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第3章 生态系统及其稳定性
3.1 生态系统的结构
学习目标
生态系统的组成成分
生态系统的营养结构——食物链与食物网
问题探讨
课本P48
大豆是发源于我国的重要粮食作物。大豆田里生长着稗草、茼麻、鸭跖草等多种杂草,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。
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;
死亡和脱落的大豆根,会增加土壤中有机物的含量;
大豆和根瘤菌互利共生固氮,会增加土壤中氮的含量。
讨论
1、大豆根系会给土壤带来哪些变化?
3、根据以上结果,请用一句话概括生物与环境的关系。
生物群落和无机环境有密不可分的关系: 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。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。生物与环境是统一的整体
一块腐木
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。
生态系统
课本P48
1.概念:
生态系统的范围可大可小
2.范围:
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:
一个池塘、一片草地、一块农田、一条河流等
生态系统
课本P48
3.类型:
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
(1)自然生态系统
(2)人工生态系统
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
生态系统
课本P48
(1)自然生态系统
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
3.类型:
生态系统
课本P48
(2)人工生态系统
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.类型:
练习
1.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____
是
否
否
否
是
是
是
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?动物园是一个生态系统吗?(课本P52 N.3)
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生态系统。
生物群落+非生物环境
相互作用而形成的统一整体
生态系统的营养结构:
生态系统的结构
生态系统的组成成分
食物链和食物网
生态系统具有一定的结构
生态系统的结构 | 生态系统的组成成分
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
课本P49-50
生态系统的结构 | 生态系统的组成成分
讨论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。
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
课本P49-50
生态系统的结构 | 生态系统的组成成分
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?
植物 植食性动物 肉食性动物 微生物 非生物成分
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、热、空气、水……
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 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。
生物成分
非生物
成分
课本P49-50
生态系统的结构 | 生态系统的组成成分
课本P49-50
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 非生物成分
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、热、空气、水……
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
植物
通过捕食植物或其他动物获得物质和能量
动物
通过分解动植物的遗体和动物的排遗物等获得物质和能量
微生物
生态系统的结构 | 生态系统的组成成分
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。
植物 植食性动物 肉食性动物 微生物 非生物成分
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、热、空气、水……
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 生态系统
生产者
消费者
分解者
非生物的物质和能量
课本P49-50
生态系统的结构 | 生态系统的组成成分
课本P50
光、热、水、空气、无机盐等。
非生物的物质和能量
自养生物,主要是绿色植物。(自养)
生产者
(producer)
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。(异养)
消费者
(consumer)
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。(异养)
分解者
(decomposer)
生态系统
生态系统的结构 | 生态系统的组成成分
课本P50
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
生态系统的结构 | 生态系统的组成成分
课本P50
2. 生产者
(1) 主要组成:_____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)地位: 是生态系统的_____
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
生态系统的结构 | 生态系统的组成成分
课本P50
3. 消费者
(1) 主要组成:
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) 地位: 是生态系统的_______________
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
生态系统的结构 | 生态系统的组成成分
课本P50
4. 分解者
(1) 主要组成: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) 地位: 是生态系统的_______________
腐生
细菌
真菌
腐生
必需的关键成分
将动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物
【易错点辨析】
生产者:进行光合作用
有些生物具有双重“身份”
消费者:捕食昆虫
消费者:生活在肠道中
分解者:生活在腐烂的有机体中
猪笼草
大肠杆菌
蜣螂
消费者:取食蜈蚣、千足虫等
分解者:吃粪便,分解其中的有机物
微生物(细菌、真菌等):
既有生产者:硝化细菌、铁细菌等
也有消费者:肺炎双球菌、根瘤菌
还有分解者:枯草杆菌;蘑菇等
1.植物都是生产者吗?
2.生产者都是植物吗?
3.动物都是消费者吗?
4.消费者都是动物吗?
5.细菌都是分解者吗?
6.分解者都是细菌吗?
7.自养型生物一定是生产者吗?
8.营腐生生活的生物一定是分解者吗?
1.菟丝子(寄生植物)——消费者
2.蓝细菌、化能合成作用的细菌(硝化细菌)
3.腐生动物:秃鹫、蚯蚓、蜣螂——分解者
4.寄生生物:菟丝子等
5.化能合成作用的细菌(硝化细菌)——生产者
6.蚯蚓、蜣螂(动物);蘑菇(真菌)
【易错点辨析】
7.是
8.是
生产者=自养生物(绿色植物、蓝细菌、硝化细菌等)
分解者=营腐生生物(细菌、真菌、屎壳郎、秃鹫等)
消费者:植食性/肉食性/杂食性动物、寄生生物(菟丝子、寄生细菌)
大本P38
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?
CO2等
生
产
者
遗体、粪便等
植食性动物
肉食性动物1
肉食性动物2
分解者
①
②
③
④
无机盐等
③
③
③
①____________
②____________
③____________
④____________
光合作用
分解作用
呼吸作用
捕食
生态系统的结构 | 生态系统的组成成分
课本P51
生态系统的结构 | 生态系统的组成成分
课本P51
生产者
消费者
分解者
捕食
遗体、粪便
枯枝落叶、遗体
(基石)
(最活跃的成分,加快物质循环)
(必不可少的关键成分)
1.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、分解者用箭头和文字连接起来
生产者
消费者
分解者
捕食
遗体、粪便
枯枝落叶、遗体
(基石)
(最活跃的成分,加快物质循环)
(必不可少的关键成分)
生态系统的结构 | 生态系统的组成成分
课本P51
2.在生物组分之间建立联系的基础上,生物组分与非生物组分间的关系如何体现?请在模型图上补充完善。
非生物的物质和能量
呼吸作用
光合作用(或化能合成作用)
呼吸作用
分解作用
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)
(基石)
遗体
呼吸作用
分解作用
遗体或排遗物
(必不可少的关键成分)
(最活跃的成分,加快物质循环)
捕食
总结
思考: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。
生态系统的结构 | 生态系统的组成成分
课本P51
非生物的物质和能量
(2)再根据出入箭头数量的多少进一步判断,在D、C中:
①指出箭头多的D为“生产者”
②指入箭头多的C为“非生物的物质和能量”
生态系统的结构 | 生态系统的组成成分
【判断方法】
(1)先根据双向箭头确定D、C为“非生物的物质和能量”或“生产者”
(3)最后根据生→消→分,可见D→A→B,确定A为消费者、B为分解者。
生产者
消费者
分解者
大本P50
练习
A
B
C
D
A____________
B____________
C____________
D____________
A____________
B____________
C____________
D____________
A
B
C
D
生产者
非生物的物质和能量
分解者
消费者
生产者
非生物的物质和能量
分解者
消费者
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
分解者
消费者
消费者
非生物的物质和能量
练习
练习
【检测】如图表示生态系统四种成分之间的关系,以下相关叙述中正确的是( )
A. 1和2所包含的所有种群构成群落
B. 3代表的不一定是原核生物
C. 4表示生态系统的基石
D. ①代表光合作用,②代表细胞呼吸
生产者
非生物的物质和能量
消费者
分解者
B
练习
【检测】下列四项中的圆分别表示:a—生产者、b—分解者、c—原核生物、d—蓝藻、e—腐生细菌。能正确表示它们之间相互关系的是( )
A
生态系统的结构 | 生态系统的营养结构: 食物链和食物网
课本P51-52
1.食物链:生物之间由于捕食关系而形成的一种联系。
2.营养级: 食物链中的一个个环节,它是指处于食物链同一环节上所有生物的总和。不代表个体, 也不一定是某一个种群。
3.营养级数与消费者级数的关系:消费者等级 = 营养等级 - 1
生态系统的结构 | 生态系统的营养结构: 食物链和食物网
课本P51-52
“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?
那怎样才是一条完整的食物链?
蝉
螳螂
黄雀
树叶
每条食物链的起点总是生产者,终点是不被其他动物所食的动物
生态系统的结构 | 生态系统的营养结构: 食物链和食物网
课本P51-52
(4)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,通常不会倒转,箭头表示物质和能量的流动方向。
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,营养级越多,在能量流动过程中消耗的能量就越多,营养级越高获得的能量越少(P57),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
课本P51
生态系统的结构 | 生态系统的营养结构: 食物链和食物网
课本P51-52
(5)食物网
1. 概念:
_______彼此__________连接形成的的复杂________。
食物链
相互交错
营养关系
2.形成的原因:
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。
练习
思考:
(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:
______________________________________。
(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__________________。
8
草→食草昆虫→蜘蛛→青蛙→蛇→猫头鹰
三、四、五、六
狐、猫头鹰、吃虫的鸟、蜘蛛、青蛙、蛇
捕食和种间竞争
3. 特点:
①同一种生物在不同的食物链中可以占有不同的营养级
②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
③食物网的复杂程度取决于物种数而非生物数量
生态系统的结构 | 生态系统的营养结构: 食物链和食物网
课本P51-52
(5)食物网
4. 功能:
① 是生态系统保持相对稳定的重要条件。食物网越复杂,生态系统抵抗外界干扰的能力越强。
②食物链和食物网是生态系统的营养结构;是生态系统的物质循环和能量流动的渠道。
构建食物链的方法
可以确定食物链为____________
可以确定食物链为____________
1.根据能量或者有机物含量逐级递减特点
营养级 A B C D
能量(有机物) 15.9 870.7 1.9 141.5
B→D→A→C
生物体 A B C D
有机汞浓度(mg.L-1) 0.05 7 0.51 68
A→C→B→D
2.根据重金属、DDT等物质的富集现象
构建食物链的方法
3.根据各种变式模型确定食物链
丙→甲→乙→丁
丙→丁→甲→乙
D→A
有机物总量比例
非生物的物质和能量
分解者
生产者
消费者
构建食物链的方法
4.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
食物链(网)中各营养级生物数量的变化
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。
2.当“天敌”蛇减少,则被捕食者青蛙的数量先增加后减少最后趋于稳定
若“天敌”减少,则被捕食者数量增加。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,但结果比原来的数量要增大。
食物链(网)中各营养级生物数量的变化
3.“中间”营养级生物减少的情况:
如果由于某种原因青蛙突然减少,
蛇、食草昆虫、兔、鹰的数量如何变化?
蛇:
食草昆虫:
兔:
鹰:
减少
减少
增加
基本不变
练习
(7)若蛇绝种,鹰的数量可能________。
增多
13.
在下图所示的食物网中,由于某种原因蚱蜢大量减少时,蚯蚓数量将会发生的变化是( )
A.增多
B.减少
C.基本不变
D.可能增加也可能减少
练习
下图为某草原生态系统的食物网:
如果昆虫突然减少,一段时间后食草鸟数目将会______
增加
下图表示某水域生态系统的食物网,下列分析不正确的是( )
A.该生态系统的生产者是大型植物
B.该食物网由 6 条食物链构成
C.鲤鱼在该食物网中占有 4个营养级
D.如果三刺鱼的数量减少,鲤鱼的数量
会减少,梭子鱼的数量变化不大
练习
【检测】某生态系统有四种生物(甲、乙、丙、丁),并构成一条食物链。在某一时间确定这四种生物所含有机物总量的比值如右图所示。在一段时间内,如果种群乙的有机物总量的比值增大,则引起的变化应是图示中的( )
D
食物链为:
丙 → 甲 → 乙 → 丁
食物链(网)中各营养级生物数量的变化
(1)当第一营养级(绿色植物)生物数量减少,会导致其他生物数量都减少。
(2)当“天敌”减少,则被捕食者的数量先增加后减少最后趋于稳定。
(3)在食物网中,当某种生物因某种原因而大量减少,对另一种生物的影响沿不同的路线分析得出的结果矛盾时:
①应以中间环节少的为分析依据
②若环节一样多,则从捕食者出发为分析依据
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
通 过
捕 食
关 系
形 成
组 成
小结
功能
决定
练习
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。 ( )
√
√
×
×
课本P52
练习
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?
【答案】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。
课本P52
练习
课本P52
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
感谢观看
20XX