資源簡介

第1節 生態系統的結構
【學習目標】
1.通過探究學習認識生態系統的范圍和基本組成成分，理解生態系統組成成分間的關系，明確生態系統結構的意義，逐步完善結構與功能觀。(生命觀念、科學思維)
2.通過探究學習認識生態系統的營養結構，理解食物鏈和食物網中生物間的關系。(科學思維)
3.通過對本課時內容的學習，掌握結構分析法。(科學探究)
【自主預習】
一、生態系統的范圍
1.生態系統:在一定空間內，由　生物群落　與它的　非生物環境　相互作用而形成的統一整體。
　生物圈　:地球上的全部生物及其非生物環境的總和。它是地球上最大的生態系統。
2.生態系統的類型
二、生態系統具有一定的結構
1.生態系統的組成成分
(1)非生物的物質和能量:　光　、熱、水、空氣和無機鹽等。
(2)生產者:　自養　生物，主要是　綠色植物　。生產者是生態系統的　基石　。
(3)消費者:　異養　生物。動物，包括植食性動物、肉食性動物、雜食性動物和寄生動物等。消費者的存在，能夠加快生態系統的　物質循環　，有利于植物的傳粉和種子的傳播等。
(4)分解者:　異養　生物。能將動植物遺體殘骸中的有機物分解成　無機物　，主要是　細菌和真菌　。
2.食物鏈和食物網
(1)食物鏈:生態系統中各種生物之間由于食物關系所形成的聯系。
(2)營養級:處于食物鏈某一環節上所有生物種類的總和。食物鏈中各種生物的結構模式與營養級的關系可用下表表示:
類型 綠色植物 植食性動物 小型肉食動物 大型肉食動物
成分 生產者 　初級消費者　 次級消費者 　三級消費者　
營養級 　第一營養級　 第二營養級 　第三營養級　 第四營養級
(3)食物網:食物鏈彼此相互交錯連接成的復雜　營養　關系。
(4)功能:食物鏈和食物網是生態系統的　營養結構　，是生態系統的　物質循環和能量流動　的渠道。
【合作探究】
情境導入　
材料:大熊貓被譽為“活化石”“中國國寶”，其主要棲息地在四川、陜西、甘肅等地。四川臥龍自然保護區因保護大熊貓、人工繁育大熊貓而聞名天下。
問題探討:
1.四川臥龍自然保護區中的一只熊貓、所有熊貓、所有生物分別屬于生命系統結構中的哪一層次？
提示　個體、種群、群落。
2.生態系統的概念是什么？
提示　生態系統是在一定空間內，由生物群落與它的非生物環境相互作用而形成的統一整體。
任務1　認識生態系統的組成成分
活動1　認識生態系統的組成成分
1.動物園里的動物、植物、微生物及其非生物環境構成生態系統嗎？為什么？
提示　不構成。沒有體現其內在的營養關系及相互聯系，即沒有構成一個有機的統一整體。
2.生產者都是綠色植物嗎？生產者在生態系統中的主要作用是什么？
提示　生產者不全是綠色植物，還有光合細菌、藍細菌、硝化細菌、鐵細菌、硫細菌等。在生態系統中，生產者通過光合作用或化能合成作用將太陽能或化學能固定在有機物中，因此，生產者可以說是生態系統的基石。
3.消費者都是動物嗎？消費者是不是生態系統中可有可無的成分？
提示　消費者不全是動物，營寄生生活的植物(如菟絲子)、寄生細菌、病毒等也是消費者。消費者不是生態系統中可有可無的成分，消費者的存在，能夠加快生態系統的物質循環，對于植物的傳粉和種子的傳播等具有重要作用。
4.分解者一定是微生物嗎？為什么沒有分解者生態系統就會崩潰？
提示　不一定，一些腐食性動物如蚯蚓、蜣螂等也屬于分解者。分解者能將動植物遺體和動物的排遺物分解成無機物，如果沒有分解者，動植物的遺體和動物的排遺物會堆積如山，生態系統就會崩潰。
5.下列生物屬于生產者的是　　　　　　　，判斷理由是　　　　　　　　　　　。屬于消費者的是　　　　　　　　　，屬于分解者的是　　　　　　　　，屬于自養生物的是　　　　　　　　，屬于異養生物的是　　　　　　　　　　　。
①綠色植物　②蚯蚓　③綠藻　④光合細菌　⑤酵母菌　⑥藍細菌　⑦乳酸桿菌　⑧硝化細菌　⑨根瘤菌　⑩菟絲子　禿鷲　蜣螂　牛　兔子
提示　①③④⑥⑧　①③④⑥能進行光合作用，⑧能進行化能合成作用，它們都能制造有機物，所以都屬于自養生物，在生態系統中屬于生產者　⑨⑩　②⑤⑦　①③④⑥⑧　②⑤⑦⑨⑩
認知生成
1.生態系統的成分比較
成分 歸類 主要組成 作用 地位
非生物的 物質和能量 無機鹽、光、熱、水、空氣等 群落中的物質和能量的根本來源 必需成分
生產者 自養型 綠色植物、光合細菌、化能合成細菌等 將非生物環境中的物質和能量引入群落 必需成分 (基石)
消費者 異養型 絕大多數動物及寄生生物 加快物質循環，有利于植物的傳粉和種子的傳播等 最活躍 的成分
分解者 異養型 腐生菌及腐食性動物等 將動植物的遺體和動物排遺物中的有機物分解成無機物 物質循 環的關 鍵成分
注:共生于豆科植物根部的根瘤菌、共生于白蟻腸道的鞭毛蟲是消費者。
2.生態系統各組成成分之間的關系
(1)非生物的物質和能量是生態系統中生物群落的物質和能量的最終來源。
(2)生產者和分解者是聯系生物群落和非生物環境的兩大“橋梁”。
3.生態系統四種組成成分的判斷技巧
(1)先根據CD間的雙向箭頭確定非生物的物質和能量、生產者，再判斷兩者中有3個指出箭頭的D為生產者，有3個指入箭頭的C為非生物的物質和能量，最后根據D→A→B，確定A為消費者，B為分解者。
(2)若問D、A、B具體是什么生物，則D主要為綠色植物，A一般為動物，B主要為營腐生生活的細菌和真菌。
(3)圖示中D、A、B共同構成生物群落，食物鏈(網)中只包括D和A。
(4)生態系統成分的認識誤區和特例
誤區 特例
細菌都是分解者 光合細菌和硝化細菌是自養生物，屬于生產者；寄生細菌屬于特殊的消費者
動物都是消費者 禿鷲、蚯蚓等以動植物遺體為食的腐生動物屬于分解者
生產者都是綠色植物 藍細菌、硝化細菌等自養原核生物也是生產者，應該說生產者主要是能進行光合作用的綠色植物
植物都是生產者 菟絲子營寄生生活，屬于消費者
例1　生態系統各成分之間的關系如圖所示，下列敘述錯誤的是(　　)。
A.①是消費者，能夠加快生態系統的物質循環
B.②是分解者，能將動植物遺體殘骸中的有機物分解成無機物
C.③是非生物的物質和能量，如陽光、熱能、水、空氣等
D.④是自養生物，如綠色植物、大腸桿菌等
【答案】D
【解析】據雙向箭頭確定“非生物的物質和能量”和“生產者”，再根據兩者中有3個指出箭頭的為生產者(④)，有3個指入箭頭的為非生物的物質和能量(③)；消費者可指向分解者。①為消費者，能夠加快生態系統的物質循環，有利于植物的傳粉和種子的傳播，A正確；②為分解者，能將動植物遺體殘骸中的有機物分解成無機物，B正確；③是非生物的物質和能量，包括光、熱、水、空氣、無機鹽等，C正確；④為生產者，能夠制造有機物，儲存能量，為消費者提供食物和棲息場所，如綠色植物，D錯誤。
對點練1　下列有關生態系統成分的敘述，正確的是(　　)。
　A.自養生物都屬于生產者，都可以進行光合作用
B.動物都是消費者，其中食草動物為初級消費者
C.分解者都是腐生生物，是生態系統不可缺少的成分
D.非生物的物質和能量是指光、水、空氣、細菌等
【答案】C
【解析】自養生物都屬于生產者，但不都可以進行光合作用，如硝化細菌進行的是化能合成作用，A錯誤；動物不都是消費者，如蚯蚓屬于分解者，B錯誤；分解者都是腐生生物，它們能將有機物分解成無機物，是生態系統不可缺少的成分，C正確；非生物的物質和能量主要包括光、熱、水、空氣、無機鹽等，細菌是生物，不屬于非生物的物質和能量，D錯誤。
任務2　認識生態系統的營養結構
活動2　認識生態系統的營養結構
下圖表示某草原生態系統的食物網組成。
1.圖中有幾條食物鏈？鷹和蛇之間是什么關系？
提示　4條。鷹和蛇之間是捕食和種間競爭關系。
2.同一種生物在不同的食物鏈中，可以占有不同的營養級，這樣有什么意義？
提示　使食物網更復雜，當某種動物減少或消失時，它在食物鏈上的位置可能會由其他生物來取代，食物網越復雜，生態系統抵抗外界干擾的能力就越強。
3.若人類的捕殺導致鷹大量減少，兔、食草鳥、蛇的數量將如何變化？
提示　兔、食草鳥、蛇的數量先增加后減少最后趨于穩定，但最終均比原來的數量多。
認知生成
1.食物鏈的起點一定是生產者，終點是不被其他動物捕食的動物，中間不能有任何間斷。
2.第一營養級是生產者，食物鏈中只有生產者和消費者，不包括分解者和非生物的物質和能量。
3.因為食物鏈中的捕食關系是經長期自然選擇形成的，不會倒轉，所以箭頭方向一定是由被捕食者指向捕食者。
4.一般來說，一條食物鏈中營養級最多不超過5個。
5.食物網越復雜，最高營養級生物就越能獲得持續穩定的能量來源，生態系統抵抗外界干擾的能力就越強。
6.食物鏈和食物網是生態系統物質循環和能量流動的渠道。
7.在一個食物網的不同食物鏈中，除生產者始終只占據一個營養級(第一營養級)外，其他消費者(根據其食性)可能占據一個或一個以上的營養級。在食物網中，兩種生物之間的種間關系可能有多種。
8.營養級:生物在食物鏈中所處的位置，包括處在該位置的所有生物，不是單個個體或某個種群。
9.生物數量的變化:①起點減，鏈上生物都減；②終點減，被捕食生物先增后減再不變；③中間減，當某種生物因數量減少，對另一種生物的影響有多種可能時，應以中間環節少的作為分析依據。
例2　(2022·安慶月考)下圖是某池塘生態系統中的兩條食物鏈，下列相關敘述正確的是(　　)。
A.處于第三營養級的生物只有花鰱
B.白鰱與水蚤的關系是種間競爭
C.大量捕撈花鰱后，短期內白鰱的種群數量將增多
D.大量捕撈白鰱后，短期內水蚤的種群數量將減少
【答案】B
【解析】分析題圖可知，處于第三營養級的生物有花鰱和烏魚，A錯誤；白鰱與水蚤都以綠藻為食，二者之間屬于種間競爭關系，B正確；大量捕撈花鰱后，烏魚會更多地捕食白鰱，同時水蚤會因失去天敵而數量增多，其取食的綠藻增多，這樣白鰱的食物就會減少，因此短期內白鰱的種群數量將減少，C錯誤；大量捕撈白鰱后，一方面水蚤的食物綠藻會增多，另一方面烏魚會更多地捕食花鰱，水蚤的天敵會減少，因此短期內水蚤的種群數量將增多，D錯誤。
對點練2　(不定選)下圖表示某生態系統的食物網，下列相關敘述錯誤的是(　　)。
A.圖中所有生物對應種群的集合，稱為該生態系統的群落
B.食草昆蟲的銳減對該生態系統的穩定性沒有影響
C.該生態系統中共有10條食物鏈，其中狐參與組成2條食物鏈
D.該食物網中，具有捕食和種間競爭關系的不僅僅是青蛙和蜘蛛
【答案】ABC
【解析】圖中只包括生產者和消費者，還缺少分解者，因此圖中所有生物不能構成一個群落，A錯誤；食草昆蟲的銳減會導致該生態系統的營養結構簡單化，使生態系統保持相對穩定的能力減弱，B錯誤；該生態系統中共有9條食物鏈，C錯誤；吃蟲的鳥和蜘蛛、貓頭鷹與蛇也具有捕食和種間競爭關系，D正確。
技巧總結　　“找岔相加法”計算食物鏈的條數
1.原理:找出食物網中同時被兩種或兩種以上生物捕食的被捕食者，并在所找到的被捕食者后面寫上捕食它的生物種類數(生產者后面直接寫出它的捕食者數，其他營養級的生物則減去1)，然后把各種數字相加，所得的總和即為該食物網中食物鏈的條數。在較為復雜的食物網中，某生物可以捕食兩種生物，但同時也可被另兩種生物捕食，這就相當于一個分岔被用了兩次，所以在該生物后面要標注“+1×2”，以此類推。
2.示例:如圖所示，食物網中的食物鏈條數為1+4+1+1+1×2=9條。
素能提升　分析生態系統的營養結構，培養社會
責任素養(科學解釋能力)
某地因采礦地表下沉，成為無法利用的荒地。為了改變這種狀況，有關部門因地制宜，通過引水等措施，將該地改造成濕地生態公園。一些生物陸續遷入，并逐漸形成相對穩定的生物群落。下圖是該濕地公園生態系統食物網的一部分，請回答下列問題:
(1)該濕地公園生物群落的變化屬于　　　　演替。
(2)圖中昆蟲與雜食性魚類之間的種間關系有　　　　　　　　　　　　。
(3)因該水域有些滲漏，補水時曾不慎引入含除草劑的水，導致一些水草死亡，水草腐爛后，圖中所示的生物類群中最先快速繁殖的是　　　　　　　　　　　　　。
(4)圖中既可能為初級消費者，也可能為次級消費者的生物類群有　　　　　　　　。
【答案】(1)次生　(2)捕食和種間競爭　(3)浮游生物類　(4)底棲動物類、雜食性魚類、濾食性魚類
【解析】(1)根據題干可知，該濕地公園生物群落的變化屬于次生演替。(2)題圖中昆蟲與雜食性魚類均以水草為食，同時雜食性魚類捕食昆蟲，可知它們之間的種間關系有捕食和種間競爭。(3)水草腐爛后，分解者將其體內的有機物分解為無機物，之后被生產者吸收，因此題圖中所示的生物類群中浮游生物類最先快速繁殖。(4)在食物鏈中，初級消費者位于第二營養級，次級消費者位于第三營養級。分析題圖可知，在“水草→雜食性魚類”的食物鏈中，雜食性魚類為初級消費者；在“水草→昆蟲→雜食性魚類”的食物鏈中，雜食性魚類為次級消費者。浮游生物類中可能含有浮游植物、浮游動物，因此底棲動物類和濾食性魚類可能是初級消費者，也可能是次級消費者，故底棲動物類、雜食性魚類、濾食性魚類既可能為初級消費者，也可能為次級消費者。
【隨堂檢測】
課堂小結 課堂小測
1.食物網中的生物與非生物環境共同構成一個生態系統。 (×) 2.土壤中的硝化細菌是異養生物，因而不屬于生產者。 (×) 3.生產者都是綠色植物，分解者都是細菌。 (×) 4.食物鏈的起點都是生產者，終點是最高級的消費者。 (√) 5.在一條食物鏈中，生產者為第一營養級，消費者所處的營養級不固定。 (√) 6.食物鏈縱橫交錯形成的復雜營養結構就是食物網。食物網的復雜程度取決于該生態系統中生物的數量。 (×)
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