第四章 第一节微生物的生态系统
八年级生物上册第五单元第四章第一节《细菌和真菌的分布》教案(新版)新人教版
1.理论介绍：首先，我们要了解细菌和真菌的基本概念。细菌是一种单细胞的微生物，没有成形的细胞核；真菌有真正的细胞核，可以是单细胞类型，也可以是多细胞的类型。细菌和真菌在自然界中广泛分布，它们在生态系统中扮演着重要的角色，如分解有机物、参与氮循环等。
2.案例分析：接下来，我们来看一个具体的案例。这个案例展示了细菌和真菌在实际中的应用，以及它们如何帮助我们解决问题。例如，酵母菌在面包制作中的作用，以及乳酸菌在酸奶制作中的作用。
2.分布范围：讲解细菌和真菌在自然界中的广泛分布，如土壤、水体、动植物体内等。
3.作用：阐述细菌和真菌在生态系统中的重要作用，如分解有机物、参与氮循环等。
4.实例：通过具体实例介绍一些常见的细菌和真菌，以及它们在自然界和人类生活中的应用。
5.教学难点：细菌和真菌的繁殖方式、生存条件及其在生态系统中的作用。
4.例题4：
题目：请简述细菌和真菌在生态系统中的作用。
答案：细菌和真菌是生态系统中的分解者，他们能分解有机物质，促进物质循环。此外，细菌还参与氮循环等生物化学过程。
5.例题5：
题目：请简述微生物技术与人类生活的关系。
答案：微生物技术在食品制作、疾病防治、环境保护等方面有着广泛的应用。例如，酵母菌在面包制作、酸奶制作中的作用，乳酸菌在泡菜制作中的作用。
8.例题8：
题目：请简述细菌和真菌的遗传变异方式。
答案：了解细菌和真菌的遗传变异方式，如基因突变、基因重组等。掌握细菌和真菌的遗传规律。
题9：
题目：请简述细菌和真菌的生态关系。
答案：了解细菌和真菌与其他生物之间的生态关系，如竞争、共生、寄生等。
10.例题10：
题目：请简述细菌和真菌的科学研究方法。
微生物生态系统的结构与功能
微生物生态系统的结构与功能微生物生态系统是由各种微生物相互作用而形成的一个庞大的生态系统。
这个生态系统中的微生物可以是细菌、真菌、病毒等单细胞或多细胞微生物。
微生物生态系统在地球上广泛存在，包括土壤、水体、大气、消化系统等多种环境中。
首先，我们需要了解微生物生态系统的结构。
微生物生态系统的结构包括微生物的种类和数量分布。
微生物种类繁多，其中包括潜在病原微生物、共生微生物、营养微生物等。
微生物的数量分布在不同环境中也有差异，比如在土壤中，微生物数量一般较高，而在一些特殊环境中如深海底部，微生物数量可能较低。
其次，微生物生态系统的功能包括物质循环、能量转化和生态平衡等。
微生物在物质循环中起到了重要的作用。
它们能够分解有机物，将有机物转化为无机物释放给植物进行吸收，促进植物生长。
同时，微生物还能分解有害物质，降解污染物，减少环境污染。
在能量转化中，微生物通过光合作用或化学反应转化能量，调节环境能量的平衡。
微生物还能够控制其他生物的数量，维持生态平衡。
微生物生态系统的结构和功能相互关联，微生物的组成会影响生态系统的功能表现。
例如，在水体中，蓝藻和其他浮游生物共同构成了一个微生物群落，蓝藻利用光合作用产生氧气，维持水体中的氧气含量，而其他浮游生物则通过吃蓝藻及其他植物生物来获得能量，形成食物链，维持水体生物多样性和生态平衡。
此外，微生物生态系统还与人类健康密切相关。
在人体内，存在着庞大的微生物群落，被称为人体微生物组。
这些微生物与人类共生，对人类的健康有重要影响。
它们参与人体内的营养物质的吸收，调节免疫反应，维持肠道健康等。
相关研究表明，微生物失调可能会引起一系列人体健康问题，如肠道炎症、免疫系统疾病等。
因此，了解微生物生态系统的结构和功能对于维持人类健康至关重要。
总结起来，微生物生态系统的结构与功能密切相关，微生物的种类和数量分布决定了生态系统的功能表现。
微生物通过物质循环、能量转化和生态平衡等功能，调节着环境的稳定和生命的存在。
生态系统中微生物的生态位和功能
生态系统中微生物的生态位和功能生态系统是由生物群落和非生物环境因素相互作用形成的自然系统。
其中微生物在生态系统中扮演着重要的角色，是维持生态系统健康和稳定的关键因素之一。
微生物有着多样的生态位和功能，它们与其他生物相互依存，共同构成了生态系统。
一、微生物在生态系统中的生态位生态位是指一个物种在生态系统中的地位和角色。
微生物的生态位是与其他生物共生、协生或寄生，参与物质循环、分解和转换等过程。
其生态位的不同，决定了其在生态系统中所扮演的不同角色。
1. 植物微生物土壤中的植物微生物包括细菌、真菌、放线菌等，它们与植物形成良好的共生关系。
例如，一些植物根际内存在着一种被称为根瘤菌的微生物，它们能够与植物共生，并能在根际内固氮，为植物提供养分。
此外，一些类似于放线菌的微生物也能够产生植物生长激素，对植物生长起到积极的促进作用。
植物微生物在促进植物生长、增加植物免疫力等方面起着重要作用。
2. 分解微生物分解微生物是指能够分解有机物质并将其转化成无机形式的微生物。
这些微生物包括细菌、真菌、放线菌等，它们在分解生物质、植物残渣等有机物质方面具有重要作用。
在分解有机物质的过程中，分解微生物可以产生出一些有机酸、酶和其他分解产物，对于土壤的肥力有着非常重要的作用。
3. 病原微生物病原微生物是指能够引起疾病的微生物，包括细菌、病毒、真菌等。
这些微生物的存在会对生态系统产生消极的影响，在生态系统中以寄生和捕食的方式对其他生物形成威胁。
二、微生物在生态系统中的功能微生物在生态系统中有着多样化的功能，它们参与到环境中养分的循环、物质的分解和转化等过程中，形成了物质流和能量流，维护着整个生态系统的平衡和稳定。
1. 微生物对养分的贡献微生物在生态系统中发挥着重要作用，特别是在养分循环方面。
它们通过分解有机物质和固定氮气等作用，将有机物质转化成无机盐和元素，然后进入土壤、水体等环境中。
这些元素又为植物、中间消费者和掠食者提供了必要的养分。
人类体内微生物群的生态系统
人类体内微生物群的生态系统随着科技的进步，人们对人类身体内微生物群的研究也越来越深入。
微生物群包括菌群、病毒、真菌和其它微生物，它们居住在我们身体的表面和内部，构成了一个复杂的生态系统。
这个系统对我们的健康起着关键作用，因此了解人类体内微生物群的生态系统将有助于我们更好地了解并维护身体健康。
微生物群是什么？人类体内微生物群可以简单地理解为我们身体表面和内部的各种微生物的总和。
微生物包括细菌、真菌、病毒等。
人们习惯认为细菌是有害的，而真菌是有益的。
然而，这种观念是错误的。
事实上，人类体内的微生物细菌分为有益菌和有害菌，而真菌和病毒也有有益和有害的。
正常情况下，人体维持着微生物群体内的平衡状态，以维持身体的正常功能。
而微生物群失去平衡就可能会引起各种疾病。
人体内的微生物群不是简单的混杂在一起，它们之间构成了一种复杂的生态系统。
不同种类的微生物之间相互作用，影响着微生物群的稳定性。
例如，人类体内的乳酸菌可以通过产生有益的乳酸和酸性物质，防止有害细菌生长繁殖，保持微生物群的稳定性。
此外，细胞外基质中的接触抑制分子（contact-dependent inhibition molecule）也可以影响微生物的生长。
人类体内微生物群的调控人类体内微生物群的调节受到多种因素的影响，如环境、饮食、生活、药物等。
特别是药物，如抗生素等，可能会破坏微生物群的平衡。
因此，在使用药物时，人们需要注意抗生素可能对人类体内微生物群产生的影响。
另外，饮食对人类体内微生物群的影响也非常大。
人们需要合理搭配膳食，以提供充足的营养素，促进清除毒素，保证身体的微生物群的平衡，维持身体的健康。
此外，运动对身体健康和微生物群的稳定性也有很大的帮助。
未来科技的应用未来，随着生物技术的不断发展，人们有望进一步了解人类体内微生物群的复杂生态系统。
新的科技手段和研究方法可以帮助人们更好地了解微生物群的构成和作用。
这将提供新的思路和方法来治疗一些疾病和改善身体健康。
微生物生态系统的名词解释
微生物生态系统的名词解释微生物生态系统是指由微生物组成的一个动态的、互相作用的生态系统。
微生物生态系统包含了各种微生物，如细菌、真菌、病毒等。
它们通过相互作用和共生关系，共同参与了生物地球系统的维持和运行。
一、微生物生态系统的定义微生物生态系统是一种具有明确空间范围的综合性系统，它是由各种微生物通过一系列相互作用所形成的一个复杂的生态网络。
微生物是这个生态系统的核心组成部分，它们通过与环境和其他生物的相互作用，参与了有机物的分解、循环和转化过程，调控了生态系统的稳定性和功能。
微生物生态系统的研究对象主要包括微生物群落的组成、结构和功能。
通过对微生物群落的研究，可以揭示微生物与环境的相互作用机制，探索微生物在生态系统中的角色和功能，为保护生态环境、改善人类生活提供理论基础和技术支持。
二、微生物生态系统的特点1. 空间分布广泛：微生物广泛存在于地球的各个角落，包括陆地、海洋、淡水、大气等环境。
它们可以生存于高温、低温、高盐、低盐、高压、低压等极端环境中，适应能力极强。
2. 多样性高度：微生物多样性是微生物生态系统的重要特点之一，其物种数量和功能种类极为丰富。
不同环境中的微生物群落具有不同的组成和功能状况，形成了独特的生态系统。
3. 相互作用复杂：微生物之间存在着多种方式的相互作用，包括共生、拮抗、竞争、协同等关系。
这些相互作用调节了微生物群落的结构和功能，影响了生态系统的性质和稳定。
4. 生态功能丰富：微生物在生态系统中具有重要的功能和作用。
它们参与了有机物的降解、循环和转化过程，维持了生态系统中物质和能量的平衡。
同时，微生物还参与了氮、磷、硫等元素的循环转化，调控了土壤的肥力和植物的生长。
三、微生物生态系统的研究方法微生物生态系统的研究方法涉及到多个学科和技术，包括分子生物学、生物化学、生物信息学等。
主要的研究方法包括：1. 群落结构分析：通过高通量测序技术对微生物群落的基因组、DNA、RNA 进行分析，揭示微生物群落的组成和结构。
微生物在生态系统中的作用
微生物在生态系统中的作用生态系统是由生物体、非生物体和它们之间的相互作用所组成的复杂网络。
微生物，作为生态系统中最微小的生物体，扮演着至关重要的角色。
它们在各种生物地球化学过程中发挥作用，影响着生物多样性、能量流动和物质循环。
本文将探讨微生物在生态系统中的多个方面的作用。
一、养分循环和分解微生物在生态系统中起着至关重要的分解作用。
它们能够分解有机物，使其成为可被其他生物利用的无机元素。
例如，一些微生物可以降解死亡植物和动物的尸体，将它们分解为氮、磷、硫等元素释放到环境中。
这样，微生物促进了养分的循环，使其重新进入生物体内。
此外，微生物还能够分解有机废物和污水，减少污染，为生物提供可用的养分。
二、固氮作用大多数生物都依赖于氮元素进行生长和繁殖，而大气中的氮气是无法直接被生物利用的。
微生物通过固氮作用将大气中的氮气转化为可被植物利用的氨或亚硝酸盐。
这些微生物包括某些细菌和蓝藻。
固氮作用提供了植物所需的氮源，促进了陆地和水域生态系统的生长和发展。
三、共生关系微生物与其他生物之间形成了一种共生关系，对它们的生存和繁衍起着重要作用。
例如，土壤中的根瘤菌能与豆科植物形成共生关系。
根瘤菌能与植物根系结合，并固氮，为植物提供养分。
植物则为根瘤菌提供适宜的生存环境和有机物。
四、能量转化微生物在生态系统中参与了能量的流动和转化过程。
它们通过光合作用或化学反应产生能量，并通过食物链将能量传递给其他生物。
例如，海洋中的浮游微生物是海洋食物链的基础，它们能够将太阳能转化为有机物，为海洋生物提供能量。
五、调节气候微生物也在调节气候方面发挥重要作用。
其中最具代表性的是微生物参与的碳循环。
微生物通过参与有机物的分解和合成过程，调节了大气中的二氧化碳浓度。
此外，一些微生物还能影响云的形成，通过释放气溶胶颗粒物或促进水蒸气的凝结，影响降水模式和气候变化。
综上所述，微生物在生态系统中扮演着不可或缺的角色。
它们通过分解有机物、固氮、共生关系、能量转化和气候调节等多种方式，影响着生物多样性、能量流动和物质循环。
微生物在生态系统中的作用
微生物在生态系统中的作用生态系统是由各种生物和非生物组成的复杂网络，微生物则是其中至关重要的一部分。
微生物的种类繁多，包括细菌、真菌、病毒等。
它们在生态系统中扮演着各种角色，对地球上的生命和环境起着不可或缺的作用。
首先，微生物在生态系统中参与了物质循环和能量流动。
通过分解有机物质，微生物能够将废弃物和死亡生物的残骸转化为无机物质，使其重新进入生态系统的循环中。
细菌和真菌分解有机物，释放出二氧化碳、氨和其他无机物质，为植物的生长提供了养分。
同时，微生物也参与了氮循环、硫循环等重要的化学过程，通过固氮和硫化等反应将氮气和硫化物转化为可利用的形式，供其他生物利用。
其次，微生物在生态系统中与其他生物形成共生关系。
许多植物依赖与根际微生物的共生关系来提高吸收营养的效率。
这些微生物可以帮助植物吸收养分，例如固氮细菌能够将空气中的氮气转化为植物可利用的形式，而菌根真菌能够扩大植物根系的表面积，增加其吸收养分的能力。
同时，微生物也与动物之间形成共生共存的关系，例如，我们的肠道中寄生着大量的微生物，它们有助于消化食物、合成维生素等。
另外，微生物还在生态系统中扮演着分解有害物质和净化环境的重要角色。
某些微生物具有降解有机物和毒素的能力，它们可以降低土壤和水体中有害物质的浓度，保持环境的健康。
例如，石油分解细菌能够降解漏油导致的污染，而污水处理厂中的微生物则能够将有机废物转化为无害的物质。
此外，微生物还能够吸附重金属离子，减少其对环境和生物的危害。
此外，微生物还在生态系统中维持了多样性和生态平衡。
微生物种类繁多，它们占据了几乎所有生态系统中的生态位，调节着物种的相对丰度。
微生物与其他生物之间的相互作用与竞争，维持了生态系统的稳定性和多样性。
微生物的存在和活动，使得生态系统能够具备适应环境变化的能力，保持生物多样性，从而增强生态系统的稳定性和抵御灾害的能力。
综上所述，微生物在生态系统中发挥着极为重要的作用。
它们参与了物质循环和能量流动，与其他生物形成共生关系，分解有害物质和净化环境，维持了生态平衡和多样性。
第一节 微生物的分布
第四章微生物与外界环境微生物种类繁多，代谢类型多样，繁殖迅速，适应环境能力强，无论是土壤、水、空气、饲料、动物的体表和某些与外界相通的腔道，甚至在一些极端环境中都有微生物存在，因此微生物与外界环境的关系极为密切。
一方面，微生物通过新陈代谢活动对外界环境产生影响；另一方面，外界环境中的多种因素，也影响着微生物的生命活动。
了解微生物与外界环境之间的相互关系，有利于我们利用有益的微生物，控制和消灭有害的微生物，服务于畜牧业生产。
第一节微生物在自然界的分布一、土壤中的微生物土壤是微生物的天然培养基。
因为土壤具备微生物生长繁殖所需的营养、水分、气体、酸碱度、渗透压和温度等条件，并能防止日光直射的杀伤作用。
所以，土壤是多种微生物生活的良好环境。
土壤中微生物的种类很多，有细菌、放线菌、真菌、螺旋体、噬菌体等。
其中主要是细菌，占土壤微生物总数的70%～90%。
微生物在土壤中的分布也有特点，表层土壤由于受日光的照射、雨水的冲刷和干燥的影响，微生物数量较少；在离地面10～20cm深的土层中微生物的数量最多，每克肥沃的土壤中微生物数以亿计；愈往深处则微生物愈少，在数米深的土层处几乎可达无菌。
土壤中微生物大多比较稳定而且是有益的，如自生固氮菌、根瘤菌，可制备各种细菌肥料，促进饲料作物增产。
但还是有一些随着动、植物尸体及人、畜排泄物、分泌物、污水、垃圾等废弃物一起进入土壤的病原微生物。
虽然土壤不是大多数病原微生物生长繁殖的适宜环境，但少数抵抗力强的芽孢菌，如炭疽杆菌、破伤风梭菌、腐败梭菌、魏氏梭菌等的芽孢能在土壤中生存数年甚至数十年以上，有机会感染人和家畜时，导致相应传染病的发生。
而且还有一些抵抗力较强的非芽孢病原菌也能生存较长的时间（表4-1）。
上述病原菌常以土壤为媒介进行疫病的传播。
表4-1 几种非芽孢病原菌在土壤中的存活时间病原菌名称存活时间结核分支杆菌5～24个月伤寒沙门氏菌3个月化脓链球菌2个月布氏杆菌100d猪丹毒丝菌埋在土壤的尸体内166d 土壤中微生物的分离和计算一般是根据该微生物对营养、pH、氧气等的要求不同，而供给它们适宜的生活条件，或加入某种抑制剂造成只利于该菌生长，不利于其他菌生长的环境，从而淘汰不需要的菌，然后用稀释平板法对所分离的微生物进行计数。
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① 在不同环境条件下的微生物生态系统其组成分、
数量、活动强度和转化过程等，都很不一样。每
一个特定的生态环境，都有一个与之相适宜而区
别于其它生态环境的微生物生态系统。
A．陆地环境中与水域环境中的微生物生态系统不会相
同。
B．即使同是水域，由于海水环境和淡水环境中的理化
因素和基质成分不一样，造成了对微生物的选择性不一 样，结果组成的微生物生态系统有着各方面的差异。
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⑴ 生物生产：是生态系统的基本功能之一，
生产者利用太阳辐射，将水、二氧化碳及无机 物合成糖类、脂肪和蛋白质，构成植物体。
⑵ 能量传递：太阳能通过光合作用转化为化
学能贮存在植物体内，再通过食物链有一种生 物转移到另一种生物体内，从而在不同生物之 间形成能量流动。
⑴ 研究各类生态系统中微生物的分布，
微生物种间的相互关系和微生物与其环境
中物理化学因子之间的相互作用规律。
⑵ 研究微生物与高等生物之间的相互关
系。
⑶ 研究微生物在生态系统中的功能。
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⑷ 研究环境污染对微生物的影响，以及
微生物对污染物的净化作用。
⑸ 研究环境的微生物监测和评价的原理
生态系统=生物群落+环境条件
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2.生态系统的组成：
生物环境：生物种群内和种群间 能源：太阳辐射 环境条件 生物代谢产物：二氧化碳、氧气、 生 水、无机盐 态 非生命环境 媒介：土壤、水、空气 系 基质：砂、岩石泥土 统 其他环境条件：温度、pH 等 生产者：植物群落、藻类、光合细菌及化能自养菌 生物群落 消费者：动物群落 分解者或转化者：异氧微生物、原生动物及 微型后生动物
和技术。
⑹ 研究污染控制的微生物学方法。
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3. 微生物生态系统的特点：
⑴ 微小生境：微生物个体微小，能在微
小环境中生存，并执行其特定的功能。
① 土壤中可能因为植物根毛的脱落，根的分 泌物使贫瘠土壤中形成富营养的微小环境； ② 在肥沃的土壤表层可具有有机营养缺乏的 微小环境而使化能自养菌生存；
⑷ 信息传递：生态系统中的信息传递多种多样，
5.生态平衡：
⑴ 定义：生态系统是开放系统，当能量和
物质的输入大于输出时，生物量增加，反 之，生物量减少。如果输入和输出在较长 时间趋于相等，生态系统的组成、结构和 功能将长期处于稳定状态，即使有外来干 扰，生态系统能通过自行调解的能力恢复
到原来的稳定状态，称为生态平衡。
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3.生态系统结构：具有明显的三维空间
结构，由于各处光照、温度及其它环境条 件的差异，使各种生物群落在空间上有明 显的垂直分布和水平分布。
4.生态系统的功能：生物群落与及其生
存环境之间通过不断的物质循环、能量流
动、信息传递等相互作用，从而使生物与
环境联结成一个相对稳定的生态系统。
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⑶ 自然界中的微生物生态：在一定在生
态体系中，发育着不同特征性的微生物
类群和数量，并在物质转化和能量转化
中，呈现出各自不同的活动过程和活动
强度。这种强度受环境因子直接或间接
的影响，也受微生物本身具有的适应性
的影响。
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2. 微生物生态学的研究内容：
⑶ 生态阈值：生态系统对来自自然界或人
类施加干扰的最大限度的调节能力。
⑷ 成熟生态系统的特征：
① 具有稳定的理化条件：物质循环和能量流 动基本平衡；
② 生物群落的组成和功能稳定，多样性强；
③ 抵抗外来干扰的能力强；
④ 受到外来干扰后，具有较强的恢复能力，
恢复快。
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第四章 微生物的生态学原理
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第一节 微生物的生态系统
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一、生态系统
1．生态系统（Ecosystem）：在一定时
间和空间范围内由生物（包括动物、植 物和微生物的个体、种群、群落）与它 们的生境（包括广、水、土壤、空气及 其他生物因子）通过能量流动和物质循 环所组成的一个自然体。
二、微生物生态
1. 概念：
⑴ 微生物生态学：研究环境中的微生物与微
生物之间、微生物与其它生物之间的相互关 系以及微生物同物理和化学等环境因子的相 互作用。
⑵ 微生物生态系：在某种特定的生态环境条
件下微生物的种类、数量和分布特征，以及 参与整个生态系中能量流动和生物地球化学 循环的过程和强度的体系。
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③ 在清洁的水体中即可因固体物质表面吸 附形成富营养的微小环境，也可因植物残体 的进入形成富营养的微小环境；
④ 在废水活性污泥法生物处理中，微氧的
微小环境存在常可引起浮游球衣细菌造成的
活性污泥膨胀。
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⑵ 微生物生态系统的多样性：
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② 在同一个生态环境中，由于其中某一因
能量流的特点：
A．从低营养级流向高营养级，单向传递。
B．能量贮存逐渐减少，构成能量金字塔。 C. 在流动中不断消耗，并由太阳不断地补充和更新。
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⑶ 物质循环：生态系统中生物群落所需的各种
营养物在环境、生产者、消费者和分解者之间 传递，处于不断循环之中形成物质流。如二氧 化碳、水及无机盐→→植物吸收→→进入食物 链→→草食动物→→肉食动物→→微生物分解 转化→→进入环境→→被植物利用。物质流主 要表现为生物元素的循环，物质流是双向流。 如物理信息（声、光、色等）、化学信息（酶、 维生素、生长素等）、行为信息（发现敌情报 警）。 兰州大学资源环境学院 环境科学与工程系
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⑵ 生态平衡失调：生态系统的自行调节
能力是有限度的，超越了生态阈限，自行
调节能力的降低或丧失就会导致一系列的
连锁反应：各生物群落的种类和数量减少，
各生物群落间的数量比例失调，能量流动
和物质循环发生障碍，整个生态系统的平
衡失调。
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