1、一一 生态系统的结构生态系统的结构二二 生态系统的能量流动生态系统的能量流动三三 生态系统的生态系统的物质循环物质循环五五 生态系统的稳定性生态系统的稳定性生生态态系系统统四四 生态系统的信息传递生态系统的信息传递前面我们学习了生态系统的类型、结构和前面我们学习了生态系统的类型、结构和功能。既然人类弄清了各种生态系统的成分，功能。既然人类弄清了各种生态系统的成分，结构，也知道了它们如何通过能量流动和物质结构，也知道了它们如何通过能量流动和物质循环建立起有机的联系，形成一个统一的整体。循环建立起有机的联系，形成一个统一的整体。那么，人类能否在生物圈之外建造一个适于人那么，人类能否在生物圈之外建造
2、一个适于人类长期生活的生态系统呢？类长期生活的生态系统呢？思考思考美国的科学家们做了这样的实验。美国的科学家们做了这样的实验。生物圈生物圈号是号是19911991年在美国建立的一个占地约年在美国建立的一个占地约1200012000平方米的巨大温室。在内部建造了平方米的巨大温室。在内部建造了5 5种模拟世界的种模拟世界的各地景观的野生生物群落。从各地景观的野生生物群落。从19911991年年9 9 月月2626日起的两年日起的两年中，美国科学界进行了人工生物圈实验。八名男女科学中，美国科学界进行了人工生物圈实验。八名男女科学家自愿住进了一个由玻璃和钢架建成的家自愿住进了一个由玻璃和钢架建成的3.
3、13.1英亩的人造英亩的人造小世界里，从事两年的生态实验。除了一部电传机和电小世界里，从事两年的生态实验。除了一部电传机和电能供给外，他们与外界完全隔离，而且，除患严重疾病能供给外，他们与外界完全隔离，而且，除患严重疾病外，任何人不得离开这个地方。这项实验被称为生物圈外，任何人不得离开这个地方。这项实验被称为生物圈二号。二号。生物圈生物圈号号 生物圈二号就像一个巨大的生态球，在拱型玻璃罩生物圈二号就像一个巨大的生态球，在拱型玻璃罩下，里面有下，里面有3 8003 800种动植物。此外还有湖泊、沙漠、树种动植物。此外还有湖泊、沙漠、树林、草地和农田、楼房，以及制造人工风雨的装置。林、草地和农田、
4、楼房，以及制造人工风雨的装置。两年里，八位科学家要亲自饲养家禽、牲畜，两年里，八位科学家要亲自饲养家禽、牲畜，种植农作物，方能维持生活。在这里，任何东西种植农作物，方能维持生活。在这里，任何东西也不会浪费，都会循环使用，比如人吸入氧气呼也不会浪费，都会循环使用，比如人吸入氧气呼出二氧化碳，绿色植物进行光合作用则正好相反。出二氧化碳，绿色植物进行光合作用则正好相反。任何农药都严禁使用，庄稼有病虫害，将用瓢虫、任何农药都严禁使用，庄稼有病虫害，将用瓢虫、黄小蜂进行生物防治。黄小蜂进行生物防治。在这个生物圈里，科学家将对生态环境严格在这个生物圈里，科学家将对生态环境严格控制。如果食草动物过多，将引起
5、草地破坏，就控制。如果食草动物过多，将引起草地破坏，就必须猎食一些食草动物，如果一种植物灭亡了，必须猎食一些食草动物，如果一种植物灭亡了，他们将取出试管内储存的植物细胞，重新培养。他们将取出试管内储存的植物细胞，重新培养。科学家们需要进行大量的实验，才能维持生存、科学家们需要进行大量的实验，才能维持生存、净化环境，稍有不慎，生态危机就会出现。净化环境，稍有不慎，生态危机就会出现。但但1818个月之后，个月之后，“生物圈二号生物圈二号”系统严重失系统严重失去平衡：氧气浓度从去平衡：氧气浓度从21%21%降至降至14%14%，不足以维持研，不足以维持研究者的生命，输入氧气加以补救也无济于事；原究者
6、的生命，输入氧气加以补救也无济于事；原有的有的2525种小动物，种小动物，1919种灭绝；为植物传播花粉的种灭绝；为植物传播花粉的昆虫全部死亡，植物也无法繁殖。事后的研究发昆虫全部死亡，植物也无法繁殖。事后的研究发现：细菌在分解土壤中大量有机质的过程中，耗现：细菌在分解土壤中大量有机质的过程中，耗费了大量的氧气；而细菌所释放出的二氧化碳经费了大量的氧气；而细菌所释放出的二氧化碳经过化学作用，被过化学作用，被“生物圈二号生物圈二号”的混凝土墙所吸的混凝土墙所吸收，又打破了循环。收，又打破了循环。生物圈二号实验为世界瞩目，因为这项实验生物圈二号实验为世界瞩目，因为这项实验的成功不仅将对人类面临的环
7、境危机、能源危机的成功不仅将对人类面临的环境危机、能源危机提出有意义的解决途径，而且可以有效利用现有提出有意义的解决途径，而且可以有效利用现有资源，向宇宙空间、沙漠、海底进军。资源，向宇宙空间、沙漠、海底进军。“生物圈生物圈号号”实验室实验室1.1.科学家们为什么要建造科学家们为什么要建造“生物圈生物圈IIII号号”并进行并进行实验呢？实验呢？深入研究生态系统的结构和功能，并试验人类深入研究生态系统的结构和功能，并试验人类离开地球能否生存离开地球能否生存 2.2.在在“生物圈生物圈IIII号号”中模拟生物圈建立了哪些生中模拟生物圈建立了哪些生态系统？里面有哪些成分？态系统？里面有哪些成分？有微
8、型的森林、沙漠、农田、海洋、溪流；里有微型的森林、沙漠、农田、海洋、溪流；里面有土壤、水源、空气、太阳光，多种多样的面有土壤、水源、空气、太阳光，多种多样的动植物和微生物等成分。非生物的物质和能量、动植物和微生物等成分。非生物的物质和能量、生产者、消费者和分解者应有尽有。生产者、消费者和分解者应有尽有。3.3.八位科学家原打算在八位科学家原打算在“生物圈生物圈IIII号号”中自给自足中自给自足生活两年，为什么中途撤出了？这个实验过程中生活两年，为什么中途撤出了？这个实验过程中出现了什么问题？出现了什么问题？由于土壤中的碳与氧气反应生成二氧化碳，由于土壤中的碳与氧气反应生成二氧化碳，部分二氧化碳
9、又与建部分二氧化碳又与建“生物圈生物圈IIII号号”的混凝土中的混凝土中的钙反应生成碳酸钙，导致氧气含量由的钙反应生成碳酸钙，导致氧气含量由2121下下降到降到1414，二氧化碳含量猛增。，二氧化碳含量猛增。昆虫中除了白蚁、蟑螂和蝈蝈外基本死亡，昆虫中除了白蚁、蟑螂和蝈蝈外基本死亡，食物链等营养结构联系中断。食物链等营养结构联系中断。靠花粉传播繁殖的植物都灭绝了，粮食严靠花粉传播繁殖的植物都灭绝了，粮食严重减产。重减产。少量砍伐森林中的树木，森林的少量砍伐森林中的树木，森林的结构功能不会破坏。结构功能不会破坏。草原上适量放养牲畜，草原不至草原上适量放养牲畜，草原不至于破坏。于破坏。适度捕捉生态
10、系统中的动物，适度捕捉生态系统中的动物，也不会导致种群严重减小，更不也不会导致种群严重减小，更不会灭绝。会灭绝。生态系统中的生物既有出生也有死亡，生态系统中的生物既有出生也有死亡，既有迁入也有迁出；阳光、温度、水分等无既有迁入也有迁出；阳光、温度、水分等无机环境因素也在不断地改变。机环境因素也在不断地改变。生态系统在不断地发展变化着。但对于生态系统在不断地发展变化着。但对于一个相对成熟的生态系统来说，系统中的各一个相对成熟的生态系统来说，系统中的各种变化只要不超出一定限度，生态系统的结种变化只要不超出一定限度，生态系统的结构与功能就不会发生大的改变。构与功能就不会发生大的改变。这，就是生态系统
11、的稳定性这，就是生态系统的稳定性!生态系统具有保持或恢复自身结构和功能生态系统具有保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力，叫生态系统的稳定性。相对稳定的能力，叫生态系统的稳定性。一、生态系统稳定性的概念一、生态系统稳定性的概念生态系统稳定性的生态系统稳定性的主要方面主要方面抵抗力稳定性抵抗力稳定性恢复力稳定性恢复力稳定性原因原因:生态系统内部具有一定的自我调节能力生态系统内部具有一定的自我调节能力!这种能力是通过生态系统内部这种能力是通过生态系统内部 来实现的。来实现的。反馈机制反馈机制1.1.负反馈负反馈负反馈是比较常见的一种反馈，它的作用是能使负反馈是比较常见的一种反馈，它的作用是能使生态
12、系统达到和保持稳态，反馈的结果是抑制和生态系统达到和保持稳态，反馈的结果是抑制和减弱最初发生变化的那种成分所发生的变化减弱最初发生变化的那种成分所发生的变化在生态系统中关于正反馈的例子不多，例如，有在生态系统中关于正反馈的例子不多，例如，有一个湖泊受到了污染，鱼类的数量就会因为死亡一个湖泊受到了污染，鱼类的数量就会因为死亡而减少，鱼类死亡的尸体腐烂，又会进一步加重而减少，鱼类死亡的尸体腐烂，又会进一步加重污染，引起更多的鱼类的死亡。污染，引起更多的鱼类的死亡。2.2.正反馈正反馈生态系统的自我调节能力是无限的吗？生态系统的自我调节能力是无限的吗？不是！例如：不是！例如：生态系统抵抗外界干扰使自
13、身结构生态系统抵抗外界干扰使自身结构功能维持原状的能力。功能维持原状的能力。二、抵抗力稳定性和恢复力稳定性二、抵抗力稳定性和恢复力稳定性生态系统稳定性的两大内容生态系统稳定性的两大内容1 1、抵抗力稳定性、抵抗力稳定性2 2、恢复力稳定性、恢复力稳定性 生态系统受到外界干扰使自身结构生态系统受到外界干扰使自身结构功能破坏后恢复原状的能力。功能破坏后恢复原状的能力。抵抗力很强抵抗力很强抵抗力较弱抵抗力较弱抵抗力很强抵抗力很强抵抗力较弱抵抗力较弱抵抗力很强抵抗力很强抵抗力较弱抵抗力较弱抵抗力稳定性高的生态系统特征：抵抗力稳定性高的生态系统特征：、各营养级的生物种类多，食物网结构复杂、各营养级的生物
14、种类多，食物网结构复杂、各营养级的生物数量多，占有的能量多、各营养级的生物数量多，占有的能量多、生物代谢旺盛，能通过代谢消除各种、生物代谢旺盛，能通过代谢消除各种 干扰造成的不利影响。干扰造成的不利影响。来来源源抵抗力稳定性抵抗力稳定性、生物的种类、数量多，一定外来干扰、生物的种类、数量多，一定外来干扰 造成的变化占总量的比例小。造成的变化占总量的比例小。、能量流动与物质循环的途径多，一条、能量流动与物质循环的途径多，一条 途径中断后还有其他途径来代替。途径中断后还有其他途径来代替。恢复力强恢复力强恢复力弱恢复力弱恢复力弱恢复力弱恢复力较弱恢复力较弱抵抗力很强抵抗力很强抵抗力较弱抵抗力较弱对一
15、个生态系统来说，抵抗力稳定性与恢对一个生态系统来说，抵抗力稳定性与恢复力稳定性存在相反关系。复力稳定性存在相反关系。抵抗力抵抗力稳定性稳定性恢复力恢复力稳定性稳定性稳稳定定性性生物量、生态系统复杂程度等生物量、生态系统复杂程度等抵抗力稳定性与恢复力稳定性的关系抵抗力稳定性与恢复力稳定性的关系相反相反人类的生存离不开一个适宜人类的生存离不开一个适宜稳定的环境。稳定的环境。人类的发展离不开一个适宜人类的发展离不开一个适宜稳定的环境。稳定的环境。走持续发展的道路需要一个走持续发展的道路需要一个适宜稳定的环境。适宜稳定的环境。保持与提高生物的数量，保护生物的保持与提高生物的数量，保护生物的多样性，提高
16、生态系统的抵抗力稳定性。多样性，提高生态系统的抵抗力稳定性。保护草本、苔藓、地衣等耐性强，繁保护草本、苔藓、地衣等耐性强，繁殖快的小植物和各种小型动物，提高生态殖快的小植物和各种小型动物，提高生态系统的恢复力稳定性。系统的恢复力稳定性。保护和建设多种不同类型的局部生态保护和建设多种不同类型的局部生态系统，形成互补生态。提高生态系统的综系统，形成互补生态。提高生态系统的综合稳定性。合稳定性。实验实验:制作生态缸，观察稳定性（微生态系统）制作生态缸，观察稳定性（微生态系统）(一一)原理：原理：1 1、微生态系统的成分包括非生物的物质和、微生态系统的成分包括非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者
17、，缺少其能量、生产者、消费者、分解者，缺少其中一个或多个对生态系统的稳定性会造成中一个或多个对生态系统的稳定性会造成不同程度的影响；不同程度的影响；2 2、微生态系统应考虑不同营养级生物之间、微生态系统应考虑不同营养级生物之间合适比例，否则对物质循环、能量流动会合适比例，否则对物质循环、能量流动会造成一定程度的影响，影响其稳定性。造成一定程度的影响，影响其稳定性。（二）材料（二）材料（三）实验过程及注意事项（三）实验过程及注意事项1 1、生态缸可以制成封闭型或开放型，前者其、生态缸可以制成封闭型或开放型，前者其成分及比例更为严格，外界只提供光能成分及比例更为严格，外界只提供光能（提供散射光，不
18、能直射强光）；（提供散射光，不能直射强光）；2 2、放置生物一般必须有强生活力，数量适合；、放置生物一般必须有强生活力，数量适合；3 3、使沙土保持干燥，可在沙土上下铺垫一层、使沙土保持干燥，可在沙土上下铺垫一层塑料布。塑料布。（四）实验结果观察（实验指标）（四）实验结果观察（实验指标）1 1、包括植物、动物生活情况：种类、数量、包括植物、动物生活情况：种类、数量、生活能力、水质情况（颜色）及基质变化；生活能力、水质情况（颜色）及基质变化；2 2、定期观察；、定期观察；3 3、记下生态系统全部生物死亡、生态系统稳、记下生态系统全部生物死亡、生态系统稳定性破坏的时间；定性破坏的时间；4 4、注意
19、设置对照，分析不同成分或条件对生、注意设置对照，分析不同成分或条件对生态系统稳定性的影响。态系统稳定性的影响。1 1生态系统的结构和功能总是处于不断变化的生态系统的结构和功能总是处于不断变化的过程中，生态系统的稳定只是相对的稳定。过程中，生态系统的稳定只是相对的稳定。2 2生态系统的稳定性是生态系统所具有的一种生态系统的稳定性是生态系统所具有的一种能力。能力。3 3生态系统的稳定性包括抵抗力稳定性和恢复生态系统的稳定性包括抵抗力稳定性和恢复力稳定性。力稳定性。4 4生物圈是人类生存的唯一环境，而人类活动生物圈是人类生存的唯一环境，而人类活动的干扰正在全球范围内使生态系统偏离稳态，我的干扰正在全球范围内使生态系统偏离稳态，我们要保护并提高生态系统的稳定性。们要保护并提高生态系统的稳定性。
