字塔。
8、能量流动的计算问题
①传递效率的计算
两营养级间传递效率=下一营养级的同化量/上一营养级的同化量
②确定传递效率时的能量计算
③能量计算中的至多至少问题
【例题】★★
在如图所示的食物网中，假如猫头鹰的食物有五分之二来自于兔
子，五分之二来自于鼠，五分之一来自于蛇，那么猫头鹰若增加
20g体重，最少需要消费植物(
)
A．600 g B．900 g
C．1600 g D．5600 g
8、能量流动的计算问题
①传递效率的计算
两营养级间传递效率=下一营养级的同化量/上一营养级的同化量
②确定传递效率时的能量计算
③能量计算中的至多至少问题
④最佳进食策略问题
4
①帮助人们科学规划、设计人工生态系统，使能量得到最有效
的应用。
9、能量流动的应用
“桑基鱼塘”的生产方式：“桑基鱼塘”是鱼塘耕作的最佳生态
循环模式，形成桑—蚕—鱼三者连环的生态链，塘鱼、桑蚕均获
较高收成。
9、能量流动的应用
②帮助人们合理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。
如合理确定草场载畜量，确保草场的产品持续高产；利用生物
防治原理，可以大大减轻林业害虫对森林的危害作用，以提高
木材蓄积量等
9、能量流动的应用
（二）物质循环
1、定义
组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素，都不断地进行着无机环
境和生物群落之间的循环，称为生态系统的物质循环。
这里所指的生态系统是生物圈，其中的物质循环具有全球性，又叫生
物地球化学循环。
5
2、碳循环
①过程
2、碳循环
①过程
②存在的形式
a.无机环境中：CO2、碳酸盐.
b.生物群落中：有机物.
c.生态系统中，碳元素主要以CO2形式循环.
③碳元素进入生物群落的过程：
光合作用和化能合成作用
进入大气的过程：生物的呼吸作用、分解者的分解作用、化石燃
料的燃烧。
2、碳循环
④碳在生物群落内的传递渠道：
食物链和食物网
⑤特点
反复利用，循环流动。
2、碳循环
（二）物质循环
6
考点：碳循环成分的判断
通过双向箭头与单向箭头来区分
2、碳循环
3、氮循环
（二）物质循环
3、氮循环
（二）物质循环
4、能量流动与物质循环的关系
项目
能量流动
物质循环
形式
以有机物为载体
主要以无机物形式
范围
生态系统各营养级
全球性
特点
单向流动，逐级递减
反复利用，循环流动
联系
①能量流动和物质循环是生态系统的主要功能，二者
同时进行.彼此相互依存，不可分割。
②能量的固定、存储、转移和释放，都离不开物质的
合成和分解等过程。物质是能量的载体；能量是物质
在生态系统中往复循环的动力。
7
一般将可以传播的消息、情报、指令、数据与信号等称作信
息，信息也广泛存在于生态系统中，而且时常发挥着奇妙作
用。
1、生态系统中信息的种类
①物理信息
②化学信息③行为信息
（三）信息传递
1、生态系统中信息的种类
①物理信息：
生态系统中的光、声、温度、湿度、磁力等，通过物理过程传递的信
息,物理信息的来源可以是无机环境，也可以是生物。
②化学信息：
生物在生命活动过程中，产生的一些可以传递信息的化学物质，如植
物的生物碱、有机酸、动物的性外激素等。
（三）信息传递
③行为信息：
动物具有的能对同种或异种生物传递信息的行为特征，如
蜜蜂跳舞、孔雀开屏等。
1、生态系统中信息的种类
（三）信息传递
1、生态系统中信息的种类
①物理信息：
8
1、生态系统中信息的种类
①物理信息：
1、生态系统中信息的种类
②化学信息：
1、生态系统中信息的种类
②化学信息：
③行为信息
1、生态系统中信息的种类
9
2、信息传递在生态系统中的作用
①生命活动的正常进行，种群的繁衍.
②种间关系的调节，维持生态系统的稳定.
注意：
信息传递可存在于生物与生物之间，包括同种生物间和不同种
生物间。信息传递还可存在于生物与无机环境之间。
（三）信息传递
3、信息传递的应用
①提高农产品或畜产品的产量
a.养鸡业在增加营养的基础上延长光照时间可以提高产蛋
率.
b.用一定频率的声波处理蔬菜、谷类作物及树木等的种子
，可以提高发芽率、增产.
c.模拟动物信息，吸引大量传粉动物，可以提高果树的传粉
率和结实率.
（三）信息传递
②对有害动物的控制：
目前控制动物危害的技术大致有生物防治、化学防治和机械
防治三种.
a.用不同的声信号来诱捕或驱赶某些敏感动物.
b.黏虫成虫具有趋光性，对蜡味特别敏感，人们就在杀虫剂中调
以蜡味物质诱杀它们.
3、信息传递的应用
（三）信息传递
1、定义
生物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，叫做生态系统的稳定性。
二、生态系统的稳定性
2、类型
抵抗力稳定性、恢复力稳定性
10
2、类型
二、生态系统的稳定性
与抵抗力稳定性成反相关关系,
一般生态系统成分越简单,越容
易恢复
3、稳定性规律
二、生态系统的稳定性
3、稳定性规律
Y
X
二、生态系统的稳定性
3、稳定性规律
二、生态系统的稳定性
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。y 表
示一个外来干扰使之偏离这一范围的大小，偏离的大小可以作为抵抗
力稳定性的定量指标，偏离大说明抵抗力稳定性弱，反之抵抗力稳定
性强。x 可以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。
TS 表示曲线与正常范围之间所围成的面积，可作为总稳定性的定
量指标，这一面积越大，即x 与y 越大，则说明这个生态系统的总稳
定性越低。生态系统稳定性的大小与生态系统中生物的种类和数量均
有关，通过上图可以看出抵抗力稳定性与恢复力稳定性没有必然的关
系，但一股情况下呈相反关系。
11
4、调节机制
负反馈调节：负反馈调节在生态系统中普遍存在，它是生态系
统自我调节能力的基础。
生态系统之所以维持相对稳定，是因为其具有自我调节能
力。
二、生态系统的稳定性
5、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。
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。
二、生态系统的稳定性
6、全球性生态问题
全球性生态环境问题主要包括全球气候变化、水资源短缺、
酸雨、臭氧层破坏、生物富集作用、水体富营养化、土地荒
漠化、生物多样性锐减等。
二、生态系统的稳定性
酸雨是指PH小于5.6的雨雪或其他形式的降水。
造成原因：SO2过量排放。
酸雨可导致土壤、水域酸化，建筑物腐蚀，金属腐蚀等，可
通过多种能吸收SO2，减少化石燃料燃烧、开发清洁能源等
措施缓解。
酸雨：
二、生态系统的稳定性
12
生物富集作用
生物富集作用是指生物体通过对环境中某些元素或不易分解的
化合物的积累，使这些物质在生物体内的浓度超过环境中浓度
的现象。
这些污染物一般特点是化学性质稳定而不易分解，在生物体
内积累不易排出，因此生物的富集作用会随着食物链的延长而
不断增强。
二、生态系统的稳定性
水体富营养化
指水体中N、P等植物所需的矿质元素含量过多，导致藻类等
水生生物大量繁殖。藻类的呼吸作用及死亡藻类的分解作用
消耗大量的O2,并分解出有毒物质，致使水体处于严重缺氧
状态，引起水质恶化和鱼群死亡的现象。
生物多样性锐减，原因如下：
a.人类对生物环境的破坏；
b.人类掠夺式的过度开发；
c.环境污染；
d.外来物种的入侵。
7、生物多样性及保护
（1）生物多样性定义
生物圈内所有的植物、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。
生物多样性包含：
基因（遗传）的多样性、物种的多样性、生态系统的多样性
（2）生物多样性的价值
7、生物多样性及保护
13
（3）生物多样的保护
①就地保护（对生物多样性最有效的保护）：是指在原地建立
自然保护区和风景名胜区。
②易地保护：在异地建立动物园、植物园及濒危动植物繁育中
心
③利用生物技术：
对生物进行濒危物种的基因进行保护。如建立精子库、种子库
等。
对生物进行濒危物种进行保护。如人工授精、组织培养和胚胎
移植等。
7、生物多样性及保护
（3）生物多样的保护
④还要加强立法、执法和宣传教育。
⑤保护生物多样性需要全球合作。
（2）关键：协调好人与生态环境的关系。
（3）实质：反对盲目地、掠夺式地开发利用，而不是意味着
禁止开发和利用，提倡“合理利用”就是最好的保护。
7、生物多样性及保护
①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、社会的持久而和谐的发展。
②实施措施：a.保护生物多样性b.保护环境和资源
8、可持续发展
1、定义
三、生态工程
指人类应用生态学、系统学等学科的基本原理和方法，通过系
统设计、调控和技术组装，对已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，从而促进人类社会发展和自然环境和谐发展。
2、目的：遵循物质循环规律，发挥生产潜力，使得经济与社会
和谐，同步发展
14
3、基本原理
项目
理论基础
意义
实例
物质循环
再生原理
物质循环
可避免环境污染
及其对系统稳定
性和发展的影响
无废弃物农业
物种多样
性原理
生态系统的
稳定性
生物多样性程度
高，可提高生态
系统的抵抗力稳
定性
“三北防护林”建设
中的单纯林问题、
珊瑚礁生态系统的
生物多样性例子
协调与平
衡原理
生物与环境
的协调与平
衡
可避免系统的失
衡和破坏
太湖富营养化问题
3、基本原理
项目
理论基础
意义
实例
整体性原
理
社会—经济—自
然符合系统
统一协调各种关
系，保障系统的
平衡与稳定
林业建设中自然生
态系与社会、经济
系统的关系问题
系统学和
工程学原
理
系统的结构决定
功能原理：分布
式结构优于集中
式和环式结构
改善和优化系统
的结构以改善功
能
桑基鱼塘
系统整体性原理：
总体功能大于各
部分之和
能保持很高的系
统生产力
珊瑚礁藻类和珊瑚
虫的关系
3、基本原理
三、生态工程
水陆交换系统-桑基鱼塘
3、基本原理
15
物质循环再生原理
物种多样性原理
协调与平衡原理
整体性原理
系统学和工程学原理
3、基本原理
三、生态工程
3、基本原理
注意：整体性原理和系统整体性原理的比较
①整体性原理指社会、经济、自然三方面协调统一，保障整个系
统的稳定与平衡，例如林业建设中自然系统、社会系统与经济系
统的关系问题，即种树的同时考虑经济收入、粮食、燃料等问题。
②系统整体性原理指整体大于部分之和，即1+1>2。
目的是保持系统有很高的生产力，具体是指互利共生的生物体现
系统整体性原理，如藻类和珊瑚虫、大豆和根瘤菌、地衣植物中
藻类和真菌等。
4、应用实例
实例
问题
原理
对策
案例
农村综
合发展
型生态
工程
实现物质的多级循
环利用，在资源有
限的条件下能较多
地产出，以解决人
多地少的矛盾
物质循环再
生原理
整体性原理
物种多样性
原理
建立综合发
展型生态工
程
窦店村以
沼气工程
为中心的
生态工程
小流域
综合治
理生态
工程
小流域的水土流失整体性原理
协调与平衡
原理
运用多种原
理，应用多
种措施综合
治理
甘肃陇南
地区“九
子登科模
式”
三、生态工程
4、应用实例
九子登科”措施的具体意义
●山顶戴帽子：山头实行封禁管理、营造水土保持林，保护和恢复
植被；
●山腰系带子：半山陡坡退耕还林还草，发挥林草拦蓄作用，减少
径流；
●坡地修台子：坡耕地以坡改梯田为突破口，建设基本农田，为调
整农业产业结构提供条件；
●地埂锁边子：充分利用地埂种植经济作物，既获得经济效益，又
保护地埂；
16
4、应用实例
九子登科”措施的具体意义
●荒地荒沟栽苗子：在荒山、荒沟、荒坡地建设薪炭林；
●山脚种果子：山脚发展经济林果园，促进商品经济发展；
●沟底穿靴子：在干、支、毛沟沟底修建谷坊、拦挡坝，建设沟坝
地，拦蓄泥沙，防止沟壑被水冲蚀而导致其不断扩
张；
●见缝插针钉扣子：利用田间地头、房前屋后栽植林果，发挥零星
作用，提高治理程度；
●秋田盖罩子：在缓坡耕地改顺坡种植为横坡等高种植、实行地膜
覆盖等保土耕作措施。
4、应用实例
实例
问题
原理
对策
案例
大区域生
态系统恢
复工程
土地荒漠化协调与平衡原理
整体性原理物种
多样性原理
退耕还林
还草、植
树造林等
“三北”防
护林退耕还
林还草工程
湿地生态
恢复工程
湿地缩小和
破坏
协调与平衡原理
整体性原理
物
种多样性原理
控制污染、
退田还湖
江西鄱阳湖
的生态恢复
工程
三、生态工程
5、生态农业
（1）定义：生态农业是指按照生态学原理和经济学
原理，
运用现代科学技术成果或现代管理手段，以及传统农业的有效经验
建立起来的，能获得较高的经济效益、生态效益和社会学效益的现
代化高效农业。
（2）优势
①能量多级利用、物质循环利用，提高了物质和能量利用率。
②废物资源化，减少环境污染，降低人和家畜的发病率。
③减少化肥用量，降低农业投入。
④收获多种产品，增加经济效益。
【例题】★★
生态系统内即使某个物种由于某种原因而死亡，也会很快有其他物种
占据它原来的生态位置，从而避免了系统结构或功能的失衡。这体
现了生态工程的什么原理（
）
A．协调与平衡原理
B．物种多样性原理
C．物质循环再生原理
D．整体性原理
点对点练习
17
