3.1 生态系统的结构-2024-2025学年高二生物同步高效教学课件（人教版2019选择性必修2）

生物圈Ⅱ号 　或许大家听说过“生物圈”，你是否知道在美国亚利桑那州的沙漠里还有一个“生物圈二号”？ 1 “美国的爱国主义教育基地”：生物圈二号 　 它是建于20世纪90年代，在美国亚利桑那州的沙漠里。美国科研机构耗资2亿美元的一项伟大实验。8名工作人员在那个模拟了自然生态系统的封闭系统中有生活了18个月之后，最终因二氧化碳浓度过高而不得不结束实验。 现在，每年都有超过18万的游客慕名而来，参观这一耗资巨大、规模空前的科学实验遗址。它虽然是失败的“试验品”，但是却像末日警钟一样存在。这项实验证明，凭借人类现有的技术水平，根本没有能力在宇宙中再造生命摇篮。 因此，一旦我们的地球生态系统如同“生物圈二号”一样崩溃，也就意味着人类末日的到来。 2 第1节 生态系统的结构 第3章 生态系统及其稳定性 问题探讨 大豆田间解剖图 大豆是发源于我国的重要粮食作物大豆田里生长着稗草、苘麻、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。 1.大豆根系会给土壤带来哪些变化？ 大豆的根会吸收土壤中的水和无机盐，使土壤中的水和无机盐减少； 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。 2.大豆与其他生物之间存在什么关系？ 3.根据以上讨论结果，请用一句话概括生物与环境的关系。 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。 生物与环境是统一的整体。 生物与环境相互依赖、相互影响。 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 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有大有小； ____________是地球上最大的生态系统； 生物圈包括______________________________________； 生物圈 地球上的全部生物及其非生物环境的总和 3.生态系统的功能: 判断标准：所有的生物种群+环境 能量流动、物质循环、信息传递 将生物与生物、生物与非生物联系起来，是一个具有自我调节能力的统一整体 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密云水库____ 是 否 否 否 是 是 是 是 4.生态系统的类型 自然生态系统 人工生态系统 水域: 陆地: 海洋、淡水生态系统等 森林、草原、荒漠、冻原生态系统等 农田、人工林、果园、梯田、城市生态系统等 1、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？ 水草 草鱼 青鱼 虾 草履虫 水蚤 团藻 栅藻 黑鱼 2、按不同种类生物的营养方式，以及它们在生态系统中的作用，归类。 生产者 消费者 细菌、真菌、放线菌等 分解者： 3、在上述生态系统中，食物链之外还存在哪些成分？不可缺少吗？ 分解者和非生物成分（阳光、空气、水等） 4、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。 微生物通过分解动植物遗体和动物的排遗物获得物质和能量。 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。 太阳能输入 植物 动物 微生物 能量输出 (二)生态系统的营养结构: 食物链和食物网 两部分 （一）生态系统的组成成分(四种) 判断标准：无生命 非生物的 物质和能量 生产者 （producer） 消费者 (consumer) 分解者 (decomposer) 光、热、水、空气、无机盐等。 一定是自养生物，主要是绿色植物 ①大部分动物②寄生生物（菟丝子、病毒等） ③食虫植物（捕蝇草、猪笼草等） ①细菌和真菌②营腐生生物的动物（秃鹫、蚯蚓） 基石 光能/化能自养型 植、蓝细菌/硝化细菌 组成？作用？地位？ ① 将有机物转为无机物，加快生态系统的物质循环 ② 对于植物传粉和种子传播有重要作用。 最活跃的成分 将动植物遗体和动物排遗物分解成无机物 关键成分 二、生态系统的结构 立功的中国屎壳郎 18世纪后，澳大利亚从欧洲引进了有胎盘的牛羊（那里只有鸭嘴兽和袋鼠之类），结果牛羊大量繁殖，牛羊粪大量散布于草原，孽生了大量的蝇类，带来严重的危害。澳大利亚虽也有屎壳郎，但它们只爱吃袋鼠的粪。结果科学家送去了中国的屎壳郎，帮助清除了牧场上的牛羊粪，减少了蝇类的危害。 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， 群落赖以生存和发展的基础 必需成分 自养 ①绿色植物 ②光合细菌，如蓝细菌 ③化能合成作用的硝化细菌等微生物 制造有机物，储存能量，为消费者提供食物和栖息场所 基石 异养 ①大多数动物 ②寄生的微生物（如大肠杆菌）和植物（如菟丝子） ①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 异养 ①营腐生生活的细菌和真菌 ②营腐生生活的动物，如蚯蚓、蜣螂等 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 易错辨析： 1.生产者一定是植物吗？ 2.植物一定是生产者吗？ 3.生产者一定是自养生物吗？ 4.自养生物一定是生产者吗？ 5.消费者一定是动物吗？ 6.动物一定是消费者吗？ 不一定，例如蓝细菌和硝化细菌 不一定，例如菟丝子 一定 一定 不一定，例如菟丝子、胞内寄生菌（结核杆菌） 不一定，例如蚯蚓、蜣螂、秃鹫 7.消费者一定是异养生物吗？ 8.异养生物一定是消费者吗？ 9.寄生生物一定是消费者吗？ 10.分解者一定都是微生物吗？ 11.微生物一定都是分解者吗？ 12.分解者一定都是异养生物吗？ 13.腐生生物一定是分解者吗？ 一定 不一定，例如分解者 一定 不一定，例如蚯蚓、蜣螂、秃鹫 不一定，例如蓝细菌、硝化细菌 一定 一定 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)。 生态系统多种多样，但在结构上有许多共同点，能否构建一个结构模型？ 三、生态系统的结构模型 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 分解者 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。 非生物的物质和能量 生态系统中四种成分的联系 生产者 消费者 分解者 动物摄食 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） （加快物质循环） （不可缺少） 光合作用 思考：为什么说生产者是生态系统的基石？ 只有生产者能够把非生物的物质和能量转化为有机物。 A________________ B________________ C________________ D________________ 生态系统的结构模型的变形： A B C D 生产者 分解者 消费者 非生物的物质和能量 B D A C A________________ B________________ C________________ D________________ 消费者 分解者 非生物的物质和能量 生产者 1.先找双向箭头，双向箭头两边必定为“生产者”、“非生物的物质和能量”； 2.再看指入箭头，指入箭头最多的为“非生物的物质和能量”，其次为分解者 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 【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 “螳螂捕蝉，黄雀在后”体现的是一种很常见的食物关系，这是一条食物链吗？ 不是 那怎样才是一条完整的食物链？ 1.在生态系统中，生物之间通过一系列 取食与被取食（捕食）建立起来的营养关系。 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 ，方向代表物质和能量流动的方向，不可逆转。 玉米 蝗虫 青蛙 蛇 鹰 生产者 不被其他动物所食的动物 生产者+消费者 (起点定为生产者） 自然选择 被捕食者 捕食者 四. 生态系统的营养结构一一食物链和食物网 2.营养级： 生产者 消费者 消费者 消费者 消费者 初级 次级 三级 四级 玉米 蝗虫 青蛙 蛇 鹰 食物链中的一个个环节，是指处于食物链同一环节上所有生物的总和。 第二营养级 第一营养级 第三 营养级 第四营养级 第五营养级 一个营养级的生物是一个种群吗？ 营养级=消费级+1 某陆地生态系统的食物网中各生物所处营养级 第二营养级 第一营养级 注意：①营养级不代表个体，也不一定是某一个种群。 ②各种动物所处的营养级并不是一成不变的。 老鹰属于第几营养级？老鹰与狐狸种间关系为？ 3. 食物网 (1) 概念：在一个生态系统中，许多 彼此相互交错连接成的复杂 的营养结构。 (2) 功能：是生态系统 的渠道。 (3) 特点： 食物链 物质循环、能量流动 同一消费者可以占有 个营养级； 种间关系只可能出现 关系； 食物网的复杂程度主要取决于有食物联系的 ， 而并非取决于 。 一个或多 捕食或竞争 生物种类 生物数量 (4)食物网形成原因： 各种动物所处的营养级并不是一成不变的。 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。 (5)食物网的意义 错综复杂的食物网使生态系统保持相对稳定。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。 一般认为，食物网越复杂，生态系统抵抗外界干扰的能力就越强。 4.构建食物链的一般方法 (1)根据种群数量变化曲线图构建。 分析：先增加者先减少为被捕食者。 结果：图1可形成一条食物链： 乙→丙→甲。 图1 (2)根据所含能量(生物量)构建。 分析：根据相邻营养级间能量传递效率约为10%～20%，可推测能量相差在 5 倍以内，很可能为同一营养级。 结果：图 2 可形成一条食物链： 丙→甲→乙→丁 图 3 生物可形成食物网： 图 2 图 3 (3) 根据能量或者有机物含量 可以确定食物链为________________ (4)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 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 练： 生物体 A B C D E 有机汞浓度/mg·kg-1 0.06 7 0.51 68 0.39 分析：由于富集作用，营养级越高的个体中含有有害物质的量越多，其含量往往是上一营养级个体含量的5～10倍。 结果(如图)： (4)根据提供的捕食方面的信息构建。 信息：古树上有红蜘蛛、蚜虫、草蛉、七星瓢虫、麻雀、花喜鹊 6 种动物，它们之间的关系是草蛉、七星瓢虫捕食红蜘蛛、蚜虫；红蜘蛛、蚜虫以植物的各器官为食物；麻雀、花喜鹊以红蜘蛛、蚜虫、草蛉为食。 依据捕食关系直接绘图如下： D→A 可能的食物链为____________ 知识·延伸 ①捕食链：指生物之间因捕食关系而形成的食物链，以活的绿色植物为基础，其第一营养级（开端）一定是生产者，第二营养级一定是植食性动物。 ②寄生链：生物间因寄生关系而形成的食物链，以活的动植物有机体为基础，以某些专门营寄生生活的生物结束。 例：牧草→黄鼠→跳蚤→鼠疫细菌。 ③腐生链：某些生物专以动植物遗体或动物的排遗物涉及食物而形成的食物链，以死亡的动植物遗体或动物排遗物为基础，以真菌、细菌和某些土壤动物结束。 例：植物残枝败柳→蚯蚓→线虫→节肢动物 1、绿色植物减少，其他生物数量如何变化？ 2、鹰减少，其他生物数量如何变化？ 3、青蛙突然减少，蛇、食草昆虫、鹰数量如何变化？ 1．食物链的第一营养级生物数量减少，相关生物数量都减少，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。 5.食物网中生物数量变化的分析与判断 【小结】 2．“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，最终直到趋于稳定。 3. 在食物网中，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。因此食物网越复杂，抵抗外界干扰的能力越强。 在食物网中，当某种生物因某种原因而数量减少时，对另一种生物数量的影响，沿不同的食物链分析结果不同时，应以中间环节少的为分析依据。 最终结果比原数量要大（K值升高） 先增加后减少最后趋于稳定 绿藻将减少。 选择短的那条食物链（影响传递快）为分析的主要依据！ 【练】 （1）如图是某池塘生态系统中的两条食物链，如乌鱼大量减少，绿藻数量变化怎样？ 【练】（2）食草昆虫减少，食草鸟数量将怎样变化？ ①生产者数量相对稳定； ②最高营养级的生物数量相对稳定。 足够 错误分析（逆推）： 食草昆虫↓→ 正确分析（正推）： 食草昆虫↓→ （可多食兔和食虫鸟）→食草鸟 绿色植物 →食草鸟 ↑ ↑ 青蛙 ↓ →蛇 ↓ →鹰 不变 ↓ 【练】（3）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？ 短期内：还有其他食物来源， 数量基本不变； 较长时间： 食物链缩短，鹰的营养级下降， 能量在传递过程中的损失减少， 鹰的数量先增加后趋于稳定。 × 主要食物来源 【练】（4）大鱼全部捕杀，短时间磷虾的数量变化？ 小鱼乙 甲 × 主要食物来源 足够 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 知识小结 17题，第(2)小题：生态系统中的生产者、消费者和分解者获取碳元素的方式分别是____________________、消费者通过食物网（链）取食利用、____________________。 生产者通过光合作用固定CO2，合成有机物 分解者通过分解动植物遗体和动物排遗物中的含碳有机物 2021年广东高考题 1.【考点速览·诊断】 (1)林、藤、草和真菌等固定的太阳能是流入生态系统的总能量。 (2022·河北卷) ( ) 提示　生产者固定的太阳能是流入生态系统的总能量，真菌不属于生产者。 (2)农业生态系统中的蚯蚓和各种微生物均属于分解者。(2020·江苏卷) ( ) 提示　该生态系统中的蚯蚓和部分微生物属于分解者，有少数微生物属于消费者(如寄生细菌)或生产者(如硝化细菌)。 (3)荷塘中的动物、植物和微生物共同构成完整的生态系统。 (2020·江苏卷) ( ) 提示　还应包括非生物环境。 × × × (4)趋光性昆虫是农田生态系统的消费者。(2018·全国卷Ⅲ，6A) ( ) (5)捕食食物链由生产者、消费者和分解者组成。 (2017·浙江11月选考，10C) ( ) 提示　捕食食物链不包含分解者。 √ × 2.(2023·黑龙江牡丹江期末)关于生态系统成分中生物部分的叙述正确的是(　　) A.生产者可以是真核生物，也可以是原核生物，但都是自养型生物 B.动物都属于消费者，其中食草动物处于第二营养级 C.细菌都属于分解者，其异化作用类型有需氧型、厌氧型和兼性厌氧型 D.生产者和分解者之间可直接联系，消费者无关紧要 A 3.(2023·河北邯郸期末)某湿地生活着许多种生物，其中部分生物间的食物关系如图所示。下列关于该湿地生态系统的叙述，正确的是(　　) D A.鲶鱼既是初级消费者又是次级消费者 B.消耗等量藻类时，鲶鱼的增长量多于轮虫 C.图中生物与该湿地的分解者一起形成群落 D.阳光、热能、空气、水和无机盐等是生态系统成分的一部分 C 4.(2022·广东卷，6)如图表示某生态系统的食物网，其中字母表示不同的生物，箭头表示能量流动的方向。下列归类正确的是(　　) A. a、c是生产者 B. b、e是肉食动物 C. c、f是杂食动物 D. d、f是植食动物 5.(2023·河北石家庄调研)如图表示一个海滩湿地生态系统中部分生物的食物关系。下列有关分析错误的是(　　) B A.细菌既可作为分解者，又可作为消费者的食物 B.第三营养级的生物有食草虫、线虫、海螺 C.若大米草死亡，将导致细菌数量增多，沼蟹数量亦增多 D.若喷洒只杀灭食草虫的杀虫剂，则蜘蛛数量将减少 $$