3.1 生态系统的结构-【步步高】2023-2024学年高二生物学选择性必修2 生物与环境（苏教版2019）

第一节　生态系统的结构 [学习目标]　1.阐明生态系统由生产者、消费者和分解者等生物因素以及阳光、空气、水等非生物因素组成，各组分紧密联系使生态系统成为具有一定结构和功能的统一体。2.讨论某一生态系统中生产者和消费者通过食物链和食物网联系在一起形成复杂的营养结构。 一、生物与环境构成生态系统 1．生态系统的概念：在一定空间中的生物群落与非生物的环境因素相互作用而形成的统一体。 2．三大生物组分 (1)生产者 ①概念：指能利用简单的无机物制造有机物的自养生物。 ②作用：生产者是生态系统中其他生物的物质和能量的主要来源。 ③地位：生态系统中最基本、最关键的生物因素。 ④举例：通过光合作用制造有机物的绿色植物。 (2)消费者 ①概念：依赖生产者制造的有机物生存的生物，它们主要是直接或间接地以植物为食的异养生物。 ②类型：a.初级消费者：直接以植物为食的植食性动物，如兔、羊。 b．次级消费者：以植食性动物为食的肉食性动物，如啄木鸟。 c．三级消费者：以肉食性动物为食的动物。 ③作用：消费者依靠自身的代谢作用，能将摄取的有机物转化为自身所需要的物质，并将代谢过程中产生的二氧化碳、含氮废物等无机物排出体外。 ④意义：消费者加快了生态系统中的物质循环。 (3)分解者 ①概念：能够把动植物遗体和遗物中的有机物分解为无机物的生物，它们主要是营腐生生活的细菌和真菌。 ②意义：动植物遗体等中的有机物最终被分解成无机物，被生产者利用。否则，生态系统中的物质就不能被循环利用。 3．构成生态系统的主要因素 4．生态系统的范围及类型 (1)最大 地球上最大的生态系统是生物圈，指地球上的全部生物及其无机环境的总和，包括岩石圈上层、水圈和大气圈下层。 (2)最小 一个池塘、一块草地、一片森林等。 (3)分类 判断正误 (1)生产者、分解者是联系非生物因素与生物群落的“桥梁”，其中生产者处于主导地位(　　) (2)土壤微生物可作为生态系统的分解者(　　) (3)我国南方热带雨林中分解者的代谢活动比北方森林中的弱(　　) (4)地球上凡是有生物分布的区域都属于生物圈的范围(　　) (5)生物圈是地球上所有生物形成的特殊的圈层，是各类生物的总和(　　) 答案　(1)√　(2)√　(3)×　(4)√　(5)× 任务一：分析生态系统的三种生物组分 资料　某荒漠生态系统中有地锦、胡枝子、画眉草、狗尾草、猪毛蒿等植物，还有多种动物，如植食性的蝗虫、蝼蛄、叶蛾、土蜂等；肉食性昆虫或其他小动物有步甲、园蛛、蜈蚣等；还生活着难以计数的真菌、细菌、放线菌。 根据以上资料回答下列问题： (1)该荒漠生态系统中哪些生物属于生产者？哪些生物属于消费者？哪些生物属于分解者？ 提示　地锦、胡枝子、画眉草、狗尾草、猪毛蒿等植物是生产者；蝗虫、蝼蛄、叶蛾、土蜂等植食性动物和步甲、园蛛、蜈蚣等肉食性昆虫或其他小动物是消费者；部分营腐生的真菌、细菌和放线菌是分解者。 (2)该荒漠生态系统中是不是所有的消费者都是动物？分解者除此之外还有哪些？ 提示　该荒漠生态系统中并非所有消费者都是动物，寄生细菌、菟丝子也是消费者。一些营腐生生活的动物也是分解者，如秃鹫等。 1．生态系统三种生物组分的比较 比较项目 生产者 消费者 分解者 营养方式 自养 异养 异养 主要生物 绿色植物 动物 腐生细菌和真菌 特例生物 光合细菌、化能合成细菌，如硝化细菌等 寄生的微生物和植物，如寄生细菌、菟丝子等 营腐生生活的动物，如蜣螂、蚯蚓等 地位 生态系统中最基本、最关键的生物因素 生态系统的重要成分 生态系统的必备成分 2.生态系统组成成分之间的相互关系 非生物因素是生态系统中生物群落的物质和能量的最终来源，是生态系统的基础。 1．“竹外桃花三两枝，春江水暖鸭先知。蒌蒿满地芦芽短，正是河豚欲上时。”诗中体现了下列生态系统组成成分中的(　　) ①非生物因素　②生产者　③消费者　④分解者 A．①② B．②③ C．①②③ D．①②③④ 答案　C 解析　诗句中“春江水暖”代表①非生物因素，竹、桃花、蒌蒿等代表②生产者，河豚和鸭代表③消费者，C符合题意。 2.如图是生态系统成分的关系图，下列对a、b、c所代表的成分的说法，正确的是(　　) A．c只包括寄生细菌和真菌 B．a中全是异养型真核生物 C．b中有真核生物，也有原核生物，但都是自养型生物 D．a是该生态系统的基石，一旦遭到破坏，会影响整个生态系统的稳定 答案　C 二、生态系统的营养结构 1．食物链及其营养级 (1)概念 ①在生态系统中，生物之间由于营养关系而形成的营养结构称为食物链。 ②营养级是指处于食物链某一环节上的所有生物的总和。 (2)实例 (3)特点：生产者为第一营养级，消费者所处营养级因食物关系而不固定，但一般不会超过五个营养级。一般营养级的位置越高，归属于这个营养级的生物种类和数量就越少，当少到一定程度的时候，就不可能再维持下一个营养级中生物的生存了。 (4)食物链的类型：捕食食物链、腐生食物链和寄生食物链。其中捕食食物链可以反映出一个生态系统中各种生物之间的直接和间接的食物关系。 2．食物网 (1)概念：生态系统中的许多食物链会相互交错，这就形成了更为复杂的网状营养结构——食物网。 (2)形成的原因：在生态系统中，一种植物可能成为多种植食性动物的食物，而一种植食性动物也可能取食多种植物，或被多种肉食性动物所取食。 3．营养结构的决定因素 (1)特定生态系统的生物与非生物因素共同决定其营养结构。 (2)营养结构的复杂程度与生态系统的稳定性呈正相关。在一个具有复杂营养结构的生态系统中，一般不会由于一种生物的消亡而导致整个生态系统的崩溃。 判断正误 (1)捕食食物链中只有生产者和消费者，无分解者(　　) (2)生态系统的结构指的就是食物链和食物网(　　) (3)“螳螂捕蝉，黄雀在后”这条食物链中，螳螂是第二营养级(　　) (4)食物网的复杂程度主要取决于生态系统中生物的数量(　　) 答案　(1)√　(2)×　(3)×　(4)× 任务二：食物链和食物网 如图为某生态系统的食物网示意图，据图回答下列问题： (1)观察图中某陆地生态系统的食物网，鹰占据哪几个营养级？ 提示　鹰占据第三、第四、第五、第六营养级。 (2)该食物网中鹰和蛇的种间关系是什么？ 提示　种间关系为捕食和竞争。 (3)食物链中没有体现生态系统的什么组成成分？ 提示　没有体现分解者和非生物因素。 (4)为什么说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？ 提示　因为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所取代。 　食物链和食物网中生物数量变化分析 (1)第一营养级的生物数量减少对其他生物数量的影响 第一营养级的生物数量减少会导致其他生物数量都减少，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)“天敌”减少，对被捕食者数量变化的影响 “天敌”减少，最先引起被捕食者数量增加，但随着被捕食者数量的增加，其种内竞争加剧，种群密度开始下降，直到趋于相对稳定。 (3)处于“中间”营养级的生物数量变化的情况 如图所示的食物网中，青蛙数量突然减少，则以它为食的蛇的数量也将减少，鹰就要增加对兔和食草鸟的捕食，因而鹰的数量短期内不会发生明显变化。 (4)在食物网中，当某种生物数量大量减少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。 3．(多选)研究小组从某湖泊中选取了四种不同的生物，并对其消化道内的食物组成进行了分析。结果为鱼甲消化道内有鱼乙、河虾；河虾消化道内有水蚤、小球藻；鱼乙消化道内有水蚤、河虾；水蚤消化道内有小球藻。下列说法正确的是(　　) A．上述生物形成的食物网中共有4条食物链 B．在该食物网的不同食物链中占据第三营养级的生物有河虾、鱼乙、鱼甲 C．鱼甲可能是该湖泊生态系统中的最高营养级 D．鱼乙与河虾二者间的关系是捕食和种间竞争 答案　BCD 解析　在生态系统中，生产者和消费者之间由于捕食与被捕食的关系构成捕食食物链。题述食物链有小球藻→水蚤→河虾→鱼甲，小球藻→水蚤→河虾→鱼乙→鱼甲，小球藻→水蚤→鱼乙→鱼甲，小球藻→河虾→鱼甲，小球藻→河虾→鱼乙→鱼甲，共5条，A错误，C正确；根据A项分析，该食物网的不同食物链中占据第三营养级的生物有河虾、鱼乙、鱼甲，B正确；鱼乙可以以河虾为食，同时二者都以水蚤为食，所以二者间存在的种间关系是捕食和竞争，D正确。 4．(2023·泰州高二期中)如图为某湖泊的食物网，其中鱼a、鱼b为两种小型土著鱼，若引入一种以中小型鱼类为食的鲈鱼，将出现的情况是(　　) A．鲈鱼的引入会导致土著鱼减少 B．土著鱼在与鲈鱼的竞争中处于劣势 C．浮游动物总量减少后再增加 D．浮游植物总量增加后再减少 答案　A 解析　鲈鱼以土著鱼为食，引入鲈鱼后，土著鱼数量减少，浮游动物因捕食者数量减少而增加，后来因食物不足而数量减少，因此浮游动物总量先增加后减少；浮游植物因捕食者浮游动物数量增加而减少，后来又因浮游动物数量减少而增加，因此浮游植物总量先减少后增加。 题组一　生态系统及其组成成分 1．在一个阴湿山洼的草丛中，有一些长满苔藓的朽木，其中聚集着蚂蚁、蚯蚓、蜘蛛、老鼠、蛇、青蛙等生物，它们共同构成一个(　　) A．生态系统 B．生物群落 C．种群 D．食物网 答案　A 解析　生态系统是在一定空间中的生物群落与非生物的环境因素相互作用而形成的统一体。本题中的朽木等非生物环境和蚂蚁、蚯蚓等构成的生物群落共同形成了一个生态系统。 2．下列有关生态系统的组成成分的叙述，不正确的是(　　) A．太阳光、空气等属于生态系统的成分 B．生态系统中的某些原核生物属于生产者 C．秃鹫以腐食为生，在生态系统中属于分解者 D．蚯蚓是真核生物，在生态系统中属于消费者 答案　D 解析　蚯蚓营腐生生活，在生态系统中属于分解者，D错误。 3．下列有关生态系统及其结构的叙述，正确的是(　　) A．城市生态系统、农业生态系统都不属于陆地生态系统 B．营腐生生活的细菌不一定是分解者，也有可能是生产者或消费者 C．光合作用是生态系统中能量输入的唯一途径 D．动物都是消费者，可加快生态系统的物质循环 答案　A 解析　城市生态系统、农业生态系统都属于人工生态系统，陆地生态系统属于自然生态系统，A正确；营腐生生活的细菌一定是分解者，B错误；生态系统中能量输入的途径有光合作用、化能合成作用、人工投入等，C错误；动物不一定都是消费者，如营腐生生活的蚯蚓、蜣螂等属于分解者，D错误。 4．在阳光明媚、水草丰茂的鄂尔多斯草原上，生活着牛、羊、鹿、狼、兔、鼠，还有秃鹫、蜣螂、细菌、真菌等。下列关于它们的叙述，正确的是(　　) ①它们共同构成一个生态系统　②它们中的牛、羊、鹿分别组成了3个种群　③它们中的所有动物是一个生物群落　④它们中的蜣螂、腐生菌是分解者 A．①② B．③④ C．②③ D．①④ 答案　D 解析　该草原上的草等为生产者，牛、羊、鹿、狼、兔、鼠为消费者，秃鹫、蜣螂、营腐生生活的细菌和真菌为分解者，此外还包括了阳光、水、空气等非生物因素，因此它们共同构成一个生态系统；其中的牛、羊、鹿分别是3类动物的总称，每一类动物都会涉及很多具体的物种，因而不能看作是3个种群；它们中的所有动物只是生物群落中的一部分。 5．下列有关生物圈的叙述，正确的是(　　) A．生物圈包括大气圈、水圈和整个岩石圈 B．生物圈包括大气圈、岩石圈上层和整个水圈 C．生物圈是指地球上的所有生物 D．生物圈是指地球上的全部生物及其无机环境的总和 答案　D 解析　生物圈是地球上最大的生态系统，它是指地球上的全部生物及其无机环境的总和，包括大气圈下层、水圈和岩石圈上层。 6．生态系统是指在自然界一定的空间内，生物群落与非生物环境形成的统一整体，在这个统一整体中，生物群落与非生物环境之间相互影响、相互制约，并在一定时期内处于相对稳定的动态平衡状态。如图是一个池塘生态系统，下列相关叙述正确的是(　　) A．池塘生态系统的结构包括生产者、消费者、分解者、非生物因素 B．池塘生态系统的生产者只包括图中的Ⅱ，即绿色植物和硅藻、栅藻、团藻等藻类植物 C．池塘生态系统的消费者只包括图中的Ⅲ1植食性动物、Ⅲ2肉食性动物和杂食性动物 D．池塘生态系统的分解者包括腐生细菌、腐生真菌、腐生动物等腐生生物 答案　D 解析　池塘生态系统的结构包括生态系统的组成成分和营养结构，A错误；池塘生态系统的生产者除了图中的Ⅱ，即硅藻、栅藻、团藻等藻类植物和其他绿色植物之外，还有包括化能合成细菌、光合细菌等，B错误；池塘生态系统的消费者主要包括图中的Ⅲ1植食性动物、Ⅲ2肉食性动物和杂食性动物，还包括寄生植物、寄生细菌、寄生真菌等，C错误。 题组二　食物链和食物网 7．(2023·常州高二阶段练习)下列最可能用于同一生物的一组名词是(　　) ①初级消费者，第二营养级　②次级消费者，自养生物　③分解者，腐生生物　④消费者，自养生物　⑤草食动物，异养生物　⑥自养生物，第一营养级　⑦自养生物，初级消费者 A．①③⑤⑦ B．②④⑥⑦ C．①③⑤⑥ D．①③⑥⑦ 答案　C 解析　第一营养级是生产者，属于自养生物；第二营养级是初级消费者，是异养生物；第三营养级是次级消费者，是异养生物；分解者是腐生生物。 8．如图所示为某生态系统部分食物网示意图，若蛇被全部捉光，则此食物网中①的数量将大量减少，②的数量会有增加的趋势，其中的①②依次为(　　) A．花生、山猫 B．兔、鹰 C．地鼠、松鼠 D．兔、山猫 答案　D 9．下列属于生态系统食物链和食物网特征的是(　　) A．同一营养级的动物一定是一个种群 B．一种生物只能被另一种生物捕食 C．第一营养级的生物通常指绿色植物 D．同一种动物只能占据一个营养级 答案　C 解析　同一营养级的动物可以包括多个物种、多个种群；一种生物可以被一种或多种生物捕食；第一营养级的生物是生产者，绝大多数生态系统的生产者是绿色植物；同一种动物可以捕食多种生物，在食物网的不同食物链中可占据不同营养级。 10．如图是某草原生态系统中部分食物网的简图。据图判断，下列说法不正确的是(　　) A．青蛙和蜘蛛之间既有竞争关系，也有捕食关系 B．图中的所有生物构成此生态系统中的生物群落 C．图中所示的食物网中共有4条食物链 D．蛇在此食物网中处于两个不同营养级 答案　B 解析　由图可知，青蛙和蜘蛛同时以蝗虫为食，构成竞争关系，而青蛙又捕食蜘蛛，构成捕食关系；群落是特定空间或生境中各种生物种群所构成的集合，而图中仅有生产者和消费者，缺少分解者；蛇在此食物网中处于第四和第五营养级。 11．如图表示某生态系统中的3种生物的二氧化碳释放量的曲线图。下列相关说法错误的是(　　) A．a曲线代表的生物可能是消费者或分解者 B．b、c可以说是生态系统中最基本、最关键的生物因素 C．a、b、c都有可能是细菌 D．b曲线代表的生物可能是任何一种生产者 答案　D 解析　a曲线代表的生物只释放二氧化碳，不吸收二氧化碳，所以可能是消费者或分解者，A正确；b、c曲线代表的生物都能吸收二氧化碳，所以b、c都属于生产者，可以说是生态系统中最基本、最关键的生物因素，B正确；a可能是异养型细菌，b可能是光合细菌，c可能是进行化能合成作用的细菌(如硝化细菌)，C正确；b曲线不能代表所有的生产者，如硝化细菌，D错误。 12．(2023·苏州高二质检)如果一个生态系统有四种生物，并构成一条食物链。在某一时间分别测得这四种生物(甲、乙、丙、丁)所含的个体数量和每种生物的平均体重如图所示。已知生物量＝生物个体数量×该种生物的平均体重，且生物量越大，该生物营养级越低。下列相关说法正确的是(　　) A．丙处于第二营养级，为次级消费者 B．若乙的种群数量增加，则会引起甲和丁的种群数量增加、丙的种群数量减少 C．若丁的种群数量减少，则会引起乙和丙的种群数量减少、甲的种群数量增加 D．若甲的种群数量减少，则会引起丙和丁的种群数量增加 答案　B 解析　由题意分析可知，它们构成的食物链为丁→丙→乙→甲，其中丙处于第二营养级，为初级消费者，A错误；若乙的种群数量增加，则会引起丙的种群数量减少，丁因缺少天敌而种群数量增加，甲因食物增多而种群数量增加，B正确；丁作为生产者，其种群数量减少，丙、乙、甲的种群数量都要减少，C错误；若甲的种群数量减少，则会引起乙和丁的种群数量增加，丙的种群数量减少，D错误。 13．(多选)如图表示生态系统中四种成分(以四个方框表示)之间的关系，以下相关叙述不正确的是(　　) A．甲、乙和丙所包含的所有种群构成群落 B．甲代表非生物因素，乙代表生产者 C．图中乙1和丙1、乙2和丙2存在竞争关系 D．图中各种群可形成3条食物链 答案　AB 解析　甲代表生产者，丁代表非生物因素，戊代表分解者，乙和丙代表消费者。群落是特定空间或生境中各种生物种群所构成的集合，应包含生态系统中所有的生产者、消费者、分解者。 14．(多选)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(　　) A．细菌既可作为分解者，又可作为消费者的食物 B．处于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，则蜘蛛数量将增多 答案　BD 解析　营腐生生活的细菌属于分解者，被线虫捕食的细菌属于消费者的食物，A正确；食物链的起点是生产者，海螺、线虫和食草虫均能以生产者为食，故三者应为第二营养级，B错误；大米草与藻类之间存在竞争关系，大米草死亡会导致藻类数量增多，藻类数量增多会导致线虫数量增多，进而导致以线虫为食的沼蟹数量增多，C正确；杀虫剂只能杀死食草虫，会导致蜘蛛的食物减少，进而导致蜘蛛数量减少，D错误。 15．(多选)角蝉幼虫和蚂蚁长期栖息在某种灌木上，角蝉幼虫靠吸取灌木汁液为生，其分泌的含糖分泌物是蚂蚁的食物，同时蚂蚁也保护角蝉幼虫不被跳蛛捕食。下列分析不正确的是(　　) A．灌木及其上栖息的动物构成一个生态系统 B．角蝉幼虫和蚂蚁之间存在捕食关系 C．蚂蚁在该生态系统中处于第三营养级 D．捕净蚂蚁后跳蛛的数量先增加后减少 答案　ABC 解析　生态系统由生物群落和非生物的环境因素组成，因此灌木及其上的所有生物不能构成一个生态系统，A错误；角蝉幼虫分泌的含糖分泌物是蚂蚁的食物，同时蚂蚁也保护角蝉幼虫不被跳蛛捕食，说明角蝉幼虫和蚂蚁之间存在互利共生关系，B错误；由题干信息可写出食物链：灌木→角蝉幼虫→跳蛛→蚂蚁，可见蚂蚁为第四营养级，C错误；根据题干信息“蚂蚁也保护角蝉幼虫不被跳蛛捕食”可知，蚂蚁是跳蛛的天敌，因此捕净蚂蚁后跳蛛的数量先增加后减少，D正确。 16．为合理利用水域资源，某调查小组对一个开放性水库生态系统进行了初步调查，部分数据如表所示。据此回答下列问题： 进水口浮游藻类数量(年均) 出水口浮游藻类数量(年均) 水库淤泥中真菌、细菌数量 1.93 mg(干重)/L 1.02 mg(干重)/L 1013～1015个/m2 (1)浮游藻类属于该生态系统成分中的________________________________________，它在该生态系统中的作用是______________________________________________________。 (2)浮游藻类的同化作用类型是______________________________________________， 该生态系统中连接生物群落和无机环境的主要生物是____________和___________________。 (3)浮游藻类所需的矿质营养可来自细菌、真菌等生物的__________，生活在水库淤泥中的细菌代谢类型主要为__________________。 (4)该水库对游人开放一段时间后，检测发现水体已被氮、磷污染。为确定污染源是否来自游人，应检测________处浮游藻类的种类和数量。 答案　(1)生产者　将无机物转化成有机物并储存能量　(2)自养型　浮游藻类　淤泥中的真菌、细菌　(3)分解作用　异养厌氧型　(4)进水口 17．某生物学课外研究小组统计了野外四种生物在一天中的平均活动时间，结果如表所示(活动时间以百分比表示)。据此回答下列问题： 项目 休息 与其他物种关系 进食 其他活动 物种A 20% 15%与B争夺食物 55%吃种子 10% 物种B 20% 25%与A争夺食物 45%吃种子 10% 物种C 75% 15%吃物种A 10% 物种D 75% 20%吃物种C 5% (1)根据表中信息，试表示出该生态系统中可能的营养结构关系：______________________。 (2)物种A、B之间的种间关系属于__________，物种C、A之间的种间关系属于____________。物种C和D一天中的进食时间较短而休息时间较长，从食性角度看，其可能的原因是________________________________________________________________________。 (3)组成一个典型的生态系统，除表中涉及的生态系统组分外，还应有____________________。 答案　(1)如图所示 (2)竞争　捕食　物种C、D均属于肉食性动物，食物中蛋白质、脂肪较多，含有的能量多　(3)非生物因素及分解者 学科网（北京）股份有限公司 $$