生态学 No第章3
五、问答题
1、用热力学第一、第二定律分析生态系统中的能流过程。
热力学第一定律指的是能量既不能创造，也不能消灭，只能从一种形式转化为另一种形式。热力学第二定律指的当能量从一种形式转化为另一种形式的时候，转化率并非百分之百，一部分以热的形式消散于环境中。生态系统中的能量来自于太阳发出的光能，被绿色植物转化为植物体内的化学能，经食物链再转化为消费者和分解者体内的化学能。在能流过程中，一部分化学能转变为供生物取食和运动的机械能并进一步以热能形式散失于环境中。由于能量的转化率不是百分之百，在上一个营养级向下一个营养级转化过程中，能量逐级减少，因此，各营养级所能维持的生物量也逐级减少，营养级的个数一般不超过4～5级。
2、论述生态系统的组成、结构与功能。
（1）完整的生态系统由生产者、消费者、分解者和非生物环境四部分组成。组成生态系统的各成分，通过能流、物流和信息流，彼此联系起来形成一个功能体系。（2）生态系统的结构包括形态结构和功能结构。形态结构即群落结构，功能结构主要是指系统内的生物成分之间通过食物链或食物网构成的网络结构或营养位级。（3）生态系统的功能包括能量流动、物质循环和信息传递。
3、论述全球主要生态问题及对策。
全球主要生态问题包括环境问题、资源问题和人口问题。纷繁复杂的环境问题，大致可以分为两类，一类是因为工业生产、交通运输和生活排放的有毒有害物质而引起的环境污染，如农药、化肥、重金属、二氧化硫等造成的污染；另一类是由于对自然资源的不合理开发利用而引起的生态环境的破坏，如水土流失、沙尘暴、沙漠化、地面沉降等。资源问题是指自然资源由于环境污染和生态环境破坏以及人类过度开发利用导致的自然资源枯竭，包括矿产资源、淡水资源、生物资源和土地资源。人口问题包括人口数量问题和人口老龄化问题。人口的快速增长，加快了自然资源的消耗，加大了对自然环境的压力，世界所面临的资源、环境、农业等一系列重大问题，都与人口的快速增长有关；人口老龄化将对社会经济带来沉重负担，延缓经济增长速度，因老年人的特殊需要，国家必须加大社会福利、救济保障、医疗服务等方面的投入，以保护老年人的利益。
解决全球生态问题的对策是：控制人口数量，提高人口质量，减轻对环境和资源的压力；提高全人类保护环境和资源的意识，减轻对环境和资源的破坏与利用程度，实现持续发展；加强法制建设，用法律手段保护环境和资源；发展科学技术，用科技力量解决全球生态问题。
4、论述生态系统的稳定机制及反馈调控。
（1）稳态机制：自然生态系统的一个很重要的特点就是它常常趋向于达到一种稳态或平衡状态，使系统内的所有成分彼此相互协调。这种平衡状态是通过自我调节过程来实现的，借助于这种自我调节过程，各个成分都能使自己适应于物质和能量输入和输出的任何变化。例如，某一生境中的动物数量决定于这个生境中的食物数量，最终这两种成分（动物数量和食物数量）将会达到一种平衡。如果因为某种原因（如雨量减少）使食物产量下降，因而只能维持比较少的动物生存，那么这两种成分之间的平衡就被打破了，这时动物种群就不得不借助于饥饿和迁移加以调整，以便使自身适应于食物数量下降的状况，直到调整到使两者达到新的平衡为止。
（2）反馈调节：生态系统的自我调节属于反馈调节。当生态系统中某一成分发生变化的时候，它必然会引起其他成分出现一系列的相应变化，这些变化最终又反过来影响最初发生变化的那种成分，这个过程就叫反馈。反馈有两种类型，即负反馈和正反馈。负反馈是比较常见的一种反馈，它的作用是能够使生态系统达到和保持平衡或稳态，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。例如，如果草原上的食草动物因为迁入而增加，植物就会因为受到过度啃食而减少，植物数量减少以后，反过来就会抑制动物数量。另一种反馈叫正反馈，正反馈是比较少见的，它的作用刚好与负反馈相反，即生态系统中某一成分的变化所引起的其他一系列变化，反过来不是抑制而是加速最初发生变化的成分所发生的变化，因此正反馈的作用常常使生态系统远离平衡状态或稳态。在自然生态系统中正反馈的实例不多，下面我们举出一个加以说明：如果一个湖泊受到了污染，鱼类的数量就会因为死亡而减少，鱼体死亡腐烂后又会进一步加重污染并引起更多鱼类死亡。因此，由于正反馈的作用，污染会越来越重，鱼类死亡速度也会越来越快。从这个例子中我们可以看出，正反馈往往具有极大的破坏作用，但是它常常是爆发性的，所经历的时间也很短。从长远看，生态系统中的负反馈和自我调节将起主要作用。
5、论述生态系统的组成、结构与功能。
（1）完整的生态系统由生产者、消费者、分解者和非生物环境四部分组成。组成生态系统的各成分，通过能流、物流和信息流，彼此联系起来形成一个功能体系。
（2）生态系统的结构包括形态结构和功能结构。形态结构即群落结构，功能结构主要是指系统内的生物成分之间通过食物链或食物网构成的网络结构或营养位级。
（3）生态系统的功能包括能量流动、物质循环和信息传递。
能量是生态系统的基础，是生态系统运转、做功的动力，没有能量的流动，就没有生命，就没有生态系统。生态系统能量的来源，是绿色植物的光合作用所固定的太阳能，太阳能被转化为化学能，化学能在细胞代谢中又转化为机械能和热能。
生态系统的物质，主要指生物生命所必须的各种营养元素。生态系统中流动着的物质具有双重作用。首先，物质是储存化学能的运载工具，如果没有能够截取和运载能量的物质，能量就不能沿着食物链逐级流动。其次，物质是生物维持生命活动所进行的生物化学过程的结构基础。
生态系统中的物质循环和能量流动是紧密联系、不可分割的，构成一个统一的生态系统功能单位。
在生态系统中，除了物质循环和能量流动，还有有机体之间的信息传递。
6、在生态系统发育的各阶段中，初级生产主要能量参数，即生物量﹑总初级生产量呼吸量和净初级生产量是如何变化的
答： 生态系统发育的早期，生物量﹑总初级生产量﹑呼吸量和净初级生产量都低。随着生态系统的发育，各能量参数都逐渐增加，到了生态系统的青壮年期，生物量继续增加，总初级生产量和净初级生产量达到最大。当生态系统成熟或演替达到顶极时，生物量最大，呼吸量也最大，总初级生产量和净初级生产量反而最小。随着生态系统的衰老，各能量参数都逐渐减小。
7、概括出生态系统中能量流动的两个特点及其意义。
答： 生态系统能量流动的特点是：1生态系统中能量流动是单方向和不可逆的。
2能量在流动过程中逐渐减少，因为在每一个营养级生物的新陈代谢的活动都会消耗相当多的能量，这些能量最终都将以热的形式消散到周围空间中去。
意义：任何生态系统都需要不断得到来自系统外的能量补充，以便维持生态系统的正常功能。如果在一个较长的时间内断绝对一个生态系统的能量输入，这个生态系统就会自行灭亡。
六、论述题
1、举例说明山地的垂直地带性。
（1）山地随海拔高度升高，群落类型依次更替。
（2）山地带谱的基带就是当地的水平地带性群落。
（3）湿润地区山地带谱类似于当地向高纬的纬度地带性群落系列，如（略）。
（4）干旱地区山地带谱由基带干旱类型向上逐渐过渡为湿润类型，但超过一定高度后，又向寒冷类型变化，如（略）。
第五部分 应用生态学（15）
一、名词解释
1、生物多样性：生物中的多样化和变异性以及物种生境的生态复杂性。
五、简要回答
1、 为什么生态恢复时要考虑群落的演替因素？
生态恢复是以群落演替理论为基础，恢复是正向演替，退化就是逆行演替。在生态恢复过程中首先是先锋物种和顶级树种的迁移、散布和替代。只有当一个种的个体在新的地点上能繁殖时，定居才算成功。任何一个裸地上生物群落的形成和发展，或是任何一个旧的群落为新的群落所取代，都必然包含有植物的定居过程。其次，群落内部环境变化。由于群落内物种生命活动的结果，引起群落内部环境的改变，为自己创造了不良的居住环境便原来的群落结构解体，为其他植物的生存提供了有利条件。
群落内部物种内部及物种之间都存在特定的相互关系。这种关系随着外部环境条件和群落内环境的政变而不断地进行调整，进而群落的特性或多或少地改变。外界环境条件的改变也是群落演替的诱发因素。
生态恢复的过程在某种程度上说就是群落演替的过程，所以生态恢复必须考虑群落的演替 。
2、简述温室气体浓度升高的后果。
（1）出现温室效应，使地表温度升高。（2）导致极地和高山冰雪消融速度加快、海水受热膨胀，使海平面上升，沿海低地受到海水的侵袭。（3）改变了全球水热分布格局，部分湿润地区可能变得干燥，而部分干燥地区可能变得湿润。（4）改变了生态系统原有的平衡状态，一部分生物可能不适应环境的改变而濒危或灭绝。
3、目前生态学研究的热点问题有哪些方面。
1）全球变化：由于人类活动直接或间接造成的，出现在全球范围内的，异乎寻常的人类生态环境的变化，就是当今科学界，全国政府及公众关注的全球环境变化或简称全球变化。
2）生物多样性：指生命有机体及其赖以生存的生态综合体的多样性和变异性。
3）可持续发展：是既满足当代人的需要，又不对后代满足其需要的能力构成危害的发展。
4)景观生态学：起源于中欧，是80年代后期较年轻的交叉学科。近年来，日益成为生态学一个新兴研究热点。
分子生物学的发展简史
schleiden 和 schwann 提出&34;细胞学说&34;
孟德尔提出了&34;遗传因子&34;的概念、分离定律、独立分配规律
miescher 首次从莱茵河鲑鱼精子中分离出 dna
morgan 基因存在于染色体上、连锁遗传规律
avery 证明基因就是 dna 分子，提出 dna 是遗传信息的载体
mcclintock 首次提出转座子或跳跃基因概念
watson 和 crick 提出 dna 双螺旋模型
crick 提出了&34;中心法则&34;
meselson 与 stah 用 n 重同位素证明了 dna 复制是一种半保留复制
jacob 和 monod 提出了著名的乳糖操纵子模型
arber 首次发现 dna 限制性内切酶的存在
temin 和 baltimore 发现在病毒中存在以 rna 为模板，逆转录成 dna 的逆转录酶