1、8 生物与环境复习一、综览本章1本章内容与其他各章联系密切。例如，在学习光、温度、水对生物的影响时，需要第三章有关新陈代谢的知识做基础；在学习生态系统的能量流动和物质循环时，需要第三章关于生物的能量代谢和物质代谢的知识做基础；在学习生物对环境的适应性时，需要第七章有关适应的知识做基础；在学习森林在制造氧气、吸收二氧化碳等方面的作用时，需要第三章有关光合作用的知识做基础。同时，本章学习的生态学知识，是第九章的重要知识基础。本章学习的人类活动对各种生态系统的影响等内容，与第九章的内容有着非常密切的关系。2本章包括三节：“生物与环境的相互关系”、“种群和生物群落”和“生态系统”。 第一节“生物与环境
2、的相互关系”，主要从生物个体水平阐明生物的生存和发展依赖于环境、受环境中非生物因素和生物因素的限制；生物既能适应环境，也能影响和改变环境。在生物与环境的复杂关系中，光、温度、水分等非生物因素对生物的作用是基础，种内或种间关系则依赖于生物与非生物环境的关系而发展变化，生物对环境的适应具有普遍性和相对性。所以，非生物因素对生物的影响是本节的重点之一。其次是种内关系和种间关系、适应的普遍性、生态因素的综合作用。其中保护色、警戒色和拟态三者的区别、种间关系的互利共生和寄生的区别、生态因素的综合作用、适应的相对性是本节学习的难点。第二节“种群和生物群落”主要从种群水平和群落水平上阐明了生物群体与环境的关
3、系。种群部分的重点是种群的特征和种群数量的变化；群落部分的重点是群落的概念和结构特征。难点是种群数量变化。第三节“生态系统”是本章的重点，包括生态系统的概念和类型、生态系统的结构、生态系统的能量流动、生态系统的物质循环、生态系统的稳定性。这部分内容主要揭示出生物群体与环境之间的本质联系，阐明了人类生产活动必须遵循的生态系统的基本规律。生态系统的营养结构、能量流动和物质循环、生态平衡等知识是对生态系统自身规律的概括，因此是本节的重点。其中生态系统的概念和能量流动是本节的难点。二、明确大纲、考试说明要求生物与环境大纲要求生态因素B种群及其数量的变化C生物群落的概念C生态系统的类型：森林、草原、农田
4、、湿地、海洋、城市生态系统B生态系统的结构B生态系统的能量流动和物质循环D生态系统的稳定性C实习：1种群密度的取样调查。2设计并制作小生态瓶，观察生态系统的稳定性。生物与环境考试说明范围（1）生态因素非生物因素（光、温度、水）生物因素（种内关系、种间关系）生态因素的综合作用（2）种群和生物群落种如群的特征（种群密度、出生率和死亡率、年龄组成、性别比例）种群数量的变化种群增长的“J”型曲线、种群增长的“S”型曲线、影响种群数量变化的因素研究种群数量变化的意义生物群落的概念（3）生态系统生态系统的概念生态系统的类型（森林、草原、农田、湿地、海洋、城市生态系统）生态系统的结构生态系统的成分（非生物的
5、物质和能量、生产者、消费者和分解者）食物链和食物网生态系统的能量流动能量流动的过程和特点研究能量流动的意义生态系统的物质循环（碳循环）能量流动和物质循环的关系生态系统的稳定性生态系统稳定性的概念抵抗力稳定性恢复力稳定性提高生态系统的稳定性三、基础知识再现：（略）四、规律、方法与技巧（一）生物与环境的相互关系1各种生态因素的综合作用和主导作用生物体的生存是受周围环境中各种生态因素综合作用的结果，但影响生物的各种因素所起到的作用又不是等同的。因此对于某个个体或某种生物，甚至某个生态系统来说，影响它们的生态因素既有综合作用也有某种因素的主导作用。(1)综合作用：环境中各种因素并不是孤立存在的，而是相
6、互联系、相互影响的。例如：光照的变化可引起温度的改变，降雨会引起气温下降、湿度增加等。环境对生物的影响实际上是各种生态因素对生物的综合作用。(2)主导作用：强调生态因素的综合作用并不是将各种生态因素的作用等量齐观，在通常情况下总有一种或两种生态因素起主导作用。所谓主导作用是指某种环境因素对整个环境有重要影响，它的变化能引起部分或全部生态因素变化。或由于此种生态因素的存在与否和强度的变化，而使生物的生长发育、种群数量和分布发生明显变化。例如：光照决定海洋中藻类的垂直分布等等。因此，当我们分析环境对生物的影响时，既要分析各种生态因素的综合作用，又要注意找出其中的关键因素或主导因素。只有这样才能比较
7、全面、正确地指导理论研究和生产实践。2具体问题具体分析(1)在分析生态因素对生物的影响时既要考虑各种因素的综合作用也要考虑指导因素的作用。在分析主导因素时可用对比法来分析。例如：分析决定海南岛动植物种类丰富的主导因素时，我们可以把与海南岛大致处于同一纬度的撒哈拉大沙漠对比，两地处于同一纬度，光照、温度都大致相同，所不同的主要是水分的多少。因此决定海南岛生态系统物种丰富的主导因素是水分。(2)影响生物的各种生态因素也是对生物进行自然选择的环境，从生物的适应性特点也可看出各种生态因素的作用。(3)同种生物之间既存在种内互助也存在种内斗争。分析斗争和互助的依据是利益关系，维护种族共同利益时表现为互助
8、，个体间有利益冲突时表现为斗争。(4)不同种生物间的关系可以用坐标曲线图来表示：(5)在分析典型的适应现象保护色、警戒色、拟态时，要从概念上来区分。例如保护色与拟态的区分。保护色仅指颜色上的相似或相同，而拟态不但颜色而且主要是形态上相似或相同。警戒色必需同时具备鲜艳的色彩或斑纹和有毒刺或恶臭。例如有些无毒蛇也具有鲜艳的色彩或斑纹，但这并不是警戒色，因为它们没有毒，因而这种特征是拟态，模拟的是有毒蛇的特征。3联系地理知识，认识阳光、温度、水分的地带性变化规律，运用于解释生态因素对生物的影响和生物对环境的适应。光照强度的变化规律 太阳的高度角越大，光照强度越大。在水体中，阳光到达的极限是200米，
9、水面越浅，光照强度越大。日照长短的变化规律 在夏半年是纬度越高，日照时间越长；反之则越短。日照时间的长短对某些开花植物的开花有较大影响。温度高低的变化规律 温度高低的变化主要呈地带性规律。纬度地带性 纬度越高，温度越低；反之则否。垂直地带性 在山地和高原，海拔越高，温度越低；反之则否。降雨量的变化规律 沿经线方向，从沿海到内陆，降雨量越来越少。4运用生物进化，自然选择的观点理解生物之间的相互关系。在生物之间的各种关系中，有的对生物个体生存是不利的，如种内斗争、竞争和捕食的失败者、寄生关系中的宿主等。但以上各种关系对生物的发展进化都是有利的。例如狼和鹿之间的捕食关系在进化工是一个互为环境条件的相
10、互选择关系，促进双方共同进化发展。且斗争的优胜者能得到较充分的生活条件，后代的遗传素质更优良。5用遗传、进化和生态学的知识综合分析、认识适应的普遍性和相对性。适应的普遍性：现存的生物都是受它们的生活环境的自然选择留下的产物，它们的形态结构、生理功能、生活习性都是与其生活环境相适应的，这是千百年年生物进化的结果，是生物适应的普遍性。适应的相对性：生物对环境的适应不是全面的、绝对的适应；环境条件总是在不断变化，所以生物的适应更不是绝对的，这就是适应的相对性。适应的相对性，可以说是生物遗传物质的相对稳定与不断变化的环境条件相互作用的结果。（二）种群和生物群落1个体、种群、群落的关系种群是指在一定空间
11、和时间内同种生物的总和。种群由各年龄段的同种个体组成，但并非是同种个体简单的相加，因为种群具有个体所不具备的特征。群落是指生活在一定的自然区域内，相互间具有直接或间接关系的所有生物的总和，包括这一区域内所有的种群，即生活在一定环境中的所有生物的总和。群落也具有种群所不具备的一些特征：如生物的多样性、群落的结构组成等。2种群的特征种群包括一定数量的同种生物个体，种群的特征可以反映其数量和数量的变化。(1)种群密度 指单位空间内种群中个体数量的多少，是一个直接反映种群数量的特征。种群密度并不是一个稳定不变的值，密度的变化直接反映了种群数量的变化。(2)出生率、死亡率 出生率和死亡率是决定种群大小和
12、种群密度的最主要生物因素。出生率大于死亡率，种群密度增加；出生率小于死亡率，种群密度减小；出生率等于死亡率，种群密度不变。其他因素对种群大小和种群密度的影响大都是通过影响出生率和死亡率来进行的。(3)年龄组成 种群中的个体在年龄上有一定的层次关系，大致以是否具备繁殖能力为标准分为三个年龄段：幼年个体，成年个体，老年个体。种群的年龄组成就是按照三种年龄段的个体所占的比例来划分的。增长型种群中年老个体较少，死亡率小，幼年个体多，说明出生率大，并且存在着强大潜在繁殖能力，其种群的未来发展趋势是种群密度增加、种群扩大；衰退型种群中情况正好相反，种群总的发展趋势是密度减小，种群衰退；稳定型种群中各个年龄
13、段的个体比例适中，所以出生率与死亡率大致相当，在较长的一段时间内种群密度都不会发生较大变化。(4)性别比例 种群的性别比例存在三种情况：雌雄相当：多见于高等动物，如黑猩猩、猩猩等；雌多于雄：多见于人工控制的种群，如鸡、鸭、牛等；雄多于雌：多见于社会性昆虫，如蜜蜂、蚂蚁等。性别比例在一定程度上也可以影响种群的密度，例如在防止农业害虫方面，可以用性引诱剂捕杀雄性害虫，破坏害虫正常的性别比例，使雌性害虫无法完成交尾，从而使害虫数量下降。3种群的数量是处于不断变化之中的，我们可以根据种群的基本特征来推测它的数量变化情况（见下表）：类 型种群特征出生率与死亡率种群密度发展趋势增长型幼年个体数大于成年、老
14、年数出生率死亡率增大稳定性各年龄期个数比例适中出生率死亡率稳定衰退型幼年个体数小 于成年、老年数出生率死亡率减少4影响生物个体的生态因素也会影响种群和群落。5自然种群的增长一般遵循“S”型曲线变化规律，而当种群迁入一个新环境以后，常在一定时间内出现“J”型增长。两种增长方式的差异主要在于环境阻力对种群内数量增长的影响（见下图）。6关于人口问题：从生物学的角度讲，一定地区的人口也具有一定的种群特征。但不能把人口问题等同于生物种群问题。人类社会具有高度的组织性、主观能动性。人口问题，如人口出生率、死亡率、移人迁出等问题，除受一定的自然因素制约外，主要受人们的人口意识、政策、法规等的影响。总之，种群
15、问题主要受自然因素制约，人口问题主要受社会因素制约。（三）生态系统的类型与结构1用系统论观点，认识生态系统的成分、结构和层次。生态系统是一个开放系统，由组成系统的要素有机地联系形成系统的结构，并且生态系统的结构可分成各种不同的层次。系统的要素 系统是由各种要素组成的，组成生态系统的要素有非生物的物质与能量、生产者、消费者和分解者。系统的结构 系统的结构是指组成系统的各要素间的联系。例如在生态系统中，由生产者和消费者通过营养联系，形成食物链，进而形成食物网。系统的层次 系统的结构可分为不同的层次，例如在食物链中，根据生物所处的营养级别不同，生产者为第一营养级，初级消费者为第二营养级等。食物链中的
16、消费者也可以分为不同的层次，如初级消费者、次级消费者、三级消费者等。2生物群落与无机环境是不可分割的整体，环境中各种因素对生物群落的特点有着决定性影响，研究生态系统时，必须考虑生态系统中各种环境因子的影响。环境因素决定生态系统中植被类型，而植被情况又决定生态系统中动物类型。3生态系统中食物网由各种食物链构成，一种生物往往可以以几种生物为食，有时一种生物又可以作为几种生物的食物。因此，不同食物链之间并不是单独存在的，而是相互之间有一定的交叉，形成彼此交错连接的营养关系，即食物网。在食物网中有时一种生物往往要占有几个不同的食物链，也会占几个不同的营养级。4生态系统中能量流动过程中能量的传递效率为1
17、020的含意是指一个营养级能量中大约只有1020流动到下一个营养级。能量的流动又是伴随着物质循环进行的，能量的流动效率又可理解为有机物的同化效率，即下一营养级捕食上一营养级物质的量仅有1020可转化为自身物质。5能量的流动是不可逆的，可以从两方面理解：(1)从食物链的角度，能量由生产者开始，沿食物链逐级流动，到达最高营养级后，能量不能被生产者再度利用；(2)从能量代谢角度，能量储存在有机化合物的化学键中，当它释放时，一部分变为可被生物体利用的能；一部分转变为热能释放。生物不能利用热能，所以热能散失，能量越来越少呈递减单向流动。6生态系统稳定性遭到破坏的具体表现是：生物的种类和数量急剧减少，生态
18、系统结构遭到破坏，能量流动和物质循环不能正常进行，环境条件急剧恶化。破坏环境的因素主要有两类。一是自然因素，如火山爆发、山崩海啸、水旱灾害、地震、泥石流、雷电火烧、台风、流行病等自然灾害。另一类是人为因素，它是当今世界上经常破坏生态系统稳定性的强大因素，主要包括两种情形，一是人类对自然资源的不合理开发利用造成物种灭绝、森林毁灭、水土流失、草原退化、土地沙漠化等。二是人类对自然环境的污染。工业废水、废气、废渣，农业上化肥、农药等污染物的随意排放使整个地球环境遭到严重污染，生态环境加剧恶化。（四）生态系统的能量流动、物质循环和生态系统的稳定性1用系统论的观点认识生态系统的功能和生态系统的整体性。(
19、1)系统的功能 一个开放的系统可通过与环境的物质、能量、信息交流，使系统更新和发展。例如生态系统的能量流动和物质循环就是生态系统的功能。(2)系统的整体性 系统论有一个重要思想是整体大于部分之和。生态系统也具有整体性。组成生态系统的各种成分一方面在系统内协调完成各自的功能，维持系统的整体性；另一方面，若系统崩溃，则各种系统成分难以存在。反馈调节机制是维持生态系统整体性的必要条件。2反馈调节、自动调节能力、生态平衡、生态系统的稳定性、生态系统的整体性及其关系。生态系统自动调节能力的主要方式是反馈调节。生态系统的自动调节能力是生态系统稳定性的基础。生态平衡是具有稳定性的生态系统的状态。生态系统的稳定性是维持生态系统整体性的重要条件。3关于具有稳定性的生态系统中各营养级生物量的来源问题。在一个具有稳定性的生态系统中，各营养级的生物量是相对稳定的，这些生物量是在生态系统发展到具有稳定性(即达到生态平衡)的过程中，逐渐积累的，它是维持生态系统功能和稳定性的物质基础和结构基础。有的人认为这些生物量是生态系统达到平衡后积累的，这种观点是错误的，因为生态系统达到平衡以后，各营养级的生物的能量(100)总体上只有三条去路：一是自身生命活动消耗(8090)；二是被流入下一营养级(1020)；三是还有少量能量被分解者利用。