專題09-種群、群落和生態(tài)系統(tǒng)(記憶版)

專題09種群、群落和生態(tài)系統(tǒng)種群和群落一、種群的特征1.種群概念生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個體叫做種群。2.種群的特征（1）種群密度指種群在單位面積或單位體積中的個體數(shù)量。種群密度是種群最基本的數(shù)量特征。（2）種群密度調(diào)查方法標志重捕法：在被調(diào)查種群的活動范圍內(nèi)，捕獲一部分個體，做上標記后再放回原來的環(huán)境，經(jīng)過一段時間后再進行重捕，根據(jù)重捕到的動物中標記個體數(shù)占總個體數(shù)的比例，估算種群密度。樣方法：在被調(diào)查種群的分布范圍內(nèi)，隨機選取若干個樣方，通過計數(shù)每個樣方內(nèi)的個體數(shù)，求得每個樣方的種群密度，以所有樣方種群密度的平均值作為該種群的種群密度估計值。（3）出生率和死亡率出生率：是指種群中單位數(shù)量的個體在單位時間內(nèi)新產(chǎn)生的個體數(shù)目。死亡率：是指種群中單位數(shù)量的個體在單位時間內(nèi)死亡的個體數(shù)目。（4）遷入率和遷出率遷入率：單位時間內(nèi)遷入的個體數(shù)目占該種群個體總數(shù)的比率。遷出率：單位時間內(nèi)遷出的個體數(shù)目占該種群個體總數(shù)的比率。（5）年齡組成年齡組成：是指種群中各年齡期的個體數(shù)目比例。年齡組成是預(yù)測種群密度變化趨勢的重要指標。年齡組成有三種類型：增長型、穩(wěn)定型、衰退型。（6）性別比例性別比例：是指種群中雌雄個體數(shù)目比例。性別比例對種群密度也有一定的影響。二、種群數(shù)量的變化1.種群的數(shù)量變化有增長、波動、穩(wěn)定、下降幾種類型。2.種群數(shù)量變化的影響因素有內(nèi)部因素有出生率、死亡率，年齡組成、性別比例、遷入率、遷出率；外部因素有氣候、食物、天敵、傳染病等。3.種群數(shù)量變化增長曲線的兩種類型是“J”型和“S”型。（1）“J”型增長曲線：是無限增長曲線，呈指數(shù)增長的曲線。條件是在食物和空間條件充裕、氣候適宜、沒有敵害等條件下，種群的數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長，第二年的數(shù)量是第一年的λ倍。（2）“S”型增長曲線:種群經(jīng)過一定時間的增長后，數(shù)量趨于穩(wěn)定的增長曲線。自然界的資源和空間總是有限的，當種群密度增大時，種內(nèi)競爭就會加劇，以該種群為食的動物的數(shù)量也會增加，這就會使種群的出生率降低，死亡率增高。當死亡率增加到與出生率相等時，種群的增長就會停止，有時會穩(wěn)定在一定的水平。在環(huán)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(shù)量稱為環(huán)境容納量，又稱K值。三、群落的結(jié)構(gòu)1.生物群落是指在同一時間內(nèi)聚集在一定區(qū)域中各種生物種群的集合。2.群落的物種組成是區(qū)別不同群落的重要特征。群落中物種數(shù)目的多少稱為豐富度。3.種間關(guān)系：是指不同生物之間的關(guān)系，包括互利共生、寄生、競爭、捕食等。4.生物群落的結(jié)構(gòu)：是指群落中各種生物在空間上的配置情況，包括垂直結(jié)構(gòu)和水平結(jié)構(gòu)等方面。（1）垂直結(jié)構(gòu)：生物群落在垂直方向上具有明顯的分層現(xiàn)象，這就是生物群落的垂直結(jié)構(gòu)。森林植物的分層與對光的利用有關(guān)，群落下面各層要比上層的光照弱，不同植物適于在不同的光照強度下生長。這種垂直結(jié)構(gòu)顯著提高了群落利用陽光等環(huán)境資源的能力。群落中植物的垂直結(jié)構(gòu)又為動物創(chuàng)造了多種多樣的棲息空間和食物條件，因此，動物也有類似的分層現(xiàn)象。（2）水平結(jié)構(gòu)：在水平方向上的分區(qū)段現(xiàn)象，就是生物群落的水平結(jié)構(gòu)。由于地形的變化、土壤濕度和鹽堿度的差異、光照強度的不同、生物自身生長特點的不同，以及人與動物的影響等因素，不同地段往往分布著不同的種群，同一地段上種群密度也有差別，它們常呈鑲嵌分布。四、群落的演替1.概念：隨著時間的推移，一個群落被另一個群落代替的過程，就叫演替。2.演替的類型包括：初生演替和次生演替。初生演替：指在一個從來沒有被植物覆蓋的地面或者是原來存在過植被、但被徹底消滅了的地方發(fā)生的演替。如：沙丘、火山巖、冰川泥上進行的演替。次生演替：指在原油植被雖然已不存在，但原有的土壤條件基本保留，甚至還保留了植物的種子或者其他繁殖體（如能發(fā)芽的地下莖）的地方發(fā)生的演替。如：火災(zāi)后的草原、過量砍伐的森林、棄耕的農(nóng)田上進行的演替。3.發(fā)生在裸巖上的演替屬于初生演替，經(jīng)歷了裸巖階段、地衣階段、苔蘚階段、草本植物階段、灌木階段、森林階段。發(fā)生在棄耕農(nóng)田上的演替屬于次生演替。4.人類活動往往使群落演替按照不同于自然演替的速度和方向進行。（砍伐森林、填湖造地、捕殺動物；退耕還林、還草、還湖）易錯提醒易錯提醒1.對種群數(shù)量變化曲線理解不透(1)種群數(shù)量變化與種群數(shù)量增長種群數(shù)量變化包括增長、波動和下降等,“J”型曲線和“S”型曲線研究的只是種群數(shù)量的增長。(2)對“λ”的理解Nt=N0λt,λ代表種群數(shù)量增長倍數(shù),不是增長率。λ>1時,種群密度增大;λ=1時,種群密度保持穩(wěn)定;λ<1時,種群密度減小。(3)K值不是一成不變的K值會隨著環(huán)境的改變而發(fā)生變化,當環(huán)境遭到破壞時,K值會下降;反之,K值會上升。(4)種群增長率和增長速率的區(qū)別①種群增長率是指種群中增加的個體數(shù)占原來個體數(shù)的比例,通常用百分比表示。②增長速率是指某一段時間內(nèi)增加的個體數(shù)與時間的比值。在坐標圖上可用某時間內(nèi)對應(yīng)曲線的斜率表示,斜率大則增長速率快。③在“J”型曲線中,種群增長率基本不變,增長速率逐漸增大;在“S”型曲線中,種群增長率逐漸減小,增長速率先增大后減小。2.對種間關(guān)系概念模糊,似是而非(1)競爭和捕食的區(qū)別①競爭是兩種或兩種以上的生物為了爭奪資源、空間等生活條件而發(fā)生斗爭,并不以直接獲得食物為目的。②捕食則是一種生物以另一種生物為食,目的是獲得食物與能量,用以維持自身的生存。以下情況不屬于捕食:一種生物以非生物為食,如牛飲水;一種生物以同種的幼體為食,如鱸魚以本種的幼魚為食,這屬于種內(nèi)斗爭。(2)寄生與腐生的區(qū)別寄生是從活的生物體內(nèi)獲得營養(yǎng)物質(zhì);腐生是從死的生物體內(nèi)獲得營養(yǎng)物質(zhì)。(3)種內(nèi)斗爭與競爭的區(qū)別簡記為:“同斗爭”,“異競爭”?！巴窢帯?同種生物爭奪資源和空間是種內(nèi)斗爭,如公羚羊爭奪配偶?！爱惛偁帯?不同生物爭奪資源和空間是競爭,如水稻和稗草爭奪陽光。3.對群落演替的種類及過程界定不清(1)演替過程中一個群落取代另一個群落,是一種“優(yōu)勢取代”而非“取而代之”,如形成森林后,喬木占據(jù)優(yōu)勢地位,但森林中仍有灌木、草本植物、苔蘚等。(2)任何環(huán)境下的演替都要最終達到一個成熟階段,這時候群落和周圍環(huán)境處于相對平衡的穩(wěn)定狀態(tài)。此時物種與環(huán)境之間高度協(xié)調(diào),能量和物質(zhì)的利用率高,生態(tài)系統(tǒng)抵抗力穩(wěn)定性也高。(3)決定群落演替的根本原因存在于群落內(nèi)部。群落之外的環(huán)境條件,諸如氣候、地貌、土壤和火等,?？沙蔀橐鹧萏娴闹匾獥l件。生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性一、生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)1.生態(tài)系統(tǒng)：由生物群落和它的無機環(huán)境相互作用而形成的統(tǒng)一整體。地球上最大的生態(tài)系統(tǒng)是生物圈。2.生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括兩方面的內(nèi)容：生態(tài)系統(tǒng)的成分；食物鏈和食物網(wǎng)。3.生態(tài)系統(tǒng)一般都包括以下四種成分：非生物的物質(zhì)和能量:包括陽光、熱能、空氣、水和無機鹽等；生產(chǎn)者：自養(yǎng)生物（主要是綠色植物）；消費者：動物，包括植食性動物、肉食性動物、雜食性動物、寄生性動物：分解者：能將動植物遺體殘骸中的有機物分解為無機物，主要是營腐生和細菌、真菌。4.生態(tài)系統(tǒng)中各成分的地位和作用：生產(chǎn)者是生態(tài)系統(tǒng)的基石。消費者的存在，能夠加快生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)。此外，消費者對于植物的傳粉和種子的傳播等具有重要作用。如果沒有分解者，動植物的遺體和動物的排遺物會堆積如山，生態(tài)系統(tǒng)就會崩潰。因此生產(chǎn)者、消費者和分解者是緊密聯(lián)系，缺一不可的。5.在一個生態(tài)系統(tǒng)中，許多食物鏈彼此相互交錯連接成的復(fù)雜營養(yǎng)結(jié)構(gòu)，就是食物網(wǎng)。6.生產(chǎn)者——綠色植物屬于第一營養(yǎng)級；直接以植物為食的昆蟲是初級消費者，屬于第二營養(yǎng)級；次級消費者——青蛙屬于第三營養(yǎng)級；三級消費者——蛇屬于第四營養(yǎng)級；四級消費者——鷹屬于第五營養(yǎng)級。7.食物網(wǎng)越復(fù)雜，生態(tài)系統(tǒng)抵抗外界干擾的能力就越強。食物鏈和食物網(wǎng)是生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)，生態(tài)系統(tǒng)的能量流動和物質(zhì)循環(huán)就是沿著這種渠道進行的。二、生態(tài)系統(tǒng)的能量流動（一）概念：生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化、散失的過程，稱為生態(tài)系統(tǒng)的能量流動。（二）能量流動的過程1.地球上幾乎所有的生態(tài)系統(tǒng)所需要的能量大都來自太陽能,這些能量中大約只有1%以可見光的形式，被生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)者通過光合作用轉(zhuǎn)化為化學能，固定在有機物中。2、起點：生產(chǎn)者固定太陽能3、途徑：食物鏈和食物網(wǎng)4.能量形式的變化：太陽能→生物體內(nèi)有機物中的化學能→熱能5.能量在食物鏈中流動的形式：化學能6.能量散失的主要途徑：呼吸作用；主要形式是熱能（三）能量流動的特點1.單向流動，能量只能從前一營養(yǎng)級流向后一營養(yǎng)級，而不能反向流動；2.逐級遞減，傳遞效率為10-20%。3.將單位時間各個營養(yǎng)級的能量數(shù)值，由低到高繪制成圖，這樣就形成了一個金字塔圖形，就叫作能量金字塔。從中可以看出，在一個生態(tài)系統(tǒng)中，營養(yǎng)級越多，在能量流動過程中消耗的能量就越多。生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動一般不超過四～五個營養(yǎng)級。4.研究生態(tài)系統(tǒng)中能量流動，可以幫助人們科學規(guī)劃、設(shè)計人工生態(tài)系統(tǒng)，使能量得到最有效的利用。人們研究生態(tài)系統(tǒng)中能量流動的主要目的，就是設(shè)法調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)的能量流動關(guān)系，使能量流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠帧Ｈ⑸鷳B(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)（一）生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)：在生態(tài)系統(tǒng)中，組成生物體的C、H、O、N、P、S等元素，都不斷進行著從無機環(huán)境到生物群落，又從生物群落回到無機環(huán)境的循環(huán)過程。這里說的生態(tài)系統(tǒng)是指地球上最大的生態(tài)系統(tǒng)——生物圈，其中的物質(zhì)循環(huán)帶有全球性，所以又叫生物地球化學循環(huán)。（二）碳循環(huán)：1.碳在無機環(huán)境與生物群落之間是以CO2的形式進行循環(huán)的。2.特點：在物質(zhì)循環(huán)過程中，無機環(huán)境中的物質(zhì)可以被生物群落反復(fù)利用；能量流動則不同，能量在流經(jīng)生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級時，是逐級遞減的，而且是單方向的流動，而不是循環(huán)。3.生態(tài)系統(tǒng)的主要功能是進行能量流動和物質(zhì)循環(huán)。這兩者既有聯(lián)系，又有區(qū)別，是相輔相承，密不可分的統(tǒng)一整體。物質(zhì)作為能量的載體，使能量沿著食物鏈（網(wǎng)）流動；能量作為動力，使物質(zhì)能夠不斷地在無機環(huán)境與生物群落之間循環(huán)往返。四、生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞1.信息的種類：物理信息、化學信息、行為信息等。2.生態(tài)系統(tǒng)中的光、聲、溫度、濕度、磁力等，通過物理過程傳遞的信息，稱為物理信息。其來源可以是無機環(huán)境，也可以是生物。3.生物在生命活動過程中，產(chǎn)生一些可以傳遞信息的化學物質(zhì)，如植物的生物堿、有機酸等代謝產(chǎn)物，以及動物的性外激素等，這就是化學信息。如昆蟲、魚類以及哺乳類等生物體中都存在能傳遞信息的化學物質(zhì)——信息素。4.動物的特殊行為，對于同種或異種生物也能夠傳遞某種信息，即生物的行為特征可以體現(xiàn)為行為信息。如雄鳥在求偶是會進行復(fù)雜的“求偶炫耀”。5.信息傳遞在生態(tài)系統(tǒng)中的作用：①生命活動的正常進行，種群的繁衍離不開信息的作用；②信息的傳遞還能調(diào)節(jié)生物的種間關(guān)系，以維持的穩(wěn)定。6.信息傳遞在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用有兩個方面：⑴一是提高農(nóng)產(chǎn)品或畜產(chǎn)品的產(chǎn)量⑵而是對有害動物進行控制7.目前控制生物危害的技術(shù)大致有化學防治，生物防治，機械防治等。人們越來越傾向于利用對人類生存環(huán)境無污染的生物防治，這其中有些就是利用信息傳遞的作用。五、生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性1.生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性：生態(tài)系統(tǒng)所具有的保持或恢復(fù)自身結(jié)構(gòu)和功能相對穩(wěn)定的能力。2.負反饋調(diào)節(jié)在生態(tài)系統(tǒng)中普遍存在，它是生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)能力的基礎(chǔ)。3.生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力不是無限的，當外界干擾因素的強度超過一定限度時，生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力迅速喪失，生態(tài)系統(tǒng)就到了難以恢復(fù)的程度。4.生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性表現(xiàn)在兩個方面：在生物學上就把生態(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，稱為抵抗力穩(wěn)定性；另一方面是生態(tài)系統(tǒng)在受到外界干擾因素的破壞以后恢復(fù)到原狀的能力，叫做恢復(fù)力穩(wěn)定性。5.不同生態(tài)系統(tǒng)在這兩種穩(wěn)定性的表現(xiàn)上有著一定的差別。一般來說，生態(tài)系統(tǒng)中的組分越多，食物網(wǎng)越復(fù)雜，其自我調(diào)節(jié)能力就越強，抵抗力穩(wěn)定性就越高。6.提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性：①一方面要控制對生態(tài)系統(tǒng)的干擾程度，對生態(tài)系統(tǒng)的利用應(yīng)該適度，不應(yīng)該超過生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力；②另一方面，對人類利用強度較大的生態(tài)系統(tǒng)，應(yīng)該實施相應(yīng)的物質(zhì)、能量投入，保證生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)與功能的協(xié)調(diào)。易錯提醒易錯提醒1.不能準確界定生態(tài)系統(tǒng)的成分(1)判斷生產(chǎn)者時要注意是否為自養(yǎng)型生物,若為自養(yǎng)型生物,則為生產(chǎn)者。(2)判斷消費者時要特別注意異養(yǎng)型、非腐生等關(guān)鍵詞,植物、微生物都有可能成為消費者。(3)判斷分解者的主要依據(jù)是能否把動植物的遺體、殘枝敗葉等轉(zhuǎn)變成無機物,即營腐生生活,如蚯蚓。2.對生態(tài)系統(tǒng)能量流動的概念及過程混淆不清(1)能量流動中的兩個比較①生態(tài)系統(tǒng)中同化量和攝入量的比較。同化量為每一營養(yǎng)級通過攝食并轉(zhuǎn)化成自身有機物的能量,攝入量是消費者攝入的能量,同化量=攝入量-糞便量。消費者產(chǎn)生的糞便中的能量,不屬于該營養(yǎng)級同化的能量,而是屬于上一營養(yǎng)級同化的能量。②能量傳遞效率與能量利用效率的比較。a.能量傳遞效率:能量在沿食物鏈流動的過程中,逐級減少,若以“營養(yǎng)級”為單位,能量在相鄰兩個營養(yǎng)級之間的傳遞效率約為10%~20%。b.能量利用效率:流入最高營養(yǎng)級的能量占生產(chǎn)者能量的比值。在一個生態(tài)系統(tǒng)中,營養(yǎng)級越多,在能量流動過程中消耗的能量就越多,因此食物鏈越短,能量利用效率越高。(2)生態(tài)系統(tǒng)能量流動過程分析①生態(tài)系統(tǒng)的能量流動不單指能量的輸入和輸出過程,還包括能量的傳遞和轉(zhuǎn)化過程。②散失的熱能不可以被生產(chǎn)者固定再次進入生態(tài)系統(tǒng),故能量流動單向不循環(huán)。③有些分解者可為消費者提供能量,如人吃蘑菇,雞吃蚯蚓等,但分解者不可為生產(chǎn)者提供能量。3.對生態(tài)系統(tǒng)的兩種穩(wěn)定性界定不清(1)抵抗力穩(wěn)定性與恢復(fù)力穩(wěn)定性并不都呈負相關(guān)。在某些特殊生態(tài)系統(tǒng)中,抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性都很低,如北極苔原生態(tài)系統(tǒng)和荒漠生態(tài)系統(tǒng)。(2)抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性的判斷某一生態(tài)系統(tǒng)在徹底破壞之前,受到外界干擾,遭到一定程度的破壞而恢復(fù)的過程,應(yīng)視為抵抗力穩(wěn)定性,如河流輕度污染的凈化;若遭到徹底破壞,則其恢復(fù)過程應(yīng)為恢復(fù)力穩(wěn)定性,如火災(zāi)后草原的恢復(fù)等。人與環(huán)境1．人口增長對生態(tài)環(huán)境的影響包括：人均耕地減少，燃料需求增加，植被破壞，水、礦產(chǎn)資源短缺，環(huán)境污染加劇。2．我國在控制人口增長的同時，還加大了保護資源和環(huán)境的力度，如植樹種草,退耕還林、還草、還湖,防治沙漠化；加強生物多樣性保護和自然保護區(qū)建設(shè)，以及推進生態(tài)農(nóng)業(yè)。3．全球性生態(tài)環(huán)境問題主要包括全球氣候變化；水資源短缺；臭氧層破壞；酸雨；土地荒漠化；海洋