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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
(2课时)
【本节聚焦】
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?
2.生物与环境的关系是怎样的?
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环境;生物群落与非生物环境有着密不可分的关系。
裸岩阶段
地衣阶段
苔藓阶段
草本植物阶段
灌木阶段
乔木阶段
1.为什么初生演替会分别依次经历不同的演替阶段?能否跳过某些阶段?
统一整体
生态系统
回顾导入
一.生态系统
1
概念
在一定空间内,由__________与它的_____________相互作用而形成的统一整体。
生物群落
非生物环境
2
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________________________________的总和。
有大有小
生物圈
地球上的全部生物及其非生物环境
群落
非生物环境
生态系统
生物圈
相互作用
统一整体
一个湖泊
生态瓶
生物圈
一块农田
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____
⑦一块腐木____
⑧明理湖____
是
群落
否
否
是
是
是
是
一个动物园呢?
一块腐木
彼此之间没有内在联系和相互影响,不是一个有机的整体。
一.生态系统
3
类型
水域生态系统
自然生态系统
人工生态系统
陆地生态系统
淡水生态系统
森林生态系统
草原生态系统
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
海洋生态系统
荒漠生态系统
冻原生态系统
一.生态系统
要分析生态系统的结构,首先要分析生态系统有哪些_________,以及_________________。
组成成分
各组分之间的关系
二.生态系统的组成成分
思考·讨论 分析生态系统的结构 p49
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。
某荒漠生态系统
某池塘生态系统的示意图
讨论1.两个生态系统中有哪些生物?尝试通过他们的营养方式和作用,对它们进行分类。
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 讨论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?为什么?
还有非生物的物质和能量。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与能量的变化。非生物物质还是生物赖以生存的环境。
非生物物质和能量
阳光、水、空气、无机盐等等
思考·讨论 分析生态系统的结构 p49
讨论3.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?
植物 植食性动物 肉食性动物 微生物 非生物物质和能量
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 阳光、水、空气、无机盐等等
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
通过光合作用,将太阳能转化为化学能,储存在有机物中。
通过捕食植物或其他动物获得物质和能量。
分解动植物的遗体或排遗物等获得。
讨论4.将上述生物按照它们在生态系统中的作用进行归类,并总结生态系统的组成。
生产者
消费者
分解者
非生物物质和能量
思考·讨论 分析生态系统的结构 p49
(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
是生物群落中物质和能量的根本来源,是生物群落赖以生存和发展的基础
基础
1
非生物的物质和能量
二.生态系统的组成成分
(1)类型:
②化能自养型:
①光能自养型:
光合作用
CO2 + H2O (CH2O) + O2
光能
绿色植物(主要)、蓝细菌等
化能合成作用
硝化细菌、铁细菌、硫细菌等
无机物氧化放出的化学能
(2)作用:
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。
(3)地位:
生态系统的基石。
光合
细菌
硝化细菌
=自养生物
能利用无机物合成自身有机物
2
生产者
合成自身的有机物
二.生态系统的组成成分
(1)类型:
菟丝子、病毒、寄生菌
绝大部分动物:植食性、肉食性、杂食性动物
食虫性植物:捕蝇草、猪笼草
(2)作用:
①有机物→无机物,加快生态系统的物质循环。
②帮助植物传粉和种子的传播。
异养生物
营捕食生物:
3
消费者
营寄生生物:
(1)类型:
①营腐生生活的细菌、真菌等微生物。
②腐生动物(蚯蚓、蜣螂、秃鹫等)
(2)作用:
(3)地位:
分解将动植物遗体和动物的排遗物,有机物→无机物。
是生态系统 。
必需的关键成分
异养生物
4
分解者
辨一辨:
1.所有的植物都是生产者吗?
2.生产者一定是植物吗?
3.所有动物都是消费者吗?
4.消费者都是动物吗?
5.所有微生物都是分解者吗?
6.分解者一定是微生物吗?
不一定,生产者还包括光合细菌(蓝细菌)和化能合成细菌(硝化细菌)
不一定,寄生植物、捕食植物等可以属于消费者
不一定,营腐生生活时的动物属于分解者,如蚯蚓、蜣螂等
不一定,分解者还包括营腐生生活的动物
不一定,自养型细菌属于生产者;营寄生活的细菌属于消费者
不一定,消费者还包括营寄生生活的植物和微生物
植物≠生产者
动物≠消费者
细菌≠分解者
“3不等”
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。
主要动物,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
消费者
分解者
生态系统
是生物群落赖以生存和发展的基础,是必需成分
异养生物
非生物成分
生物成分
营腐生或腐生生物=分解者
捕食或寄生生物=消费者
自养生物=生产者
“3等”
【归纳总结】
★积累:有些生物具有双重“身份”
猪笼草
生产者:进行光合作用
大肠杆菌
消费者:捕食昆虫
消费者:生活在肠道中
分解者:生物在腐烂的有机体中
【注意事项】
非生物的物质和能量
生产者
消费者
分解者
摄食
残枝败叶、遗体
细胞呼吸
化能合成作用
细胞呼吸
细胞呼吸
尸体、粪便
(分解作用)
(基石)
(最活跃成分)
(必需成分)
光合作用
生态系统中各组成成分之间紧密联系、缺一不可,使生态系统成为一个统一的整体,具有一定的结构和功能。
任务1:请尝试根据生态系统中各成分的作用及物质、能量的获取方式,将生产者、消费者、分解者和非生物的物质和能量用箭头和文字连接起来。
②有3个箭头指出(3出)的为生产者
②3个箭头指入(3入)的为非生物的物质和能量
先找双向箭头,双向箭头两边为“非生物的物质和能量”和“生产者”
③除非生物的物质和能量外,其他成分都指向(2进)的是分解者
生产者
非生物的物质和能量
消费者
分解者
生产者
非生物的物质和能量
消费者
分解者
生产者
非生物的物质和能量
消费者
分解者
生态系统的结构模型的变形:
思考:生态系统各成分紧密联系,缺一不可,使生态系统成为一个
统一整体,那么生态系统的物质和能量是沿着什么渠道进行的?
三.生态系统的营养结构
食物链的起点是________,终点是___________________________,
因此食物链的成分__________________。
食物链中的捕食关系是长期__________的结果,箭头由 指向 ,
箭头的方向代表 流动的方向,不可逆。
生产者
不被其他动物所食的动物
生产者+消费者
自然选择
被捕食者
捕食者
1
食物链的概念
2
食物链的特点
物质和能量
玉米
蝗虫
青蛙
蛇
鹰
在生态系统中,各种生物之间由于 关系而排列的链状顺序称为食物链。
捕食
注意: 分解者和非生物部分不计入捕食食物链
实例 生物类型 绿色植物 植食性动物 肉食性动物 所属成分
营养级
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
玉米 蝗虫 青蛙 蛇 鹰
:指处于食物链同一环节上所有生物的总和。
3
营养级的概念
③营养级个数:一般来说,食物链不超过五个营养级。
②消费者的营养级级别=其消费者级别+1
①生产者一定是第一营养级
51页旁栏思考:食物链上一般不超过五个营养级,这是为什么?
玉米
蝗虫
青蛙
蛇
老鹰
①各个营养级的生物都会因 消耗掉大部分能量,
②其余能量有一小部分流入 ,
③只有一小部分能够被 的生物利用,
流到第五营养级时,余下的能量很少,
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。
呼吸作用
分解者
下一营养级
生态系统中
能量逐级递减
三.生态系统的营养结构
思考:实际情况中,玉米只被蝗虫吃吗?老鹰只吃蛇吗?
(1)一种绿色植物可被多种植食性动物所食。
(2)一种植食性动物既可吃多种植物,也可能成为多种肉食性动物的食物。
4
食物网的概念:
食物链彼此交错连接形成复杂的营养关系。
食物链和食物网是生态系统的 ,
是生态系统能量______和物质 的渠道。
营养结构
流动
循环
生态系统的功能
三.生态系统的营养结构
思考.讨论
1.该生态系统中有多少条食物链?
2.鼠→蛇→鹰是不是一条食物链?
植物→鼠→蛇是不是一条食物链?
3.鹰属于第几营养级?
5条
不是,无生产者
第三和第四营养级
5.蛇和鹰之间的关系是什么?
捕食、竞争
4.第二营养级的动物有哪些?
兔、鼠
6.植物的数量减少了,其他生物的数量如何变?
都减少
生产者是基石,对食物网影响最大!
动物所处的营养级不是固定不变的!
不是,蛇还能被鹰所食
7.若蛇灭绝,对以上两个生态系统影响有区别吗?
错综复杂的食物网是使生态系统保持相对稳定的重要条件。
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代替。
对②影响不大
①
②
食物网越复杂,生态系统 的能力就越强!
抵抗外界干扰
四.食物网中生物数量变化的分析与判断
如图是某生态系统食物网的部分图解。据图分析:
(1)绿色植物减少,其他营养级生物数量会怎么变化?
若第一营养级生物数量减少,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。
(2)鹰减少,蛇和兔的数量如何变化?
若“天敌”减少,被捕食者数量增加,但随着数量增加,种内竞争加剧,种群密度还要下降,直到趋于稳定, 则被捕食者数量变化是 。
先增加后减少最后趋于稳定
K值升高
如图是某生态系统食物网的部分图解。据图分析:
(3)青蛙突然减少,其他生物的数量如何变化?
基本不变
基本不变
中间营养级的生物数量减少,短期内生产者和最高营养级基本不变。
鹰不只捕食蛇一种生物,它可以依靠其他食物来源维持数量基本不变。
四.食物网中生物数量变化的分析与判断
(4)当草提供的有机物总量一定时,蛇全部捕杀,短期内和较长时间鹰的数量变化分别是?
(5)当沿着不同的食物链对鹰的数量进行分析时,结果不同。这时候应该以哪条食物链的分析结果为准?
原因:能量在食物链(网)中流动时只有10%~20%流到下一个营养级,且能量流动的环节越多损耗越多。
沿不同的食物链分析结果不同时,应以中间环节少的(即以最短的食物链)为分析依据。
鹰的数量短时间内维持稳定,
长期会后增加(最后趋于稳定)
食物链1:草→鼠→鹰
食物链2:草→虫→蛇→鹰
鼠全部捕杀,短期内和较长时间鹰的数量变化分别是?
先稳定,后减少再稳定
四.食物网中生物数量变化的分析与判断
1.依据捕食曲线构建食物链
①信息:分析曲线走势,先增加先减小者为 。
②食物链: 。
乙→丙→甲
被捕食者
五.根据不同信息推导食物链
相对数量多的为被捕食者:乙
(1)根据能量或者有机物含量
可以确定食物链为________ ________
(2)根据重金属、DDT等物质的富集现象
可以确定食物链为 ___________
营养级 A B C D
能量(有机物) 15.9 870.7 1.9 141.5
生物体 A B C D
有机汞浓度(mg.L-1) 0.05 7 0.51 68
B→D→A→C
A→C→B→D
五.根据不同信息推导食物链
A、B、C、D为生态系统的组成成分,可以确定食物链为________
(3)根据各种变式模型 可以确定食物链为____________
丙→甲→乙→丁
D→A
D:生产者
A:消费者
B:分解者
C:非生物的物质和能量
五.根据不同信息推导食物链
大豆是发源于我国的重要粮食作物。大豆田里生长着稗(bai)草、苘(qǐnɡ)麻、鸭跖(zhi)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.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
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;
①大豆与根瘤菌互利共生固氮,会增加土壤中氮的含量;
③大豆根的呼吸作用会增加土壤中CO2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。