人教版 (2019)选择性必修2第1节 生态系统的结构学案设计

第1节　生态系统的结构

[学习目标]

1.用系统的观点分析生态系统由生产者、消费者和分解者等生物因素以及光、热、水、空气、无机盐等非生物因素组成,形成生物与环境构成统一整体的生命观念。

2.通过对某一生态系统食物链和食物网的讨论,用科学的思维分析食物网的复杂程度与生态系统稳定性的关系,培养归纳与概括、批判性思维等思维方法。

3.分析特定生态系统的生物与非生物因素决定其营养结构,形成稳态与调节的生命观念。

一、生态系统的范围

1.概念:在一定空间内,由生物群落与它的非生物环境相互作用而形成的统一整体,叫作生态系统。

2.生态系统的范围及类型

(1)最大:地球上最大的生态系统是生物圈,它是地球上的全部生物及其非生物环境的总和。

(2)较小:一个池塘、一片草地、一片森林等。

二、生态系统具有一定的结构

1.结构:组成成分和营养结构(即食物链和食物网)。

2.生态系统的组成成分

3.食物链和食物网

(1)食物链

①概念:生态系统中各生物之间由于食物关系而形成的一种联系。

②特点:生产者为第一营养级,消费者所处营养级因食物关系不固定,但一般不会超过五个营养级。

③实例

(2)食物网

①概念:生态系统中食物链彼此相互交错连接成的复杂营养关系。

②特征:如果某种动物减少或消失,它在食物链上的位置可能会由其他生物来取代。

(3)意义

①生态系统保持相对稳定的重要条件,一般认为,食物网越复杂,生态系统抵抗外界干扰的能力越强。

②生态系统物质循环和能量流动的渠道。

1.判断下面有关生态系统组成成分说法的正误。

(1)生产者都是自养生物,但主要类群是绿色植物。(　√　)

(2)消费者都是动物,都营异养生活。(　×　)

(3)细菌都是分解者,但分解者并不都是细菌。(　×　)

(4)生产者、分解者是联系非生物的物质和能量与生物群落的“桥梁”,其中生产者处于主导地位。(　√　)

2.判断下面有关生态系统营养结构说法的正误。

(1)食物网中两种生物之间只有一种种间关系。(　×　)

(2)在一条食物链中,生产者为第一营养级,消费者所处营养级不固定。(　√　)

(3)食物链中只有生产者和消费者,无分解者。(　√　)

(4)同一生物在不同食物链中所占的营养级可能不同。(　√　)

(5)“螳螂捕蝉,黄雀在后”这条食物链中,螳螂是第二营养级。(　×　)

探究点一　生态系统的组成成分

[活动] 阅读教材P49“思考·讨论”,回答下列问题。

(1)根据“生态系统2　某池塘生态系统”示意图,判断下列哪些生物属于生态系统的生产者,并阐明其原因。

①水草　②草鱼、黑鱼、青鱼　③栅藻和团藻

④虾　⑤细菌、真菌　⑥水蚤　⑦草履虫　⑧田螺

提示:属于生产者的是①③。①③能进行光合作用制造有机物,所以都属于自养生物,在生态系统中都属于生产者。

(2)生产者都是绿色植物吗?

提示:不都是,还包括光合细菌和化能合成细菌等。它们都可以把无机物转化成有机物。

(3)根据“生态系统1　某荒漠生态系统”,判断哪些生物属于消费者?是不是消费者都是动物?

提示:属于消费者的生物有:蝗虫、蝼蛄、叶蛾、土蜂等(植食性动物);姬蜂、步甲、园蛛、蜈蚣等(肉食性昆虫或其他小动物)。寄生细菌和部分营寄生生活的植物(如菟丝子)等也是消费者。

(4)分解者都是细菌和真菌吗?请说明。

提示:不都是。一些营腐生生活的动物,如蚯蚓、蜣螂和秃鹫等是分解者。

[深度思考] 细菌在生态系统中的成分有哪些?请各举一例说明。

提示:腐生的细菌是分解者,如枯草杆菌;寄生的细菌是消费者,如肺炎链球菌;自养型细菌是生产者,如硝化细菌。

[归纳总结] 对生态系统生物成分认识的四个误区

[应用] 生态系统的组成成分包括生产者、消费者、分解者及非生物的物质和能量。下列关于生态系统组成成分的叙述中,正确的是(　C　)

A.阳光来源于地球以外,不属于生态系统的成分

B.细菌都属于分解者,其异化作用类型主要是需氧型和厌氧型

C.生产者属于自养型生物,是生态系统中最基本、最关键的生物成分

D.一种生物只能属于生态系统中的一种生物成分

解析:阳光属于非生物的物质和能量,属于生态系统的组成成分;多数细菌是分解者,但硝化细菌、铁细菌和硫细菌等是生产者,营寄生生活的细菌是消费者;生产者能将无机物合成有机物,属于自养型生物,是生态系统中最基本、最关键的成分;一种生物可能属于生态系统中的不同生物成分,如猪笼草在进行光合作用时是生产者,在捕食昆虫时为消费者。

探究点二　食物链和食物网

[情境] 如图表示某陆地生态系统的食物网。

[思考] (1)图中共有几条食物链?请写出最长的食物链。

提示:图中共有8条食物链,其中最长的食物链是草→食草昆虫→蜘蛛→青蛙→蛇→猫头鹰。

(2)图中的食物链为什么能构成食物网?

提示:因为有的生物可以被多种生物所捕食,有的生物可以捕食多种生物,食物链彼此相互交错。

(3)图中哪些生物同时具有两种种间关系?并指出种间关系的名称。

提示:吃虫鸟和蜘蛛、青蛙和蜘蛛、猫头鹰和蛇具有捕食和竞争关系。

(4)如果大量引入兔,短时间内会对其他生物的数量造成怎样的影响?

提示:狐的数量会增加,其他生物的数量会因兔大量吃草而减少。

(5)如果要构成一个生态系统,除了图中的成分外还需要哪些成分?

提示:还需要非生物的物质和能量、分解者。

[归纳总结] 食物链和食物网中的数量变化分析

(1)若处于食物链中第一营养级的生物(生产者)数量减少,整个食物链中的其他生物都会减少,简单记为“一级生物若减少,其他生物跟着跑”。

(2)“天敌”一方减少,短时间内被捕食者数量会增加,但从长时间来看,会先增加后减少,最后趋于稳定,简单记为“如果天敌患了病,先增后减再稳定”。

(3)若处于中间营养级的生物数量减少,则这种生物数量的变化视具体食物链而定:“中间生物被捕杀,不同情况要分家”。大体遵循如下思路:

①生产者数量相对稳定原则,即消费者某一种群数量发生变化时,一般不考虑生产者数量的增加或减少。

②最高营养级的生物种群数量相对稳定原则,即当处于最高营养级的生物种群的食物有多种来源时,若其中一条食物链中某种生物减少,该种群的数量不会发生较大变化。

③在食物网中,当某种生物因某种原因而数量减少时,对另一种生物数量的影响,沿不同的食物链分析结果不同时,应以中间环节少的为分析依据。简单记为“食物网,食物链,生物数量好判断,首先你要有主见,环节少的先看见”。

[应用] 如图为非洲某草原生态系统的食物网,下列相关叙述错误的是(　A　)

A.该食物网中共有6条食物链

B.狮子在这个食物网中占据三个营养级

C.狮子和野狗的关系是捕食和竞争

D.蛇的数量减少,狮子的数量不会发生明显的变化

解析:从草开始,到狮子结束,食物链有草→羚羊→狮子、草→斑马→狮子、草→羚羊→野狗→狮子、草→斑马→野狗→狮子、草→鼠→蛇→食蛇动物→狮子,共5条。草→羚羊→狮子、草→斑马→狮子,这两条食物链中,狮子处于第三营养级;草→羚羊→野狗→狮子、草→斑马→野狗→狮子,这两条食物链中,狮子处于第四营养级;草→鼠→蛇→食蛇动物→狮子,这条食物链中,狮子处于第五营养级。由图可以直接看出,野狗和狮子都能以羚羊和斑马为食,两者之间存在竞争关系;野狗又能成为狮子的食物,两者之间又存在着捕食关系。由于狮子的食物来源较广泛,蛇的数量减少不会明显影响到狮子数量的变化。

[方法指导] 明辨关于食物链和食物网的六个易错点

(1)每条食物链的起点都是生产者,终点是不被其他动物所食的动物,即最高营养级,中间有任何间断都不算完整的食物链。

(2)分解者及非生物的物质和能量不属于食物链的成分,不出现在食物链(网)中。

(3)由于第一营养级一定是生产者,因此一种动物在某一食物链中的营养级=消费者级别+1。

(4)某一营养级的生物代表的是处于该营养级的所有生物,不代表单个生物个体,也不一定是一个种群。

(5)同一种消费者在不同食物链中,可以占有不同的营养级。

(6)在食物网中,两种生物之间的种间关系可出现多种,如野狗和狮子既是捕食关系,又是竞争关系。

课堂小结

随堂反馈

1.判断下列关于生态系统的说法是否正确。

(1)生产者、分解者是联系非生物的物质和能量与生物群落的桥梁,其中生产者是生态系统的基石。(　√　)

(2)在生态系统的营养结构中,食物网可使每种生物都限定在同一营养级上。(　×　)

(3)生态系统的食物链中营养级越高的生物,其体型必然越大。(　×　)

(4)食物链彼此相互交错连接成的复杂营养关系,就是食物网。(　√　)

2.如图是生态系统成分的关系图,下列对a、b、c所代表的成分的说法,正确的是(　A　)

A.b中有真核生物,也有原核生物,但都是自养型生物

B.a中全是异养型真核生物

C.c只包括腐生细菌和真菌

D.a是该生态系统的基石,一旦遭到破坏,会影响整个生态系统的稳定

解析:生态系统包括生物群落和无机环境,生物群落包括生产者、消费者和分解者。从箭头的方向上分析,a的物质和能量来自b,并可传递给c,所以b是生产者,a是消费者,c是分解者。生产者多数是光能自养型的真核生物,如绿色植物,但也有化能自养型的原核生物,如硝化细菌等;消费者都是异养型的,但并不都是真核生物,如根瘤菌也是消费者,但属于原核生物;分解者除了有腐生细菌和真菌外,还有腐生动物,如蚯蚓、秃鹫等;生态系统的基石是b(生产者)。

3.如图表示一个海滩湿地生态系统中部分生物的食物关系。下列有关分析错误的是(　B　)

A.细菌既可作为分解者,又可作为消费者的食物

B.第三营养级的生物有食草虫、线虫、海螺

C.若大米草死亡,将导致细菌数量增多,沼蟹数量亦增多

D.若喷洒只杀灭食草虫的杀虫剂,则蜘蛛数量将减少

解析:细菌能分解题述动植物遗体和动物的排遗物,因此可作为分解者,同时,线虫又以细菌为食,因此细菌又可作为消费者的食物;食物链的起点是生产者,海螺、线虫和食草虫均能以生产者为食,故三者应为第二营养级;大米草与藻类之间存在竞争关系,大米草死亡会导致藻类数量增多,还会使细菌数量增多,细菌和藻类数量增多会导致线虫数量增多,进而导致以线虫为食的沼蟹数量增多;杀虫剂杀死食草虫,会导致蜘蛛的食物减少,进而导致蜘蛛数量减少。

4.(不定项选择)下图表示某生态系统中的三种类型生物的CO2释放量(相对值)的曲线图,下列叙述错误的是(　AD　)

A.乙代表的生物可能是任何一种生产者

B.甲、乙、丙都有可能是细菌

C.甲代表的生物是消费者或分解者

D.甲、乙、丙三种生物可组成一个生态系统

解析:乙代表的生物的CO2释放量随光照强度的变化而变化,可以代表进行光合作用的生产者;甲释放CO2恒定,甲可能是恒温动物或恒温环境下的生物,如寄生菌,丙能利用CO2制造有机物,可能是化能合成型细菌,乙可能是光能自养型细菌;生态系统的组成成分包括生产者、消费者、分解者和非生物的物质和能量,甲、乙、丙可以代表生产者、消费者、分解者,缺少非生物的物质和能量,不能组成一个生态系统。

5.某岛屿居民与该岛上的植物、兔、鼠、鼬和鹰构成的食物网如图。某个时期,当地居民大量捕杀鼬,导致岛上鼠种群爆发,随后由鼠疫杆菌引起的鼠疫通过跳蚤使人感染。请分析回答下列问题。

(1)该食物网中,植物中的能量能通过　　　　条食物链传递给鹰,鹰所处的营养级为　　　　　　　　　　　　;兔与人的种间关系是　　　　　　　。鼠疫杆菌与人的种间关系是　　　　。 

(2)通常情况下寄生在鼠身上的跳蚤对鼠种群数量的影响　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)鼬对鼠种群数量的影响。大量捕杀鼬会导致鼠种内竞争　　　　(填“增强”“不变”或“减弱”)。 

(3)生长在该岛上的蘑菇属于生态系统的　　　　　　(填“生产者”“消费者”或“分解者”)。 

解析:(2)跳蚤寄生在鼠身上,而鼬捕食鼠,因此鼬对鼠种群数量的影响更大;大量捕杀鼬,会使鼬的数量减少,即鼠的天敌减少,鼠的数量增加,鼠种内竞争增强。

(3)蘑菇分解枯枝烂叶,从中获取能量,属于分解者。

答案:(1)4　第三营养级和第四营养级　种间竞争和捕食　寄生　(2)小于　增强　(3)分解者

课时作业

一、单项选择题

1.下列最可能用于同一生物的一组名词是(　C　)

①初级消费者,第二营养级　②次级消费者,自养生物　③分解者,腐生生物　④消费者,自养生物  ⑤食草动物,异养生物　⑥自养生物,第一营养级  ⑦自养生物,初级消费者

A.①③⑤   B.②④⑥

C.①③⑤⑥ D.①⑥⑦

解析:第一营养级是生产者,是自养生物;第二营养级是初级消费者,是异养生物;第三营养级是次级消费者,是异养生物;分解者是腐生

生物。

2.关于营养级的叙述错误的是(　A　)

A.最高营养级的动物能被其他动物所捕食

B.能量只能由较低营养级流向较高营养级

C.同一种动物可同时占几个营养级

D.食物链上一般不超过5个营养级

解析:在一条食物链中,起点是生产者,终点是不被其他动物所捕食的动物,即最高营养级;能量流动是单向的,只能由较低营养级流向较高营养级,且逐级递减;同一种动物可处于不同的食物链中,可同时占几个不同的营养级;能量沿食物链逐级递减,故营养级一般不超过5个。

3.下列有关生态系统结构的叙述正确的是(　D　)

A.生态系统的结构包括非生物的物质和能量、生产者、消费者和分

解者

B.自养生物都能进行光合作用,是生态系统的主要成分

C.分解者不是生态系统必需的成分,在生态系统中可有可无

D.细菌既可以作为生产者,也可以作为消费者和分解者

解析:生态系统的结构包括组成成分和营养结构,生态系统的组成成分包括非生物的物质和能量、生产者、消费者和分解者;自养生物不一定能进行光合作用,如硝化细菌;分解者能将动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物,如果没有分解者,生态系统就会崩溃。

4.下图中的圆分别表示:a——生产者、b——分解者、c——原核生物、d——蓝细菌、e——腐生细菌。能正确表示它们之间相互关系的是(　A　)

解析:根据教材知识可知,d——蓝细菌(原核生物)属于a——生产者,e——腐生细菌(原核生物)属于b——分解者,即原核生物与生产者和分解者之间分别有交集。

5.下列关于生态系统的说法中,错误的是(　B　)

A.生态系统是由生物群落和它的非生物环境相互作用而形成的统一整体

B.生态系统可大可小,没有一定的空间范围

C.生物圈是地球上最大的生态系统

D.生态系统种类众多,可以分为自然生态系统和人工生态系统

解析:生态系统是指在一定区域内,由生物群落及其非生物环境相互作用而形成的统一整体;生态系统具有一定的空间范围;地球上最大的生态系统是生物圈;生态系统种类众多,可以分为自然生态系统和人工生态系统两大类。

6.自然生态系统指的是依靠自然调节能力维持的相对稳定的生态系统,则以下不属于自然生态系统的是(　D　)

A.海洋生态系统 B.荒漠生态系统

C.淡水生态系统 D.果园生态系统

解析:海洋和淡水生态系统属于自然生态系统中的水域生态系统;荒漠生态系统属于自然生态系统中的陆地生态系统;果园属于人工生态系统。

7.“稻—鸭—萍”共作是一种新兴的生态农业模式,其中,水生植物红萍(满江红)适合生于荫蔽环境,可作为鸭子的饲料,鸭子能吃有害昆虫并供肥,促进水稻生长。对以此模式形成的生态系统,下列叙述错误的是(　A　)

A.生物群落由水稻、红萍、鸭子和有害昆虫组成

B.鸭子既是初级消费者,又是次级消费者

C.该生态系统属于人工生态系统

D.水稻和红萍分层分布,能提高光能利用率

解析:生态系统的生物群落包括生产者、消费者和分解者,所以该生物群落除了水稻、红萍、鸭子和有害昆虫以外,还应该包括分解者;根据题意知,这种生态农业模式中存在两条食物链:红萍→鸭、稻→有害昆虫→鸭,所以鸭子既是初级消费者,又是次级消费者;由题意分析该系统属于人工生态系统;水生植物红萍(满江红)适于荫蔽环境,其与水稻分层分布,有利于充分利用光能,提高光能利用率。

8.某岛屿居民与该岛上的植物、兔、鼠、鼬和鹰构成的食物网如下图所示。下列叙述错误的是(　B　)

A.兔与人的种间关系是捕食和竞争

B.植物中的能量能通过5条食物链传递给鹰

C.大量捕杀鼬会导致鼠种内竞争增强

D.若除去鼬,则草原容纳鹰的数量会增加

解析:人可以以兔为食,人和兔都可以以植物为食,所以兔与人的种间关系是捕食和竞争。该食物网中的食物链有:植物→人;植物→兔→人;植物→兔→鹰;植物→兔→鼬→鹰;植物→鼠→鹰;植物→鼠→鼬→鹰。本题中植物中的能量能通过4条食物链传递给鹰,而不是5条。大量捕杀鼬,使鼠的天敌减少,鼠的数量增多,导致种内竞争加剧。若除去鼬,鹰的营养级降低,获得的能量增多,数量会增多。

二、非选择题

9.如图为生态系统的成分之间的关系,请据图回答下列问题。

(1)生态系统的组成成分包括:B　          、C　　　　  　　。

(2)B主要是指　                       。

(3)　　　　和　　　　是联系生物群落和非生物环境的两大“桥梁”。(填字母)

(4)生态系统中最主要成分和最活跃成分分别是　　　　、　　　　。(填字母) 

解析:(1)非生物环境和生产者之间的物质联系是双向的,因此题图中A是消费者,B是分解者,C是非生物的物质和能量,D是生产者。(2)分解者主要是指营腐生生活的细菌和真菌。(3)生产者和分解者是联系生物群落和非生物环境的两大“桥梁”,是生态系统必不可少的组成成分。(4)生产者是生态系统的最主要成分,数量众多的消费者在生态系统中起加快能量流动和物质循环的作用,是生态系统最活跃的

成分。

答案:(1)分解者　非生物的物质和能量

(2)营腐生生活的细菌和真菌

(3)D　B　(4)D　A

10.如图表示某生态系统的食物网,据图回答下列问题。

(1)图中共有　　　　条食物链。

(2)图中鹰同时占有第　　　　       　　营养级,蛇与鹰之间的关系是　　　　　　,该生态系统未体现的成分有　              。

(3)森林生态系统中的生物群落具有明显的　　　　结构,这种结构可以提高群落利用阳光等资源的能力。

(4)为了调查某种优质牧草的种群密度可采用　　　     　法。

(5)生物群落中物种数目的多少称为 　          　　　。

(6)土壤小动物丰富度调查方法是 　　            　　。

解析:(1)每条食物链的起点是生产者植物,终点是不能再被其他生物捕食的动物,据此可知图中的食物链有8条:植物→食植昆虫→食虫鸟→鹰;植物→食植昆虫→食虫鸟→蛇→鹰;植物→食植昆虫→食虫昆虫→食虫鸟→鹰;植物→食植昆虫→食虫昆虫→食虫鸟→蛇→鹰;植物→食植昆虫→食虫昆虫→蛙→蛇→鹰;植物→食植昆虫→蛙→蛇→鹰;植物→鼠→鹰;植物→鼠→蛇→鹰。

(2)由题(1)可知,图中鹰同时占有第三、四、五、六营养级;鹰可以捕食蛇,蛇和鹰都可以鼠为食,所以蛇与鹰之间的关系是竞争和捕食;图中只体现该生态系统的生产者和消费者,所以未体现的成分有非生物的物质和能量、分解者。

(3)森林中的植物自下而上分别有草本植物、灌木和乔木,所以森林生态系统中的生物群落具有明显的垂直结构,这种结构可以提高群落利用阳光等资源的能力。

(4)样方法是调查植物种群密度的常用方法。

(5)生物群落中物种数目的多少称为物种丰富度。

(6)土壤小动物丰富度调查方法是取样器取样法。

答案:(1)8　(2)三、四、五、六　竞争和捕食　非生物的物质和能量、分解者

(3)垂直　(4)样方

(5)物种丰富度　(6)取样器取样法

三、不定项选择题

11.如图表示生态系统中四种成分(以四个方框表示)之间的关系,以下相关叙述中不正确的是(　AB　)

A.甲、乙和丙所包含的所有种群构成群落

B.甲代表非生物的物质和能量,乙代表生产者

C.图中乙1和丙1、乙2和丙2存在种间竞争关系

D.图中各种群可形成3条食物链

解析:甲代表生产者,丁代表非生物的物质和能量,戊代表分解者,乙和丙代表消费者,生物群落指在相同时间聚集在一定地域中各种生物种群的集合,应包含生态系统中所有的生产者、消费者、分解者。

12.如图是某湖泊生态系统中的食物网,相关叙述不正确的是(　ABC　)

A.该食物网有8条食物链,水蚤属于第三营养级

B.既存在捕食也存在种间竞争的只有两组生物

C.鲶鱼占第二、第三、第四3个营养级

D.既是初级消费者也是次级消费者的生物是水蚤和鲶鱼

解析:该食物网有9条食物链,水蚤占第二、第三两个营养级;存在捕食和种间竞争的有轮虫和水蚤、水蚤和鲶鱼、划蝽和鲶鱼;鲶鱼占第二、第三、第四、第五4个营养级。

四、综合探究题

13.图1表示一个人工白杨林中层食物网简图。苔类与物种C、G和H生活于白杨树中层的树枝表面,物种A、E和F则在白杨林中部来回飞行寻找食物。

(1)图1中共有　　　　条食物链,次级消费者是　　　　　　　;两者之间既有捕食关系又有种间竞争关系的是　　　　　　　　　。

(2)如果因某种原因,物种E突然大量减少,而较长时间内发现A的数量无明显变化,这是因为                                      

                                               　。

(3)物种A的食物中各种类所占比例如图2所示。若除去全部物种A一年后,与对照地区相比,该地区物种组成发生了很大变化,其中　　

　　将成为优势物种,而物种E和F数量大为减少的原因是       

                                               　。

解析:(1)由题图分析可知,图中共有7条食物链,分别为以苔类为第一营养级的2条,以白杨树为第一营养级的5条。次级消费者有H、D、A,其中A与D有共同的食物G、C,且D是A的食物,因此,两者之间既有捕食关系又有种间竞争关系。(2)A的食物来源丰富,除E外,还能以C、D、F、G为食,当物种E大量减少时,多种生物代替E被A捕食,因而A的数量基本不受影响。(3)由图可知,A主要捕食C,因此C的种群数量维持稳定,若除去全部A,则C大量繁殖,数量增加,会成为优势物种,占据了白杨树中层树枝的表面,使苔类不能生长,物种E和F因失去食物而数量减少。

答案:(1)7　H、D、A　A和D

(2)A的食物来源丰富,除E外,还能以C、D、F、G为食

(3)C　C大量繁殖,占据了白杨树中层树枝的表面,使苔类不能生长,物种E和F因失去食物而数量减少