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文档简介
第十一章生态系统第一节生态系统的基本概念第二节生态系统的能量流动和贮存第三节生态系统的物质循环第四节生态系统的信息传递第五节生态平衡一、生态系统的概念
系统是相互依赖的部分或事件组成的整体。构成系统至少要有三个条件:①系统是由多个成分组成的;②各成分之间不是孤立的,而是彼此联系、相互作用的;③系统具有独立的、特定的功能。第一节生态系统的基本概念系统的结构特点⑴系统都有边界。是区分系统内外的标志。⑵系统具有层次性。即系统由若干个子系统组成,系统本身也是更大系统的子系统。⑶构成系统的组分间有一定的量比关系。⑷系统的组分在空间上有一定的排列位置关系。系统的功能特点系统功能的整合性:即整体大于部分之和。通常形象地称“1+1>2”。各组分之间相互作用产生新效应。生态系统(ecosystem):1935年英国生态学家(A.G.Tansley)最早提出。指在一定时间和空间范围内,由生物群落及其环境组成的一个整体,各成员借助能量流动、物质循环与信息传递相互联系、相互依存,并形成具有自我组织、自我调节功能的复合体。Ecosystem=community+environment四个基本条件:生态系统是客观存在的实体,有时间和空间的概念由生物成分和非生物成分组成的以生物为主体各成员之间有机地组织在一起,具有统一的整体功能。基本组成二、生态系统的成分、结构和分类1、生产者(producers):生态系统物质循环和能量代谢的基础同时又为其他生物提供了栖息场所对环境的影响至关重要。在生态系统中的地位和作用是第一位,生态系统的核心。(一)生态系统的基本成分2、消费者(consumers):不能从无机物质制造有机物质,而是直接或间接依赖于生产者所制造的有机物质,因此属于异养生物(heterotroph)。
一级消费者——二级消费者——三级消费者形成以能量流动的基础的营养结构。作用:——对初级生产物起着加工再生产作用——对其他生物种群数量起着调控作用。3、分解者(decomposer):细菌、真菌、放线菌及土壤动物和小型无脊椎动物。使物质循环得以继续4、非生物环境:气候因子、无机物质和有机物质。生态系统(二)生
态
系
统
的
结
构1、空间结构垂直结构、水平结构2、时间结构(三个时间尺度)生态系统进化群落演替周期性变化(较普遍)3、营养结构食物链、营养级、生态金字塔以物质循环为基础的营养结构以能量流动为基础的营养结构(三)生态系统的基本特征1、生态系统是动态功能系统动态:总是处于不断发展、进化和演变之中。功能:物质循环、能量流动和信息传递。2、生态系统具有一定的区域特征生态系统的结构和功能反映了一定的地区特性。3、生态系统是开放的自持系统
——代谢机能。4、生态系统具有自动调节的功能
——返回稳定状态的能力同种生物种群密度的调节异种生物种群间的数量调节生物与环境之间相互适应的调节。(四)生
态
系
统
的
分
类
1.按非生物成分和特征2.按生物成分植物生态系统:以植物吸收太阳能为主的生态系统,如森林生态系统。动物生态系统:以动物的行为为主导作用的生态系统,如鱼塘、牧场。微生物生态系统:以微生物对有机物的分解为主导作用,如落叶层。人类生态系统:以人类为主体的生态系统,如城市生态系统。3.按生态系统结构和外界物质与能量交换状况开放生态系统封闭生态系统隔离生态系统4.按人类活动及其影响程度自然生态系统:如原始森林、荒漠、海洋。半自然生态系统:人工草场、人工林场、农田、农业生态系统等。人工生态系统:城市、人工气候室、宇宙飞船。第二节生态系统的能量流动和贮存(一)食物链(foodchain)
1、概念
生态系统中不同生物之间通过食物关系而形成的链索式单向联系。一、食物链和食物网如稻田生态系统:水稻稻飞虱青蛙蛇鹰2、食物链的类型捕食食物链(predatoryfoodchain)(又称草牧食物链
gazingfoodchain)腐生食物链(分解食物链)寄生食物链(parasitefoodchain)混合食物链1、捕食食物链(predatoryfoodchain)(又称草牧食物链gazingfoodchain):以绿色植物为基础,从草食动物开始。形式:能量沿着生产者(植物)植食性动物肉食性动物的途径流动。如海洋中:浮游植物浮游动物虾鱼草原上:青草兔子狐狸老虎农田中:水稻蝗虫青蛙。2、腐生食物链(分解食物链)以死亡的有机体(植物和动物)及其排泄物为营养源,从腐生物开始。形式:动植物残体一级腐食者二级腐食者三级腐食者。如:植物残体蚯蚓跳虫螨类细菌在许多生态系统中占据主要位置。3、寄生食物链(parasitefoodchain)特点:以活的动、植物有机体为营养源,以寄生方式存在的食物链。如:植物型:大豆菟丝子。动物型:马蛔虫;老鼠跳蚤细菌病毒。(二)食物网(foodweb)概念在一个生态系统内存在多条食物链,这些食物链彼此交错连接,形成网状结构。形成原因:生物成员许多是杂食性不同发育阶段、不同季节其食性有改变食物种类和数量的季节或年度变化。北极地区食物网:一个复杂的食物网是使生态系统保持稳定的重要条件。一般认为,食物网越复杂,生态系统抵抗外力干扰的能力就越强,食物网越简单,生态系统就越容易发生波动和毁灭。(三)营养级和生态金字塔1.营养级营养级(trophiclevel):食物链上能量和物质被暂时贮藏和停留的位置,即食物链上的每一环节称为营养级。一个营养级指处于食物链上某一个环节上的所有生物种类的总和。多数为三、四级,一般不超过五级。通过各食物链各营养级的能量是逐渐减少的原因各营养级不可能100%利用前一营养级的能量各营养级的同化率<100%各营养级要维持自身的生命活动。2.生态金字塔(生态锥体)
能量金字塔(pyramidofenergy)生物量金字塔(pyramidofbiomass)数量金字塔(pyramidofnumber)⑴数量金字塔(pyramidofnumber)顺着营养级位的顺序按各营养级生物的数量绘制。⑵生物量金字塔(pyramidofbiomass)顺着营养级位的顺序按各营养级的生物量(干重或湿重)绘制。⑶能量金字塔(pyramidofenergy)顺着营养级位的顺序按各营养级所固定的总能量值绘制。美国明尼达州塞达波格湖生态系统能量金字塔3.0
cal·cm-2·
a–1
111.0
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15.0
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(四)生态效率1.生态效率(ecologicalefficiency):各种能流参数中的任何一个参数在营养级之间或营养级内部的比值,常用百分数表示,也可以成为传递效率(transferefficiency)。
2.常用的几个能量参数
摄食量(I):表示一个生物摄取的能量。同化量(A):对植物来说,它指在光合作用中固定的能量,对于动物来说,它是消化后吸收的能量,对分解者是指对细胞外的吸收能量。呼吸量(R):指生物在呼吸新陈代谢和各种活动中消耗的全部能量。生产量(P):指生物在呼吸消耗后所净剩的能量值,对植物来说,它是净初级生产量(NP);对动物来说,它是同化量扣除维持消耗后的生产量。P=A-R。两个营养级之间各阶段的能量转化指标⑴利用或消费效率(consumptionefficiency)利用效率(In+1/Pn)=n+1营养级摄取能量/n营养级的净生产量⑵同化效率(assimilationefficiency)同化效率(An/In)=同化能量/吸收能量⑶生产效率(productionefficiency)净生产效率(Pn/An)=n营养级的净生产量/n营养级的同化能量总生产效率(Pn/In)=n营养级的净生产量/n营养级的吸收能量⑷生态效率(Lindemansefficiency)(林德曼效率、“百分之十”或“十分之一”定律)=n+1营养级净生产量/n营养级的净生产量。不同的消费者利用效率差异很大。不同物种、不同生态系统的同化效率不同。同化效率和总生产效率之间的区别在于是否考虑呼吸和排泄的损失。陆地生态系统中植物转化成动物生物量的效率是很低的。(多数低于1%)二、能量流动遵循的基本定律
(一)热力学第一定律——能量守恒定律能量既不能被消灭,也不能凭空创造,只能按严格的热功当量比例由一种形式转变为另一种形式。在转换过程中是守恒的。即ΔU=Q-W。ΔU:系统内能的变化,Q:系统吸收的热量,W:系统对外作的功。各种形式的能量都有当量转换关系。太阳辐射能,被绿色植物转化为化学能,最终以热能的形式走出生态系统。(二)热力学第二定律——能量效率和能流方向定律能量的传递有一定的方向性。生态系统中能量沿着食物链从一个营养级转移到另一个营养级。能量的转换效率不可能100%。能量的每一次转化都导致系统自由能的减少。总有部分能量转化为不能被生物利用的热能而散失。三、生态系统中能量流动的途径
生产者(植物)呼吸
初级消费者(植食动物)呼吸
次级消费者(肉食动物)
三级消费者(肉食动物)呼吸呼吸分解者呼吸四、能量流动的基本特点能量的流动是单向、不可逆的。能量在沿食物链传递过程中,是逐级递减的。能量流动的起点:从生产者固定太阳能开始流经生态系统的总能能量流动的数量是生产者所固定的全部太阳能生态系统的能量流动的途径:太阳能→第一营养级→第二营能量流动养级→‥‥‥第五营养级单向流动不可逆能量流动的特点逐级递减传递率为10%~20%
设法调整能量流动关系研究的目的
使能量流向对人类最有益的部分五、生产力(一)生产力的基本概念1.生产量(production):一定面积上经过一定的时间,有机物质增加的总量。生产量可分为:总生产量(grossproduction):某一时期增加的有机物质与呼吸损失量之和。净生产量(netproduction):总生产量减去呼吸损失量。2.生物量(biomass):是指某一时刻单位面积内实存生活的有机物质(干重)(包括生物体内所存食物的重量)总量。某一特定时刻的生物量是一种现存量(standingcrop)(kg/hm2、g/m2、
kJ/m2)生物量和生产量是不同的概念,生物量是到某一特定时刻为止,生态系统所积累下来的生产量,生产量是某一段时间内生态系统中积存的生物量。即生产量=△生物量+△减少量。3.生产力:单位时间、单位面积的生产量。(与生产量相似)
全球初级生产力分布特点
①陆地比水域的初级生产力大。②陆地上的初级生产力有随纬度增加而逐渐降低的趋势。③海洋初级生产力有从河口湾向大陆架和大洋区逐渐降低的趋势。地球上各生态系统的净初级生产力可分为4个等级①2000~3500g·m-2·a-1:包括热带雨林、沼泽湿地,河流岸边的湿地生态系统,农业集约栽培的甘蔗等高产田。②1000~2000g·m-2·a-1:包括世界大部分的森林、湖泊、沼泽地、部分生产力高的农耕地。③250~1000g·m-2·a-1:包括干燥的疏林灌木、大部分的草地、大部分的农耕地。④0~250g·m-2·a-1:包括海洋、荒漠、冰川、两极冻原等,生产力水平极低。六、初级生产者的能量转移和贮存
1.能量的输入绿色植物吸收太阳能来组织和推动生态系统的运转。生产量光合效率=进入系统的太阳能量×100%2.能量消耗
⑴呼吸⑵食草动物引起的消耗⑶凋落⑴呼吸不同生态系统用于呼吸的能量占总初级生产量的比例不同。一般自养生物的呼吸消耗为总生长量的30~40%。⑵食草动物引起的消耗不同类型的生态系统中,植物被食草动物的消耗量有很大差异。(消耗净初级生产量:草地28~60%、森林1.5~2.5%)⑶凋落在森林生态系统中占有重要的地位。森林地上部凋落物的量随纬度的增加而减少,还受气候、土壤湿度、肥力、海拔等因子的影响。凋落的过程具有季节性和连续性。3.生物量在植物体内的分配
丛极地到赤道,随着总生物量的增加,地上部分生物量也同步增加,而根系生物量相对减少。叶生物量的分配因植物特性(如落叶和常绿)而变化。当环境质量发生改变时,初级生产量在各部分的生物量分配也发生变化。4.植物器官中的能量
植物器官中的能量浓度是有差异的,在同一群落内,能量浓度以木质和叶片物质最低,子实最高。木质植物的能量浓度高于非木质植物。热带植物群落的能量浓度比北方植物群落低。5.能量周转期
生态系统中生物体内能量的平均周转时间(年)等于系统中生物量所贮存的能量与系统中能量流动的速率之比。转换时间(年)=估测凋落物内能量转换或残留时间。转换时间(年)=净生产力[g/(m2·年)]生物量(g/m2)凋落物速率[g/(m2·年)]凋落物量(g/m2)一、物质循环的基本概念植物从极低浓度的环境中吸收和富集养分的能力很强。生态系统中的物质主要指维持生命活动正常进行所必需的各种营养元素。大量元素:碳、氢、氧、氮、钾、钙、铁、磷、硫,其中碳、氢、氧和氮4种元素是生物量中主要的化学成分,大约占植物干重的95%。微量元素:氯、铁、锰、硼、锌、铜、钼等。第三节生态系统的物质循环物质循环的概念生态系统从大气、水体和土壤等环境中获得营养物质、通过绿色植物吸收,进入生命系统,被其他生物重复利用,最后,归还于环境中。物质循环流程图环境生产者分解者消费者1.库(pool)生态系统中能量和物质在运动过程中被暂时固定、贮存的场所,称为库。库存(S)---库在某一时刻所贮存的某一化学元素的数量。动物库植物库土壤库物质循环的库在生物地球化学循环可分为两大类:⑴贮存库(reservoirpool):容积大,元素在库中滞留的时间长,流动速率小,多属于非生物成分,一般为环境库。如岩石、沉积物、化石等。⑵交换库:(exchangepool):容积小,元素滞留的时间短,流速较大,与外界物质交换活跃,一般为生物成分。如植物库、动物库等。2.流(flow)
⑴流:能量和物质通过食物链形成的转移运动状态,称为流。生流态系统中主要的流有物质流、能量流和信息流。⑵流通率:是指单位时间、单位面积(或体积)内物质移动的量。3.周转率和周转期
⑴周转率
(turnoverratio,R)系统达到稳定状态后,单位时间内所流入的量(Fi)或流出量(Fo)与库存(S)的比例。R=Fi/S=Fo/S(流通率与库存的比率)⑵周转期(turnovertime)周转率的倒数,表示该库的全部物质全部更换一次平均需要的时间。T=1/R流通率=16单位/天,对于生产者的输出库的周转率=16/100=0.16对于生产者的周转时间为6.25天。影响物质循环速率最重要的因素
⑴循环元素的性质:循环速率因循环元素的化学特性和被生物有机体利用方式不同所致。⑵生物的生长速率:影响生物对物质的吸收速度和物质在食物链中的运动速度。⑶有机物分解的速率:适宜的环境有利于分解者的生存,并使有机体很快分解,将生物体内的物质释放出来,重新进入循环。⑷人类活动的影响:如开垦农田和砍伐森林引起土壤矿物质的流失,从而影响物质循环的速率。二、物质循环的种类
一般可在3个不同层次上进行:⑴在生态系统之间:物质在不同生态系统之间进行流动,称为地球化学循环。⑵在生态系统内部:初级生产者从环境中吸收营养物质建造自身,通过各级消费者和分解者把营养物质归还环境之中,称为生物地球化学循环。⑶在生物个体内部:营养物质在生物个体内部流动,称为生物化学循环。1.地球化学循环
是指不同生态系统之间化学元素的交换,范围变化很大,从几公里到全球范围,但主要研究的是与人类生存密切相关的各种元素的全球性循环,这种循环可分为3大类型即水循环、气体型循环和沉积型循环。地质大循环(geochemicalcycle)⑴定义指化合物或元素经生物体的吸收作用,从环境进入生物有机体,然后生物有机体以死体、残体或排泄物的形式将物质或元素返回环境,经过五大自然圈循环后,再被生物利用的过程⑵特点:时间长、范围广、影响面广、具有全球性质,是闭合性循环。★大气中的CO2通过生物圈的光合和呼吸作用约400年循环一次。★O2通过生物代谢,约2000年循环一次。★水圈(包括占地球表面71%的海洋)中的水,通过生物圈的吸收、排泄、蒸腾,每200万年才循环一次。2.生物地球化学循环
是生态系统内部生物组分与物理环境之间连续的、循环的养分交换,其空间范围小,只包括植物个体从土壤吸收养分到养分返回同一地域的过程(养分吸收、养分在植物体内的再分布、养分的损失)。特点:绝大多数的养分可以有效地保留,积累在本系统内,其循环经常遵循一定的循环路线。
⑴定义:生态系统中各元素和化合物被生物利用后返回环境,不经五大自然圈的循环,又相继被生物利用的过程。如,碳元素:大气CO2→→光合作用→→植物体→→草食性动物→→沿食物链传递……→→分解者→→CO2。⑵特点:在一个系统内进行,范围小、时间短、速度快,是开放式的循环。生物小循环3.生物化学循环
是指养分在生物体内的再分配。植物不只单靠根和叶吸收养分满足其生长,同样还会将在植物体内的养分转移到需要养分的地方。三、几种重要物质的循环1.水循环生态系统中的水循环降雨截留穿透雨蒸腾渗透地表蒸发地表径流地下径流碳的作用:
糖、脂肪、蛋白质、核酸都是构成生物体的基本物质,在它们的分子中都含有碳元素。碳元素大约占生物体干重的49%,是有机化合物的“骨架”,没有碳就没有生命。碳在无机环境与生物群落之间是以CO2的形式进行循环的。2.C循环大气中的CO2库光合作用呼吸作用植物呼吸作用动物残落物\尸体\粪便煤\石油等化石燃料微生物分解燃烧碳循环(carboncycle)动物摄食碳循环(carboncycle)化泥碳煤大气中CO2CO2碳化作用石油水生植物光合作用腐烂燃料呼吸作用光合作用腐烂扩散2.C循环碳循环途径
①绿色植物通过光合作用,把大气中的CO2固定,转化为碳水化合物;②光合作用产物供各营养级利用、重组、呼吸、分解等,以CO2形式回到大气;③通过燃烧煤炭、天然气、石油等产生的CO2④转变成为地下的石油和煤,这部分“C”暂时脱离循环,一经开采运到地面燃烧,仍可产生CO2再返回碳循环。海洋对调节CO2的浓度发挥重要作用。特点:(1)碳循环的形式:(2)碳在自然界中的存在形式:(3)碳在生物体内的存在形式:(4)碳进入生物体的途径:(5)碳在生物体之间传递途径:(6)碳进入大气的途径:CO2;CO2和碳酸盐;含碳有机物;绿色植物的光合作用;食物链;①生物的呼吸作用②分解者的分解作用③化石燃料的燃烧(nitrogencycle)陆地陆地其它动植物蓝藻浅层死有机物溶解死有机物土壤中无机氮库丢失于深层沉积中动植物活体共生或自由生活的固氮微生物死有机体陆地河流带走生物固氮大气库N2大气库HN3,NO,NO2,N2O
,工业固氮(汽车,化肥,电厂)脱氮闪电化学反应海洋火山作用降水大气3.氮循环大气中的氮以氮气、氨气、NO3-、NH4+形式存在。硝态氮和氨态氮主要以干沉降形式进入生态系统,可以被植物叶片直接吸收。氮先被作物以NO3-、NH4+形式吸收,转变成有机物,再沿食物链流动,最终返回土壤。⑴固氮作用
⑴生物固氮(最重要途径):固氮菌与豆科植物形成的根瘤菌和蓝藻等自养和异养微生物。有共生固氮、自生固氮和联合固氮作用三种类型,其中,共生固氮作用贡献最大。农业上利用根瘤菌较多,占全部生物固N的40%左右。⑵工业固氮(化肥的制造):400℃,200大气压。将和N2和H2合成NH3。⑶高能固氮:闪电、宇宙射线、损石、火山爆发活动等的高能固氮,形成氨或硝酸盐,随降雨到达地面。氨化作用:含氮的有机化合物通过微生物转变成NH3
,NH3可形成NH4+。硝化作用:(NH3
或NH4+→NO2-→NO3-)阔叶林比针叶林、南方比北方、低海拔地区比高海拔地区明显。反硝化作用(也称脱氮作用):是指NO3-被还原成NO2-、N2和N2O
(嫌气环境),使氮从生物地球化学循环中损失。大气中的N2生物固氮工业固氮闪电固氮硝酸盐和氨等物质动植物遗体等氨化细菌NH3NO3-硝化细菌反硝化细菌生物固氮:N2+3H2→2NH3氨化作用:含氮有机物→NH4
反硝化作用:→N2
NO3-多种植物多种动物
硝化作用:NH3→→NO3-NO2-4.硫循环他和了些风油精,有酸雨及其危害(空中死神)1、酸雨(acidrain;acidprecipitation):pH<5.6的雨水(硫酸和硝酸的水溶液)。酸雨正式的名称为酸沉降,它可分为“湿沉降”与“干沉降”两大类。我国酸雨面积约占国土面积的40%,成为继欧洲和美国之后的第三大酸雨区。我国三大酸雨区:西南、华中
、
华东沿海
2、酸雨的危害
一般将可以传播的消息、情报、指令、数据与信号等称作信息(information)第四节生态系统的信息传递指生态系统中各生物成分之间及生物成分与非生物环境之间的信息交流与反馈过程。(双向的)一、信息传递的概念物理信息化学信息生态系统中的光、声、电、磁等通过物理过程传递的信息。生物在生命活动过程中,产生的一些可传递信息的化学物质(信息素)。类型二、生态系统中信息的类型营养信息动物的能对同种或异种生物传递信息的行为特征。行为信息各种生物通过营养信息关系联系成一个整体。⑴光信息——光强弱,光质,光照时间长短是重要的光信息。太阳能是光信息的重要初级信源。⑵声信息——鸟类婉转多变的叫声;蝙蝠、鲸类发达的声纳定位系统;鸟的报警鸣叫声等。⑶电信息——特别是鱼类,大约有300多种能产生0.2~2V微弱电压,电鳗产生的电压能高达600伏。植物与动物一样,其组织与细胞存在着电现象。⑷磁信息——鱼类遨游迁徙于大海,候鸟成群结队长途飞行,工蜂将花蜜运回蜂巢,植物对磁场也有反应光信息莴苣种子萌发率与光的波长的关系光对植物叶片运动的影响声信息鸟的叫声含羞草磁信息鸽子喙部发现感应磁场器官识途靠地磁导航信鸽蒲公英植物与植物之间
研究表明植物与植物之间有丰富的信息联系。如甘蔗、玉米、棉花能分泌一种含两个内酯的萜类化合物——独脚金酚,只要其他条件合适,浓度在1×10-6mol/L就能促进寄生植物黄独脚金50%的种子发芽。
化学信息同品种植株间的信号传导同植株不同部分间信号传导不同品种植株间的信号传导红三叶草(含异黄酮类物质)常形成较纯的群落,排挤其它的杂草植物。植物与动物之间
化学信息玉米受螟虫袭击时释放吲哚和萜烯类物质吸引天敌9:54当烟草植物受到蛾幼虫的攻击时
信息素(pheromone):主要有性信息素、聚集信息素、报警信息素、示踪信息素、标记信息素等。
动物与动物之间
化学信息
昆虫学家就发现,一只雌蛾分泌的“性引诱素”尽管只有0.01µg,但足以使几千米以内的雄蛾争相而来。性信息素猎豹、狼和猫科动物领域性标记物——尿长爪沙鼠能从四种小型啮齿类的外激素中分出同种的气味有19个属的蚜虫受到干扰时会分泌一种反一发呢烯,这种报警信息素可以促使收到信息的同种其他个体逃走。报警信息素物种在进化过程中逐渐形成释放化学信号于体外的特性。(植物自我保护)如黄鼠狼的嗅腺;金丝桃属植物分泌海棠素;烟草中的尼古丁和其他植物碱可使烟草上的蚜虫麻痹;成熟橡树叶子含有的单宁。
在繁殖季节,公鸡“抖抖大红冠子花外衣”来引诱母鸡交配
。行为信息问题探讨讨论:一只蜜蜂在找到蜜源之后,如何告诉巢中的其他同伴蜜源的位置呢??思考:1.
蜜蜂是怎样传递蜜源远近这个信息?2.
这两种舞有什么不同?蜜蜂的舞蹈每15秒尾部摆动的次数蜜源的距离9-10次100米7次160米4次1000米2次6000米求偶行为——发光萤火虫发出的萤光是一种求偶信号,以此与异性取得联系。但这种信号往往被第三者——狼蛛非法利用,结果双双被捕,成了爱情的牺牲品。
求偶行为——鸣叫
以嘹亮的鸣声呼唤配偶的动物较多,其中有些只是简单的鸣叫,如蝉类。有些鸟类则伴有炫耀歌喉或滔滔不绝地“表白”。这种方式也容易暴露目标,往往酿成爱情悲剧。
极乐鸟求偶炫耀求偶行为——炫耀这种行为多见于水鸟。如雄鸭子经常在雌鸭面前脉脉含情,不时用喙梳理羽毛,并涂擦脂肪,使羽毛平伏光洁,以炫耀自己的美丽姿态。有些鸟则只梳理色彩鲜明或者色彩别致的地方。最进步的是鸳鸯,它只象征性地用喙触碰一下翅翼上一根特别大的橙色羽毛。鹑鸡类雄性凭着花丽的外表、雄健的气魄,常在雌性面前展翅、度步、开屏等,以炫耀自己的健美。有些鸣禽则以歌舞的方式进行炫耀,从而取得配偶。大鸨双领鸻1.人工仿自然信息:光长模拟、黄板利用,黑光灯应用等。2.人工采集和生成的信息:如农民根据作物的长势长相判断栽培措施;利用灯光诱杀害虫等;利用气象卫星进行天气预报等。3.社会信息:如人类利用广播、电视、邮电、出版物等进行信息的传递等。人工信息
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在苹果园里放置一个电子仪器,产生与蜜蜂跳圆圈舞或摆尾舞相同的频率或声音。当蜜蜂感受到电子仪器发出的信息后,就会受到诱惑,飞到苹果园去采蜜。这就有助于苹果更好的传粉,从而提高产量。用一定频率的声波处理蔬菜、谷类作物及树木等种子,可以提高发芽率。法国园艺学家用耳机套在番茄上,使其每天欣赏3H音乐,结果番茄重达2.5公斤。利用音响设备发出不同的声信号诱捕或驱赶某些动物,使其结群或远离农田。
“迷向法”防治害虫:在田间释放过量的人工合成性引诱剂,使雄虫无法辨别雌虫的方位,或者使它的气味感受器变得疲劳,不再对雌虫有反应,从而干扰害虫的正常交尾活动。性信息素诱捕器不管是白天黑夜,时不时有深褐色虫子飞来,掉入“吊瓶”下面的塑料袋中,不一会儿就呜呼哀哉。一天下来,每个这样的装置能捉虫100多只,不仅省了农药、人工钱,还保证了蔬菜质量。“吊瓶”学名叫性信息素诱捕器,是一种高科技产品,将人工合成雌性害虫性成熟后释放出来的信息素制成引诱剂放在诱捕器中,吸引雄性害虫前来求偶,自投“温柔陷阱”,从而使害虫雌雄失调,达到抑制虫害的目的。当雌性蟑螂想要交配的时候,它会放射出一种信息素吸引异性,雄性蟑螂很快就会追随这种信息素所带有的香味而来。科研人员将信息素从蟑螂的标本中净化提炼出来,生产出一种人工合成的蟑螂信息素来引诱雄性蟑螂,然后将它们一起杀灭。(蟑螂专用香水)
思考你还能举出生态系统中信息传递的其他实例吗?第五节生态平衡一、生态平衡的概念指在一定时间和相对稳定的条件下,生态系统内各个部分的结构与功能均处于相互适应与协调的动态平衡之中。暂时的、相对的、动态平衡。原因:生态系统具有内部的自我调控能力。表现为:结构的稳定:生物种类组成、种群数量、食物链营养结构协调稳定;功能的稳定:能量流动、物质循环、信息传递畅通无阻;能量和物质输入输出的稳定。判断一个生态系统是否平衡,可以重点从以下几个方面进行分析:
⑴生物与其生存环境之间是协调稳定的。⑵物质和能量的输入与输出在长时间内保持稳定。⑶内部结构稳定。(多样性增加稳定性)⑷负熵的增加超过了墒值的增加。太阳能—化学能—有机物质(增加负熵)化学能—热能;复杂有机物质—分散简单无机物质(增加墒值)二、生态平衡失调
生态平衡失调:当外界所施加的压力(自然的或人为的)超过了生态系统自身调节能力或补偿功能后,都将造成其结构破坏,功能受阻,正常的生态关系被打乱以及反馈自控能力下降等。生态平衡失调的表现:营养结构破坏,食物链关系消失,金字塔营养级紊乱。有机体数目急剧下降发生逆行演替功能失调生物量下降,生产力衰退。(一)生态平衡失调的原因
1.自然因素:气候的突变,自然灾害。如:台风、海啸、龙卷风、暴雨、干旱、地震、火山、泥石流、火灾、流行病等都带有很强烈的突发性的破坏作用。2.人为因素:⑴人类对自然资源的不合理开发利用;⑵人类对自然环境的污染;⑶不合理的农业生产技术。植被的破坏:①对森林的过量采伐;
②在草原上过渡放牧;
③毁林开荒,毁草开荒。环境的污染:工厂排放的三废,农业上大量使用化肥和有机农药。影响动植物的正常发育甚至死亡。如SO2可造成酸雨等。人类活动对池塘生态环境的破坏工厂废液(含P.N2)池塘排入养分剧增藻类过渡生长营养源浮游生物过渡繁殖有机物过剩微生物分解作用增强积累大量耗氧,使水中缺氧;导致鱼类窒息而大批死亡。森林火灾酸雨在毁灭森林!乱伐大气污染严重(二)生态平衡失调的标志结构破坏可导致功能降低,功能的衰退能使系统的结构解体。1.生态平衡失调结构上的标志⑴一级结构缺损:一级结构水平是指组成系统四个基本成分中的生物成分,如生产者、消费者和分解者。一级结构缺损是生态系统缺损一个或几个组分,标志着外界压力巨大,系统内变化剧烈,生态平衡严重失调。(如大面积的森林采伐)⑵
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