種群、群落與生态系統

種群和群落

一 種群的概念和特征

1、概念：在一定自然區域内的同種生物的全部個體。

2、種群的特征

1）數量特征

2）空間特征 ①組成種群的個體，在其生活空間中的位置狀态或布局

②三種基本類型：随機分布、均勻分布和集群分布

3、各種群特征的相互關系

(1)從年齡組成上看，幼年個體較多時，預示着将來種群密度要增大；而老年個體較多時，種群密度将會減小。

(2)從性别比例上看，因各種原因造成性别比例失調，必然導緻生殖上的混亂，引起種群個體數量的變動。如利用人工合成的性引誘劑誘殺害蟲的雄性個體，就會使許多的雌性個體不能完成交配，從而使害蟲的種群密度明顯降低。

(3)出生率、死亡率則是決定種群大小的最直接原因。

(4)在種群的四個基本特征中，種群密度是最基本的特征。種群密度越高，一定範圍内種群個體數量越多，即種群密度與種群數量呈正相關。

4、影響種群數量變化的因素

①年齡組成

增長型：出生率＞死亡率→種群密度增大

穩定型：出生率≈死亡率→種群密度基本不變

衰退型：出生率＜死亡率→種群密度減小

②性别比例：

♀＞♂→增長快；♀≈♂→相對穩定；♀＜♂≈增長慢。

PS：①年齡組成隻是預測種群密度的變化趨勢，但該趨勢不一定能實現，因為影響種群數量變化的還有氣候、食物、天敵等。

②長期自然選擇使不同生物種群都有一定的性别比例，假若因各種因素改變了種群的性别比例，會引起種群數目改變。

5、調查種群密度的常用方法

1．樣方法——調查植物種群密度的常用方法

(1)原則：①随機取樣。②計算樣方内種群密度的平均值，即為該種群密度的估計值。

(2)确定調查對象（适用範圍）：植物和活動範圍小的動物如蚯蚓，同時調查某種昆蟲卵、作物植株上蚜蟲的密度、跳蝻的密度等也可用樣方法。

(3)取樣方法 （随機取樣）①點狀取樣法：如五點取樣法，這種方法适用于調查植物個體分布比較均勻的情況。

②等距取樣法：當調查對象的總體分布為長條形時，先将調查總體分成若幹份，由抽樣比例決定間隔或距離，然後按距離抽取樣方。

(4)計數時，處理樣方邊緣上的個體的方法：一般而言，樣方頂邊、左邊及左角處的個體統計在内，其他邊緣不作統計。

2．标志重捕法——調查動物種群密度的常用方法

(1)适用範圍：活動能力強、活動範圍大的動物。

(2)标志重捕法中的标志技術

①标志物和标志方法必須對動物的身體不會産生傷害。

②标志不能過分醒目的原因：過分醒目的個體，在自然界中有可能改變與捕食者之間的關系，最終有可能改變樣本中标志個體的比例而導緻結果失真。

③标志符号必須能夠維持一定的時間，在調查研究期間不能消失。

④根據重捕樣本中标志者的比例，估計該區域的種群總數，可計算出某種動物的種群密度：

種群密度＝标志個體數×重捕個體數/重捕中的标志個體數。

1. 植物和動物取樣調查方法簡單比較

例題1（9分）研究人員采用标志重捕法對某島嶼上的社鼠種群數量進行研究。

（1）決定該島嶼社鼠種群數量變化的因素主要是______________。

（2）标志重捕法研究社鼠種群數量時基本數據記錄規則如下：Ni-第i次取樣時種群大小估計值；ni-第i次取樣時捕獲的個體數；Mi-第i次取樣前，野外種群中全部已标志個體總數的估計值；mi-第i次取樣的捕獲數中，已标志的個體數；ai-重捕取樣中已标志個體的比例。根據研究人員的數據記錄規則可知：ai=__________，Ni=_______/ai。

（3）上圖是根據捕捉結果統計的一年中種群數量變化及性比（雌/雄）變化情況，據圖可知，種群數量越大，_____________越激烈，性比越_______，可推測_______（填“雄”或“雌”）社鼠在環境秋冬季生存能力更強。

（4）研究人員發現，在社鼠種群密度低時雌鼠懷孕率高，種群密度高時雌鼠懷孕率低，進而對種群密度造成影響，這種調節方式是種群密度的___________調節。

【答案】（1）出生率和死亡率 （2）mi/ni Mi （3）種内鬥争 低（小） 雌（4）（負）反饋（或“内源性”）

例題2（18分）

紅火蟻原分布于南美洲，現已成為世界性的外來危害物種，2011年華南地區也陸續出現蟻情。

（1）入侵華南某地後，短期内紅火蟻種群數量呈 型增長，從種群特征角度考慮，決定其增長的因素是 。

（2）辛硫磷是一種有機磷殺蟲劑，為測定其對不同蟲态紅火蟻的緻死劑量，将原藥溶于丙酮中配置不同濃度的辛硫磷藥劑點于紅火蟻胸部，記錄24h死亡蟲數并計算LC50（殺死50% 防治對象的藥劑濃度），結果如下：

①本實驗中辛硫磷藥液的濃度範圍要根據—— 的實驗結果來确定；每個藥劑濃度的處理均設多次重複，目的是排除—— ，從而減少誤差；本實驗的對照組應設置為 ——。

②實驗中 ——蟲态的紅火蟻對辛硫磷最敏感，控制該蟲态紅火蟻的數量，________________（能/不能）持續有效的控制住蟻群的數量。

（3）有機磷農藥進入土壤後，可被微生物分解成無毒或低毒的化合物，微生物體内最初的降解酶基因是由—— 産生的，從—— 的環境中易分離到這類微生物。

答案（18分）

（1）“J” 出生率大于死亡率

（2）①預實驗 個體差異對實驗結果的幹擾（實驗結果的偶然性）

用丙酮同樣處理紅火蟻

②小工蟻 否

（3）基因突變 受有機磷農藥污染

例題3.（16分）森林凋落物是指森林生态系統内由生物組分産生并歸還到林地表面，作為分解者物質和能量的來源，借以維持生态系統功能的所有有機物的總稱。為研究神農架自然保護區四種典型森林生态系統的物質循環情況，研究組獲得如下結果。

（1）采用—— 法估測各樣地優勢樹種的密度。随海拔升高，各樣地優勢樹種密度下降，物種數目減少，說明丁地群落的 ——最低。

（2）測定各樣地凋落物是在每20m×25m的樣方中—— 選取12個5m×5m的小樣方水平設置凋落物筐，該筐面積為1m×1m，筐内收集網的孔徑為0.5mm，距地面40-45cm。定期收集各筐中的凋落物用70℃烘箱烘幹48h，求12個小樣方凋落物幹重的—— ，再換算成單位面積每公頃凋落物總量。

（3）各樣地凋落物的年歸還量主要取決于 ——的—— 作用的強度，該過程使N、P、K、Ca、Mg等元素歸還到土壤，同時産生CO2等其他釋放到大氣中，實現了生态系統物質循環從—— 到—— 的過程。

（4）綜合上述結果，可以得出 ——的推論。

（5）神農架建立自然保護區采用的是 ——措施，這對保護生物多樣性最有效。

答案（16分，除特殊說明外，2分/空）

（1）樣方（1分）（答“五點取樣或等距取樣”不得分） 豐富度

（2）随機（1分） 平均值（1分）

（3）分解者 分解（或：呼吸） 生物群落 無機環境

（4）神農架自然保護區四種典型森林生态系統随海拔升高，物質循環速度降低（合理給分，但直接抄寫表頭後兩列内容的不得分）

（5）就地保護（1分）

二 種群的數量變化

1、建構種群增長模型

步驟：觀察研究對象→提出問題→ 作出假設 →根據實驗數據用數學形式表達→ 檢驗或修正 。

2、“J”型曲線和“S”型曲線的差異及在生産中的應用

1）理想環境 1)“J”型曲線 2)公式：Nt==N0λt

有限環境 1)“S”型曲線 2)K 值：又稱環境容納量，在環境條件不受破壞的情況下，一定空間中所能維持的種群最大數量。

2）曲線的比較

3）種群數量變化規律在生産中的應用

(1)一定面積的草原所能承載的放牧量是一定的，過度放牧就會使環境的穩定性受到破壞，使環境容納量進一步下降，于是形成了另一種種群數量變化曲線——突躍下降曲線(如圖所示)。該曲線對于控制人口增長、害蟲防治、環境的治理保護等方面具有指導作用。

(2)保護珍稀動物必須從根本上保護其生存環境不受破壞和改變，使其更好地生長，提高動物的環境容納量。

(3)滅鼠和捕魚的具體應用

PS：環境容納量不是絕對不變的，它可以因“超載”而下降，也可以因整體的改善而有所增大。

　　例題1.為保護美洲某草原的鹿群，自1907年開始人工捕獵美洲獅和狼。若幹年後，鹿種群的數量變化如圖所示。以下分析不正确的是 　　　　　　　　　　　　

　　A．1905年前，鹿的數量保持在4000頭左右主要是有捕食者 　　B．1925年前後，該區域内鹿種群的K值是保持在100000頭　　C．1927年後，鹿的數量迅速減少的主要原因是草場被破壞　　D．鹿、美洲獅、狼等在該生态系統中相互依存、相互制約　　答案：B　　解析：在種群增長的邏輯斯蒂增長類型中，K值指的是環境容納量，是指在長時期内環境所能維持的種群最大數量。是種群在該環境中的穩定平衡密度，而不是種群在環境中最大絕對值。所以，題目中鹿的種群在1925年前後所達到的數值并不是K值。B是錯誤選項。

例題2（16分）

研究小組對某地群落進行調查，獲得如下結果，請分析回答：

（1）圖1表示群落中物種數量與面積的關系，據圖可知，調查該地區物種數量時，應選取樣方的面積為 ——。

（2）調查時選取了5個适宜面積的樣方，獲得數據見下表。

A～J之間形态結構的差異屬于——多樣性。樣方1中B物種的兩個個體之間的差異屬于—— 　　 多樣性，主要是由——和——引起的。樣方1與樣方2的差異是由——引起的。

（3）圖2是某種取食農作物的昆蟲種群數量的變化曲線，據圖可知，該種群在30年中種群數量最多的是第——年，此後該種群數量減少的原因可能是——（A.病原體感染 B.基因發生緻死性突變 C.定期噴灑信息素，誘殺雄性個體 D.改變農作物種類）。

答案 （每空2分，共16分）

（1）S5

（2）物種 基因 突變 基因重組 環境差異或随機分布

（3）10 C、D

三 群落

1、概念：同一時間内聚集在一定區域中的各種生物種群的集合。

2、物種組成：豐富度：群落中物種數目的多少。特點：不同群落豐富度不同。

3、群落結構類型（空間結構）

4、群落演替

　例題1．（18分）農田施肥不僅可以對農作物的生長發育産生影響，同時也能影響農田雜草群落的多樣性，進而影響雜草種子庫的多樣性。下表為長期不同處理下土壤雜草種子庫的主要組成，請分析回答：

　　注： “0”表示雜草種子在處理區沒有出現，不考慮不同種子萌發率的差異。　　（1）從表中數據分析可知：　 　　　① 不同處理區的雜草物種組成是不同的，但優勢種是相同的，即是_________。在____________　 　　　　 處理區的物種豐富度最大。　 　　　② 在各處理區_________種子數量無顯著差異，表明上述處理對該物種沒有明顯的選擇作用。 　　（2）通過以上數據分析可以得出_______________和_______________影響雜草種子庫的多樣性。　　（3）此農田生态系統若沒有人工管理将會出現_______________現象。在自然情況下，這一變化發展的　 　　　趨勢是物種_______________、結構_______________、功能完善，直至達到_______________。　　答案：（每空2分，共18分）　　（1）①碎米莎草 N、P、K　 　　　②水虱草 　　（2）是否施肥 不同施肥組合　　（3）群落演替 多樣 複雜 頂極群落（穩态）

例題2.研究人員對藍藻水華現象較為嚴重的某淡水湖泊生态系統有機碳生産率（不考慮其它生态系統輸入到該系統的有機碳）進行了研究。請分析回答：

（1）在湖泊中，随着水深的變化，不同的水層分布着不同類群的生物，這是群落____________的體現。在湖泊中包括很多種動物、植物和微生物，測定____________是群落調查的基本内容。

（2）研究人員采用黑白瓶法測定溶氧量，來估算湖泊的有機碳生産率，結果如圖15所示。制作若幹個大小相同的黑瓶（不透光）和白瓶（透光），分别在____________________m和-1.0m的每一個水深懸挂一個黑瓶和兩個白瓶。每個實驗瓶注滿後溢出三倍體積的水，灌瓶完畢，将瓶蓋蓋好，立即對每一個水深中的一個白瓶溶氧量（IB）進行測定，作為實驗開始時的_________溶氧量。将黑瓶、白瓶曝光培養24h，測定每一水深中黑瓶溶氧量（DB）與白瓶溶氧量（LB）。則每一水層的呼吸量可用__________________進行估算；每一水層的有機碳生産量（總光合作用生産量）可用___________________進行估算。

（3）據圖15分析，影響浮遊植物有機碳生産率的環境因素是________________。7月份0.6m以下水深有機碳生産率低于其它月份，主要原因是____________________________。

（4）太陽能是經過湖泊生态系統中_____________的固定而輸入該系統，能量在該生态系統的流動過程具有______________________­的特點。外部能量的不斷輸入是推動該系統___________________________功能實現的基礎。

答案（1）垂直結構 物種豐（富）度（2）0m、-0.2m、-0.4m、-0.6 初始 IB-DB LB-DB

（3）光照、溫度 藍藻大量生長，堆積在表層，使下層水體中光照強度明顯減弱

（4）生産者（或第一營養級） 單向（流動）、逐級遞減 物質循環、能量流動、信息傳遞

四 種間關系

例題1.（18分）扁擔塘是位于長江中遊的一個湖泊，是我國重要的淡水漁業基地。

（1）傳統漁業隻重視水草→草食性魚這一條食物鍊。實踐中發現，放養的草食性魚高強度的攝食使水草量急劇下降，最終會導緻草型湖泊變為藻型湖泊，這個過程屬于群落的—— 。為了使漁業優質高效可持續發展，應增加湖泊生态系統中的生物—— ，調整食物鍊（網）結構，調整後的結構如下圖。

此食物網中蝦類和底栖動物的關系是—— 。對于該湖泊的魚類和河蟹産量來說，水草和—— 極為重要。

（2）科研人員針對底栖動物中的優勢種銅鏽環棱螺的能量收支進行了相應研究，結果如下表。

銅鏽環棱螺的能量來源是食物中的—— 能,它同化的能量為—— KJ·m-2·a-1。

1. 銅鏽環棱螺呼吸作用散失的能量中包含了機體在攝食、消化、吸收等過程中引起的熱能散失。科研人員在測定這部分能量時，首先将實驗螺在一定的溫度下進行48h的饑餓處理，然後取相同的—— （填“白色瓶”或“棕色瓶”）分别标号，進行如下處理，密閉後置于光下。（“ ”代表放入，“-”表示不放入）

為了排除水生植物對水中溶解氧的影響，需另設置一組對照，對照組的處理應包括—— （選填表中實驗處理的标号）。實驗3h後待A瓶中的螺飽食後再測定各瓶溶氧量，可得銅鏽環棱螺在飽食和饑餓狀态下的代謝率。然後科研人員除去A瓶中的水生植物，給A、B瓶更換預處理湖水，每隔3h測定一次溶氧量并計算代謝率，直到A、B兩瓶銅鏽環棱螺的代謝率—— 時終止。通過計算得出機體在攝食、消化、吸收等過程中所散失的能量值。

答案.（18分）

（1）演替 多樣性 捕食和競争 底栖動物

（2）化學 246

（3） 棕色瓶 ①③ 幾乎相等

生态系統的結構、功能和穩定性

一、生态系統

1. 生态系統：由生物群落和周圍的無機環境相互作用構成的統一整體。

地球上最大的生态系統是生物圈。

主要功能：能量流動、物質循環和信息傳遞

2. 生态系統類型：

(1)自然生态系統：水域生态系統(海洋生态系統、淡水生态系統)；陸地生态系統(森林生态系統、草原生态系統、荒漠生态系統、凍原生态系統)。

(2)人工生态系統：農田生态系統、人工林生态系統、果園生态系統、城市生态系統。

3.生态系統的成分：

非生物的物質和能量：無機物，有機物，氣候

生産者（自養）：綠色植物和自養型原核生物

消費者（異養）：絕大多數動物

分解者（異養）：腐生細菌、真菌和腐食動物

各種成分比較表

注：A細菌并不都是分解者，如硝化細菌是自養型生物，屬于生産者，寄生細菌是消費者

B動物并不都是消費者，如蜣螂，蚯蚓等腐食動物屬于分解者

C所有生産者并不都是綠色植物，如藍藻，硝化細菌等

D植物并不都是生産者，如菟絲子，屬于消費者

例題1（16分）蚯蚓是森林中的土壤動物之一，主要以植物的枯枝敗葉為食。為探究蚯蚓對森林凋落物的作用，研究者做了如下實驗。

1. 森林生态系統中的各種生物稱為____________。從生态系統的成分角度看，蚯蚓屬于__________，從生态系統的功能角度看，蚯蚓的行為促進了_________________。
2. 研究者選擇4個樹種的葉片做了不同處理，于6～9月進行了室外實驗。每種葉片置于兩個盆中，與土壤混合均勻，将數目相等的蚯蚓置于其中飼養，統計蚯蚓的食物消耗量，結果如下表。

單位體重蚯蚓日平均食物消耗量（mg/(g﹒d)）

• 驗所選擇蚯蚓生長狀況基本一緻，其目的是_____________________________。為了排除土壤中原有動物和微生物對實驗的影響，應該在實驗前對土壤進行____________處理。據表分析，蚯蚓對半分解葉的消耗量明顯_________未分解葉的消耗量，在不同葉片中，對________________最為喜好。由此說明____________________是影響蚯蚓攝食偏好的主要因素。

1. 依據上述實驗分析，若在紅松林和蒙古栎林中種植一些楊樹，有利于增加_____________的數量和種類，增加整個生态系統的______________。

答案（16分）

（1）（生物）群落（1分） 分解者（1分） 物質循環和能量流動（2分）

（2）①排除蚯蚓個體差異對實驗結果的影響（2分） 滅菌（2分）

②高于（或“大于”）（1分） 楊半分解葉（2分）

葉片種類和分解（腐解）程度（2分）

（3）蚯蚓（1分） （抵抗力）穩定性（或“自我調節能力”）（2分）

二、生态系統的營養結構

1. 食物鍊

概念：生态系統中，各種生物因為食物關系而形成的聯系

特點：a. 生産者為第一營養級，消費者所處營養級一般不超過5個

b. 組成成分是生産者和消費者，起點是生産者

c. 箭頭指向，被捕食者→捕食者

分解者和無機環境不參與食物鍊的構成，所有食物鍊應該從第一營養級生産者開始。

1. 食物網

概念：在一個生态系統中，各種食物鍊彼此相互交錯連接的複雜的營養關系

特點：1）每條食物鍊的起點都是生産者，終點是不被其他動物所食的動物

2）生産者是第一營養級

3）對某一動物而言，所處的營養級并不是一成不變的

4）同種生物所處消費者級别和營養級級别一定是不同的，總是差一級。

5）在食物網中，兩種生物的種間關系有可能有出現不同概念上的重合。

如蜘蛛和青蛙，二者既有捕食關系又有競争關系。

6）由于存在生物富集現象，難于講解的污染物會在最高營養級的動物内富集。

1. 食物鍊和食物網是物質循環和能量流動的渠道。

三． 生态系統的能量流動

1. 概念：生态系統中能量的輸入、傳遞、轉化和輸出的過程。

2．過程

a. 輸入：生産者固定的太陽能

b. 能量在第一營養級的變化

c. 能量流經第二營養級的過程

I.同化作用是指生物把從外界環境中獲取的營養物質轉變成自身的組成物質，并且儲存能量的過程。

II.營養級所同化的能量即是本營養級的能量，排除糞便的能量不屬于同化的能量。

Ⅲ同化能量的基本計算

同化量 = 攝入上一營養級的能量-糞便中的能量

同化量 = 呼吸消耗以熱能形式散失的能量 流向下個營養級的能量 流向分解者的能量 未被利用的能量.

同化量 = 自身生長、發育和繁殖量 呼吸消耗量。

d.總的能量流動過程

例題．下圖是生态系統能量流動的部分圖解，N1-N6表示能量數值。下列分析正确的是

A．自然生态系統（N2/N1）×100%的值一般介于10%~20%之間

B．若N6全部來自于N4，則蜣螂未獲得初級消費者所同化的能量

C．當某種初級消費者的種群數量達到K值時，此種群的增長速率最大

D．散失的熱能重新用于合成有機物，從而實現生态系統的物質循環

答案B

3. 各個營養級能量的來源和去路

1. 各個營養級能量的來源

生産者：太陽能

消費者：前一營養級

1. 各個營養級的能量去路（以生産者為例）

A 呼吸作用消耗 B 被下一營養級生物利用 C 被分解者利用

1. 轉化：太陽能→穩定化學能→熱能

熱能散失不能再被利用，主要散失途徑是呼吸作用産生能量部分以熱能散失和化石燃料燃燒。

5．能量流動的特點：

a. 單向流動

b. 逐級遞減：能量傳遞效率為10% ~ 20%

6. 渠道：食物鍊和食物網

1. “流經生态系統的總能量”不同于“生态系統的總能量”。

“流經生态系統的總能量”不同于“生态系統的總能量”。前者是“生産者固定的太陽能的總量”，指輸入生态系統的能量，是逐級遞減的，而後者的增減則是由輸入與輸出能量的多少所決定的，可能增加也可能減少；它們在生态系統發生、發展和成熟等過程中是變化的。根據發育狀态，總體上可将生态系統可分為三類：一是增長系統。能量的輸入超過輸出，總生産量超過總呼吸量，多餘的能量參與系統内部結構的改變；二是平衡系統。即能量的輸入和輸出相等，系統的淨生産量大緻等于零。三是衰老系統。能量輸出比輸入多，系統變小或較不活躍。

例題1下表是對某水生生态系統營養級和能量流動情況的調查結果，表中A、B、C、D分别表示不同的營養級，E為分解者。Pg表示生物同化作用固定能量的總量，Pn表示生物體貯存的能量（Pn=Pg-R），R表示生物呼吸消耗的能量。單位：10２千焦/m２/年

　　 分析回答：從能量輸入和輸出角度看，該生态系統的總能量是否增加?為什麼?

答案：增加。該生态系統輸入的總能量大于所有生物消耗能量之和或答Pg（生産者的）＞R（所有生物的呼吸消耗）

分析 有人一看到能量變化，就想到能量是逐級遞減的，而将此題答成“不能增加”。顯然，這是誤解。一個生态系統的總能量，一般指生物群落所貯存的能量的總和。判斷該生态系統總能量是否增加，應該比較總輸入和總消耗的數量。對本題目而言，該生态系統輸入的總能量是生産者固定的總能量[Pg=870.710２千焦/（m２/年）]輸出的總能量是所有生物呼吸消耗的能量[（R）=785.5千焦/（m２/年）]，輸入大于輸出，總能量增加。

四． 生态系統的物質循環

概念

在生态系統中，構成生物體的化學元素不斷地進行着從無機環境到生物群落，

又從生物群落回到無機環境的循環過程。這個過程就是生态系統的物質循環。

特點

廣大的空間：全球（生物圈）

漫長的時間：經曆地質過程

例題.（16分）

為研究森林群落在生态系統物質循環中的作用，美國一研究小組在某無人居住的落葉林區進行了3年實驗。實驗區是兩個毗鄰的山谷（編号1、2），兩個山谷各有一條小溪。1965年冬，研究人員将2号山谷中的樹木全部砍倒留在原地。通過連續測定兩條小溪下遊的出水量和硝酸鹽含量，發現2号山谷小溪出水量比樹木砍倒前升高近40%。兩條小溪中的硝酸鹽含量變化如圖所示。

請回答問題：

(1)大氣中的N2進入該森林群落的兩種途徑有____ 。在森林群落中，能從環境中直接吸收含氮無機物的兩大類生物是______ 。

(2)氮元素以N2、NO3-和__ 的形式被生物吸收，進入細胞後主要用于合成____ 兩類生物大分子。

(3)圖中顯示，1号山谷溪水中的硝酸鹽含量出現季節性規律變化，其原因是不同季節生物___ 。

(4)1966年5月後，2号山谷溪水中的硝酸鹽含量急劇升高，主要的兩個原因是____ 。

(5)硝酸鹽含量過高的水不宜飲用。在人體消化道中，硝酸鹽可轉變成亞硝酸鹽。NO2-能使DNA中C-G堿基對中的“C”脫氨成為“U”。上述發生突變的堿基對經兩次複制後，在該位點上産生的堿基對新類型是___ 、___ 。

(6)氮元素從森林群落輸出的兩種途徑是 ______。

(7)該實驗結果說明森林群落中植被的兩個主要作用是_______ 。

答案.（16分）

（1）生物固氮、閃電固氮 植物和微生物

（2） 蛋白質、核酸

（3）對硝酸鹽的利用量不同

（4）①喪失了植被對硝酸鹽的吸收

②動植被遺體分解後，産生的硝酸鹽進入小溪

（5）T-A、 U-A

（6）通過細菌的作用将硝酸鹽最終變成氮氣返回大氣、雨水的沖刷

（7）涵養水源、同化無機環境中的氮元素

五. 生态系統的信息傳遞

1 信息種類：物理信息，化學信息，行為信息

2.作用：

a.個體，生命活動的正常運行，離不開信息作用

b.種群，生物物種繁衍，離不開信息作用

c.群落和生态環境，調節生物的種間關系，維持生态系統穩定，決定能量流動與物質循環的方向和狀态。

六 能量流動，物質循環，信息傳遞的比較

七 生态系統的穩定性

1. 生态系統穩定性：生态系統所具有的保持或者恢複自身結構的功能相對穩定的能力。
2. 生态系統具有自我調節能力，負反饋調節是調節機制
3. 生态系統穩定要具備以下三個條件：

a.三大功能類群齊全，動植物種類及數量保持相對穩定的狀态

b.能量輸入輸出穩定

c.物質輸入輸出相對平衡

4.類型：抵抗力穩定性和恢複力穩定性

抵抗力穩定性：生态系統抵抗外界幹擾并使自身結構和功能保持原狀的能力。

恢複力穩定性：生态系統受到外界幹擾因素破壞後恢複到原狀的能力

生态系統中的組分越多，營養結構越複雜，其自我調節能力越強，抵抗力穩定性越高，被破壞後恢複力穩定性越差。

5.提高生态系統穩定性措施

a. 生态系統的自我調節能力不是無限的，當外界因素的強度超過一定限度的時候，生态系統的自我調節能力就會喪失。

b. 維持生态系統的穩定性就是減少對生态系統的幹擾。

c. 提高生态系統的穩定性，就是需要适當增加生态系統中的生物種類，以增加生态系統營養結構的複雜程度。

d. 人類利用強度較大的生态系統，相應的物質和能量人為投入。

6.抵抗力穩定性與恢複力穩定性比較

八 食物網中生物數量變化的分析與判斷

1. 第一營養級減少對其他物種的影響

第一營養級的生物減少時，會将連鎖的引發其後的各個營養級的動物減少

2.“天敵”一方減少，對被捕食者數量的變化

一條食物鍊中處于天敵地位的生物減少，則被捕食者的數量是先增加後減少，最後趨于穩定

3.中間營養級生物數量減少，另一生物的變動情況應視具體情況而定。沿不同的線路分析，結果不同時，應遵循以下規律：

①以中間環節少的作為分析依據，考慮方向和順序應從高營養級依次到低營養級。

②生産者相對穩定，即生産者比消費者穩定得多，所以當某一種群數量發生變化時，一般不用考慮生産者數量的增加或減小。

③處于最高營養級的種群且其食物有多種來源時，若其中一條食物鍊中斷，則該種群的數量不會發生較大變化。

口訣：食物網食物鍊，生物變動好判斷，首先你要有主見，環節少的先看見。

具體情況一：一級生物若減少，其他生物跟着跑。

具體情況二：如果天敵患了病，先增後減再穩定。

具體情況三：中間生物被捕殺，不同情況要分家。

九 生物多樣性

例析生态系統能量流動中的有關計算規律

一、食物鍊中的能量計算

1.已知較低營養級生物具有的能量（或生物量），求較高營養級生物所能獲得能量（或生物量）的最大值。

例1.若某生态系統固定的總能量為24000kJ，則該生态系統的第四營養級生物最多能獲得的能量是（ ）

A. 24kJ B. 192kJ C.96kJ D. 960kJ

解析：據題意，生态系統固定的總能量是生态系統中生産者（第一營養級）所固定的能量，即24000kJ，當能量的傳遞效率為20%時，每一個營養級從前一個營養級獲得的能量是最多的。因而第四營養級所獲得能量的最大值為：24000×20%×20%×20%=192kJ。

答案：D

規律：已知較低營養級的能量（或生物量），不知道傳遞效率，計算較高營養級生物獲得能量（或生物量）的最大值時，可按照最大傳遞效率20%計算，即較低營養級能量（或生物量）×(20%)n（n為食物鍊中由較低營養級到所需計算的營養級的箭頭數）。

2.已知較高營養級的能量（或生物量），求較低營養級應具備的能量（或生物量）的最小值。

例2.在一條有5個營養級的食物鍊中，若第五營養級的生物體重增加1 kg，理論上至少要消耗第一營養級的生物量為（ ）

A. 25 kg B. 125 kg C. 625 kg D. 3125 kg

解析：據題意，要計算消耗的第一營養級的生物量，應按照能量傳遞的最大效率20%計算。設需消耗第一營養級的生物量為X kg，則X=1÷(20%)4=625 kg。

答案：C

規律：已知能量傳遞途徑和較高營養級生物的能量（或生物量）時，若需計算較低營養級應具有的能量（或生物量）的最小值（即至少）時，按能量傳遞效率的最大值20%進行計算，即較低營養級的生物量至少是較高營養級的能量（或生物量）×5n（n為食物鍊中，由較低營養級到所需計算的營養級的箭頭數）。

3.已知能量的傳遞途徑和傳遞效率，根據要求計算相關生物的能量（或生物量）。

例3.在能量金字塔中，生産者固定能量時産生了240molO2，若能量傳遞效率為10%～15%時，次級消費者獲得的能量最多相當于多少mol葡萄糖？（ ）

A.0.04 B. 0.4 C.0.9 D.0.09

解析：結合光合作用的相關知識可知：生産者固定的能量相當于240÷6＝40mol葡萄糖；生産者的能量傳遞給次級消費者經過了兩次傳遞，按最大的能量傳遞效率計算，次級消費者獲得的能量最多相當于40×15%×15%＝0.9mol葡萄糖。

答案：C

規律：已知能量傳遞效率及其傳遞途徑時，可在确定能量傳遞效率和傳遞途徑的基礎上，按照相應的能量傳遞效率和傳遞途徑計算。

二、食物網中能量流動的計算

1.已知較高營養級從各食物鍊中獲得的比例，未告知傳遞效率時的能量計算。

例4.右圖食物網中，在能量傳遞效率為10%～20%時，假設每個營養級的生物從前一營養級的不同生物處獲得的能量相等。則人的體重每增加1 kg，至少需要消耗水藻 kg。

解析：由題意知：人從大魚和小魚處獲得的能量是相等的，小魚從蝦和水藻處獲得的能量是相等的，而且，題中“至少”需要多少，應按能量傳遞的最大效率計算。計算方法如下：

在“小魚→大魚→人”的傳遞途徑中，大魚的生物量至少為0.5÷20%＝2.5 kg，小魚的生物量至少為2.5÷20%＝12.5 kg；在“小魚→人”的傳遞途徑中，小魚的生物量至少是0.5÷20%＝2.5 kg。因此，小魚的生物量總量至少為12.5 2.5=15 kg。

同理：在“水藻→水蚤→蝦→小魚”的傳遞過程中，水藻的生物量至少是15÷2÷20%÷20%÷20%＝937.5 kg；在“水藻→小魚”的傳遞過程中，水藻的生物量至少是15÷2÷20%＝37.5 kg。因此，水藻的生物量總量至少為937.5 37.5=975 kg。

答案：975

規律：對于食物網中能量流動的計算，先應根據題意寫出相應的食物鍊并确定各營養級之間的傳遞效率，按照從不同食物鍊獲得的比例分别進行計算，再将各條食物鍊中的值相加即可。

2.已知較高營養級從各食物鍊中獲得的比例，在特定傳遞效率時的計算。

例5.若人的食物1/2來自植物，1/4來自小型食肉動物，1/4來自羊肉，若各營養級之間的能量傳遞效率為10%時，人增重1 kg需要消耗的植物為＿＿ kg。

解析：根據題意可畫出食物網（右圖），從題目要求可以判斷能量的傳遞效率為10%，根據人增重從不同途徑獲得能量的比例可計算如下：

植物→人：0.5÷10%＝5 kg；

植物→羊→人：0.25÷10%÷10%＝25 kg；

植物→羊→小型肉食動物→人：0.25÷10%÷10%÷10%＝250 kg；

因此：人增重1 kg共消耗植物5 25 250=280 kg。

答案：280

規律：對于食物網中能量流動的計算，先應根據題意寫出相應的食物網，根據特定的傳遞效率，按照從不同食物鍊獲得的比例分别計算，再将各條食物鍊中的值相加即可。

三、已知各營養級的能量（或生物量），計算特定營養級間能量的傳遞效率

例6.在某生态系統中，1隻2 kg的鷹要吃10 kg的小鳥，0.25 kg的小鳥要吃2 kg的昆蟲，而100 kg的昆蟲要吃1000 kg的綠色植物。若各營養級生物所攝入的食物全轉化成能量的話，那麼，綠色植物到鷹的能量傳遞效率為（ ）

A. 0.05% B. 0.5% C. 0.25% D. 0.025%

解析：根據題意，可根據能量傳遞效率的概念計算出各營養級之間的能量傳遞效率，再計算出綠色植物轉化為鷹的食物鍊中各營養級的生物量。即：10 kg的小鳥需要昆蟲的生物量=10÷（0.25÷2）=80 kg；80 kg的昆蟲需要綠色植物的生物量=80÷（100÷1000）=800 kg。

因此，從綠色植物→昆蟲→小鳥→鷹的生物量依次為800 kg→80 kg→10 kg→2 kg，則鷹轉化綠色植物的百分比為2/800×100%=0.25%。

答案：C

規律：要計算能量傳遞效率，可先根據各營養級的生物量計算出各營養級的傳遞效率，并推算出不同營養級的生物量，最後計算出所需計算轉化效率的較高營養級（本題中的鷹）的生物量（或能量）占較低營養級（本題中的植物）的比例即可。

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