生态系统的功能(二)及生态环境的保护

生态系统的功能（二）及生态环境的保护一、知识概述1、生态系统的物质循环：物质循环的概念、碳循环、氮循环；2、生态系统中的信息传递；3、生态系统的稳定性；4、人类活动对环境的影响；5、环境保护与可持续发展。二、重点知识归纳及讲解生态系统的功能包括：能量流动、物质循环、信息传递。（一）物质循环的概念（生物地球化学循环）1、物质循环的概念指生态系统中，组成生物体的C、H、O、N、P、S等化学元素，不断进行着从无机环境到生物群落，又从生物群落到无机环境的循环过程。（1）这里的“生态系统”指的地球上最大的生态系统，即生物圈。（2）这里的“物质”，是指组成生物体的基本化学元素。特点：带有全球性，反复循环利用。2、碳循环（1）碳的存在形式（2）循环形式：CO2。（3）循环过程：无机环境（CO2）生物群落（有机物）（4）碳循环平衡的破坏及后果①碳循环平衡遭破坏的原因：随着工业的迅速发展，人类大量燃烧煤炭和石油等化石燃料，使地层中经千百万年而积存的碳元素，在很短的时间内释放出来，打破了生物圈中碳循环的平衡，使大气中二氧化碳的含量持续迅速增加。②影响：大气中二氧化碳的增加，形成温室效应，导致气温升高。温室效应可加快极地冰川的融化，导致海平面上升，进而对陆地生态系统和人类的生存构成威胁。3、氮循环（1）氮循环过程（2）氮循环中的几个重要代谢过程比较基本过程相关微生物代谢类型在生态系统中的地位生物固氮N2→NH3根瘤菌、圆褐固氮菌、蓝藻异养需氧异养需氧自养需氧消费者分解者生产者硝化作用NH3、NH4＋→NO3－硝化细菌自养需氧生产者氨化作用含N有机物→NH3、NH4＋腐生细菌、真菌异养需氧分解者反硝化作用NO3－→N2反硝化细菌异养厌氧分解者4、能量流动和物质循环的关系能量流动物质循环形式以有机物形式流动以无机物形式循环过程沿食物链(食物网)流动在无机环境和生物群落间往复循环范围生态系统各营养级间生物群落与无机环境间特点单向流动、逐级递减往复循环、全球性联系①同时进行、相互依存②物质是能量流动的载体③能量是物质反复循环的动力（二）生态系统中的信息传递1、生态系统中的信息的种类（1）物理信息：以物理过程为传递形式的信息。如：鸟的鸣叫、萤火虫发光等。（2）化学信息：以化学物质为传递形式的信息。生态系统中可传递信息的化学物质有：酶、维生素、抗生素、生长素、性外激素等。例如：雄性昆虫通过性外激素来吸引异性；刺槐分泌某种化学物质来驱赶害虫等。（3）行为信息：动物的不同行为传递着不同的信息。例如：蜜蜂跳舞、孔雀开屏、毒蛇吐信等。（4）营养信息：在生态系统中，沿食物链各级生物要求有一定的比例，即所谓的“生态金字塔”规律。根据这样一个规律，生态系统中的食物链就构成了一个相互依存、相互制约的整体。在畜牧业、饲养业上营养信息规律有很大的作用。若要饲养动物，起始饲养的数量要依据饲料的多少而定；若要在草原放牧，起始放牧的家畜数量更要与牧草生长量、总量相匹配。思考：请判断下列各项属于什么信息？（1）哺乳动物的体温（2）鸟类鸣叫（3）红外线（4）萤火虫发光（5）植物分泌的化学物质（6）电磁波（7）昆虫发出的声音（8）昆虫的性信息素（9）植物开花（10）蓟的刺（11）紫外线（12）蜜蜂跳舞物理信息有：1、2、3、4、6、7、9、10、11；化学信息有：5、8；行为信息有：12。2、信息传递在生态系统中的作用（1）保证生命活动的正常进行；（2）维持生物种群的繁衍；（3）调节生物的种间关系，维持生态系统的稳定。（三）生态系统的稳定性1、概念指生态系统具有的保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力。生态系统综总是在发展变化中的，其稳定是相对的。2、包括：抵抗力稳定性和恢复力稳定性（1）抵抗力：生态系统抵抗干扰、保持原状的能力。影响抵抗力稳定性的因素：生态系统成分的复杂程度。生态系统成分越复杂→营养结构越复杂→自动调节能力越大→抵抗力稳定性越强。例如：热带雨林比苔原生态系统的抵抗力强。（2）恢复力：生态系统在遭到破坏、恢复原状的能力。生态系统越简单，其恢复力稳定性就越强。例如：热带雨林比苔原生态系统的恢复力差。（3）恢复力稳定性与抵抗力稳定性的关系：往往存在着相反的关系。3、生态系统的稳定性阈值事实：黄河中上游的黄土高原曾经森林茂密，山青水秀，但经过几百年的掠夺式开发，现已变成一片片荒山秃岭、水土流失严重、生态环境恶劣的生态系统。（1）任何生态系统对外界干扰的抵抗都有一定的限度或阈值。当外来干扰因素超过了生态系统的自我调节能力，生态系统不能恢复到原初状态时，就会引起生态失调，甚至导致生态危机。（2）生态系统稳定性阈值，取决于生态系统的成熟程度。生态系统抵抗力越高，阈值也越高；反之，抵抗力越低，稳定性阈值也越低。（四）人类活动对环境的影响1、环境污染：包括水质变差、大气变浊和废弃物堆积等。（1）水体污染：分为无机物污染和有机物污染。水体富营养化：由人类大量排放N、P等矿质元素引起。大量的N、P等物质引起藻类生物大量繁殖。这些生物死亡后又被细菌分解，则水中好氧菌的大量繁殖使水中溶解氧急剧下降，从而引起鱼类和其他水生动物大量死亡。水华：淡水中的水体富营养化；赤潮：海水中的水体富营养化。（2）大气污染①温室效应：形成原因：化石燃料的大量燃烧，导致大气中CO2增多。危害：全球气候变暖；海平面上升。②臭氧层破坏：形成原因：人类大量排放氟氯烃、核弹爆炸和大型喷气飞机的高空飞行等。危害：导致人类患皮肤癌、白内障等疾病；农作物减产。2、生物多样性的丧失（1）生物多样性的涵义：指地球上所有的植物、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。包括：遗传（基因）多样性、物种多样性、生态系统多样性。（2）生物多样性的价值以红树林为例，生物多样性有哪些方面的价值？（3）生物多样性面临威胁的原因①生存环境的改变和破坏（主要原因）。如：森林的超量砍伐、开垦草原、草原过度放牧、围湖造田等，破坏了环境如大熊猫。②掠夺式的开发利用。滥捕乱猎、滥采乱伐使生物多样性受到明显威胁。③环境污染。不少河流和湖泊遭到工业废水和生活污水的污染，导致其中的水生生物大量消失。④外来物种的入侵或引种缺少天敌的地区，往往使这些地区原有的物种的生存受到威胁。（五）环境保护与可持续发展1、环境污染的防治（1）实例：活性污泥法：利用人工培养或驯化的微生物去分解废水中的有机物，改变这些有机物的性质，从而使废水得到净化的方法。（2）防治的内容：主要是采取各种措施，解决从污染产生、发展、甚至消除的全过程中存在的有关问题。（3）防治的关键：从源头控制污染物的排放。针对水污染：准确调查主要的排放源，检测排入水体的废水和污水中的氮、磷浓度。针对大气污染：改进煤炭、石油等燃烧的脱硫工艺，减少有害气体的排放，多使用清洁能源。针对土壤污染：加强对生活垃圾和工业垃圾的管理，及时对废弃物进行分类、处理和再利用。2、生物多样性的保护（1）就地保护：是最为有效地措施。主要指建立自然保护区。如：青海鸟岛、长白山自然保护区。（2）迁地保护：通过建立植物园、动物园、水族馆、种子库和基因库等措施开展保护工作。（3）加强教育和法制管理①教育民众提高生物多样性保护的自觉性，积极参加生物多样性保护的各活动。②颁布和实施相关法律进行生物多样性的保护。颁布了《中华人民共和国森林法》《中华人民共和国野生动物保护法》《中国自然保护纲要》等，规定：对于珍惜濒危物种，要严格保护，除特殊需要经过批准，禁止一切形式的猎采和买卖。今天，可持续发展的观念已是针对全球性生态环境等问题形成的新思维。可持续发展的含义是“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、社会的持久而协调的发展。