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第三章 生态系统及其稳定性
第1节 生态系统的结构
思考 ：如图是四川卧龙自然保护区的一角，请用生态学知识判断：一只熊猫、保护区所有熊猫、保护区所有生物、保护区分别属于什么？生物个体
种群
生物群落
生态系统
生物圈
生态系统的结构层次
同种
所有
+无机环境
最大
大豆是发源于我国的重要粮食作物。大豆田里生长着稗（bài）草、苘（qǐnɡ）麻、鸭跖（zhí）草等多种杂草，分布着七星瓢虫、大豆蚜等动物，土壤里还有蚯蚓、线虫，以及多种微生物。每公顷大豆与共生根瘤菌每年固氮可以超过100kg。
1.大豆根系会给土壤带来哪些变化？
2.大豆与其他生物之间存在什么关系？
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；大豆根的呼吸作用会增加土壤中CO2的含量；大豆与根瘤菌互利共生固氮，会增加土壤中氮的含量；死亡和脱落的大豆根，会增加土壤中有机物的含量。
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。
3.根据以上讨论结果，请用一句话概括生物与环境的关系
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；生物群落与非生物环境有着密不可分的关系。
问题探讨
一. 生态系统的范围
1. 生态系统的概念:
在_________内，由_________与_______________________而形成的统一整体, 叫作生态系统。
一定空间
生物群落
它的非生物环境相互作用
2. 生态系统的范围:
生态系统的空间范围__________；
____________是地球上最大的生态系统；
生物圈包括______________________________________。
有大有小
生物圈
地球上的全部生物及其非生物环境的总和
3. 组成层次:
个体
种群
群落
非生物环境
生态系统
生物圈
4.生态系统的类型
自然生态系统
人工生态系统
水域生态系统
陆地生态系统
海洋生态系统
淡水生态系统
森林生态系统
草原生态系统
荒漠生态系统
冻原生态系统
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
森林生态系统
草原生态系统
湿地生态系统
城市生态系统
农田生态系统
海洋生态系统
现学现用：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 一个动物园中的全部动物和植物____　
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____
⑦ 一块朽木____
⑧ 三千湖水库____
是
否
否
否
是
是
是
是
比较荒漠生态系统和池塘生态系统，分析两个生态系统的组成成分。
生态系统1 某荒漠生态系统
生态系统2 某池塘生态系统
二、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由哪些组成成分，以及各组分之间的关系。
思考 讨论
分析生态系统的结构
植物 植食性动物 肉食性动物 微生物
荒漠 生态系统 柠条、地锦、 胡枝子、画眉草、狗尾草、猪毛蒿 蝗虫、蝼蛄、叶蛾、土蜂 姬蜂、步甲、园蛛、蜈蚣 真菌、细菌、放线菌
池塘 生态系统 栅藻、团藻、 水草 草履虫、水蚤、田螺、草鱼 青鱼、黑鱼 细菌、真菌
1.这两个生态系统中有哪些生物？尽可能多的列出它们的名称，并做一个简单的分类整理。
2.在上述生态系统中，生物之外还存在哪些成分？它们对生态系统来说是不可缺少的吗？
生物成分
非生物成分
阳光、热空气、水……
阳光、热空气、水……
非生物
成分
还有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，生命活动的本质也是物种和能量的变化。非生物物质还是生物赖以生存的环境成分。
3.分析上述生态系统中生物之间的食物关系，你能画出多少条食物链？与其他同学画出的食物链进行比较，分析各自的食物链是否需要修改，共同完善该生态系统的食物链和食物网。
水草
草鱼
青鱼
虾
草履虫
水蚤
团藻
栅藻
黑鱼
4.按照不同种类生物的营养方式，以及它们在生态系统中的作用，将上述生态系统中的生物进行归类。
生产者：栅藻、团藻、水草
消费者：水蚤、草履虫、田螺、虾、草鱼、黑鱼、青鱼
分解者：细菌、真菌
5.每个生物体的生存都离不开物质和能量。这些生物是怎样获得物质和能量的？不同种类的生物获取物质和能量的途径一样吗？
绿色植物通过光合作用将无机物转化为有机物，将太阳能转化为化学能。动物通过摄取其他生物获得物质和能量。细菌、真菌等通过分解动植物遗体和动物的排遗物获得物质和能量。不同种类的生物获取物质和能量的途径是不尽相同的。
5.参照一般系统的结构模式图（下图），尝试画出生态系统的结构模型。
营养方式：
自养：生物利用无机物合成自身有机物的方式
异养：生物通过摄取现成的有机物来获得营养的方式
光，热、水、空气、无机盐等。
自养生物，主要是绿色植物。
动物，包括植食性动物、肉食性动物、杂食性动物和寄生动物等。
能将动植物遗体残骸中的有机物分解成无机物，主要是细菌和真菌。
1. 生态系统的组成成分
______和______是联系生物群落和无机环境的两大桥梁。
生产者
分解者
A. 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
B. 生产者
(1) 生物类群:
_____生物，主要是_________，还包括_________(如蓝细菌)和______________(如硝化细菌)等；
(2) 作用(以光合自养型为例):
______________________________________________
______________________________________________
(3)生态位: 是生态系统的_____（主要成分），为消费者提供食物和栖息场所。
自养
绿色植物
光合细菌
化能合成细菌
通过光合作用，将太阳能固定在它们所制造的有机物中，将太阳能转化成化学能，从而可以被生物所利用
基石
绿色硫细菌
硝化细菌
C. 消费者
(1) 生物类群:
主要是______，包括_______动物、______动物、________动物和_____动物，还包括其他____生物(如菟丝子、胞内寄生菌)；
(2) 作用: _______________________________________________
____________________________________________________
(3) 生态位: 是生态系统的_______________，帮助植物传粉和传播种子。
动物
植食性
肉食性
杂食性
最活跃的成分
寄生
① 将有机物转化为无机物，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。
寄生
D. 分解者
(1) 生物类群：
主要是营_____生活的_____和_____，还包括营_____生活的动物(如蚯蚓、蜣螂、秃鹫等);
(2) 作用:__________________________________________
(3) 生态位: 是生态系统的_______________，把动植物 、排出物和残落物中复杂的 分解成简单的无机物，归还到无机环境中。
腐生
细菌
真菌
腐生
必需的关键成分
分解有机物的主要途径。
遗体
有机物
名称 营养方式 主要组成 作用 地位
非生物的 物质和能量
生产者
消费者
分解者
联系 光、热、水、空气、无机盐等。
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
自养
自养生物，主要是绿色植物，也包括光合细菌和化能合成细菌等。
通过光合作用，将太阳能固定在它们所制造的有机物中，将太阳能转化成化学能，从而可以被生物所利用
基石
异养
主要是动物，以及各种营寄生生活的生物
① 将有机物转化为无机物，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。
最活跃的成分
异养
主要是营腐生生活的细菌和真菌，还包括营腐生生活的动物。
将动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物
必需成分
紧密联系，缺一不可，使生态系统成为一个统一的整体
下列生物分别属于生态系统中什么成分？
菟丝子
蓝藻
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
（2）所有动物都是消费者( )
不一定。腐生性动物如蚯蚓、屎壳郎等属于分解者。
（3）所有微生物都是分解者( )
a. 自养型微生物(如硝化细菌)属于生产者；
b. 寄生型微生物(如人皮肤上的真菌)、一些共生 型微生物(如根瘤菌)属于消费者；
c. 腐生型微生物(如细菌和真菌)属于分解者。
Х
Х
强调:
细菌可为生产者(硝化细菌)，可为消费者(寄生的大肠杆菌)， 可为分解者(腐生的细菌)。
（ 1）植物并不一定都是生产者，如寄生的菟丝子为消费者。
生态系统多种多样，但是在结构上有许多共同点，能否构建一个模型来表示生态系统的结构？
生态系统的结构模型
生
产
者
无机盐
分解者
遗体、粪便等
植食性动物
肉食性动物1
肉食性动物2
CO2等
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。
A
B
C
D
1
2
3
4
5
6
7
生产者
消费者
分解者
非生物的物质和能量
呼吸作用
光合作用（化能合成作用）
动物摄食
遗体
呼吸作用
分解作用
遗体或排遗物
联系生物界和非生物界之间的必备成分是什么？
生产者和分解者
理论上，一个生态系统可以没有消费者；但是实际上，在自然生态系统中，生产者、消费者、分解者都是紧密联系，缺一不可的。
A
B
C
D
B
D
A
C
现学现用：说出两图中字母对应的各成分名称，并总结识图规律。
A________________
B________________
C________________
D________________
消费者
分解者
非生物的物质和能量
生产者
A________________
B________________
C________________
D________________
生产者
分解者
消费者
非生物的物质和能量
1.先找双箭头，双箭头两边必定为“生”、“非”；
2.再看这两种物质除双箭头外，所有的箭头都指向它的为“非”另一个为“生”；
3.然后根据能量从“生”→ “消”→“分”的顺序判断其他成分。
“螳螂捕蝉，黄雀在后”体现的是一种很常见的捕食关系，这是一条食物链吗？
不是
那怎样才是一条完整的食物链？
2.食物链和食物网
（1）食物链
在生态系统中，各种生物之间由于_____关系而形成的一种联系。
（2）营养级
处于食物链某一环节上的________的_____
捕食
各种生物
总和
某一营养级的生物代表的是处于该营养级的所有生物，不代表生物个体，也不一定是一个种群。
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
生产者
初级消费者
次级消费者
三级消费者
四级消费者
（3） 食物链和食物网(生态系统的营养结构)
（4）食物链和营养级的对应关系
草 蝗虫 青蛙 蛇 鹰
所属类型 绿色植物 植食性动物 肉食性动物 肉食性动物 肉食性动物
所属成分
营养级别
生产者
初级消费者
次级消费者
三级消费者
第一营养级
第二营养级
第三营养级
第四营养级
四级消费者
第五营养级
由上表可知:
食物链中第一营养级一定是________；
消费者的营养级级别=其消费者级别_____。
生产者
+1
营养级: 食物网中同一环节上所有生物的总和
某一营养级的生物所代表的是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，甚至可能不属于同一物种。
(5) 食物链的特征
① 起始点:
每条食物链的起点一定是________；
终点是不被其他动物捕食的动物，即____________。
② 营养关系和组成:
高中生物中的食物链，实际上是捕食食物链，是由生物之间的_______关系形成的，只包括生态系统的组成成分中的______和_______，不包括______和___________________
③ 方向——不可逆性
食物链中的捕食关系是______________的结果，不会倒转。
④ 营养级个数
一般来说，食物链不超过____个营养级。
生产者
最高营养级
捕食
生产者
消费者
分解者
非生物的物质和能量
长期自然选择
五
食物链上一般不超过五个营养级，想一想，这是为什么？
各个营养级的生物都会因呼吸作用消耗掉大部分能量，其余能量有一部分流入分解者，只有一小部分能够被下一营养级的生物利用，流到第五营养级时，余下的能量很少（即能量沿食物链的流动是逐级递减的，营养级越高获得的能量越少），甚至不足以养活一个种群，因此食物链一般不超过五个营养级。
旁栏思考题
“螳螂捕蝉，黄雀在后”
“大鱼吃小鱼，小鱼吃虾米，虾米吃泥巴（主要指浮游植物）”
这两句谚语是否构成食物链？请说明理由！
否
是
柳树叶片→蝉→螳螂→黄雀→鹰
1. 概念:
_______彼此相互__________的复杂________。
2.形成原因:
____________________________________________
____________________________________________
____________________________________________
3.食物链和食物网的功能:
① 生态系统_________________________: 一般认为，______________________________________________；
② 食物链和食物网是____________________________;
③ 是_________________________________________。
食物链
相互交错
营养关系
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食物，也可能被多种肉食性动物所食。
食物网越复杂，生态系统抵抗外界干扰的能力就越强
生态系统的营养结构
生态系统物质循环和能量流动的渠道
保持相对稳定的重要条件
(6) 食物网
【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？_______________________。
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
4.食物网的特点:
① 在食物链中只有捕食关系，在食物网中既有捕食关系，又有竞争关系。
② 同一种生物在不同的食物链中，可以占据不同的营养级。
③ 食物网越复杂，抵抗外界干扰的能力越强。
若“天敌”减少,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, 则被捕食者数量变化是 。
若第一营养级生物数量减少,则会导致其他的生物数量都 ,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。
食物链(网)中各营养级生物数量的变动分析
减少
先增加后减少最后趋于稳定
1. 处于食物链中第一营养级生物减少的情况
2.“天敌”减少的情况
3. 复杂食物网中某种群数量变化引起的连锁反应分析:
(1) 生产者相对稳定:
生产者比消费者稳定得多,所以当某一种群数量发生变化时,一般不需考虑生产者数量的增加或减少。
(2) 最高营养级相对稳定:
处于最高营养级的种群有多种食物来源时,若其中一条食物链中断,则最高营养级种群数量可通过多食其他食物而维持其数量基本不变。
(3)在食物网中“天敌”一方减少，短时间内被捕食者数量会 ，但从长时间来看，会 ，最后 ;
简单记为：“如果天敌患了病，先增后减再稳定”。
种内斗争加剧，无天敌下自身素质下降等
(但结果比原来的数量要增大)
“天敌”一方减少，短时间内被捕食者数量会先上升，后下降，最后稳定原因:
增加
先增加后减少
趋于稳定
【检测】
1.如上图所示食物网中,青蛙突然减少,则短期内以它为食的蛇将 ,食草昆虫数量将 ，鹰就要过多地吃兔和食草鸟,从而导致兔、食草鸟 。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 。
减少
基本不变
增加
减少
2.如图所示某湖泊的食物网,其中鱼a、鱼b为两种小型土著（zhù）鱼,若引入一种以中小型鱼类为食的鲈鱼,将出现的情况是(　　)
A.鲈鱼的产量不能弥补土著鱼的减少量
B.土著鱼在与鲈鱼的竞争中处于劣势
C.浮游动物总量锐减后再急升
D.浮游植物总量急升后再锐减
A
草 兔 狐 虎
三种食物链：
捕食链：兔子吃草，狐狸吃兔子，虎吃狐狸，这种由捕食方式获取营养物质而形成的食物链。
特点：能量传递的顺序是由植物传到动物，由小动物传到大动物。
寄生链：以寄生方式获取营养物质而形成 的食物链。
草→马→马蛔虫→原生动物
黄鼠→跳蚤→细菌→噬菌体
特点：能量传递的顺序是由植物传到动物，由大动物传到小动物，这一点与捕食链相反。
腐生链：专以动植物遗体为营养对象而形成的食物链。
生物尸体→腐生细菌→硝化细菌
枯枝落叶→分解者细菌→食菌生物→捕食动物
生态系统
的成分
生态系统
的营养结构
非生物的物质和能量
生物
群落
生产者
消费者
分解者
生态系统的结构
捕食
食物链
食物网
物质循环和能量的渠道
1．“一鲸落而万物生”，鲸落是指鲸鱼死亡后落入深海形成的生态系统。鲸落形成初期，鲨鱼、盲鳗等生物吞食软组织；中期蠕虫、甲壳类生物定居下来，啃食尸体；后期厌氧细菌进入鲸鱼骨头中，分解其中的有机物，同时产生大量的硫化氢，硫细菌氧化硫化氢获得能量合成有机物。弗兰克普莱斯和罗宾普鲁姆斯是鲸落中新发现的两种蠕虫，起初科学家只观察到了雌虫，后来发现雄虫生活在雌虫体内。下列叙述正确的是 （ ）
A．鲸落中的群落不存在垂直结构和水平结构
B．弗兰克普莱斯和罗宾普鲁姆斯的雄虫均生活在雌虫体内，是一种寄生现象
C．厌氧细菌和硫细菌都直接或间接依赖骨头中的有机物生存，均属于分解者
D．鲸落从形成到最终化为焦岩的过程中发生了群落的次生演替
课堂练习
D
2．1859年，托马斯 奥斯汀从欧洲带了24只野兔来到澳大利亚。一个世纪之后，野兔的数量已经蹿升至6亿只，造成了严重的生态灾难。为了消灭兔子，澳大利亚引进了兔子的天敌——狐狸。但是狐狸更喜欢吃行动相对迟缓的本地有袋类动物。最后又引进了粘液瘤病毒，才有效地控制了野兔的数量。回答问题：
(1)野兔刚进入澳大利亚，由于气候适宜、食物充足且没有敌害，此时野兔种群数量呈_____ 型增长。
(2)牛羊、狐狸、粘液病毒与野兔的种间关系分别是_____、_____、_____。
(3)在该生态系统中，粘液瘤病毒属于生态系统的_____组成成分，野兔属于_____消费者，狐狸属于_____营养级。
(4)在引入粘液瘤病毒之前，澳大利亚政府也曾采用播撒毒药的方法进行过兔灾的防治，但是没有收到很好的效果，其原因是毒药对兔群具有_____作用，使兔群中 _____ 不断升高，进而使兔群发生进化.
抗药基因频率
“J”
种间竞争
捕食
寄生
消费者
初级
第三
选择
3.下图为南极食物网，请据图回答下列问题。
(1)在此食物网中有 条食物链。
(2) 属于三级消费者。
(3)占有两个营养级的生物是 。
(4)假设由于某种原因大鱼全部死亡，试问对磷虾的数量有何影响？ 。
(5)写出一条包含5个营养级的食物链：
5
虎鲸、企鹅、海豹
虎鲸、海豹
增多
浮游植物→浮游动物→大鱼→企鹅→虎鲸
浮游植物→浮游动物→大鱼→海豹→虎鲸
练习与应用
一、概念检测
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
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？
动物园中的全部生物不能说是一个群落，如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没有相互依存、相互影响的关系，因此动物园不是一个生态系统。
二、拓展应用
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30 m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。
(3 )生活在水深100 m以下的生物，
从生态系统的组成成分看，主要是
_________________。
阳光
10~15m
消费者、分解者

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