3.1 生态系统的结构-【正禾一本通】2024-2025学年高中生物选择性必修2同步课堂高效讲义教师用书 （人教版2019 单选）

第3章　生态系统及其稳定性 知识框图 情境导思 哈乌尔河是额尔古纳河中游的主要支流，它一路流经大兴安岭森林腹地，流经之地既有广袤的草原群落，也有白桦林、针叶林等森林群落。整个流域植被完好、水草丰茂。由于哈乌尔河弯弯曲曲，因此它也有“森林曲水之最”的美称。 (1)生态系统内各组成成分之间最本质的联系是什么？为什么一个物种可能占据一个或多个营养级？ (2)能量是如何在两个营养级之间流动的？研究能量流动对生态系统有什么实践意义？ (3)非生物环境中的碳主要以什么形式和途径进入生物群落？碳在生物群落内部以什么形式和渠道传递？生物群落中的碳以什么形式和途径进入非生物环境？ (4)生态系统中的信息传递起着什么作用？如何运用生态系统的信息传递原理提高农作物产量、进行有害动物的防治？ (5)千百年来，大兴安岭森林一直郁郁葱葱、遮天蔽日，哈乌尔河始终清澈如故，为什么它们可以长期保持相对的稳定呢 第1节　生态系统的结构 【学习目标】1.生命观念：生态系统是由生物群落与非生物环境组成的统一整体，包含多种组分，呈现一定的结构，结构不同，功能也有差别。 2.科学思维：通过对某一生态系统食物链和食物网的讨论，用科学的思维分析食物网的复杂程度与生态系统稳定性的关系，培养归纳与概括、批判性思维等思维方法。 任务一　生态系统的范围、结构和组成成分 一、生态系统的范围 1.生态系统的概念 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。 2.生态系统的范围 (1)生态系统的空间范围有大有小。 (2)生物圈是地球上最大的生态系统，包括地球上的全部生物及其非生物环境。 3.生态系统的类型 (1)自然生态系统：水域生态系统、陆地生态系统。 (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、城市生态系统等。 二、生态系统具有一定的结构 1.生态系统的结构 2.生态系统的组成成分 (1)生态系统的四种成分及比较 组成成分 地位 作用 实例 生物成分 生产者 生态系统的基石 物质：无机物→有机物； 能量：太阳能等→化学能 自养生物，主要是绿色植物 消费者 生态系统最活跃的成分 加快生态系统的物质循环；帮助植物传粉、传播种子等 主要是动物，还包括营寄生生活的生物 分解者 生态系统的关键成分 将动植物遗体和动物的排遗物中的有机物分解成无机物 主要是细菌和真菌 非生物的物质和能量 生态系统的基础 生物群落赖以生存和发展的基础 光、热、水、空气、无机盐等 (2)生态系统的结构模型 【深挖教材·P50】 根据生物类型判断生态系统的组成成分 (1)“自养型生物”＝“生产者”，包括光能自养生物(如绿色植物和蓝细菌等)和化能自养生物(如硝化细菌、硫细菌、铁细菌等)。 (2)“捕食异养或寄生异养型生物”＝“消费者”，其不能直接把无机物合成有机物，而是以捕食或寄生的方式获取现成的有机物来维持生活。 (3)“腐生异养型生物”＝“分解者”，包括能把动植物的遗体和动物的排遗物分解成无机物的腐生生物，也包括少数的动物(如蚯蚓等)。 【点拨】　生态系统组成成分的三类“不一定” ①生产者不一定是植物(如蓝细菌、硝化细菌等是原核生物)，植物不一定是生产者(如菟丝子营寄生生活，属于消费者)。 ②消费者不一定是动物(如营寄生生活的微生物等)，动物不一定是消费者(如秃鹫、蚯蚓、蜣螂等以动植物遗体或动物排遗物为食的腐生动物属于分解者)。 ③分解者不一定是微生物(如蚯蚓等动物)，微生物不一定是分解者(如硝化细菌属于生产者，寄生细菌属于消费者)。 1.图甲为热带雨林的一个场景，图乙为海洋的一个场景， 两图中的生物和非生物环境均有植物、动物、阳光、空气、水、土壤等。 图甲与图乙中的生物能否相互交换，为什么？ 提示：不能。每种生物生活的环境不同，都与自己生活的非生物环境相适应，生态系统就是生物群落与它的非生物环境相互作用而形成的统一整体。 2.以池塘为例，分析生态系统的组成成分及各组成分之间的关系。 (1)非生物的物质和能量有阳光、水、空气、无机盐等。 (2)该生态系统的生产者有哪些？生产者是否都是绿色植物？举例说明。 提示：图中的水草、浮萍、栅藻、团藻等属于自养生物，是生产者。生产者并不都是绿色植物，如进行化能合成作用的硝化细菌也是生产者。 (3)该生态系统的消费者有哪些？消费者是否都是动物？举例说明。 提示：虾、草鱼、黑鱼等属于消费者。消费者并不一定都是动物，如菟丝子和营寄生生活的细菌也是消费者。 (4)分解者是否都是细菌和真菌？举例说明。 提示：不一定，如蚯蚓和蜣螂等也是分解者。 【归纳总结】　生态系统各成分的相互关系 (1)非生物的物质和能量是生态系统中生物群落的物质和能量的最终来源。 (2)生产者是生态系统中唯一能把非生物的物质和能量转变成生物体内的物质和能量(有机物及其贮存的化学能)的成分，因此，可以说生产者是生态系统的基石。 (3)消费者是生态系统最活跃的成分。消费者能加快生态系统的物质循环和能量流动。 (4)分解者是生态系统物质循环的关键环节。如果一个生态系统中没有分解者，生态系统的物质循环受阻，生态系统就会崩溃。 1.下列关于生态系统的说法，错误的是(　　) A.生态系统是由生物群落和它的非生物环境相互作用而形成的统一整体 B.生态系统可大可小，没有一定的空间范围 C.生物圈是地球上最大的生态系统 D.生态系统种类众多，可以分为自然生态系统和人工生态系统 解析：选B。生态系统是指在一定空间内，由生物群落及其非生物环境相互作用而形成的统一整体，A正确；生态系统具有一定的空间范围，B错误；地球上最大的生态系统是生物圈，C正确；生态系统种类众多，可以分为自然生态系统和人工生态系统两大类，D正确。 2.如图为生态系统中组成成分的关系图。下列有关a、b、c所代表的成分的说法，正确的是(　　) A.b中有真核生物，也有原核生物，但都是自养生物 B.a中全是异养真核生物 C.c只包括腐生细菌和真菌 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 解析：选A。由题图中箭头的方向分析可知，b是生产者，a是消费者，c是分解者。生产者多数是光能自养型的真核生物——绿色植物，但也有化能自养型的原核生物——硝化细菌等，A正确。消费者都是异养生物，但并不都是真核生物，如根瘤菌也是消费者，但属于原核生物，B错误。细菌中有很多寄生菌类，属于消费者，分解者除了包括腐生细菌和真菌外，还有腐生动物，如蚯蚓、秃鹫等，C错误。生态系统的基石是b(生产者)，D错误。 3.(2024·江西抚州高二期中)生态系统各成分之间的关系如图所示，下列叙述错误的是(　　) A.①是消费者，能够加快生态系统的物质循环 B.②是分解者，能将动植物遗体残骸中的有机物分解成无机物 C.③是非生物的物质和能量，如阳光、热能、水、空气等 D.④是自养生物，如绿色植物等，一定能固定光能 解析：选D。①是消费者，消费者在生态系统中的作用是加快生态系统的物质循环，A正确；②是分解者，通过分解作用，能将动植物遗体残骸中的有机物分解成无机物，归还给无机环境，从而实现物质循环，B正确；③是非生物的物质和能量，如阳光、热能、水、空气等，这些为生物的生存提供了物质和能量，C正确；④是自养生物，如绿色植物等，但不一定都能固定光能，如硝化细菌属于自养生物，为生产者，但其利用的能量是化学能，D错误。 【方法规律】　根据结构图判断生态系统的组成成分 任务二　食物链和食物网 1.食物链 (1)实例 (2)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。 2.食物网 (1)概念：在生态系统中，许多食物链彼此相互交错连接成的复杂营养关系。 (2)形成的原因 ①一种绿色植物可能是多种植食性动物的食物。 ②一种植食性动物既可能吃多种植物，也可能被多种肉食性动物所食。 (3)特征：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取代。 3.食物链和食物网的意义 (1)食物链和食物网是生态系统的营养结构。 (2)食物链和食物网是生态系统物质循环和能量流动的渠道。 (3)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。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。 【深挖教材·P51～52】　食物链和食物网的六个易误点 (1)每条食物链的起点都是生产者，终点是不被其他动物所食的动物，即最高营养级，中间有任何间断都不算完整的食物链。 (2)食物链由生产者和消费者构成，分解者及非生物的物质和能量不属于食物链的成分，不出现在食物链(网)中。 (3)由于第一营养级一定是生产者，因此一种动物在某一食物链中的营养级＝消费者级别＋1。 (4)某一营养级的生物代表的是处于该营养级的所有生物，不代表单个生物个体，也不一定是一个种群。 (5)同一种消费者在不同食物链中，可以占有不同的营养级。 (6)在食物网中，两种生物之间的种间关系可出现多种，如青蛙和蜘蛛既是捕食关系，又是种间竞争关系。 下图为某陆地生态系统的食物网，据图回答有关问题。 (1)图示食物网中包含10条食物链。 (2)图中属于次级消费者的生物是狐、猫头鹰、吃虫的鸟、蜘蛛、青蛙、蛇。 (3)写出图中含营养级最多的食物链：草→食草昆虫→蜘蛛→青蛙→蛇→猫头鹰。 (4)图中猫头鹰同时占有第三、四、五、六营养级。 (5)猫头鹰所在的最短的食物链是草→鼠→猫头鹰。 (6)该图作为生态系统缺少的成分是非生物的物质和能量、分解者。 (7)从图中可以看出，青蛙和蜘蛛之间的关系是种间竞争和捕食。 (8)若狐灭绝后，兔子数量会发生怎样的变化？ 提示：兔子的数量先增加后减少，最终趋于稳定。 【归纳总结】　食物链(网)中各营养级生物数量的变化 (1)第一营养级生物数量减少，会导致其他生物数量都减少。 (2)若捕食者蛇的数量减少，则被捕食者青蛙的数量先增加后减少最后趋于稳定。 (3)“中间”营养级生物数量减少的情况：在食物网中，青蛙突然减少，则以它为食的蛇也将减少，鹰就要过多地吃兔和食草鸟，从而导致兔、食草鸟减少。 (4)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不同时，应以中间环节少的为分析依据。 1.下列有关图示的各项叙述中，正确的是(　　) A.图中有两条食物链 B.食物网中，狐与鸟之间既存在捕食关系，又存在种间竞争关系 C.细菌占有第二、三、四、五营养级 D.该图中的所有成分构成生物群落，狐为第三、四营养级 解析：选A。图中含有两条食物链：草→兔→狐，草→昆虫→鸟→狐，A正确；根据题图分析可知，食物网中狐与鸟之间只存在捕食关系，B错误；细菌是分解者，分解者不参与食物链(网)的构成，C错误；该图有阳光和CO2等非生物成分，它们与图示生物构成一个生态系统，D错误。 2.某岛屿居民与该岛上的植物、兔、鼠、鼬和鹰构成的食物网如图所示。下列叙述错误的是(　　) A.人与兔的种间关系是捕食和种间竞争 B.若除去鼬，则鹰的数量会增加 C.大量捕杀鼬会导致鼠种内竞争增强 D.植物中的能量能通过5条食物链传递给鹰 解析：选D。兔和人有共同的食物来源，二者存在种间竞争关系，同时兔也能被人捕食，二者存在捕食关系，A正确；鼬和鹰都能捕食兔和鼠，若除去鼬，鹰缺乏竞争，数量会增加，B正确；大量捕杀鼬时，鼠的数量会增多，种内竞争会增强，C正确；从植物到鹰的食物链有4条，因此植物中的能量通过4条食物链传递给鹰，D错误。 3.如图表示某生态系统的食物网。下列有关叙述错误的是(　　) A.生态系统中的食物链交错连接形成食物网的原因是多种生物在不同食物链中占有不同的营养级 B.蛇与鼠、食虫鸟与蛙的关系分别是捕食和种间竞争 C.该图仅体现了生态系统组成成分中的生产者、消费者和分解者 D.鹰在植物→鼠→蛇→鹰这条食物链中属于三级消费者 解析：选C。生态系统中的食物链交错连接形成食物网的原因是多种生物在不同食物链中占有不同的营养级，A正确；蛇与鼠之间是捕食关系，食虫鸟与蛙都捕食植食性昆虫和食虫昆虫，二者是种间竞争关系，B正确；该图中只有生产者和消费者，没有体现分解者和非生物的物质和能量，C错误；鹰在植物→鼠→蛇→鹰这条食物链中属于第四营养级、三级消费者，D正确。 【方法规律】　“找岔相加法”计算食物链的条数 (1)原理：找出食物网中同时被两种或两种以上生物捕食的被捕食者，并在所找到的被捕食者后面写上捕食它的生物种类数(生产者后面直接写出它的捕食者数，其他营养级的生物则减去1)，然后把各种数字相加，所得的总和即为该食物网中食物链的条数。在较为复杂的食物网中，某生物可以捕食两种生物，但同时也可被另两种生物捕食，这就相当于一个分岔被用了两次，所以在该生物后面要标注“＋1×2”，以此类推。 (2)示例：如图所示，食物网中的食物链条数为1＋4＋1＋1＋1×2＝9条。 新情境命题 长江江豚自然保护区(社会责任) 　　天鹅洲长江故道现为长江江豚自然保护区，是可人为调控的半封闭水域，丰水期能通过闸口将长江干流江水引入。2017年，评估认为该水域最多可保障89头长江江豚健康、稳定地生存。当年该水域开始禁渔。2019～2021年该生态系统的食物网及各类型鱼类的生物量调查结果如图表所示。2021年该水域长江江豚种群数量为101头，但其平均体重明显低于正常水平。 调查时间 生物量/(kg·hm－2) 小型鱼类 大中型鱼类 2019年 30.4 30.8 2020年 22.8 47.9 2021年 5.8 547.6 【命题设计】 1.考查知识迁移能力及对生物种间关系的辨析 (1)鲢、鳙等大中型鱼类与短颌鲚等小型鱼类利用相同的食物资源，存在______重叠，表现为__________关系。蒙古鲌等大中型鱼类通过________使小型鱼类生物量降低，导致长江江豚食物资源减少。 2.考查对食物链的分析能力及科学思维 (2)在此生态系统中，长江江豚占据________个营养级，其能量根本上来自该食物网中的____________。 3.考查对问题的分析能力及社会责任 (3)为实现对长江江豚的良好保护，可采取以下措施：其一，据表分析，从该水域适度去除__________________________________，使能量更多流向长江江豚；其二，在丰水期打开闸口，使长江江豚饵料鱼类从干流__________天鹅洲长江故道，增加长江江豚食物资源。以上措施可提高该水域对长江江豚的__________________。 解析：(1)在该水生生物群落中，鲢、鳙等大中型鱼类与短颌鲚等小型鱼类利用相同的食物资源，即存在生态位重叠，表现为种间竞争关系。结合食物网和数据表提供的信息可以发现，蒙古鲌等大中型鱼类和长江江豚均通过捕食短颌鲚等小型鱼类获得能量，蒙古鲌等大中型鱼类增多使小型鱼类生物量明显降低，导致长江江豚食物资源减少。(2)长江江豚占据了第三、四、五3个营养级。在该食物网中，所有能量来自浮游植物固定的太阳能。(3)与长江江豚的饵料鱼类短颌鲚等存在种间竞争关系的鲢、鳙等大中型鱼类，以及通过捕食限制短颌鲚等长江江豚饵料鱼类生物量的蒙古鲌等大中型鱼类在2021年生物量急剧增长，需适度去除鲢、鳙和蒙古鲌等大中型鱼类以提高长江江豚的食物资源供给。采取“在丰水期打开闸口”这一措施的目的是使该水域长江江豚食物资源饵料鱼类种群数量增加，与种群数量特征的“迁入率”直接相关。题干信息显示：2017年对该生态系统长江江豚环境容纳量的科学评估值是89头，2021年调查到的101头长江江豚平均体重明显低于正常水平，说明种群数量已经超过K值。若使101头长江江豚(甚至更多的新增个体)能够健康生长，需通过改善长江江豚的资源水平，使其食物资源更加丰富，提高该水域对长江江豚的环境容纳量。 答案：(1)生态位　种间竞争　捕食　(2)3　浮游植物(或浮游植物固定的太阳能)　(3)鲢、鳙和蒙古鲌等大中型鱼类　迁入　环境容纳量 课堂小结　巩固提升 【教材答疑】 问题探讨　　　　　　　　　　 P48 1.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，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.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.生物与环境相互依赖、相互影响。 思考·讨论 P49 2.可归类为生产者，如地锦、胡枝子、画眉草、狗尾草、猪毛蒿、水草、栅藻、团藻等；消费者，如蝗虫、蝼蛄、叶蛾、土蜂、姬蜂、步甲、园蛛、蜈蚣、草鱼、青鱼、乌鳢、虾、草履虫、水蚤、田螺等；分解者，如细菌、真菌、放线菌等。 3.还有非生物的物质和能量、分解者。它们对生态系统来说是不可缺少的。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和能量的变化。非生物物质还是生物赖以生存的环境成分。分解者能将动植物遗体和动物的排遗物分解为无机物，如果没有分解者，动植物遗体和动物排遗物会堆积如山，生态系统会崩溃。 4.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一样的。 5. P51 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，甚至不足以养活一个种群，因此食物链上一般不超过五个营养级。 [练习与应用·P52] 一、概念检测 1.(1)√　(2)×　(3)×　(4)√　2.D 3.动物园中的动物、植物不能构成一个群落，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 (1)阳光。 (2)10～15 m。 (3)消费者、分解者。 【体系构建】 【核心语句】 1.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。 2.生态系统的结构包括生态系统的组成成分和营养结构。 3.生态系统的组成成分包括非生物的物质和能量、生产者、消费者和分解者。 4.生产者都是自养生物，包括绿色植物和硝化细菌等。 5.消费者都是异养生物，主要是动物和营寄生生活的生物。 6.分解者都是异养生物，主要是营腐生生活的细菌、真菌和一些营腐生的动物，如蚯蚓、蜣螂等。 7.食物链和食物网是生态系统的营养结构，是物质循环和能量流动的渠道。 学科网（北京）股份有限公司 $$