专题26 生态系统教师版

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专题26 生态系统Ⅰ
[考试标准]
知识内容
必考要求
加试要求
生态系统的营养结构
(1)生态系统的概念和组成成分
(2)食物链、食物网的概念及实例
(3)食物网的复杂程度与生态系统稳定性的关系
(4)生物放大
(5)营养级
(6)生态系统结构模型的建构
(7)生态金字塔
a
b
b
b
a
a
b
b
b
a
b
b
生态系统中的生产量和生物量
初级生产量、次级生产量及生物量的含义

a

一、生态系统的营养结构
1、生态系统概述
（1）生态系统：由 生物群落 及 非生物环境 所构成的一个生态学功能系统。
（2）类型： 自然生态系统 和 人工生态系统 。
（3）结构组成
①生态系统的成分：非生物成分（无机物、有机物、气候、能量）和生物成分（生产者、消费者、分解者）。
②营养结构： 食物链 和 食物网 。
④功能： 物质循环 、 能量流动 和 信息传递 。
2、生态系统的组成成分及生态作用
成分
代谢类型
组成成分
在生态系统中的作用
非生物
的物质
和能量
╲
无机物、有机物、气候、能源
生物群落中的物质和能量的根本来源
生产者
自养型生物
①绿色植物
②光合细菌和蓝藻
③化能合成细菌如硝化细菌
将无机环境中的物质和能量通过光合作用或化能合成作用引入生物群落，为消费者、分解者提供物质和能量。
消费者
异养型生物
①绝大多数动物
②寄生生物
加快生态系统的物质循环；帮助生产者传粉、传播种子等。
分解者
异养型生物
①腐生细菌和真菌
②腐食动物如蚯蚓、蜣螂等
把动植物遗体、排出物和残落物中有机物分解成简单的无机物。
易
混
辨
析
①并不是所有的动物都是消费者，如腐食动物蚯蚓、蜣螂、苍蝇等属于分解者。
②并不是所有的细菌都是分解者，如光合细菌、硝化细菌属于生产者，腐生细菌属于分解者，寄生细菌属于消费者。
③并不是所有的植物都是生产者，如菟丝子为消费者。
④并不是所有的生产者都是绿色植物，如蓝藻、硝化细菌等自养原核生物也是生产者，应该说生产者主要指绿色植物。
联


系

各成分之间相互作用，形成一个统一的整体。
3、生态系统的营养结构
（1）食物链与营养级
①含义：在生态系统各生物之间，通过一系列的 取食 和 被取食 关系，不断传递着生产者所固定的能量，这种单方向的营养关系叫作食物链。
②类型： 捕食食物链 和 腐食食物链 ，陆地生态系统常以 腐食食物链 为主，海洋生态系统则以 捕食食物链 为主。
③作用：能量流动和物质循环的渠道。
④食物链中的营养级分析
营养级含义：是指处于食物链同一环节上的 全部生物 的总和。
食 物 链
草 昆虫 蟾蜍 蛇 猫头鹰
成 分
生产者
初级消费者
次级消费者
三级消费者
四级消费者
营养级别
第一营养级
第二营养级
第三营养级
第四营养级
第五营养级
成分类型
植物(起点)
植食动物
肉食动物
肉食动物
肉食动物
代谢类型
自养型
异养型
异养型
异养型
异养型
重要意义
生态系统的物质循环、能量流动沿此渠道进行。
特 点
营养级的位置越高，归属于该营养级的生物种类、数量和能量就越少。
⑤特点：A.教材中的食物链主要指捕食链，所以其组成有生产者、消费者，而没有分解者。
B.起点是生产者，终点是消费者。一条食物链一般不超过5个营养级。
C.为何一条食物链都是从生产者开始，终点都不是被其他动物所食的动物，中间有任何环节停顿都不能算是完整的食物链。
D.营养级的位置越高，归属于该营养级的 生物种类、数量和能量 越少。


（2）生物放大
①含义：指某些化学杀虫剂和各种有害物质通过 食物链 逐级积累和浓缩，在生物体内高度富集，导致危害的现象。
②途径：食物链。
③危害：有害物质沿着食物链转移几次以后，其浓度可增加几万倍，从而对于食物链顶端的物种造成灾难性影响。
④实例1：DDT的污染。
⑤实例2：海水中汞的浓度为0.0001mg/L时，浮游生物体内含汞量可达0.001~0.002mg/L，小鱼体内可达0.2~0.5mg/L，而大鱼体内可达1~5mg/L，大鱼体内含汞量比海水含汞量高1万~6万倍。生物放大作用可使环境中低浓度的物种，在最后一级生物体内的含量提高几十倍甚至成千上万倍。
（3）食物网 (食物网的复杂程度与生态系统稳定性的关系)
①含义：在一个生态系统中，许多 食物链 彼此相互交错连接的复杂营养关系。
②与生态系统稳定性的关系： 食物网越复杂，生态系统抵抗外力干扰的能力越强，反之，生态系统越容易发生波动和毁灭。食物网越复杂，最高营养级生物就越能获得持续稳定的能量 。
③多条食物链相互交错的原因：一种绿色植物可以被多种植食动物所食。一种植食动物可吃多种植物，也可成为多种肉食动物的捕食对象。
④某种生物在生态系统中营养级变化分析：同一种生物在不同的食物链中可以占有不同的营养级。两种生物之间的种间关系有可能出现不同慨念上的重合，如食物网中蜘蛛与青蛙，二者之间既有捕食关系，又有竞争关系。
⑤食物网中生物数量变化的分析与判断：
A. 第一营养级的生物（生产者）减少时，将会连锁性地引发其后的各个营养级生物减少。
B. 一条食物链中“天敌”减少，则被捕食者数量变化是先增加后减少，最后趋于稳定。
C. 处于最高营养级的种群有多种食物来源时，若其中一条中断，该种群可以通过多食其他食物而维持其数量基本不变。
D. 生产者相对稳定，即生产者比消费者多得多时，某一种群数量变化时，一般不需要考虑生产者数量得增加或减少。
E.以中间环节少的作为分析依据，考虑方向和顺序为：从高营养级依次到低营养级。
4、生态金字塔
（1）含义：各营养级之间的某种数量关系。
（2）类型：生物量 金字塔、能量 金字塔和数量 金字塔，在自然生态系统中，能量 金字塔绝不会倒置。
（3）三种金字塔的比较
类型项 目
能量金字塔
数量金字塔
生物量金字塔
形 状



特 点
正金字塔
一般为正金字塔，有时会出现倒金字塔
一般为正金字塔
象征意义
能量沿食物链流动过程中具有逐级递减的特性
生物个体数目在食物链中随营养级升高而逐级递减
生物量（现存生物有机物的总质量）沿食物链逐级递减
每一级含义
每一营养级生物所含能量的多少
每一营养级生物个体的数目
每一营养级生物的有机物总量
特例形状
在人工生态系统中，因能量可人为补充，可能会使能量金字塔呈现倒置状况。如人工鱼塘中生产者的能量未必比消费者（鱼）的多。
数量金字塔在某一营养级的生物个体很大，而下一营养级的生物个体很小时，会出现倒置现象。
生物量金字塔也有特殊形状，如海洋生态系统中，生产者浮游植物个体小、寿命短，又会不断被浮游动物吃掉，因而某一段时间调查到的浮游植物生物量可能要低于其捕食者浮游动物的生物量。但这并不是说流过生产者这一环节的能量比流过浮游动物的要少。
[诊断与思考]
1．判断下列叙述的正误
(1)土壤微生物可作为生态系统的分解者(　√　)
(2)稻田生态系统中的分解者能将鸭的粪便分解成无机物以促进水稻的生长(　√　)
(3)所有的生产者都是植物，所有的动物都是消费者，所有的细菌和真菌都是分解者(　×　)
(4)生态系统的结构指的就是食物链和食物网(　×　)
(5)三级消费者在食物链中属于第四营养级(　√　)
(6)草、鹿、兔、狼、狐和土壤中微生物共同形成了一个生态系统(　×　)
2．如图表示某陆地生态系统的食物网，请据图回答下列问题：

(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。
(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、分解者等。
3．探究生态金字塔的类型
类型
项目　
能量金字塔
数量金字塔
生物量金字塔
形状



象征含义
能量沿食物链流动过程中具有逐级递减的特性
一般生物个体数目在食物链中随营养级升高而逐级递减
生物量(现存生物有机物的总量)沿食物链流动逐级递减
每一阶含义
食物链中每一营养级生物所含 能量 的多少
每一营养级生物个体的数目
每一营养级生物的总生物量


题组一　生态系统成分的判断
1．关于下图的叙述中正确的是(　　)
A．图示的各种成分在生态学上可以构成一个生态系统
B．图示的各种成分在生态学上可以构成一个生物群落
C．细菌与蝉之间的关系属于竞争
D．蛇属于三级消费者
解析　图示中包括了非生物的物质和能量(光、CO2等)、生产者(绿色植物)、消费者(蝉等)和分解者(细菌)，它们构成了一个生态系统；群落是指在一定空间内所有生物种群的集合体；蝉是消费者，细菌是分解者，二者之间不能构成竞争关系；蛇属于四级消费者。答案A
2．如图为某生态系统的能量流动简图，下列叙述错误的是(　　)
A．甲是生产者，它是生态系统的基石
B．乙是消费者，包括各种异养生物
C．生态系统的能量主要来源于太阳能
D．图中的“甲→乙”是生态系统的营养结构
解析　从图中甲、乙和分解者的关系可以判断，甲是生产者，乙是消费者，其中生产者是生态系统的基石，A正确；异养生物中一部分是消费者，如大部分动物，一部分是分解者，如腐生细菌、真菌和少数动物，B错误；太阳能是生态系统的主要能量来源，C正确；食物链是生态系统的营养结构，D正确。答案B
题组二　食物链和食物网的分析方法
3．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．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，A错误。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，B正确。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，C正确。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，D正确。答案A
4．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(　　)
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　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。答案B
题组三　食物链和食物网中的数量分析
5．如果一个生态系统中有4种生物，并构成一条食物链，在某一时间分别测得这4种生物(甲、乙、丙、丁)所含有机物的总量，如图所示。在一段时间内，如果乙的种群数量增加，则会引起(　　)
A．甲、丁的种群数量增加，丙的种群数量下降
B．甲、丙、丁的种群数量均增加
C．甲、丁的种群数量下降，丙的种群数量增加
D．甲的种群数量下降，丙、丁的种群数量增加
解析　由上图可知，丙种群的有机物总量最多，应该是该生态系统的第一营养级，所以上述4种生物构成的食物链是丙→甲→乙→丁。乙种群数量增加，就要捕食更多的甲生物，因而甲生物的数量减少；随之丙的数量将增加，丁又是以乙为食，所以丁的数量随乙的增加而增加。答案D
6．图示某海湾大陆架的食物网。浮游植物急剧增加时会引起(　　)
A．a和b的数量保持指数增长
B．c与d因食物丰富而竞争加剧
C．c、d和e的数量可能大量减少
D．b的食性和营养级发生改变
解析　由于受空间的限制、天敌的制约，浮游动物a和植食者b的数量增长曲线是“S”形，A错误；c与d的食性不同，只存在生存空间和环境资源上的竞争关系，不会因食物丰富而竞争加剧，B错误；浮游植物急剧增加，可能会导致水体中溶氧量大量下降，鱼类大量死亡，C正确；生物食性及生物在生态系统中所处的营养级是长期自然选择的结果，因此植食者(b)的食性和营养级不会因浮游植物急剧增加而发生改变，D错误。答案C

1．生态系统成分的判断方法

(1)根据结构图判断生态系统的成分
如图所示，先根据双向箭头确定D、C为“非生物的物质和能量”和“生产者”，则A、B为消费者和分解者；再根据出入箭头数量的多少进一步判断，在D、C中指出箭头多的D为“生产者”，指入箭头多的C为“非生物的物质和能量”，最后根据D→A→B，确定A为消费者、B为分解者。
(2)根据生物类型判断生态系统的成分
①判断生产者的主要依据是是否为自养型生物，若为自养型生物，则为生产者，包括绿色植物、蓝细菌、光合细菌以及化能合成细菌等。
②判断消费者时要特别注意“异养型”“非腐生”等关键词，植物、微生物都有可能成为消费者。
③判断分解者的主要依据是能否把动植物的遗体、残枝败叶转变成无机物，分解者是腐生生物，也包括少数的动物(如蚯蚓)。
易错警示　关于生态系统成分的三个易混点
①绿色植物≠生产者：蓝细菌是原核生物，能进行光合作用，属生产者；而菟丝子营寄生生活，属消费者。
②动物≠消费者：秃鹫、蚯蚓、原生动物等以动植物残体为食的腐生动物属于分解者。
③细菌≠分解者：硝化细菌和光合细菌是自养型，属于生产者；寄生细菌属于消费者。
2．食物链变式模型的分析
下面图中，图1和图2都是以每个营养级中有机物多少为依据，图1中的食物链是丙→甲→乙→丁；图2中的食物链是丙→丁→甲→乙；图3表示甲和乙之间为捕食关系，甲是被捕食者，乙是捕食者，在食物链中，甲是低营养级，乙是高营养级；图4表示的是生态系统的物质循环图解，A是生产者，B是消费者，C是分解者，D是非生物的物质和能量，其中的食物链是A→B。

3．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”。
二、 生态系统中的生产量和生物量
比较项目
初级生产量
生物量
次级生产量
定 义
指绿色植物通过光合作用所制造的有机物质或所固定的能量。
指生物在某一调查时刻前的有机物或能量的积累量。
指在生态系统中第二次的有机物质生产量。
能量来源
太阳能
太阳能或有机物质
植物产生的有机物质
能量去向
绿色植物和动物
绿色植物和动物
次级生产者
能量大小
最大
较大
较小
描述单位
g/(m2•a)或J/(m2•a) (a为年)
g/m2或J/m2
g/(m2•a)或J/(m2•a)
三者的联系
①总初级生产量(GP)＝净初级生产量(NP)+植物呼吸量(R)
②当净生产量表示在某一时刻前的有机物积累量时即为生物量。
③次级生产量的能量来源于初级生产量。
④初级生产量、生物量和次级生产量的能量均直接或间接来源于太阳光能。
（1）初级生产量生产过程的化学反应式：6CO2＋12H2OC6H12O6＋6O2＋6H2O
（2）净初级生产量：在初级生产量中，有一部分被植物的呼吸(R)消耗掉了，剩下的用于植物的 生长和繁殖 ，用NP表示，即净初级生产量NP＝GP-R。地球各地的净初级生产量随 温度和雨量 不同有很大差异。
（3）总初级生产量：包括 呼吸消耗 在内的全部生产量，用GP表示。
（4）次级生产量： 异养生物 （包括消费者和分解者）利用现成有机物而生产出来的有机物质。
①单位：g/(m2·a)或J/(m2·a)。
②生产过程：



（5）生物量：净生产量在某一调查时刻前的 积累量 。
①单位：g/m2或J/m2。 ②NP＝GP-R ③净初级生产量和生物量的关系：
(1)NP＞0时，生物量 增加 。(2)NP＝0时，生物量 不变 。(3)NP＜0时，生物量 减少 。
[诊断与思考]
1．判断下列叙述的正误
(1)生态系统的生产量有初级生产量和次级生产量(　√　)
(2)用字母表示总初级生产量与净初级生产量之间的关系：GP＝NP＋R(　√　)
(3)陆地的初级生产量0，生物量增加；若GP－R