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第2章 生物与环境
第4节 生态系统的结构和功能
学习目标
1.了解生态系统的基本类型，了解生物圈。
2.了解生态系统的组成成分，了解食物链和食物网。理解生态系统四种组成成分的功能、地位及相互关系。
3.了解生态系统的能量流动和物质循环的过程及意义，理解能量流动和物质循环的特点，理解能量流动和物质循环的区别与联系。
4.理解生态系统的概念，并能运用生态系统的概念分析生产、生活中的一些简单问题。
知识点1 生态系统的多样性
1.生态系统：生物群落和它所生活的环境中的非生物因素相互作用而形成的统一整体，叫做生态系统。
生态系统的范围可大可小，根据地域的实际情况以及人类研究和观察的需要来确定，一个生态瓶、一个池塘、一片森林
都可以各自成为一个生态系统。
特别提醒
生态系统和群落的关系
生态系统不仅包括一定区域的所有生物（群落）,还包括这些生物生活的无机环境。因此，在特定区域，生态系统的范围比群落的范围大。
生物圈的范围
2.地球上最大的生态系统——生物圈
（1）生物圈的构成：包括地球上的全部生物以及它们所生活的环境中的非生物因素。
（2）生物圈的范围：
大气圈的底部：地面以上约10千米
岩石圈的表面：地面以下2~3千米
水圈的大部：海平面以下约11千米
3.生态系统的类型
在自然条件下，某个地区的气候特点，尤其是温度和降水量，决定了该地区生态系统
的类型。生态系统的类型多种多样，可以分为陆地生态系统和水域生态系统两大类。
生态系统类型 生物因素（种群数量） 非生物因素 （无机环境） 作用
_________________________________ 森林生态系统 有高大的乔木、许多灌木和苔 藓植物等，还有各种草食动物 （如蝗虫、田鼠、野兔）和肉 食动物（如青蛙、蛇、猫头 鹰），以及许多细菌和真菌等 微生物，是陆地上最复杂的生 态系统 阳光、水分、 空气、无机 盐、温度等 调节气候、净化
空气、防风固
沙、保持水土等
生态系统类型 生物因素（种群数量） 非生物因素 （无机环境） 作用
_________________________________ 草原生态系统 大多为草本植物，动物的结构 特征与其生活环境相适应，大 多数具有挖洞或快速奔跑的特 点。两栖类和水生动物较少 阳光、水分、 空气、无机 盐、温度等 畜牧业基地、调
节气候、防风固
沙等
_________________________________ 海洋生态系统 浮游植物、动物种类繁多（从 单细胞的原生动物到体型庞大 的蓝鲸） 阳光、水分、 温度和海水的 盐度等 各类海产品基
地、净化水体等
生态系统类型 生物因素（种群数量） 非生物因素 （无机环境） 作用
_________________________________ 农田生态系统 以农作物为主，动植物种类较 少，群落结构单一 土壤、水分、 温度等 为人类提供农副
产品
_________________________________ 城市生态系统 人、动物和植物等（这些生态 系统中，人起着主导作用） 建筑物、交通 工具等 对人类政治、经
济、文化产生重
要影响,是人类文
明的产物
典例1 （2023·湖州南浔期末）下列选项中，属于生态系统的是( )
A
A.一片草地 B.小溪中的鱼 C.湖里的清水 D.公园里的树
[解析] 一片草地,既包括环境,又包括了此环境中所有的生物,A符合题意；小溪中的鱼和公园里的树只有生物部分的部分动、植物,没有其他生物,也没有非生物部分,B、D不符合题意；湖里的清水,只有非生物部分的水,没有生物部分和其他非生物部分,C不符合题意。
知识点2 生态系统的成分
1.生态系统的成分
组成 作用
生物成 分 生产者 一般为绿 色植物 它们制造有机物供给自己,同时也为其他生物提供食
物。生产者是生态系统中最基本、最关键的生物成分,
其他生物直接或间接地依赖于生产者（植物并不都是
生产者，如菟丝子营寄生生活,属于消费者）
消费者 一般为动 物 它们不能直接利用太阳能，只能以植物或其他动物为
食（动物并不都是消费者，如蚯蚓等腐食性动物为分
解者）
组成 作用
生物 成分 分解者 细菌、真菌、某些 原生动物及腐食性 动物（如蚯蚓等） 它们能把动植物的尸体、排泄物和残落物等所含的有机物分解为较简单的无机物，供植物再利用（细菌并不都是分解者，如硝化细菌能利用化学能合成有机物，属于生产者;营寄生生活的细菌属于消费者）
非生物 成分 阳光、热能、水、空气、无机盐等 它们是生物群落中各种生物赖以生存和发展的基础
特别提醒
消费者等级分类
消费层级 含义 举例
初级 消费者 以植物为食的 草食动物 蝗虫、兔、
牛、羊等
次级 消费者 以草食动物为食 的肉食动物 鸟、蛇、
青蛙、虎等
狐捕食兔子，作为消费者能够间接以植物为食
2.生产者、消费者、分解者之间的关系
生态系统中生物成分间的关系
典例2 “落红不是无情物,化作春泥更护花。”根据生态系统各成分的功能可知,将“落
红”化作“春泥”的是( )
C
A.生产者 B.消费者 C.分解者 D.阳光
[解析] “落红不是无情物，化作春泥更护花”说的是分解者把“落红”这种植物的遗体、遗物分解成了无机物,归还土壤，再被植物吸收利用,故C符合题意。
知识点3 生物之间的食物联系
1.食物链
（1）概念：在生态系统中，各种生物由于食物关系而形成的一种联系，叫做食物链。
（2）解读：生态系统中，绿色植物能通过光合作用制造有机物，草食动物以植物为食，肉食动物以草食动物为食。例如，草食昆虫吃植物，青蛙吃草食昆虫，蛇吃青蛙，鹰吃蛇，这样的食物联系就是一条食物链。
（3）表示方法：食物链的起点是绿色植物（生产者）,然后是
草食动物、肉食动物，分解者和非生物成分不进入食物链。
用箭头表示捕食关系，被捕食者在前，捕食者在后。如右图中
所述食物链可表示为植物 草食昆虫 青蛙 蛇 鹰。
食物链
食物链中的每一个环节，称为一个营养级。如上述
食物链共有5个营养级。
箭头的含义
食物链中箭头代表物质和能量的流动方向，方向总是由被捕食者指向捕食者。
2.食物网
（1）概念：在生态系统中，食物链相互交错成网状的形式称为食物网。
（2）形成原因：自然界中生物之间的关系十分复杂，某种生物可以以多种生物为食，而这种生物也可以被多种生物作为食物。在生态系统中，生物种类越丰富，个体数量越多，食物网就越复杂。
（3）各种生物之间的关系：食物网中的各种生物相互影响、相互制约，无论是生产者还是消费者，只要某一物种的数量突然发生大幅变化，就会牵动整个食物网，从而影响生态系统的稳定性。
典例3 俗话说“大鱼吃小鱼,小鱼吃虾来”,其中包含的食物链是( )
D
A.水 藻类 虾 小鱼 大鱼
B.藻类 虾 小鱼 大鱼
C.阳光 藻类 虾 小鱼 大鱼
D.藻类 虾 小鱼 大鱼
[解析] 食物链的起点必须是生产者,水、阳光属于非生物部分,A、C错误；食物链中的箭头应指向捕食者,B错误。
知识点4 能量流动和物质循环
生态系统的能量流动和物质循环
生态系统中能量的最终来源是太阳能
1.生态系统中的能量流动
（1）概念：能量流动是指生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。
（2）能量流动的过程
能量流动的起点 生产者（绿色植物）通过光合作用将光能转化为化学能贮
存在它所制造的有机物中。能量流动就是从生产者固定太
阳能开始的
能量流动的途径 食物链和食物网（注意食物链的起点是植物）
能量流动的形式 食物中的化学能
能量流动过程中能量形 式的变化 光能 生物体内有机物中的化学能 热能（最终散失）
食物链中的营养级是有限的
食物链越长，最高营养级生物得到的食物越少，获得的能量越少，生物的数量就越
少,越难以在生态系统中生存。所以，多数食物链一般不超过 个营养级。
多学一点
（3）能量流动的特点
单向流动 生态系统中的能量只能沿着食物链（网）单向流动，不能逆向流动，也不能循环流动
逐级减少 食物网中下一级的生物只能获得上一级生物大约 的能量
2.生态系统中的物质循环
（1）概念：在生态系统中，组成生物体的一些基本化学元素，如碳、氢、氧、氮、磷、硫等，在生物与无机环境之间反复地出现和循环的过程，就是生态系统的物质循环。
（2）特点：在生物与无机环境间循环流动。
生物圈中的物质循环具有全球性的特点。
这里所说的生态系统，是指地球上最大的生态系统——生物圈
（3）自然界中的碳循环
①碳在无机环境和生物群落之间的循环形式：二氧化碳。
②碳在无机环境中的存在形式：二氧化碳和碳酸盐。
③碳在生物体内的存在形式：主要是有机物。
温室效应加剧
（1）加剧的原因：人类大量燃烧煤、石油等化石燃料，使地层中积存的碳元素在短时间内释放出来，打破了生物圈中碳循环的平衡，使大气中二氧化碳含量迅速增加，加剧了温室效应。
（2）危害：会加快极地和高山冰川的融化，导致海平面上升，进而对人类和其他生物的生存构成威胁。
多学一点
（4）自然界中的氮循环
①固氮
概念 空气中的氮气不能被大多数生物体直接利用，必须转化成化合物（如氨或
铵盐等）才能被植物利用。氮的这种变化过程（由游离态的氮变为化合态
的氮）叫做固氮
途径 生物固氮、雷电固氮、人工固氮
意义 绿色植物利用这些被固定的氮元素制造蛋白质，进而进入生物体，并通过
食物链和食物网在各生物体之间流动。
②氮返大气：动植物的排泄物、残落物及尸体被分解者分解转化为氮气进入大气。
③氮的循环：氮的循环主要是从空气中的氮被固定开始的，固定的氮可以被植物利用合成蛋白质，蛋白质通过食物链进入动物的体内，动植物的遗体及排泄物等被分解者分解时，可以将氮元素释放到大气中，从而促进了氮的循环。
能量流动和物质循环的区别与联系
能量流动 物质循环
形式 以化学能形式流动 以无机物和有机物形式流动
过程 沿食物链（网）单向流动 在无机环境和生物群落间循环往复
范围 生物群落 整个生物圈
特点 单向流动、逐级减少 反复出现、循环流动
联系 ①能量的固定、贮存、转移、释放离不开物质的合成和分解； ②物质是能量沿食物链（网）流动的载体； ③能量是物质在生态系统中循环往复的动力 辨析比较
典例4 &2& 曲院风荷位于西湖西侧，岳飞庙前面。南宋时，此有一座官家酿酒的作坊，取金沙涧的溪水造曲酒，闻名国内。附近的池塘种有菱荷，每当夏日风起，酒香荷香沁人心脾，因名“曲院风荷”。请回答下列相关问题：
（1） 荷塘除了荷还有鱼、青蛙等多种生物，它们与环境共同构成了一个________
___。
生态系统
[解析] 生物群落和它所生活的环境中的非生物因素相互作用而形成的统一整体叫生态系统。
（2） 荷塘放养有鱼、青蛙、鸭等动物，充分利用生物之间的关系进行生物防治，
不仅提高荷塘的经济效益，还减少了__________。
环境污染
[解析] 利用生物之间的关系进行生物防治，可以少用或不用农药，减少环境污染。
（3） 在“荷 昆虫 青蛙”这条食物链中，青蛙所属的生态系统组成成分是
________。在生态系统能量流动过程中，昆虫这一营养级的能量流向青蛙这一营养
级的效率并不高，原因是昆虫体内的能量会通过__________散失，还有部分能量被
分解者分解利用，部分能量未被利用。因此，能量流动的特点是单向流动和______
____。
消费者
呼吸作用
逐级递减
[解析] 青蛙是动物，属于消费者；昆虫体内的一部分能量传递给青蛙，一部分通过昆虫自身呼吸作用散失，部分被分解者分解利用，部分能量未利用，所以能量流动是单向流动和逐级递减的。
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