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第3章
生态系统及其稳定性
在我国内蒙古东北部，既有一望无际的大兴安岭森林，也有沃野干里的呼伦贝尔草原。有的地方，森林与草地仅一河之隔。相距如此之近的两个地段，为什么这边是森林群落，那边却是草原群落呢 是那边的草原还没有演替为森林吗
千百年来，大兴安岭森林一直郁郁葱葱、遮天蔽日，而呼伦贝尔草原始终是天苍苍、野茫茫。为什么它们可以长期保持相对的稳定呢
森林、草原、荒漠、海洋 ······ 地球上分布着多种多样的生物群落。这些群落外貌不同，物种组成也有差异，然而它们都与所处的环境形成了统一的整体，这就是生态系统。
学习目标
1.生态系统有哪些主要组成成分？它们是如何构成生态系统的？
2.生态系统具有怎样的营养结构？
3.食物网的复杂性对于解决生态学问题有什么启示？
3.1生态系统的结构
问题探讨
1.大豆根系会给土壤带来哪些变化？
②大豆的根会吸收土壤中的水和无机盐，使土壤的水和无机盐减少；
③大豆根的呼吸作用会增加土壤中CO2的含量；
①大豆与根瘤菌互利共生固氮，会增加土壤中氮的含量
④死亡和脱落的大豆根，会增加土壤中有机物的含量。
问题探讨
2.大豆与其他生物之间存在什么关系？
种间竞争：
大豆与稗草、苘麻、鸭跖草。
捕食：
大豆蚜与大豆。
互利共生：
大豆与根瘤菌。
问题探讨
3.根据以上讨论结果，请用一句话概括生物与环境的关系。
问题探讨
②生物与环境相互依赖、相互影响；生物与环境之间有复杂的相互作用；
③生物与环境是统一的整体。
①环境决定了哪些生物可以在这里生存，生物反过来会影响和改变环境；
问题探讨
在大豆田中，大豆与稗草、大豆蚜等生物之间，大豆与非生物环境之间存在复杂的关系。非生物环境的状况，决定了哪些生物能够在这一区域内定居和繁衍；生物群落的存在又改变着环境。在环境大体相同的地方，群落的外貌和结构往往也相近或相似。
生物群落
(种内、种间关系
相互作用)
非生物环境
（相互作用）
影响、改变
决定
这些都说明了生物群落与非生物环境有着密不可分的联系。
生态系统的范围在一定空间内，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（ecosystem）。生物群落(种内、种间关系相互作用)非生物环境（相互作用）影响、改变决定判断以下例子是否为生态系统
①一片树林____　
②一片草原上的所有生物____　
③一个动物园____　
④一个果园中的全部果树及其非生物环境____　
⑤一个果园中的全部生物及其非生物环境____
⑥生物圈____
是
否
否
否
是
是
随堂练习
生物圈地球上的全部生物及其非生物环境的总和，构成地球上最大的生态系统——生物圈。生态系统的范围生态系统的空间范围有大有小。一片森林一个湖泊一条河流生态系统自然生态系统人工生态系统森林生态系统草原生态系统荒漠生态系统冻原生态系统陆地生态系统水域生态系统海洋生态系统淡水生态系统农田生态系统人工林生态系统果园生态系统城市生态系统3、生态系统的类型：类型众多生态系统具有一定的结构要分析生态系统的结构，首先要分析生态系统有哪些组成成分，以及各组分之间的关系。某池塘生态系统的示意图组成成分营养结构生态系统的结构：包括和。02分析生态系统的结构某池塘生态系统某荒漠生态系统
生态系统 1 某荒漠生态系统
在我国西北半干旱区，豆科植物柠条常被用来进行人工固沙。柠条扎根于沙粒间，顽强生长形成灌丛。在某沙化地区合理种植柠条之后，群落内物种丰富度逐渐增加并趋于稳定。群落中有地锦、胡枝子、画眉草、狗尾草、猪毛蒿等植物。还分布着多种动物，其中，植食性的有蝗虫、蝼蛄、叶蛾、土蜂等；肉食性昆虫或其他小动物有姬蜂、步甲、园蛛、蜈蚣等。在柠条根系周围的土壤中，生活着难以计数的真菌、细菌、放线菌。群落处于稳定状态时，群落所栖居的土壤表层含水量增加，土壤养分也在改善。
分析生态系统的结构
二
生态系统 1 某荒漠生态系统
柠条具有根系发达、根部具有根瘤，具有很好的固氮作用，能够使土壤更加肥沃，萌发力强、枝叶茂盛，耐贫瘠、耐寒、耐旱，适应性强。在贫瘠干旱沙地、黄土丘陵区、荒漠和半荒漠地区均能生长，具有发展的先锋树种。
二
生态系统 1 某荒漠生态系统
植物
二
生态系统 1 某荒漠生态系统
植物
植食性动物
二
生态系统 1 某荒漠生态系统
植物
植食性动物
肉食性昆虫或其他小动物
二
生态系统 2 某池塘生态系统
睡莲
团藻
栅藻
草履虫
水蚤
水草
田螺
细菌、真菌
青鱼
虾
草鱼
黑鱼
荷花
植物
植食性动物
是主要摄食活的植物，包括摄食植物的叶、种子和果实，吸取植物叶汁及真菌的动物
肉食性动物
杂食性动物
微生物
生产者
消费者
分解者
生物群落
按照营养方式以及它们在生态系统中的作用，将它们进行归类。
食物链
非生物环境
在生态系统中，食物链之外还有哪些成分？它们对生态系统来说是不可缺少的吗？为什么？
生产者
消费者
分解者
生物群落
主要包括非生物的物质和能量。它们对生态系统来说是不可或缺的。物质和能量是生命活动存在的最基本条件，生命活动本质上也是物质和能量的变化。非生物物质还是生物赖以生存的环境成分。
非生物环境
物质
(能量的载体；可循环)
能量
(物质循环的动力)
能量的固定、储存、转移和释放，都离不开物质的合成和分解等过程。
（通过细胞中每时每刻都进行着化学反应来实现------细胞代谢。）
（彼此相互依存、
不可分割）
（细胞代谢是细胞生命活动的基础。）
通过食物链
02生态系统的组成成分能将动植物遗体残骸中的有机物分解成无机物，主要是（腐生）细菌和真菌。动物，包括植食性动物、肉食性动物、杂食性动物和寄生性动物等。自养生物，主要是绿色植物。光、热、水、空气、无机盐等。非生物的物质和能量生产者(producer)消费者(consumer)分解者(decomposer)生态系统的组成成分生物群落中物质和能量的根本来源。异养生物异养生物1. 非生物的物质和能量
(1)主要组成: ____、_____、_____、______、_______等
(2)作用: ____________________________________
_________________________________________
(3)地位: 是生态系统的_________
光
热
水
空气
无机盐
为生物提供物质和能量
是生物群落赖以生存和发展的基础
必需成分
2. 生产者
光合细菌
绿色植物
硝化细菌
是指能利用太阳能等能量，将无机物合成有机物的自养生物，主要指各种绿色植物，也包括藻类和自养细菌。
光能自养型：
绿色植物（主要）、蓝细菌、光合细菌
化能自养型：
硝化细菌、铁细菌、硫细菌等
---生产者是生态系统的基石
问：植物是不是都是生产者呢？
CO2 + H2O (CH2O) + O2
光能/化学能
…
二
菟丝子：一年生寄生草本植物，不能进行光合作用。遇到适宜寄主就缠绕在上面，在接触处形成吸根伸入寄主，吸根进入寄主组织后，部分组织分化为导管和筛管，分别与寄主的导管和筛管相连，自寄主吸取养分和水分。（寄生生物所获取的营养往往可以直接被利用；而捕食者所获取的物质和能量需经过消化吸收后才能被利用。）
属于什么成分？
植物≠生产者。
生产者＝自养生物。
菟丝子是消费者。
问：那菟丝子属于？
二
生态系统具有一定的结构
是指不能将无机物直接合成有机物，只能直接或间接地依赖于生产者所合成的有机物，借以维持自身生命活动的异养生物。
营捕食生活的生物：
营寄生生活的生物：
主要是动物、
还有猪笼草、捕蝇草等（植物）
(植食性、肉食性、杂食性动物）
菟丝子、
寄生动物、
寄生细菌或病毒。
作用：
①能够加快生态系统的物质循环。
②对于植物的传粉和种子的传播等具有重要作用。
3. 消费者
---生态系统的最活跃成分
4. 分解者
能够把动植物遗体和遗物中的有机物分解为无机物，它们主要是营腐生生活的细菌和真菌 。
①营腐生生活的细菌和真菌：
乳酸菌、酵母菌、霉菌、蘑菇等
②营腐生生活的动物：
蚯蚓、蜣螂、秃鹫等
---生态系统中必不可少的成分
和消费者一样也是异养生物。
02生态系统的组成成分非生物的物质和能量生产者(producer)消费者(consumer)分解者(decomposer)生态系统的组成成分各成分紧密联系、缺一不可。---生产者是生态系统的基石。---生态系统中必不可少的成分。---生态系统的最活跃成分。---生态系统的必需组分。
下列生物分别属于生态系统中什么成分？
菟丝子
蓝细菌
硝化细菌
蚯蚓
蜣螂（屎壳螂）
蛔虫
蘑菇
分解者
分解者
消费者
生产者
生产者
消费者
分解者
秃鹫
生产者一定是植物吗？
植物一定是生产者吗？
消费者一定是动物吗
动物一定是消费者吗
分解者一定是细菌吗？
细菌一定是分解者吗？
正是由于生态系统中各组成成分之间的紧密联系，才使生态系统成为一个统一的整体，具有一定的结构和功能。生态系统多种多样，但是在结构上有许多共同点。参照一般系统的结构模式图，尝试画出生态系统的结构模型。02生态系统的组成成分生产者CO2等消费者植食性动物肉食性动物1①②②②②③①光合作用②呼吸作用③分解作用（呼吸作用）无机盐等③①肉食性动物2生态系统的基石遗体、粪便等分解者生态系统最活跃的成分生态系统的关键成分生态系统的结构模型02生态系统的组成成分根据生态系统中各成分获取物质和能量的方式，将下列四者用箭头和文字连接起来：呼吸作用生态系统的结构模型生产者分解者非生物的物质和能量粪便、尸体枯枝落叶、遗体摄食呼吸作用分解作用消费者光合作用生产者非生物的物质和能量分解者消费者BDAC先找双向箭头，指出箭头多的为“生产者”，指入箭头多的为“非生物的物质和能量”。生态系统的结构模型生态系统结构组成成分营养结构非生物的物质和能量分解者生产者消费者食物链食物网包括通 过捕 食关 系形成组 成03生态系统的营养结构（食物链和食物网）生产者消费者植食性动物肉食性动物1肉食性动物2肉食性动物31、食物链:在生态系统中，各种生物之间由于食物关系而形成的一种联系。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初级消费者次级消费者三级消费者四级消费者生产者起点终点：不被其他动物所食的动物箭头：代表能量流动的方向，指向捕食者。食物链中的捕食关系是长期自然选择的结果，不会倒转。03第二营养级第一营养级2、营养级:指处于食物链同一环节上所有生物的总和。生态系统的营养结构（食物链和食物网）营养级别一般不超过5个。各种动物所处的营养级并不是一成不变的。03在生态系统中，一种绿色植物可能是多种植食性动物的食物，而一种植食性动物既可能吃多种植物，也可能被多种肉食性动物所食。3、食物网:食物链彼此相互交错连接成的复杂营养关系。生态系统的营养结构（食物链和食物网）03一般认为，生态系统中食物网越_____,生态系统抵抗外界干扰的能力________。食物链和食物网是生态系统的_____________。营养结构复杂越强错综复杂的食物网是生态系统保持相对稳定的重要条件。生态系统的物质循环和能量流动就是沿着这种渠道进行的。如果一条食物链的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。
(1)图示食物网中包含____条食物链。
(2)写出图中含营养级最多的食物链：
________________________________________________。
8
草→食草昆虫→蜘蛛→青蛙→蛇→猫头鹰
当堂演练
(3)图中猫头鹰同时占有第__________________营养级。
(4)图中哪些生物属于次级消费者？_______________________________________。
(5)从图中可以看出，青蛙和蜘蛛之间的关系是__________________。
(6)由图示可看出，食物网的复杂程度主要取决于____________________________________________________________。
三、四、五、六
狐、猫头鹰、吃虫的鸟、蜘蛛、青蛙、蛇
捕食和种间竞争
有“吃与被吃”食物关系的生物种类，而并非取决于生物数量
当堂演练
在此食物网中，若蛙的数量减少，鹰的数量将会怎样变化？
A同学觉得鹰的数量会减少：如图解释。
B同学觉得鹰的数量会增加：如图解释。
思考.讨论
1．处于食物链中第一营养级生物减少的情况：若第一营养级的生物数量减少，则会导致其他的生物数量都减少，即出现连锁反应，因为第一营养级的生物是其他生物直接或间接的食物来源。（起点减链上生物都减）
2．“天敌”减少的情况：若“天敌”减少，则被捕食者数量增加。但随着数量增加，种内斗争加剧，种群密度还要下降，直到趋于稳定，但结果比原来的数量要增大。
（终点减被捕食生物先增后减再不变）
复杂食物网中某种群数量变化引起的连锁反应分析
3．“中间”营养级生物减少的情况：如下图所示食物网中，青蛙突然减少，则以它为食的蛇也将减少，鹰就要过多地吃兔和鸟，从而导致兔、鸟减少。但因为鹰不只吃蛇一种生物，它可依靠其他食物来源来维持其数量基本不变。
04小结生态系统范围结构组成成分营养结构非生物的物质和能量分解者生产者消费者食物链食物网包括功能决定通 过捕 食关 系形成组 成
05
课后习题
1.研究表明，在我国华北地区某苹果园里生活着多种昆虫，害虫主要有卷叶蛾、蚧虫、
蚜虫和食心虫等；害虫的天敌(即天敌昆虫)为草蛉、异色瓢虫、螳螂等；既非害虫又非
害虫天敌的中性昆虫有蚊、蝇、蚂蚁等。在果园中种草，天敌昆虫的种类和数量都有增
加。判断下列说法是否正确。
(1)卷叶蛾、蚧虫、蚜虫等植食性动物是初级消费者。( )
(2)卷叶蛾→螳螂→黄雀，构成一条食物链，其中螳螂位于第二营养级。 ( )
(3)中性昆虫在果园生态系统中是多余的。( )
(4)种草后，果园中的食物网更复杂，有助于果园生态系统抵抗外界干扰。( )
2.食物链彼此相互交错形成食物网。以下有关食物网的说法正确的是( )
A. 每种动物可以吃多种植物
B.每种生物都被多种生物捕食
C. 每种生物都只位于一条食物链上
D.一种生物可能属于不同的营养级
√
×
×
D
√
05
课后习题
3.动物园里饲养着各种动物，栽培了多种植物。它们构成一个群落吗？动物园是个生态
系统吗？
动物园中的全部动物不能说是一个系统，因为不同种动物是分开饲养的，彼此之间没有内在联系和相互影响，不是一个有机的整体。同理，动物园中的全部动物和植物也不是一个系统。
4.下图是某海洋生态系统中，生产者固定太阳能的数量与水深关系的曲线。请据图回答以下问题。
（1）在远洋水域，从水深30m处开始，随着水深增加，固定太阳能的数量逐渐减少，影响这一变化的非生物因素主要是___________ 。
（2）近海水域水深为_____________ 时，生产者的数量最多。
阳光
10-15m
消费者、分解者
（3）生活在水深100m以下的生物，从生态系统的组成成分看，主要是 ______________ 。
03黄石公园灭狼与引狼入园的启示狼直接影响狼非直接影响狼马鹿杨树郊狼叉角羚小型哺乳动物熊腐食动物浆果鸟海獭河流生态【检测】食物网实例分析
（1）图中有_____条食物链；
（2）图中属于次级消费者的有:
____________________________；
图中属于第二营养级的有：
____________________________；
（3）鹰和蛇的种间关系:________________；
（4）蛇处于第几营养级？_______________________
（5）生态系统的四种成分中，未体现出来的成分 是 。
8
蛇、鹰、蛙、食虫昆虫、食虫鸟
鼠、食植昆虫
捕食和种间竞争
第三、第四、第五营养级
非生物的物质和能量以及分解者
三、根据各类信息书写食物链的方法
(1)根据能量或者有机物的含量“由多到少”书写食物链
根据能量或者有机物的含量由多到少，可以确定食物链为:
B→D→A→C
根据能量多少和传递效率10%～20%
食物链的判断与书写:
①信息: 观察柱形图高低,柱形图高者为 。
②食物链: 。
依据柱形图构建食物链(网)
被捕食者
丙→甲→乙→丁
①信息: 观察扇形图中有机物含量,扇形图中含量高者为 。
②食物链为:
依据扇形图构建食物链(网)
被捕食者
①信息: 分析曲线走势,先增加先减小者为 。
②食物链: 。
依据曲线图构建食物链(网)
乙→丙→甲
被捕食者
(2)根据重金属、DDT等浓度“由少到多”构建食物链(网)
有机汞存在生物富集现象，即随着营养级的增加，汞浓度增加，两者在数值上成正相关。
所以从表中有机汞浓度的大小可推知该生物营养级的高低，从而判断食物链(网)如右图:
种群 甲 乙 丙 丁 戊
重金属含量(μg/kg鲜重) 0.0037 0.0037 0.035 0.035 0.34
食物网可能为:
【检测】某相对稳定的水域生态系统中主要有甲、乙、丙、丁、戊5个种群，各种群生物体内某重金属的含量如下表。已知水中的该重金属被生物体吸收后难以通过代谢排出体外。假设在这5个种群构成的食物网中，消费者只能以其前一个营养级的所有物种为食。
蛇减少，短时间内青蛙数量 。
鹰的数量 。
兔和食草鸟的数量 。
基本不变
减少
增多
【检测】在图中的食物网中如果蛇突然减少，则生物数量如何变化？

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