∑p
    2
    i
    ，计算该群落的生物多样性指数 (其中
    pi =
    ni
    N ， ni 是第 i 个种的个体数， N 是所有物种的个体总数)。
    答：0.8755 七、实验设计 答： (1)仪器准备：样方绳，PVC 管，钢卷尺，皮尺，枝剪，掘根器，记录笔和本； (2)最小样地确定：种－面积曲线的绘制；
    (3)样方设定：设定 1×1m 至少 30 个，可随机取样或设定样带； (4)记录量：种数，株数（株丛数） ，盖度（分盖度和总盖度） ，株高； (5)统计量：密度，相对密度，盖度，相对盖度，频度，相对频度，显著度（优势度） ，相对 显著度（相对优势度） ，多度，重要值，物种多样性（香农－威纳指数和辛普森指数） (6)结果分析及讨论 参考文献 1. 林育真主编. 生态学. 科学出版社. 2004 2. 李博主编. 生态学. 北京:高等教育出版社,2002 3. 张金屯著.数量生态学.北京：科学出版社.2004 4. 林 鹏著.植物群落学.上海科学技术出版社.1986 5. H.Walter.中国科学院植物研究所生态室译.世界植被.科学出版社.1984 6. 中国植被编辑委员会.中国植被.北京：科学出版社.1980 7. 曲仲湘,吴玉树,王焕校等著. 植物生态学 (第二版). 北京:高等教育出版社,1989. 8. 姜汉侨.段昌群.杨树华等著. 植物生态学. 北京:高等教育出版社,2004 9. 宋永昌著.植被生态学.上海：华东师范大学出版社.2001
    2
    第五章 生态系统
    5.1 学习要点 一、生态系统概述 1. 生态系统是指一定空间区域内生物群落与非生物环境之间通过不断地进行物质循环、能 量流动和信息传递过程而形成的相互左右和相互依存的整体。不同的生态系统各具特点， 但也有共同的特征。 2. 生态系统的组成成分包括非生物成分和生物成分，生物成分包括生产者、消费者和分解 者，非生物成分包括生物生长的基质和媒介、生物生长代谢的材料以及气候因子。 3. 生态系统中存在食物链、食物网、营养级和生态金字塔等关系。 4. 各能流参数在营养级之间或内部存在的比值关系称为生态效率。 5. 生态系统通过自我调节实现平衡。 二、生态系统能量流动 1. 生态系统中的能量流动遵循热力学两大定律，并具有一定的特点。 2. 绿色植物对太阳能的固定为生态系统的初级生产，而消费者和分解者的生产则称为次级 生产。 3.分解者将生态系统中的死有机物进行分解、还原，其过程受分解者生物、待分解资源的质 量以及环境的理化条件影响。 4.对生态系统的能流分析可以在种群、食物链和生态系统三个层次上进行。 三、生态系统中的物质循环 生态系统物质循环的类型可以分为水的循环、气体型循环以及沉积型循环三种类型。 四、信息传递 1. 生态系统中，信息是指能够引起生物生理生化和行为变化的信号。 2. 信息普遍存在于生物与非生物环境之间、生物与生物之间。
    5.2 真题解析 。 例 1：从竞争和资源利用方面论述外来植物对生态系统潜在的影响（16 分）（中科院 2004 ： 年博士生生态学试题） 知识要点 1. 稳定的生态系统是处于生态系统中的各个物种之间、物种与环境之间通过长期的适应形
    成的在能量流动与物质循环上实现稳定平衡的功能实体。 2. 外来植物本身在能量与物质的占有上具有侵略的特性。 3. 外来植物破坏本地生态系统的平衡。 解题思路 根据外来植物自身的特性， 分析其在本地生态系统的能量流动、 物质循环中所处的地位 与表现出来的破坏生态平衡的作用，阐明其对生态系统潜在的危害。 解题捷径 生态系统的稳定最主要是体现在物质循环与能量流动上， 外来植物就是通过竞争和资源 利用实现对原有平衡的破坏。 标准答案 答：(1)外来植物是指由于自然或人为的因素引入的非自然分布区的植物，这些植物在本地 的自然或半自然生态系统中形成了自我再生能力、 给本地的生态系统或景观造成明显损害或 影响。 (2)本地区生态系统中的物种之间、物种与环境之间通过长期的协同进化形成了稳定的生态 关系，通过生态系统的特殊的空间结构、营养结构，彼此在光能、水分、营养物质的利用上 达到稳定的平衡，在这样的生态系统中，能量的流动、物质的循环保持在一定的水平上。 (3)由于在本地区环境中缺乏对外来植物的限制因子，如天敌等，外来植物一旦实现自我更 新，将表现出对某种环境条件的极端适应，因而会对环境中的资源条件产生极强的竞争，如 葎草、凤眼莲等，影响、限制本地植物的正常生长。 (4)研究表明，一些外来植物分泌的次生物质会对周围的本地植物产生强烈的他感抑制作用， 在竞争的过程中表现为掠夺性的占有资源，破坏原有的稳定的生态关系。 (5)一些适应并定居下来的外来植物由于具有特殊的植物体结构，如高大的植物体、攀援植 物等，因而表现出极强的占据空间资源（尤其是光能）的能力，例如加拿大一枝黄花、微甘 菊等，影响了生态系统中其它本地物种的正常生长。 通过以上分析可以看出， 外来植物无论是在能量流动还是物质循环上， 都对本地生态系统产 生极大破坏。
    例 2：某湖泊生态系统中所含的氮为 500 千克，这些氮在 400 天的时间里全部循环一次，求 ： 该湖泊氮的周转率（5 分） 。(四川大学 2000 年生态学考研试题) 知识要点
    生态系统中的物质循环过程包括库、流通率、周转率和周转时间等概念。周转率指单位 时间内出入一个贮存库的营养物质流通量占库存营养物质总量的比例； 周转时间是周转率的 倒数，指移动贮存库中全部营养物质所需的时间。周转率愈大，周转时间愈短。 解题思路 本题是在考察考生对这几个概念是否清楚， “某湖泊生态系统中所含的氮为 500 千克” 是干扰因素，与最终的周转率无关。 解题捷径 因为周转时间是周转率的倒数，所以对周转时间取倒数即可得到周转率。 标准答案 答：周转率＝1/周转时间＝1/400 天＝0.25%/天 5.3 试题荟萃 一、名词解释 1. 次级生产；2. 能量流动；3. 营养级； 4. 生态金字塔； 5. 物质循环；6. 生态平衡；7. 生 态系统；8. 反馈；9. 食物链；10. 生态效率；11.生产者；12. 消费者；13. 分解者；14. 食 物网；15. 同化效率；16. 生态生长效率；17. 消费效率；18. 林德曼效率；19. 负反馈；20. 正反馈；21. 初级生产；22. 总初级生产量；23. 再循环；24. 库；25. 流通率；26. 周转率； 27. 信息；28. 氨化作用；29. 硝化作用；30. 反硝化作用。 二、选择题 1. 下列哪一种方法能增强生态系统的自我调节能力（ ） A.增强生物种类 C.减少能量输出 B.增强能量输入 D.生产者、消费者、分解者在数量上保持平衡
    2. 生态系统中营养级一般不超过 6 级，其原因是（ ） A.贮存的能量逐级减少 C.热量逐级丢失 B.生物量逐级减少 D.生物体变少了
    3. 进入一个营养级的能量大约有多少可以传递给下一营养级（ ） A. 1% C. 5% B. 2% D. 10%
    4. 在一个自然生态系统中，除去生产者，分解者的变化曲线是（ ）
    A. N
    B. N
    t
    t
    （N：为分解者数量；
    t：为时间。 ）
    5. 在某一能量金字塔中，构成金字塔基层的生物可能是（ ） A.一种细菌 C.酵母菌 B.一种真菌 D.草食性动物
    6. 下列有关生态系统的叙述有错的一项是（ ） A.生态系统的功能主要是物质循环和能量循环 B.生态系统是生物群落及其环境相互作用的自然系统 C.生态系统的结构包括生态系统的成分.食物链和食物网 D.生态系统在一定范围内具有自我调节能力，保持生态平衡 7. 下列组合中，依次属于种群.群落.生态系统的一组是（ ） ①生活在人大肠内的细菌 ③肺炎患者肺部的肺炎双球菌 A.①①① B.①①① ②某一池塘中的全部鱼类 ④一根枯木及枯木上的所有生物 D.①①①
    C.①①①
    8. 在青草→食草昆虫→蜘蛛→食虫鸟→猫头鹰这条食物链中占生态系统总能量比例最多和 最少的消费者依次是（ ） A.猫头鹰和食草虫 C.食草虫和猫头鹰 B.青草和猫头鹰 D.食草虫和青草
    9. 流经生态系统的总能量是指（ ） A.照射到该系统的全部太阳能 B.照射到该系统植物体上的全部太阳能 C.该系统生产者所固定的太阳能 D.生产者传递给消费者的全部能量 10. 在生态系统中，已知初级消费者与次级消费者的个体数分别为 N1..N2 个体平均重量分别 为 M1.M2，则下列４项中正确的是…（ ） A. N1M1＞N2M2 B. N1M1＝N2M2
    C. N1M1＜N2M2 11. 没有造成食物链缩短的为（ ） A.围湖造田 C.稻田养鱼
    D. 以上情况均可能
    B.开垦草原 D.砍伐森林
    12. 用飞机反复大面积喷洒 DDT，其最可能的结果是（ ） A.消灭了该地区的害虫 C.消灭了该地区的杂草 B.抗 DDT 的变异类型害虫比例增大 D.使该地区的生物多样性提高
    13. 在下列实例中，不属于初级生产量的是（ ） A.蘑菇的生产量 C.蕨类的生产量 B.苔藓的生产量 D.海带的生产量
    14. 在下列实例中，通过食物链而引起生态危机的是（ ） A.酸雨 C.臭氧减少 B.温室效应 D.汞等有毒物质的积累
    15. 一个生态系统遭到严重破坏的主要标志是（ ） A.分解者大量减少 C.动物大量减少 B.生产者大量减少 D.食物网简化
    16. 影响生态系统生产力变化的主要因素是（ ） A.生物多样性 C.初级生产力 B.生物量 D.次级生产力
    17. 生活在一个森林中的所有昆虫组成的是一个（ ） A.种群 C.生态系统 B.群体 D.以上都不是
    18. 没有开花植物的生态系统是（ ） A.荒漠生态系统 C.森林生态系统 B.草原生态系统 D.海洋生态系统
    19. 一个山坡上的一片毛白杨生态系统是一个（ ） A.空间概念 C.形态现象 B.功能实体 D.物种集合
    20.下列最可能用于同一组生物的一组名词是（ ） A.分解者、腐生生物 B.初级消费者、第一营养级
    C.次级消费者、自养型生物
    D.生产者、异养生物.
    21.利用各营养级所固定的总能量值的多少构成的生态金字塔叫（ ） A.生物量金字塔 C.能量金字塔 B.数量金字塔 D.不属任何一种
    22.下列哪种属于营养级之间的生态效率（ ） A.同化效率 C.生长效率 B.林德曼效率 D.都不属于
    23.生长效率最高的一类生物是（ ） A.植物 C.大型动物 B.小型动物 D.哺乳动物
    24.某生态系统中含有鹿.蛇、猫头鹰、草、兔、鼠等生物，能使猫头鹰增多的因子是（ ） A.蛇多、鹿多、草少 C.兔少、草少、鼠少 B.鹿少、蛇多、鼠少 D.蛇少、草多、鹿少
    25.在一个处于平衡状态的封闭生态系统内，要使其中的动物能长时间存活，必须提供（ ） A.太阳能 C.氧气 B.足够的有机物 D.水分
    26. 下列平均净初级生产力最高的生态系统是（ ） A.温带森林 C.河口 B.北方森林 D.开阔大洋
    27.下列平均净初级生产力最低的生态系统是（ ） A.温带森林 C.热带雨林 B.农田 D.大陆架
    28.下列平均净次级生产量最高的生态系统是（ ） A.热带雨林 C.河口 B.北方针叶林 D.开阔大洋
    29.下列平均净次级生产量最低的生态系统是（ ） A.热带雨林 C.大陆架 B.北方针叶林 D.开阔大洋
    30.对于一个森林生态系统而言，净初级生产量主要通过下列哪一种食物链进行传递（ ） A.捕食食物链 B.牧食食物链
    C.寄生食物链
    D.碎屑食物链
    31.某池塘中蓝藻、硅藻和水草大量繁殖，形成这一现象的主要原因可能是（ ） A 有毒物质进入 C 水土流失 B 水温提高 D 过多的氮、磷进入
    32.细菌在生态系统中的作用，按其营养功能分，其分为（ ） A 属于生产者 C 属于消费者 B 属于分解者 D 因细菌种类的不同而不同
    33.下列哪种情况，生物数量金字塔倒置的是（ ） A 几平方米的草地上生活着几只蝗虫 B 几十平方公里范围内生活着一只老虎 C 几十平方公里的草原上生活着数十只田鼠 D 一株玉米上生活着几千只蝗虫 34.近几十年来，大气中 CO2 浓度不断增加，以下哪项不是引起这一现象的原因（ ） A 砍伐热带雨林 C 燃烧大量石油产品 B 许多国家荒漠化加剧 D 世界范围内净初级生产量增加
    35.在一火力发电厂附近地衣不能生长，是因为大气中含有较多的（ ） A. CO C. CO2 B. SO2 D. NO
    36.当食草动物从未超载的天然草场上移走后，该草场上会发生…（ ） Ⅰ植物竞争强度增加 Ⅱ植物竞争强度降低 Ⅲ植物种类增加 Ⅳ植物种类减少 AⅠⅣ CⅡⅣ BⅡⅢ DⅠⅢ
    37.下列生态系统中枯枝落叶层最厚的是（ ） A 苔原 C 北方针叶林 B 温带落叶林 D 热带雨林
    38.在绿藻－水蚤－小鱼－大鱼－人这条食物链中，如果人要增加 1kg，需消耗绿藻约为（ ） A.104g B. 105g
    C.106g
    D.107g
    39.一般说来，水生生态系统的次级生产力比陆生生态系统（ ） A高 C 相近 B低 D 略低
    40.在生态系统中，与碎屑食物链的能流相比，捕食食物链的能流（ ） A 流通量大 C 流通量相近 三、填充题： 1. 下图是一个简化的食物网，据图分析回答下列问题. （1）该食物网由 条食物 植食性鸟 鹰 蛇 链组成 B 流通量小 D 流通量略小
    （2） 其中的初级消费者 是 。 青草 蜘蛛 食草昆虫 。 食虫鸟 青蛙 种。 关系的描述应
    （3）处在第三营养级的生物有 （4）对图中蜘蛛与青蛙的中间 包 括
    （5）生态系统的四种成分中，该图上只体现了两种成分，未体现的另两种成分 是 。 可把太阳能转化成化学能。
    （6）在能量转化过程中 2. 请把下图空缺部分填完整
    太阳能
    绿色植物
    3. 一个达到平衡的生态中，有个 4 种群，其所含有的总能量如表，据表请回答： （1）该生 种群 个种群构 总能量(KJ) 链 级。 （2）种群甲在能量传递种属于 生物。 。 有 2.89ⅹ109 1.9ⅹ108 2.1ⅹ108 1.6ⅹ107 甲 乙 丙 丁 成的食物 个 营 养 态系统 4
    （3）如果环境中有毒物，哪个种群富集的浓度最高 4. 完成生态系统中物质循环总模式图：
    植食动物 环境
    5. 生 态 系 是 。
    微生物
    顶级肉食动物
    统 中 能 量 的 根 本 来 源
    6. 在一个相对平衡的生态系统中,种群的数目 能量的输出与输入 ，自我调节能力
    ， 出生率与死亡率 。
    ，
    7. 生 态 系 统 能 量 流 动 服 从 热 力 学 的 两 个 定 律 是 和 。 、 、 和 和 、 。 三种类型。 ，生物成分包括 、
    、
    8. 生态系统的三大功能类群是 9. 食物链可分为 10. 生态系统包括 和 及
    、 以
    三大功能类群，非生物成分包括 。
    11. 完成全球水循环图（把每条线的箭头方向表示清楚） 。 单位：1017kg/a
    大气圈
    12. 1935 年英国 生 态 学 家
    49
    蒸 蒸
    发 4.
    12
    首次提出生态
    0. 0. 发 发
    降 降
    水 4.
    71 71
    1 1. 水 水
    蒸
    降
    系统这一概念。 13. 生物圈中水 的循环平衡是 靠世界范围的 （
    08 08
    与
    来调节的。 、 、 、 、 三种类型。 三种。
    14. 食物链一般可分为 15. 生态金字塔可分为 16. 1866 年德国生物学家
    把“生态学”这一术语引入科学研究。 、 、 。
    17. 生物地球化学循环的 3 个基本类型是
    18. 生态系统中的物理信息一般包括
    、
    、
    。 食物链。
    19. 在森林生态系统中，能量流动的主渠道一般为 20. 生态系统都包括 分为 、 、 、
    两大组分，根据前者在生态系统中发挥作用和地位 ；后者包括 和 、 、 、 、 以及 等。 等特点。
    21. 物种流是生态系统一个重要过程， 具有
    22. 全 球 碳 循 环 是 一 种 型 循 环 ， 由 于 人 类 影 响 碳 循 环 而 产 生 的 问 题 是 ，进而产生。 23. 生态系统的自我调节机制是 作用。 24. 进入食物链中的物质沿营养级逐级向前移动，浓度越来越高， 产生了 作用。 25. 生态系统中能量流动的特点是 和 。
    四、 判断题 （正确的在括号中 “√” 错误的在括号中打 ， “×” 并对错误原因进行简单解释） ， ： 1.植食动物是生态系统中的初级消费者，属于第一营养级。 （ 2.所有以植食动物为食的动物统称为一级消费者。 （ 3.生态系统研究的对象包括自然界的任何一个部分。 （ ） ） ） ）
    4.一般说来，随着寄生食物链的延伸，寄生生物的个体数量表现出逐渐减少的趋势。 （ 5.分解者生物就是指所有的细菌和真菌。 （ 6.自然生态系统几乎全部都是开放的系统。 （ ） ）
    7.在捕食食物链中，相邻营养级之间存在营养关系，而同一营养级内部不存在营养联系。 （ ） ）
    8.在生态系统中，某种生物属于哪一营养级是固定的。 （ 9.食物链在生态系统中错综复杂，交织成网状。 （ ）
    10.能量金字塔和生物量金字塔都能体现出生态系统中能量流动的基本规律。 （ 11.数量金字塔有时会表现为倒金字塔形。 （ ） ）
    ）
    12.呼吸量是指生物在进行新陈代谢和各种活动中呼吸消耗掉的全部能量。 （ 13.生长效率描述的是不同营养级之间的生态效率。 （ ） ）
    14.能量在生态系统中传递的时候遵循热力学的第一和第二定律。 （
    15.林德曼效率的值在不同的生态系统中都在 10%左右，没有明显的变化。 （ 16.矿化就是无机营养元素从有机物质中释放出来的过程。 （ ）
    ）
    17.正反馈使得生态系统保持平衡，而负反馈则使得生态系统远离原有的平衡状态。 （
    ）
    18.生态系统在其发育的各个阶段都表现出相似的结构和功能特征。 （
    ）
    19.大多数生态系统净初级生产量都要通过分解者亚系统渠道，因而呼吸消耗的能量在分解 者亚系统明显高于消费者。 （ ）
    20.由于生态系统中的能量流动遵循能量守恒定律，所以能量在流动的过程中总是保持不变 的。 （ ） ） ）
    21.全球的水循环是在太阳能的推动下进行的。 （
    22.凡是影响植物光合作用的因素都可能成为初级生产量的限制因素。 （ 23.环境温度、CO2 的浓度越高，净初级生产力越高。 （ ）
    24.磷不存在任何气体形式的化合物，它的循环属于典型的沉积型循环。 （ 25.营养物质的含量是影响水生生态系统初级生产量的最重要因子。 （ 26.所有次级生产都直接或间接来源于初级生产。 （ 27.生态系统的各要素之间存在普遍的信息联系。 （ ） ） ）
    ）
    28.生态系统保持平衡的能力表现在受到任何干扰时， 都可以通过反馈调节恢复稳态。 （ 29.在所有类型的生态系统中，热带雨林的平均净初级生产力最高。 （ ）
    ）
    30.能量金字塔、生物量金字塔和数量金字塔在所有的生态系统中都表现出正金字塔形。 （ ） ）
    31.捕食者与猎物的关系是经过长期协同进化逐步形成的。 （
    32.生态系统的结构越复杂，物种数目越多，自我调节能力就越强，这种自我调节能力是无 限度的。 （ ） ）
    33.生态系统中能量形式有多种，其能量流动也是不规则的。 （ 34.生态系统中能量流动和物质流动都是单方向的。 （ ）
    35.生态系统中营养级的数目受限于生产者所固定的最大能值和这些能量在流动过程中的损 失率。 （ ） ） ）
    36.营养级的位置越高，归属于这个营养级的生物种类和数量就越多。 （
    37.生态平衡就是指在系统内物质循环和能量流动不再进行，生物个体保持不变。 （ 38.一个生态系统增加或减少一个物种对整个系统无影响。 （ ） ）
    39.人工固氮对人类社会发展做出了重要贡献，对人类没有危害。 （
    40.生物地球化学循环中沉积循环与全球性三个环境问题（温室效应，酸雨、酸雾，臭氧层 破坏）密切相关。 （ ）
    41.大气中 CO2 浓度增高有利于植物光合作用的增强，但它的“温室效应”将导致全球温度
    升高和降水分布的改变。 （
    ） ）
    42.环境中有毒物质进入生态系统后，只对处于较低营养级上的生物有毒害作用。 （ 43.草原生态系统能量流主要通过牧草食食物链。 （ 44.生态系统中的碳循环是属于沉积型循环。 （ 45.生态系统中的硫循环只属于气体型循环。 （ 五、简答题： 1.生态系统的基本特征是什么？ 2.简述生态系统的三大功能类群及作用。 3.简述生物地化循环的三种类型及特点。 4.列举初级生产力的几种测定方法及适用的生态系统类型。 5.为什么细菌和真菌具有较强的分解能力？ 6.能量在生态系统中流动的特点是什么？ 7.全球初级生产量的分布特点是什么？ 8.初级生产量的限制因素包括哪些？ 9.为什么生态系统中营养级一般不超过 6 个？ 10.影响分解过程的因素主要包括哪些？ 11.信息的主要特征是什么？ 12.生态系统中信息的类型包括哪些？ 13.生态系统中信息的特点是什么？ 14.信息传递包括哪些基本环节？ 15.生态系统中的信息传递主要有哪些？ 16.人类活动对水循环的影响主要体现在哪些方面？ 17.资源分解在生态系统动态平衡中作用主要体现在哪些方面？ 18.土壤动物在有机物质分解的过程中表现出来的主要作用表现在哪些方面？ 19.影响微生物活动的因素主要包括哪些？ 20.按照基质的化学性质可以将待分解有机物质资源分为哪几类？ 21.简述生态系统的稳定性和食物网复杂程度之间的关系，并举例说明。 22.为什么对苔原生态系统的开发要非常慎重？ 23.食物链的基本类型包括哪些？ 24.简述生态金字塔的基本类型。 ） ） ）
    25.生态系统中主要能流参数及其含义是什么？ 26.利用公式表示生态系统中的生态效率。 27.各生态效率在生态系统中变化的一般规律是什么？ 28.什么是生态系统的反馈调节？ 29.简述生态系统的生态平衡。 30.初级生产量和生物量之间的关系如何？ 31.简要比较地球主要生态系统初级生产量的大小。 32.简述次级生产量的生产过程。 33.分解过程的性质是什么？ 34.生态系统中分解者亚系统的物流与能流具有什么样的特征？ 35.陆地生态系统的分解者动物分为哪些类群？ 36.水生生态系统的分解者动物分为哪些类群？ 37.待分解资源 C∶N 值的高低变化对分解过程有什么影响？ 38.请用热力学第—定律说明生态系统中能量的守恒。 39.如何用热力学第二定律解释食物链的环节和营养级的级数一般不会多 40.生态系统中能量流动和物质循环的联系及区别是什么？ 41.简述生物地化循环的基本类型。 42.水循环的基本意义是什么？ 43.全球水循环的基本过程如何？。 44.简述全球水资源的基本状况。 45.简述全球碳资源的基本状况。 46.简述全球碳循环的基本过程。 47.简述全球磷循环的基本过程。 六、论述题 1.在农田系统中，从能量流动和物质循环的角度分析合理密植、中耕除草、施肥、喷农药等 农事活动生态学原理和上述各项措施的具体意义。 2.论述人类活动对碳循环的影响以及人们应采取的对策。 七、绘图题 1.绘图表示次级生产的一般过程。 2.图解生产者的能量合成与转化过程。