专题十 个体、种群、群落、生态系统和生物多样性

统内的生物群落和无机环境之间所形成的反复的循环运动。地球上最大的生态系统是生物圈，所以物质循环带有全球性，称为生物地球化学循环。重点掌握碳循环过程，如图10-3所示。

图10-3

③物质循环和能量流动的关系。生态系统的能量流动是随着物质循环而进行的，二者互为因果、相辅相成，具有不可分割的联系。生态系统的各成分中，通过能量流动和物质循环而紧密地联系在一起，形成一个统一的整体。

4．生物多样性

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。生物多样性包括遗传多样性。物种多样性和生态系统多样性。 遗传多样性是指种内基因的变化，包括分子、细胞和个体三个水平的遗传变异度，它是生命进化和物种分化的基础。

物种多样性是指某特定地理区域内动物、植物及微生物种类的丰富性，它是人类生存和发展的基础。物种资源是农、林、牧、副、渔各类经营的主要对象，它为人类提供了必要的生活物质。

生态系统多样性是指生物及其生存环境所构成的综合体。生态系统的类型极其多样，但是所有生态系统都保持着各自的生态过程。生态过程主要是指生态系统的组成、结构与功能在时间上的变化和生态系统的生物组分之间及其环境之间的相互作用或相互关系。不论是对一个小的生态系统而言或是从全球范围来看，这些生态过程对于所有生物的生存、进化和持续发展都是至关重要的。

保护生物多样性就是在基因、物种和生态系统三个层次上采取保护战略和保护措施。

5．生态平衡

生态系统发展到一定的阶段，它的生产者、消费和分解者之间能够较长时间地保持着一种动态的平衡，也就是它的能量流动和物质循环能够较长时间地保持着一种动态的平衡。 ①生态平衡的原理即为生态系统的自我调节。自我调节能力的大小与生态系统中的成分和营养结构的复杂程度呈正相关。但生态系统的自动调节能力是有限度的，当外来的干扰超过的这个限度，生态平衡就会遭到破坏。

②破坏生态平衡的因素有自然因素和人为因素两类。自然因素是指自然中客观存在的一些不可抗拒的力量，如火山爆发、山崩海啸、台风等自然灾害；人为的因素是指人类对自然的不合理利用，工农业发展带来的环境污染所造成的。生态系统遭到破坏的3个标志性特征是植被的破坏、食物链的破坏和环境污染。

③保持生态平衡是人类可持续发展的基础。

6．生态系统的稳定性

生态系统所具有的保持或恢复自身结构和功能的相对稳定的能力称为生态系统的稳定性。如当气候干旱时，森林中的动植物种类和数量一般不会有太大的变化，这说明森林生态系统具有抵抗气候变化、保持自身相对稳定的能力。生态系统的稳定性包括抵抗力稳定性和恢复力稳定性等方面。

抵抗力稳定性是指生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构和功能保持原状的能力。如森林生态系统对气候变化的抵抗能力就属于抵抗力稳定性。生态系统之所以具有抵抗力是因为生态系统具有一定的自动调节能力。生态系统自动调节能力的大小与生态系统中营养结构的复杂程度有关，营养结构越复杂，自动调节能力就越大；反之则自动调节能力就越小。自动调节能力有大有小，抵抗力稳定性也有大有小。

恢复力稳定性是指生态系统在遭到外界干扰因素的破坏以后恢复到原状的能力在河流生态系统被严重污染后，导致水生生物大量死亡，使河流生态系统的结构和功能遭到破坏。如果停止污染物的排放，河流生态系统通过自身的净化作用，还会恢复到接近原来的状态。这说明河流生态系统具有恢复自身相对稳定的能力。再如一片草地上发生火灾后，第二年就又长出茂密的草本植物，动物的种类和数量也能很快得到恢复。 有许多证据表明，抵抗力和恢复力之间存在着相反的关系，具有高抵抗力稳定性的生态系统，其恢复力的稳定性是低的，反之亦然。但是一个抵抗力与恢复力都很低的生态系统，它的稳定性当然也是很低。如冻原生态系统，它的生产者主要是地衣，地衣对环境的变化很敏感，很容易被破坏，它的生长又很慢，一旦因某种原因使地衣遭到破坏后就很难恢复，从而导致生态系统的崩溃。如森林生态系统与杂草生态系统相比较，森林生态系统自动调节能力强，抗干扰的能力也强。森林比较能忍受温度的变动，也较能抵抗干旱和虫害的危害。一次春寒可能把树木的新叶冻死，但树木很快就能长出另外的新叶来。但如果将森林生态系统中的乔木全部砍掉，这个森林生态系统就很难恢复到原来的样子。尽管杂草生态系统的抵抗力稳定性不如森林生态系统，但如一场大火将杂草全部烧光，形成次生裸地，第二年又恢复成一个杂草生态系统。所以以恢复力稳定性来恒量生态系统的调节能力，杂草生态系统的恢复力显然比森林高。 7．生态农业

在农田生态系统中，为了保持农业生产的可持续发展，人们设计了农业生态系统良性循环的模式，如桑基鱼塘生态农业等。 生态农业是指运用生态学原理，在环境与经济协调发展的思想指导下，应用现代科学技术建立起来的多层次、多功能的综合农业生产体系。生态系统中能量多级利用和物质循环再生是生态学的一条基本原理。食物链是生态系统能量流动和物质循环的主渠道，它既是一条能量转换链，也是一条物质传递链，从经济上看还是一条价值增值链。因此，遵循这个原理，就可以合理设计食物链，使生态系统中的物质和能量被分层次多级利用，使生产一种产品时产生的有机废物，成为生产另一种产品的投入，也就是使废物资源化，以便提高能量转化率，减少环境污染。

生态系统中的各种生物之间存在着相互依存、相互制约的关系。在农业生态系统中，人们可以利用生物种群之间的关系，对生物种群进行人为调节。在生态系统中增加有害生物的天敌种群，可以减轻有害生物的危害。

【经典例题解析】

例题1 脊椎动物在自然界长期存在的基本单位是（ ） A．个体 B．雌雄成对(♂♀) C．种群 D．群落

解析 种群是生物生存的基本单位，也是生物进化的基本单位。不论是无脊椎动物还是脊椎动物，也不论是动物还是植物，自然界中的所有生物都是如此。个体离开了群体后都将不能长期生存。雌雄成对是种群内部的求偶繁殖行为，不是生存的基本单位。群落是通过复杂的种间关系而有机组合在一起的多种生物的集群，群落内部的各种生物都以种群为基本单位存在的。

答案 C

例题2 图10-4为某种群在不同生态环境中的增长曲线，请仔细分析图中曲线后回答下列问题：

图10-4

(1)如果种群处在一个理想的环境中，没有资源和空间的限制，种群内个体的增长曲线是_______，用达尔文进化的观点分析，这是由于生物具有________特性。

(2)如果将该种群置于有限制的自然环境中，种群内个体数量的增长曲线是________，用达尔文的进化观点分析图中的阴影部分表示_______________。

(3)影响种群密度的主要因素是种群的_______、_________、________和_________。 解析 种群增长的基本模式有两种：一是假定无资源、空间等限制条件下的指数增长模式，因为资源和空间是无限大的，所以生物可以充分发挥它的繁殖潜力，即达尔文自然选择学说中的“过渡繁殖”，种群数量的增长呈指数式增长，如图中曲线a；二是有资源、空间等限制条件下的逻辑斯谛增长模式，因为在实际的生态系统，资源和空间都是有限的，种群增长的起始阶段，种群很小，每个个体都能有足够的资源和空间，所以还以某种形式的指数增长模式增长，但随着种群数量的增加，每个个体得到的资源和拥有的空间越来越小，生存压力越来越大，种群内某些个体因承受不了生存压力而死亡。死亡率开始增加，种群增长速度放慢。越接近环境的容纳量，种群的增长速度越慢，达到环境容纳量时，种群内的出生率和死亡率相等，种群的增长率等于零，如图中的曲线b。

答案 (1)a 过渡繁殖 (2)b 通过生存斗争被淘汰的个体数量 (3)年龄组成 性别比例 出生率 死亡率

例题3 图10-5是在某一生态系统中，在一定的时间内3个种群数量的变化曲线，A是自养生物。请分析回答：

图10-5

(1)在这个生态系统中，A、B、C3种生物的营养结构可能是___________。

(2)A和B的关系是_______，B和C的关系是________，种群_______可能是草食类动物。 (3)如果B生物被大量捕杀，该生态系统就会受到破坏，从而使其_______能力受到影响，其调节途径是___________。

(4)如果B代表的一类善于奔跑的黄羊、瞪羚等动物，你认为该生态系统的类型最可能是_____________。

解析 生态系统的物质和能量是顺着营养结构这条渠道流动的。由于能量流动是逐级递减的，处于各营养级的生物种群密度也随之减少。图中A是自养生物，属于生产者，密度应最大B与A的曲线起伏相似，但B种群的数量是随A种群的数量变化而变化，由此可判断B是以A为食的食草动物；图中C曲线的波峰和波谷与A是完全相对的，但与B有明显的相随关系，而且是随B种群数量的变化而变化，可判断C是以B为食的肉食性动物。因此B是食草动物，C是以食草动物为食的肉食性动物，在一个平衡的生态系统中B和C之间是能够保持着一种动态的平衡关系，这种关系是长期相互选择的结果。第4小题中提到善于奔跑的动物是草原生态系统中大型动物的特点，因为草原生态中没有高大的乔木，障碍物少，大型动物又无处躲避，为了逃避食肉动物的捕食，在与食肉动物的相互选择中，形成了善于奔跑的特点。

答案 (1)A→B→C (2)捕食 捕食 B (3)自动调节 通过自然选择实现的 (4)草原生态系统

例题4 一组学生将叶捣碎成叶汁后混入一些池泥并放在黑暗中保存。在 10天中他们每天取些样品以确定叶汁中微生物的数量变化，结果如图10-6所示，下面的哪一个结论是错误的？（ ）

图10-6

A．生物Ⅰ可能是生产者 B．生物Ⅱ可能以生物Ⅰ为食

C．生物Ⅱ紧随生物Ⅰ的出现而出现 D．生物Ⅳ可能是捕食者

解析 该组学生做的实验是在黑暗条件下进行的，所以不可能有生产者种群数量的迅速增加。种群Ⅰ开始时显著增长是因为开始时资源（叶汁中有丰富的有机物）充足而出现的指数式增长；B和C的说法是有可能的，因为从曲线的消长情况来分析，两者可被看成是捕食者和被捕食者的关系是合理的；D说法也有依据，Ⅳ曲线所代表的生物主要以Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ为食就有可能显示出Ⅳ那种曲线。有同学可能会提出疑问：Ⅳ种群为什么开始时没有出现？这是因为开始时Ⅳ种群的数量非常少，观察计数微生物的数量又是随机取样的，这样就有可能在样品中没有采集到。

答案 A

例题5 图10-7表示1个森林生态系统中林木、植食性昆虫和食虫鸟类3个不同种群生长繁殖情况。请分析回答：