高中生物：第4章《生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)》學(xué)案（蘇教版必修3）

1、第4章 生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1、舉例說明生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)。2、舉例說明生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)。3、舉例說明生態(tài)系統(tǒng)中的信息傳遞。4、關(guān)注生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)的維持。二、教材分析1、重點(diǎn)難點(diǎn)與疑點(diǎn)1教學(xué)重點(diǎn)（1）生態(tài)系中的能量流動(dòng)。（2）生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)。（3）生態(tài)系統(tǒng)中的信息傳遞。2教學(xué)難點(diǎn)（1）生態(tài)系中的能量流動(dòng)。（2）生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)。（3）生態(tài)系統(tǒng)中的信息傳遞。3教學(xué)疑點(diǎn)（1）生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)、物質(zhì)循環(huán)、信息傳遞（應(yīng)用）。（2）生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)的維持。2、教材解讀課 文解 讀一、生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)P74 第1段能量流動(dòng)的起點(diǎn)：生產(chǎn)者通過光合作用所固定的太陽能。流入生態(tài)系統(tǒng)的總能

2、量就是生產(chǎn)者通過光合作用所固定的太陽能的總量。光能流進(jìn)綠色植物體的量和速度要受多種因素的影響，如溫度、光照強(qiáng)度、水分、土壤中的礦質(zhì)元素等。一切影響到光合作用強(qiáng)度的因素都會(huì)影響到光能流入生態(tài)系統(tǒng)的總量和速度，換句說，影響生態(tài)系統(tǒng)對(duì)光能的利用率。P74 積極思維美國(guó)耶魯大學(xué)生態(tài)學(xué)家林德曼在對(duì)一個(gè)面積為50公頃的湖泊作了野外調(diào)查和室內(nèi)研究后，于1941年發(fā)表了一個(gè)老年湖泊內(nèi)的食物鏈動(dòng)態(tài)的研究報(bào)告。他用確切的數(shù)據(jù)說明，生物量從綠色植物向食草動(dòng)物、食肉動(dòng)物等按食物鏈的順序在不同營(yíng)養(yǎng)級(jí)上轉(zhuǎn)移時(shí)，有穩(wěn)定的數(shù)量級(jí)比例關(guān)系，通常后一級(jí)生物量只等于或者小于前一級(jí)生物量的1/10。林德曼把生態(tài)系統(tǒng)中能量的不同利用者

3、之間存在的這種必然的定量關(guān)系，叫作“十分之一定律”。如果把這種關(guān)系表現(xiàn)在圖上，用橫坐標(biāo)表示生物量，在縱坐標(biāo)上把食物鏈中各級(jí)消費(fèi)者的數(shù)量依次逐級(jí)標(biāo)出，那么，整個(gè)圖形就像一個(gè)金字塔，在生態(tài)學(xué)中稱之為群落中的數(shù)量金字塔。1942年，他又發(fā)表文章，說明生態(tài)系統(tǒng)中能量與物質(zhì)的流動(dòng)不同的營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間存在的定量關(guān)系，是維持所有生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的重要因素。林德曼的理論為生態(tài)科學(xué)打下了理論基礎(chǔ)。P75 第1段地球上所有的生態(tài)系統(tǒng)所需要的能量都來自太陽。生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)者綠色植物，通過光合作用，把太陽能固定在它們所制造的有機(jī)物中。生產(chǎn)者所固定的太陽能的總量便是流經(jīng)這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的總能量，其中一部分能量用于生產(chǎn)者自身的新陳代

4、謝等生命活動(dòng)，也就是通過呼吸作用被消耗掉了，另一部分能量隨著植物遺體和殘枝、敗葉等被分解者分解而釋放出來，還有一部分能量則被初級(jí)消費(fèi)者草食動(dòng)物攝入體內(nèi)。植物被草食動(dòng)物吃了以后，一部分作為糞便等排泄物被動(dòng)物排出體外，其余大部分則被動(dòng)物體所同化。這樣，能量就由植物體流入了動(dòng)物體，或者說，能量從第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)流入了第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)。草食動(dòng)物所同化的能量，一部分通過呼吸作用被消耗掉了；另一部分用于生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖等生命活動(dòng)。次級(jí)消費(fèi)者（肉食動(dòng)物）、三級(jí)消費(fèi)者（大型內(nèi)食動(dòng)物）等體內(nèi)的能量變化，與初級(jí)消費(fèi)者的情況大致相同。消費(fèi)者的尸體、糞便等與生產(chǎn)者的遺體、殘枝、敗葉一樣，也被微生物所利用，并通過微生物的呼吸作用，

5、將其中的能量放散到環(huán)境中去（如下圖）。生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)具有兩個(gè)明顯的特點(diǎn)：?jiǎn)蜗蛄鲃?dòng)和逐級(jí)遞減。單向流動(dòng)是指生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)只能從第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)流向第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)，再依次流向后面各個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)，一般不能夠逆向流動(dòng)，也不能夠循環(huán)流動(dòng)。逐級(jí)遞減是指輸入到一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量不可能百分之百地流入后一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)，能量在沿食物鏈流動(dòng)的過程中是逐級(jí)減少的。一般來說，在輸入到某一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量中，大約只有10%20%的能量能夠流動(dòng)到后一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)，也就是說，能量在相鄰的兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)間的傳遞效率大約是10%20%。為了形象地說明這個(gè)問題，可以將單位時(shí)間內(nèi)各個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)所得到的能量數(shù)值，由低到高繪制成圖，這樣就形成一個(gè)金字塔圖形，叫做

6、能量金字塔。從能量金字塔可以看出，在一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中，營(yíng)養(yǎng)級(jí)越多，在能量流動(dòng)過程中消耗的能量就越多。生態(tài)系統(tǒng)中的金字塔有三種類型：能量金字塔、生物數(shù)量金字塔和生物量金字塔，主要是能量金字塔。能量金字塔是指將單位時(shí)間內(nèi)各個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)所得到的能量數(shù)值由低到高繪制成的圖形，成金字塔形，稱為能量金字塔。從能量金字塔可以看出：在生態(tài)系統(tǒng)中，營(yíng)養(yǎng)級(jí)越多，在能量流動(dòng)過程中消耗的能量就越多。能量金字塔是沒有倒置。數(shù)量金字塔是指按各個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物數(shù)量繪制成的金字塔，這種類型的金字塔極易成倒置的金字塔，原因是只注重了生物的個(gè)體數(shù)量而忽略了生物個(gè)體生物量的大小。如一棵大樹上生活著幾百只昆蟲，同時(shí)也有幾只食蟲小鳥，按這三營(yíng)

7、養(yǎng)級(jí)的食鏈繪制的數(shù)量金字塔就是倒置的。生物量金字塔是指按各個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物所擁有的生物量繪制的金字塔，這種金字塔一般情況下是不會(huì)倒置的，但也有缺陷。如各個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物量是很難統(tǒng)計(jì)的，一般都以現(xiàn)存量代替生物量，在陸地生態(tài)系統(tǒng)中，各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的現(xiàn)存量是隨著營(yíng)養(yǎng)級(jí)的升高而減少，陸地生態(tài)系統(tǒng)中的生物量金字塔一般不會(huì)倒置。但在海洋生態(tài)系統(tǒng)中，第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物一般是海洋中的浮游植物，以藻類為主。藻類一般是單細(xì)胞的個(gè)體或多細(xì)胞的群體，繁殖速度很快，但生命周期很短，一般不積累生物量，游動(dòng)物對(duì)藻類的利用率很高，所以統(tǒng)計(jì)到的第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物往往低于浮游動(dòng)物的生物量而出現(xiàn)生物量金字塔的倒置現(xiàn)象。P75 第2段研究能量流動(dòng)的

8、意義： 幫助人們合理地調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)關(guān)系，使能量持續(xù)高效地流動(dòng)向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠?。人們培育農(nóng)作物優(yōu)良品種的目的主要有兩個(gè)：一是如何提高農(nóng)作物對(duì)光能的利用率；二是使能量流向?qū)θ藗冏钣幸娴牟课?，如禾谷類農(nóng)作物在盡可能地使能量流入種子中，馬鈴薯、甘薯等則盡可能地使其能量流入貯藏器官中。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的治蟲除草的目的就是要讓能量更多地流向農(nóng)作物，提高農(nóng)作物的產(chǎn)生。二、生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)P75 第3段在生態(tài)系統(tǒng)中，物質(zhì)從物理環(huán)境開始，經(jīng)生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者，又回到物理環(huán)境，完成一個(gè)由簡(jiǎn)單無機(jī)物到各種高能有機(jī)化合物，最終又還原為簡(jiǎn)單無機(jī)物的生態(tài)循環(huán)。通過該循環(huán)，生物得以生存和繁衍，物理環(huán)境得到

9、更新并變得越來越適合生物生存的需要。在這個(gè)物質(zhì)的生態(tài)循環(huán)過程中，太陽能以化學(xué)能的形式被固定在有機(jī)物中，供食物鏈上的各級(jí)生物利用。 生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)又稱為生物地化循環(huán)。能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)的兩個(gè)基本過程，正是這兩個(gè)基本過程使生態(tài)系統(tǒng)各個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間和各種成分（非生物成分和生物成分）之間組織成為一個(gè)完整的功能單位。但是能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的性質(zhì)不同，能量流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)最終以熱的形式消散，能量流動(dòng)是單方向的，因此生態(tài)系統(tǒng)必須不斷地從外界獲得能量。而物質(zhì)的流動(dòng)是循環(huán)式的，各種物質(zhì)都能以可被植物利用的形式重返環(huán)境。能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)都是借助于生物之間的取食過程而進(jìn)行的，但這兩個(gè)過程是密切相關(guān)不可分

10、割的，因?yàn)槟芰渴莾?chǔ)存在有機(jī)分子鍵內(nèi)，當(dāng)能量通過呼吸過程被釋放出來用以作功的時(shí)候，該有機(jī)化合物就被分解并以較簡(jiǎn)單的物質(zhì)形式重新釋放到環(huán)境中去。P75 積極思維P76 第1段自然界中水的循環(huán)地球表面約70%以上被水覆蓋著，它的分布如下表：水的循環(huán)過程是海洋、湖泊、河流和地表的水不斷蒸發(fā)，變成水蒸氣進(jìn)入大氣層。遇冷則凝結(jié)成雨、雪、雹、霰降落到地面，一部分重新流入河、湖，最后返回海洋。另一部分滲入土層成地下水。植物吸收的水分其中只有少量結(jié)合在機(jī)體的組織內(nèi)，而大部分通過蒸騰作用返回大氣。動(dòng)物和人類也不斷向周圍環(huán)境攝取水分，其中大部分水通過體表蒸發(fā)和排泄回到周圍環(huán)境中（但總量遠(yuǎn)比植物?。?。從整個(gè)地球看，總

11、的蒸發(fā)量和降水量是平衡的。如果把全球的降水量看作是100個(gè)單位，那么平均海洋蒸發(fā)量是84個(gè)單位，海洋接受降水量是77個(gè)單位；陸地蒸發(fā)量是16個(gè)單位，陸地接受降水量是23個(gè)單位，從陸地流入海洋的水量是7個(gè)單位，這就使海洋蒸發(fā)得到補(bǔ)償，從而達(dá)到平衡。自然界中碳的循環(huán)碳是構(gòu)成有機(jī)體最基本的元素，它占機(jī)體總干重的49%。自然界中碳的循環(huán)是從大氣二氧化碳蓄庫到生產(chǎn)者、消費(fèi)者、經(jīng)分解者回到大氣蓄庫里，即在空氣、水（溶解的二氧化碳和碳酸鹽兩種形式）跟生物體之間進(jìn)行的。碳循環(huán)的過程是大氣中的二氧化碳被綠色植物的光合作用固定，合成碳水化合物，供動(dòng)物和其他異養(yǎng)生物消耗。同時(shí)，消費(fèi)者和植物本身的呼吸作用、動(dòng)、植物遺

12、體的分解和燃料（包括泥炭、煤、石油）的燃燒、碳酸巖的溶解和風(fēng)化、火山活動(dòng)等不斷釋放出大量的二氧化碳送回到大氣和水的蓄庫里。海洋是最大的碳蓄庫，據(jù)估計(jì)海洋含碳量比空氣中多5060倍。它一方面來源于水生生物的呼吸作用，有機(jī)物分解以及陸地淋溶的碳酸鹽等；另一方面來源于大氣的溶解?？諝馀c水中的二氧化碳是很容易交換的，大氣中每年約有1000億噸的二氧化碳進(jìn)入水中，同時(shí)水中也有等量的二氧化碳進(jìn)入大氣。在生態(tài)系統(tǒng)中碳循環(huán)的速度很快，最快的在幾分鐘或幾小時(shí)內(nèi)返回大氣，一般在幾星期或幾個(gè)月之內(nèi)也將返回大氣。P76 第2段P76 積極思維氮以多種形式存在地球環(huán)境中，這些形式的轉(zhuǎn)化過程構(gòu)成氮的循環(huán)。N2在空氣中的數(shù)

13、量最大，占空氣的78%。不過高等植物不利用N2，而只能同化固定狀態(tài)的氮化物（如硝酸鹽和銨鹽等）。將N2還原為NH4+或氧化成硝酸鹽（NO3-）的過程叫固氮作用。工業(yè)上在高溫高壓下，將N2和H2合成NH3。每年以工業(yè)方法固定的氮約2.5×107噸，而自然界同樣可以固定氮，每年全球達(dá)10%多噸，為工業(yè)固氮的四倍。自然界中的固氮作用10%通過閃電或火山活動(dòng)、工業(yè)燃燒、森林火災(zāi)等完成，90%通過微生物完成。某些微生物把空氣中的游離氮固定轉(zhuǎn)化為含氮化合物的過程，稱為生物固氮作用。植物吸收銨鹽或硝酸鹽后將它們轉(zhuǎn)變?yōu)樵S多含氮有機(jī)物（主要是蛋白質(zhì)）。動(dòng)植物和微生物的殘骸及糞便是土壤中氮素的主要來源。

14、不過，植物并不能直接利用這些占土壤含氮量90%的含氮有機(jī)物。土壤中含有少量的各種氨基酸。它們來源于某些微生物的腐敗或植物根的分泌。植物根可以吸收這些氨基酸。土壤有機(jī)氮通過土壤微生物的氨化作用轉(zhuǎn)化成NH4+。氨又可以通過細(xì)菌的硝化作用氧化成硝酸鹽（NO3-）。NH4+和NO3-都可以被植物根系吸收和利用。土壤中的硝酸鹽可以由某些嫌氣細(xì)菌的反硝化作用轉(zhuǎn)化成N2而從土壤中逸出。下圖概括了氮循環(huán)的基本過程。P77 第1段磷是生物不可缺少的重要元素，生物的代謝過程都需要磷的參與，磷是核酸、細(xì)胞膜和骨骼的主要成分，高能磷酸在腺苷二磷酸（ADP）和腺苷三磷酸（ATP）之間可逆地轉(zhuǎn)移，它是細(xì)胞內(nèi)一切生化作用的

15、能量。磷不存在任何氣體形式的化合物，所以磷是典型的沉積型循環(huán)物質(zhì)。沉積型循環(huán)物質(zhì)主要有兩種存在相：巖石相和溶解鹽相。循環(huán)的起點(diǎn)源于巖石的風(fēng)化，終于水中的沉積。由于風(fēng)化侵蝕作用和人類的開采，磷被釋放出來，由于降水成為可溶性磷酸鹽，經(jīng)由植物、草食動(dòng)物和肉食動(dòng)物而在生物之間流動(dòng)，待生物死亡后被分解，又使其回到環(huán)境中。溶解性磷酸鹽，也可隨著水流，進(jìn)入江河湖海，并沉積在海底。其中一部分長(zhǎng)期留在海里，另一些可形成新的地殼，在風(fēng)化后再次進(jìn)入循環(huán)。    在陸地生態(tài)系統(tǒng)中，含磷有機(jī)物被細(xì)菌分解為磷酸鹽，其中一部分又被植物再吸收，另一些則轉(zhuǎn)化為不能被植物利用的化合物。同時(shí)

16、，陸地的一部分磷由徑流進(jìn)入湖泊和海洋。在淡水和海洋生態(tài)系統(tǒng)中，磷酸鹽能夠迅速地被浮游植物所吸收，而后又轉(zhuǎn)移到浮游動(dòng)物和其他動(dòng)物體內(nèi)，浮游動(dòng)物每天排出的磷與其生物量所含有的磷相等，所以使磷循環(huán)得以繼續(xù)進(jìn)行。浮游動(dòng)物所排出的磷又有一部分是無機(jī)磷酸鹽，可以為植物所利用，水體中其他的有機(jī)磷酸鹽可被細(xì)菌利用，細(xì)菌又被其他的一些小動(dòng)物所食用。一部分磷沉積在海洋中，沉積的磷隨著海水的上涌被帶到光合作用帶，并被植物所吸收。因動(dòng)植物殘?bào)w的下沉，常使得水表層的磷被耗盡而深水中的磷積累過多。磷是可溶性的，但由于磷沒有揮發(fā)性，所以，除了鳥糞對(duì)海魚的捕撈，磷沒有再次回到陸地的有效途徑。在深海處的磷沉積，只有在發(fā)生海陸變

17、遷，由海底變?yōu)殛懙睾?，才有可能因風(fēng)化而再次釋放出磷，否則就將永遠(yuǎn)脫離循環(huán)。正是由于這個(gè)原因，使陸地的磷損失越來越大。因此，磷的循環(huán)為不完全循環(huán)，現(xiàn)存量越來越少，特別是隨著工業(yè)的發(fā)展而大量開采磷礦加速了這種損失。據(jù)估計(jì)，全世界磷蘊(yùn)藏量只能維持100a左右，在生物圈中，磷參與循環(huán)的數(shù)量，目前正在減少，磷將成為人類和陸地生物生命活動(dòng)的限制因子。P77 第2段富營(yíng)養(yǎng)化指由于大量含氮、磷等生物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的污水，不斷排入湖泊、河口、海灣等緩流水體，引起水體中藻類及浮游生物和綠色植物迅速繁殖，使水體透明度下降，溶解氧減少，水質(zhì)惡化，魚類及其他水生生物大量死亡的現(xiàn)象。水體發(fā)生富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象時(shí)，隨著藻類及浮游生物種

18、類和數(shù)量的不同，水體反映出不同的顏色，一般由占優(yōu)勢(shì)的浮游生物的顏色決定，如藍(lán)色、紅色、棕色、乳白色等。這種富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象發(fā)生在江河湖泊叫做“水華”，發(fā)生在海洋叫做“赤潮”。  富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象，在地球演化的漫長(zhǎng)歷程中，是一個(gè)自然過程。由于水體堆積了大量 藻類及其他水生生物殘?bào)w，時(shí)間一長(zhǎng)湖泊變成沼澤，沼澤再變成陸地，這一自然過程，需要成千上萬年的時(shí)間緩慢進(jìn)行?，F(xiàn)在，由于人類的活動(dòng)日益頻繁，富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象已成為一個(gè)人工過程，人為排放到江河湖泊、海洋的工業(yè)廢水和生活污水中，含有大量氮、磷等物質(zhì)，大大促進(jìn)富營(yíng)養(yǎng)化過程，縮短了這一自然過程所需的時(shí)間。因此，人們便把富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象看成是水體質(zhì)量惡

19、化或水污染的一種標(biāo)志。    富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象一旦在水體中出現(xiàn)，水就不能被人畜直接利用。大量生物和有機(jī)物殘?bào)w在沉積于水的底層，在缺氧情況下，被一些微生物分解，產(chǎn)生甲烷、硫化氫等有害氣體。富營(yíng)養(yǎng)化的水體中還存在能使人畜中毒受害的亞硝酸鹽和硝酸鹽物質(zhì)。   出現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象的水體，不僅影響水體的處理和利用，造成經(jīng)濟(jì)水生生物（如魚類）的損失，而且恢復(fù)水體的清潔需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。因此，預(yù)防水體富營(yíng)養(yǎng)化十分重要。控制富營(yíng)養(yǎng)化產(chǎn)生最有效的辦法是防止含氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的污水進(jìn)入緩流水體，還可投放殺藻劑，控制藻類植物增生。三、生態(tài)系統(tǒng)中的信息傳遞P78

20、第1段生態(tài)系統(tǒng)除了能量流動(dòng)、物質(zhì)循環(huán)外，還存在著眾多的信息聯(lián)系。在生態(tài)系統(tǒng)的各個(gè)組成成員之間及各個(gè)成員的內(nèi)部都存在著信息交流，彼此間進(jìn)行著信息傳遞。這種信息傳遞又稱為信息流。生態(tài)系統(tǒng)中存在著信息流。生態(tài)系統(tǒng)信息流不僅包含著個(gè)體（物種）、種群和群落等不同水平上的信息，而且，所以生物的分類階元及其各部分都有特殊的信息聯(lián)系，從而賦予生態(tài)系統(tǒng)以新的特點(diǎn)。生態(tài)系統(tǒng)中信息的種類很多，依據(jù)信息的傳遞方式，一般可以劃分為物理信息、化學(xué)信息、行為信息和營(yíng)養(yǎng)信息四種類型。（1）物理信息光信息生態(tài)系統(tǒng)的維持和發(fā)展離不開光的參與，同樣，光信息在生態(tài)系統(tǒng)中占有重要的地位。在光信息傳遞的過程中，信源可以是初級(jí)信源也可以是

21、次級(jí)信源。例如，夏夜中雌雄螢火蟲的相互識(shí)別，雄蟲就是初級(jí)信源；而老鷹在高空中通過視覺發(fā)現(xiàn)地面上的兔子，由于兔子本身不會(huì)發(fā)光，它是反射太陽的光，所以它是次級(jí)信源。太陽是生態(tài)系統(tǒng)中光信息的主要初級(jí)信源。聲信息在生態(tài)系統(tǒng)中，聲信息的作用更大一些，尤其是對(duì)動(dòng)物而言。動(dòng)物更多是靠聲信息來確定食物的位置或發(fā)現(xiàn)敵害的存在的。我們最為熟悉的以聲信息進(jìn)行通訊的當(dāng)屬鳥類，鳥類的叫聲婉轉(zhuǎn)多變，除了能夠發(fā)出報(bào)警鳴叫外，還有許多其他叫聲。植物同樣可以接收聲信息，例如當(dāng)含羞草在強(qiáng)烈的聲音刺激下，就會(huì)有小葉合攏、葉柄下垂等反應(yīng)。聲信息的特點(diǎn)有：多方位性，接受者不一定要面向信源，聲音可以繞過障礙物；同步性，發(fā)出聲音信號(hào)時(shí)，動(dòng)

22、物的四肢軀干亦可發(fā)出信息；瞬時(shí)性，聲信息可在一瞬間發(fā)出，也可在一瞬間停止；多變量，聲音有許多變量，包括強(qiáng)度、頻率、音質(zhì)等，每個(gè)變量都可以提供一些信息，因此聲音信息的容量很大。電信息在自然界中存在許多生物發(fā)電現(xiàn)象，因此許多生物可以利用電信息在生態(tài)系統(tǒng)中活動(dòng)。大約有300多種魚類能產(chǎn)生0.22 V的微弱電壓，可以放出少量的電能，并且魚類的皮膚有很強(qiáng)的導(dǎo)電力，在組織內(nèi)部的電感器靈敏度也很高。魚群在洄游過程中的定位，就是利用魚群本身的生物電場(chǎng)與地球磁場(chǎng)間的相互作用而完成的。由于植物中的組織與細(xì)胞間存在著放電現(xiàn)象，因此植物同樣可以感受電信息。磁信息地球是一個(gè)大磁場(chǎng)，生物生活在其中，必然要受到磁力的影響。

23、候鳥的長(zhǎng)途遷徙、信鴿的千里傳書，這些行為都是依賴于自己身上的電磁場(chǎng)與地球磁場(chǎng)的作用，從而確定方向和方位。植物對(duì)磁信息也有一定的反應(yīng)，若在磁場(chǎng)異常的地方播種，產(chǎn)量就會(huì)降低。不同生物對(duì)磁的感受力是不同的。（2）化學(xué)信息化學(xué)信息主要是生命活動(dòng)的代謝產(chǎn)物以及性外激素等，有種內(nèi)信息素（外激素）和種間信息素（異種外激素）之分。種間信息素主要是次生代謝物（如生物堿、萜類、黃酮類）以及各種苷類、芳香族化合物等?，F(xiàn)在研究得比較清楚的有家蠶性信息素，其分子式如下：CH3CH2CH2CH=CHCH=CHCH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3。在生態(tài)系統(tǒng)中，化學(xué)信息有著舉足輕重的作用。在植物群落中，可

24、以通過化學(xué)信息來完成種間的競(jìng)爭(zhēng)，也可以通過化學(xué)信息來調(diào)節(jié)種群的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。有時(shí)，在同一植物種群內(nèi)也會(huì)發(fā)生自毒現(xiàn)象。在這些植物的早期生長(zhǎng)中，毒素可能降低幼小個(gè)體的成活率。然而，當(dāng)這種毒素在土壤中積累時(shí)，它們就能使植物自身死亡，減少生態(tài)系統(tǒng)中的植物擁擠程度。在動(dòng)物群落中，可以利用化學(xué)信息進(jìn)行種間、個(gè)體間的識(shí)別，還可以刺激性成熟和調(diào)節(jié)出生率。例如，獵豹和貓科動(dòng)物有著高度特化的尿標(biāo)志的信息，它們總是仔細(xì)觀察前獸留下的痕跡，并由此傳達(dá)時(shí)間信息，避免與棲居在此的對(duì)手遭遇。動(dòng)物還可以利用化學(xué)信息來標(biāo)記領(lǐng)域。群居動(dòng)物能夠通過化學(xué)信息來警告種內(nèi)其他個(gè)體。鼬遇到危險(xiǎn)時(shí)，由肛門排出有強(qiáng)烈臭味的氣體，它既是報(bào)警信息素，

25、又有防御功能。當(dāng)蚜蟲被捕食時(shí)，被捕食的蚜蟲立即釋放報(bào)警信息素，通知同類其他個(gè)體逃避。許多動(dòng)物分泌的性信息素，在種內(nèi)兩性之間起信息交流的作用。在自然界中，凡是雌雄異體，又能運(yùn)動(dòng)的生物都有可能產(chǎn)生性信息素。顯著的例子是，雄鼠的氣味可使幼鼠的性成熟大大提前。（3）行為信息動(dòng)植物的許多特殊行為都可以傳遞某種信息，這種行為通常被稱為行為信息。如教材中所述，蜜蜂的舞蹈行為就是一種行為信息。草原中有一種鳥，當(dāng)雄鳥發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)時(shí)就會(huì)急速起飛，并扇動(dòng)兩翼，給在孵卵的雌鳥發(fā)出逃避的信息。（4）營(yíng)養(yǎng)信息在生態(tài)系統(tǒng)中，沿食物鏈各級(jí)生物要求有一定的比例，即所謂的“生態(tài)金字塔”規(guī)律。根據(jù)這樣一個(gè)規(guī)律，生態(tài)系統(tǒng)中的食物鏈就構(gòu)成

26、了一個(gè)相互依存，相互制約的整體。在畜牧業(yè)、飼養(yǎng)業(yè)上營(yíng)養(yǎng)信息規(guī)律有很大的作用。若要飼養(yǎng)動(dòng)物，起始飼養(yǎng)的數(shù)量要依據(jù)飼料的多少而定；若要在草原放牧，起始放牧的家畜數(shù)量更要與牧草生長(zhǎng)量、總量相匹配。動(dòng)物和植物不能直接對(duì)營(yíng)養(yǎng)信息進(jìn)行反應(yīng)，通常需要借助于其他的信號(hào)手段。例如，當(dāng)生產(chǎn)者的數(shù)量減少時(shí)，動(dòng)物就會(huì)離開原生活地，去其他食物充足的地方生活，以此來減輕同種群的食物競(jìng)爭(zhēng)壓力。P79 第1段“自然選擇”、“適者生存”的本質(zhì)就是：只有那些具有足夠的接收、處理和利用信息能力的生物物種和個(gè)體，才能得到生存和發(fā)展。這是億萬年來地球生物進(jìn)化的基本事實(shí)。    作為耗散結(jié)構(gòu)的生態(tài)

27、系統(tǒng)，在其自身的演化歷程中始終與環(huán)境保持著能量、物質(zhì)和信息的不停頓交換。正是這種不間斷地交換與輸入、輸出，正是這種開放性，生態(tài)系統(tǒng)的功能才得以不斷地升級(jí)和進(jìn)化，生態(tài)系統(tǒng)的有序性才得以維持和強(qiáng)化。    環(huán)境是生態(tài)系統(tǒng)的信息源，當(dāng)綠色植物通過光合作用，把來自環(huán)境的太陽光以化學(xué)能的形式固定下來并輸入生態(tài)系統(tǒng)的同時(shí)，也就將信息引進(jìn)了系統(tǒng)。生態(tài)系統(tǒng)中充滿著各種物理信息，生物體代謝過程中產(chǎn)生的種種物質(zhì)，在系統(tǒng)中不斷傳遞著化學(xué)信息；生態(tài)系統(tǒng)中的食物鏈和食物網(wǎng)中又到處充滿著營(yíng)養(yǎng)信息，正是這些營(yíng)養(yǎng)信息同能量和物質(zhì)的協(xié)同作用，將地球生物圈中的數(shù)百萬個(gè)物種連續(xù)成一個(gè)整體；生

28、態(tài)系統(tǒng)中許多植物的異常表現(xiàn)和許多動(dòng)物的異常行為所包含的行為信息，常常預(yù)示著災(zāi)變或反映著環(huán)境的變化。P79 第2段信息在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的應(yīng)用：    農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)和自然生態(tài)系統(tǒng)一樣，具有各種各樣的信息傳遞。其中最主要的信息是科學(xué)技術(shù)。根據(jù)熱力學(xué)第一定律，物質(zhì)和能量是守恒的，既不能創(chuàng)造也不能消滅，人們只能利用“勢(shì)差”。但在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中加入科學(xué)技術(shù)這個(gè)生產(chǎn)力后，可以提高物質(zhì)的利用率和能量的轉(zhuǎn)化率。光信息在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的應(yīng)用    利用光信息調(diào)節(jié)和控制生物的發(fā)生發(fā)展。例如，利用各種昆蟲的趨光特點(diǎn)進(jìn)行誘殺。昆蟲都有趨光的特點(diǎn)，但不同昆蟲對(duì)各

29、種光波長(zhǎng)的反應(yīng)不完全相同，因此可用不同的光來誘殺害蟲。各種害蟲活動(dòng)時(shí)間不同，水稻二化螟、三化螟、玉米螟、棉紅鈴蟲、梨小食心蟲、小地蠶等，都在22時(shí)30分至4時(shí)30分活動(dòng)盛行。草木蛾、桃褐斑夜蛾及葡萄實(shí)紫褐夜蛾，都在夜間飛入果園刺吸果汁，所以夜間點(diǎn)燈誘殺效果好。    根據(jù)各種植物的光周期特性和經(jīng)濟(jì)器官不同，人工控制光周期達(dá)到早熟高產(chǎn)，在花卉上應(yīng)用很多，如短光照處理菊花使其在夏天開花供觀賞。在育種上利用光照處理調(diào)節(jié)不同光周期的植物，在同一時(shí)間開花進(jìn)行雜交，培育優(yōu)良品種。利用作物光周期不同，采取相應(yīng)措施提高產(chǎn)量，例如短日照作物黃麻，南種北移延長(zhǎng)生長(zhǎng)期，提高麻皮產(chǎn)量。養(yǎng)

30、雞業(yè)在增加營(yíng)養(yǎng)的基礎(chǔ)上延長(zhǎng)光照時(shí)間可以提高產(chǎn)蛋率。化學(xué)信息在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的應(yīng)用     自然界生物的某些行為是由少量的化學(xué)物質(zhì)的刺激引起的，如粘蟲成蟲具有趨光性，對(duì)蠟味特別敏感。生產(chǎn)上就利用這一點(diǎn)，在殺菌劑中調(diào)以蠟類物以誘殺之。聲信息在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的應(yīng)用     用一定頻率的聲波處理蔬菜、谷類作物及樹木等種子，可以提高發(fā)芽率，獲得增產(chǎn)。法國(guó)園藝家用耳機(jī)套在番茄上，讓它每天“欣賞”三小時(shí)的音樂，結(jié)果番茄重達(dá)2.5kg。前蘇聯(lián)、美國(guó)也有類似的報(bào)道。四、生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)的維持P79 第3段生態(tài)系統(tǒng)所具有的保持或恢復(fù)自身結(jié)構(gòu)和功能的相對(duì)穩(wěn)定的

31、能力稱為生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。如當(dāng)氣候干旱時(shí)，森林中的動(dòng)植物種類和數(shù)量一般不會(huì)有太大的變化，這說明森林生態(tài)系統(tǒng)具有抵抗氣候變化、保持自身相對(duì)穩(wěn)定的能力。生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性包括抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性等方面。    抵抗力穩(wěn)定性是指生態(tài)系統(tǒng)抵抗外界干擾并使自身的結(jié)構(gòu)和功能保持原狀的能力。如森林生態(tài)系統(tǒng)對(duì)氣候變化的抵抗能力就屬于抵抗力穩(wěn)定性。生態(tài)系統(tǒng)之所以具有抵抗力是因?yàn)樯鷳B(tài)系統(tǒng)具有一定的自動(dòng)調(diào)節(jié)能力。生態(tài)系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)能力的大小與生態(tài)系統(tǒng)中營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度有關(guān)，營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，自動(dòng)調(diào)節(jié)能力就越大；反之則自動(dòng)調(diào)節(jié)能力就越小。自動(dòng)調(diào)節(jié)能力有大有小，抵抗力穩(wěn)定性也有大有小。&

32、#160;   恢復(fù)力穩(wěn)定性是指生態(tài)系統(tǒng)在遭到外界干擾因素的破壞以后恢復(fù)到原狀的能力在河流生態(tài)系統(tǒng)被嚴(yán)重污染后，導(dǎo)致水生生物大量死亡，使河流生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能遭到破壞。如果停止污染物的排放，河流生態(tài)系統(tǒng)通過自身的凈化作用，還會(huì)恢復(fù)到接近原來的狀態(tài)。這說明河流生態(tài)系統(tǒng)具有恢復(fù)自身相對(duì)穩(wěn)定的能力。再如一片草地上發(fā)生火災(zāi)后，第二年就又長(zhǎng)出茂密的草本植物，動(dòng)物的種類和數(shù)量也能很快得到恢復(fù)。P80 第1段P80 第2段生態(tài)系統(tǒng)的一個(gè)重要特點(diǎn)是它常常趨向于達(dá)到一種穩(wěn)態(tài)或平衡狀態(tài)，這種穩(wěn)態(tài)是靠自我調(diào)節(jié)過程來實(shí)現(xiàn)的。調(diào)節(jié)主要是通過反饋進(jìn)行的。    當(dāng)生態(tài)系

33、統(tǒng)中某一成分發(fā)生變化時(shí)，它必然會(huì)引起其他成分的出現(xiàn)相應(yīng)的變化，這種變化又會(huì)反過來影響最初發(fā)生變化的那種成分，使其變化減弱或增強(qiáng)，這種過程就叫反饋。負(fù)反饋能夠使生態(tài)系統(tǒng)趨于平衡或穩(wěn)態(tài)。生態(tài)系統(tǒng)中的反饋現(xiàn)象十分復(fù)雜，既表現(xiàn)在生物組分與環(huán)境之間，也表現(xiàn)于生物各組分之間和結(jié)構(gòu)與功能之間，等等。前者在第三節(jié)種群部分已有敘述。生物組分之間的反饋現(xiàn)象。在一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中，當(dāng)被捕食者動(dòng)物數(shù)量很多時(shí)，捕食者動(dòng)物因獲得充足食物而大量發(fā)展；捕食者數(shù)量增多后，被捕食者數(shù)量又減少；接著，捕食者動(dòng)物由于得不到足夠食物，數(shù)量自然減少。二者互為因果，彼此消長(zhǎng)，維持著個(gè)體數(shù)量的大致平衡。這僅是以兩個(gè)種群數(shù)量的相互制約關(guān)系的簡(jiǎn)單例

34、子。說明在無外力干擾下，反饋機(jī)制和自我調(diào)節(jié)的作用，而實(shí)際情況要復(fù)雜得多。所以當(dāng)生態(tài)系統(tǒng)受到外界干擾破壞時(shí)，只要不過分嚴(yán)重，一般都可通過自我調(diào)節(jié)使系統(tǒng)得到修復(fù)，維持其穩(wěn)定與平衡。     生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力是有限度的。當(dāng)外界壓力很大，使系統(tǒng)的變化超過了自我調(diào)節(jié)能力的限度即“生態(tài)閾限”時(shí)，它的自我調(diào)節(jié)能力隨之下降，以至消失。此時(shí)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)被破壞，功能受阻，以致整個(gè)系統(tǒng)受到傷害甚至崩潰，此即通常所說的生態(tài)平衡失調(diào)。拓展閱讀一、生態(tài)金字塔 生態(tài)金宇塔指各個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的數(shù)量關(guān)系，一般提及能量金字塔、數(shù)量金字塔和質(zhì)量金字塔。 能量金字塔：由于生態(tài)系統(tǒng)中能量在沿食物鏈或食物

35、網(wǎng)朝前流動(dòng)時(shí)，各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物均因呼吸消耗及未被下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)利用等原因，而造成能量流動(dòng)逐級(jí)遞減，能量流入下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的有效傳遞率僅為上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)所同化能量的10%20%，因而，當(dāng)將各營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量按數(shù)值表示出來時(shí)，應(yīng)呈現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)級(jí)別越低，能量值越大，營(yíng)養(yǎng)級(jí)別越高者，所得到的能量必定越少，若把第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)能量用體積表示放于底座上，則隨營(yíng)養(yǎng)級(jí)別升高，能量體積恰好構(gòu)成金字塔形，稱之為能量金字塔。能量金字塔是絕不會(huì)倒置的。而且營(yíng)養(yǎng)級(jí)別低的生物，能量數(shù)值大，生物個(gè)體的數(shù)量多，生物體質(zhì)量也大，營(yíng)養(yǎng)級(jí)別高的生物，能量數(shù)值較小，生物個(gè)體數(shù)量少，生物體質(zhì)量小。如：獅在生態(tài)系統(tǒng)中的營(yíng)養(yǎng)級(jí)別較高，所擁有的能量值較小，個(gè)體數(shù)量較少，

36、所有個(gè)體的生物質(zhì)量也小。 生物量金字塔：足以每個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物量繪制的金字塔。這種類型的金字塔在陸地生態(tài)系統(tǒng)中一般是不會(huì)倒置的。但它的缺點(diǎn)是忽略了一些單細(xì)胞生物，由于其生命周期短，不積累生物量，又加上在測(cè)定生物量時(shí)是以現(xiàn)存量為依據(jù)的，所以在海洋生態(tài)系統(tǒng)中，生物量金字塔會(huì)出現(xiàn)倒置現(xiàn)象，即出現(xiàn)浮游動(dòng)物的生物量多于浮游植物的生物量的現(xiàn)象。 生物數(shù)量金字塔：是以每個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物個(gè)體數(shù)量為依據(jù)繪制的金字塔。這種類型的金字塔的缺點(diǎn)是忽略了個(gè)體的大小，即有的生物體個(gè)體數(shù)很少，但每個(gè)個(gè)體的生物量卻很大。如一棵大樹上的幾百只昆蟲。所以這種類型的金字塔也往往出現(xiàn)倒置的現(xiàn)象。二、生態(tài)系統(tǒng)是隨時(shí)間而進(jìn)化的信息系統(tǒng)生態(tài)系

37、統(tǒng)是由生物與非生物環(huán)境各個(gè)相互作用的部分組成的組織化整體。系統(tǒng)內(nèi)各部分的相互作用構(gòu)成反饋環(huán)，從而達(dá)到某種程度的自我控制。系統(tǒng)內(nèi)各部分相互作用而給予系統(tǒng)未來狀態(tài)以某種限制（給無限可能的未來狀態(tài)以限制，從而使未來狀態(tài)多少可以預(yù)測(cè)），系統(tǒng)內(nèi)有相互作用，就有信息儲(chǔ)存。一個(gè)系統(tǒng)現(xiàn)有狀態(tài)的獲得，也就是信息的獲得，系統(tǒng)就是信息攜帶者。因此，一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)控制系統(tǒng)，一個(gè)信息系統(tǒng)。捕食者被捕食者負(fù)反饋生態(tài)系統(tǒng)通過內(nèi)部各部分之間的相互作用而達(dá)到某種狀態(tài)，同時(shí)獲得信息。系統(tǒng)內(nèi)的信息表現(xiàn)為控制機(jī)制。系統(tǒng)每獲得新的信息，意味著系統(tǒng)內(nèi)控制機(jī)制的進(jìn)一步完善。例如，生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)食物鏈的上、下層的捕食者與被捕食者之間的相互作

38、用構(gòu)成一個(gè)負(fù)反饋環(huán)：捕食者數(shù)量增長(zhǎng)導(dǎo)致被捕食者數(shù)量下降，當(dāng)后者數(shù)量下降到某一限度，捕食者因食物減少而數(shù)量下降，從而被捕食者數(shù)量逐漸上升，后者數(shù)量上升到某種程度又導(dǎo)致捕食者數(shù)量增長(zhǎng)（下圖）。如此而達(dá)到一個(gè)相互控制的穩(wěn)定狀態(tài)，并有信息儲(chǔ)存。假如捕食者或被捕食者一方發(fā)生了進(jìn)化改變，雙方關(guān)系也發(fā)生改變，最后有可能達(dá)到一個(gè)新的穩(wěn)定狀態(tài)，并有新的信息儲(chǔ)存，同時(shí)系統(tǒng)內(nèi)的控制機(jī)制進(jìn)一步完善化、復(fù)雜化。這個(gè)過程也是一種進(jìn)化過程。所以，生態(tài)系統(tǒng)是能隨時(shí)間而進(jìn)化的組織化的信息系統(tǒng)，系統(tǒng)之所以能進(jìn)化是因?yàn)橄到y(tǒng)內(nèi)的生物在進(jìn)化。捕食者被捕食者負(fù)反饋食物鏈上、下層的捕食者與被捕食者之間的相互作用構(gòu)成一個(gè)負(fù)反饋環(huán)，捕食者種群

39、個(gè)體數(shù)量的增長(zhǎng)導(dǎo)致被捕食者種群個(gè)體數(shù)量的下降從另一個(gè)角度來看，生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)靠外部能量輸入和內(nèi)部能量消耗而維持其有序（組織化）結(jié)構(gòu)的開放系統(tǒng)。具體來說，生態(tài)系統(tǒng)是靠捕獲、轉(zhuǎn)換太陽能（或其他形式的能），并借系統(tǒng)內(nèi)的能量流動(dòng)（消耗）而驅(qū)動(dòng)內(nèi)部物質(zhì)流和信息流，保持系統(tǒng)處于一種所謂“遠(yuǎn)離平衡態(tài)的穩(wěn)定態(tài)”。這種狀態(tài)在一定條件下會(huì)失去穩(wěn)定，并產(chǎn)生新的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。失去原有結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生新結(jié)構(gòu)，就是進(jìn)化過程。當(dāng)生命在3538億年前出現(xiàn)于地球上時(shí)，最早的、最簡(jiǎn)單的微生物生態(tài)系統(tǒng)就建立起來了。自那以后，地球上的生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)歷了一系列不可逆的改變。就地球生態(tài)系統(tǒng)總體而言，隨著生物的進(jìn)化，隨著生物本身組織化程度的提高和多樣性

40、的增長(zhǎng)，生態(tài)系統(tǒng)也隨著時(shí)間而趨向于復(fù)雜化、有序化。就廣義的進(jìn)化概念而言，生態(tài)系統(tǒng)的歷史演變過程實(shí)質(zhì)上是進(jìn)化過程，但并不是生物學(xué)意義上的進(jìn)化，與基于遺傳系統(tǒng)的生物學(xué)進(jìn)化過程不同，在這種場(chǎng)合下用演化一詞更合適些。但為了方便起見，此處我們?nèi)匀挥眠M(jìn)化。三、物質(zhì)循環(huán)的類型生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)可以分為水循環(huán)、氣體型循環(huán)和沉積型循環(huán)三種類型。水的主要循環(huán)路線是從地球表面通過蒸發(fā)(包括植物的蒸騰作用)進(jìn)入大氣圈，同時(shí)又不斷地通過降水從大氣圈返回到地球表面。每年地球表面的蒸發(fā)量與全球降水量是相等的，因此，這兩個(gè)相反的過程能夠處于一種平衡狀態(tài)。水循環(huán)對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)具有非常重要的意義。任何生物的生命活動(dòng)都離不開水，水?dāng)y

41、帶著大量的礦質(zhì)元素在全球周而復(fù)始地循環(huán)，極大地影響著各類營(yíng)養(yǎng)元素在地球上的分布。此外，水還有調(diào)節(jié)大氣溫度等重要生態(tài)作用。氣體型循環(huán)包括氮、碳和氧等元素的循環(huán)。在氣體型循環(huán)中，物質(zhì)的主要貯存庫是大氣和海洋，循環(huán)過程與大氣和海洋密切相關(guān)，具有明顯的全球性，循環(huán)性能也最為完善。屬于氣體型循環(huán)的物質(zhì)，其分子或某些化合物常以氣體形式參與循環(huán)過程。沉積型循環(huán)包括磷、硫、鈣、鉀、鈉、鎂、鐵、碘、銅等物質(zhì)的循環(huán)。這些物質(zhì)的分子或化合物沒有氣體狀態(tài)，其貯存庫主要是巖石、沉積物、土壤等，與大氣沒有密切聯(lián)系。這些物質(zhì)主要是通過巖石的風(fēng)化和沉積物的分解，轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢员簧锢玫臓I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，轉(zhuǎn)化的速率是緩慢的，而海底沉積物

42、轉(zhuǎn)化為巖石圈成分更是一個(gè)緩慢的過程，時(shí)間要以數(shù)千年記。由于這些物質(zhì)不是以氣體形式參與循環(huán)的，因此，循環(huán)的全球性不像氣體型循環(huán)表現(xiàn)得那么明顯。氣體型循環(huán)和沉積型循環(huán)雖然具有不同的特點(diǎn)，但是，它們都受到能量的驅(qū)動(dòng)，并且都依賴于水的循環(huán)。生物圈水平上的生物地化循環(huán)研究，主要是研究水、碳、氧、氮、磷等元素的全球循環(huán)過程。人類活動(dòng)對(duì)生物地化循環(huán)產(chǎn)生的巨大影響，使這方面的研究尤為重要。與自然發(fā)生的循環(huán)過程相比，人類對(duì)生物地化循環(huán)的干擾可以說是有過之而無不及。例如，人類活動(dòng)已經(jīng)使大氣中的二氧化碳含量明顯增加，排入海洋的汞量已經(jīng)增加了1倍，鉛輸入海洋的速率大約相當(dāng)于自然過程的40倍。四、生態(tài)系統(tǒng)中信息傳遞的主

43、要方式生態(tài)系統(tǒng)中的各個(gè)組成成分相互聯(lián)系成為一個(gè)統(tǒng)一體，它們之間的聯(lián)系除了能量流動(dòng)和物質(zhì)交換之外，還有一種非常重要的聯(lián)系，那就是信息傳遞。生物之間交流的信息是生態(tài)系統(tǒng)中的重要內(nèi)容，通過它可以把同一物種之間，以及不同物種之間的“意愿”表達(dá)給對(duì)方，從而在客觀上達(dá)到自己的目的。其主要方式有：1物理信息包括聲、光、顏色等。這些物理信息往往表達(dá)了吸引異性、種間識(shí)別、威嚇和警告等作用。比如，毒蜂身上斑斕的花紋、猛獸的吼叫都表達(dá)了警告、威脅的意思；螢火蟲通過閃光來識(shí)別同伴；紅三葉草花的色彩和形狀就是傳遞給當(dāng)?shù)赝练浜推渌ハx的信息。 2化學(xué)信息生物依靠自身代謝產(chǎn)生的化學(xué)物質(zhì)，如酶、生長(zhǎng)素、性誘激素等來傳遞信息。非洲草原上的豺用小便劃出自己的領(lǐng)地范圍，正是小便中獨(dú)有的氣味警告同類：“小心，別進(jìn)來,這是我的地盤?！痹S多動(dòng)物平常都是分散居住，在繁殖期依靠雌性動(dòng)物身上發(fā)出的特別氣息性誘激素聚集到一起繁殖后代。值得一提的是有些“肉食性”植物也是這樣，如生長(zhǎng)在我國(guó)南方的豬籠草就是利用葉子中脈頂端的“罐子”分泌蜜汁，來引誘昆蟲進(jìn)行捕食的。3營(yíng)養(yǎng)信息食物和養(yǎng)分的供應(yīng)狀況也是一種信息。老鷹以田鼠為食，田鼠多的地方能夠吸引饑餓的老鷹前來捕食。再如，加拿大哈德遜是一家歷史悠久的大皮毛公司，由于地理位置關(guān)系，他們收購(gòu)的多是亞寒帶針葉林中動(dòng)物的