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第10讲生态系统的结构一、生态系统与种群、群落之间的关系种群是许多同种个体通过种内关系组成的一个有机的整体,这个“整体暠是物种存在和繁殖的基本单位,它有着自己的基本特征(种群密度、出生率和死亡率、年龄组成、性别比例)。群落是栖息在一定环境中的全部生物相互作用、影响而有机结合的复合体,它的组成单位是种群,同时它又是组成生态系统的生物成分。群落中各种生物之间的关系是错综复杂的。因此它也具备自己特有的基本特点(①群落结构;②物种多样性;③具优势种;④各种群间具有典型的营养结构)。生态系统是指在一定的时间和空间内,在各种生物之间以及生物与无机环境之间,通过能量流动和物质循环而相互作用的自然系统。可从以下几个方面加以认识:①具有时段性。因其组成成分和营养结构是不断更迭的,故生态系统随时间的推移是发展变化的;②具有空间限制性。离开了空间的指定,就失去了研究生态系统结构、调节能力及稳定性等问题的前提。因不同的空间内的主要变化参数不同。另外,因生态系统虽有大有小,但不能随意指定其大小,如地球上所有海洋可看成是一个生态系统,但地球上的陆地就不能看成是一个生态系统;③具有基本组成。即非生物的物质和能量、生产者、消费者和分解者;④具有基本功能。即能量流动和物质循环。⑤生态系统是结构和功能的统一体。从以上分析可知,种群、群落和生态系统三者之间有从属关系,其内涵越来越广,成分越来越复杂,可归纳如下:【例1】(双选)以下关于种群、群落和生态系统的叙述，正确的是()A．种群是生物进化的基本单位B．亚热带生长的常绿阔叶林组成一个种群C．马尾松林地中所有树木构成了生物群落D．生态系统的营养结构是食物链和食物网AD【解析】亚热带生长的常绿阔叶林由无机环境和群落组成一个生态系统；马尾松林地中不仅要有所有树木，还需要全部的生物才能构成生物群落。二、正确理解生态系统三大功能群与无机环境之间的作用和关系生态系统成分生产者消费者分解者无机环境构成绿色植物、蓝藻、硝化细菌等自养生物捕食性动物、寄生或共生生物、病毒腐生性微生物和动物非生物的物质(空气、水分、无机盐等)和能量特点能够利用无机物合成有机物从活的生物体获取现成的有机物从生物遗体或排遗物获取现成的有机物续表生态系统成分生产者消费者分解者无机环境作用主要成分、为所有生物提供物质和能量加快物质循环、有利于植物繁殖物质循环不可缺少，将动植物遗体或排遗物中有机物分解成无机物为生物提供能量和无机物来源关系生态系统中各种组成成分之间紧密联系，使生态系统成为一个统一整体【例2】要使一个生态系统长期存在，除了非生物的物质和能量外，至少必须具有()A．消费者和分解者B．生产者和消费者C．生产者和分解者D．生产者和人C【解析】生产者能够将无机物转变为有机物，将光能转变成化学能，流入生态系统中，所以生产者是生态系统中的基础，是提供生态系统能量的保证，缺少生产者，生态系统将无法存在。分解者能把动、植物的遗体、排泄物和残落物等所含有的复杂的有机物，分解成简单的无机物，归还到无机环境中，没有分解者，生态系统就会崩溃。消费者直接或间接以生产者为食，缺少消费者，也可暂时维持平衡。但对一个自然生态系统而言，要长期存在和发展，没有消费者是不行的。三、生态系统中各种组成成分的多样性非生物的物质不仅包括无机物，也包括蛋白质、碳氢化合物、脂类及腐殖质等；生产者的特征是将无机物合成有机物，因此除了绿色植物以外，还包括能进行光合作用的光合细菌(如紫硫菌)及进行化能合成作用的化能合成细菌(如硝化细菌)等；消费者的特征是消耗现存生物的有机物，所以包括除去营腐生生活的各类生物；分解者的特征是将动植物遗体、遗物中的有机物分解为无机物，所以包括各类营腐生生活的细菌、真菌及蚯蚓、金龟子、蜣螂等动物。【例3】森林枯枝落叶层中可发现多种生物，其中属于初级消费者的是()A．白蚁B．蚯蚓C．蜘蛛D．蛇【解析】蜘蛛、蛇都是捕食昆虫生活，肯定不是初级消费者；白蚁是啃食木材，由其体内的鞭毛虫分解消化纤维素，再吸收利用，通过这样一种特殊的共生关系，来维持白蚁的生存。故白蚁属于初级消费者。蚯蚓是以土壤中的落叶烂根为食，经其初步消化分解为简单的有机质后进入土壤。一般把蚯蚓归入分解者。A四、关于生态系统中因某种生物减少致使其他物种变动情况的分析与判断1．处于食物链中第一营养级的生物减少而导致的其他物种变动：在某食物链中，若处于第一营养级的生物减少，则该食物链中的其他生物都将减少。这是因为第一营养级是其他各种生物赖以生存的直接或间接食物来源和能量来源，这一营养级生物的减少必会引起连锁反应，致使以下营养级依次减少。2．“天敌”一方减少，对被食者数量变动的影响：若一条食物链中处于“天敌”地位的生物数量减少，则被食者种群数量会先增后减直至稳定。因随着数量的增加，种群的密度加大，种内斗争势必加剧，又因天敌的“压力”减小，被捕食者自身素质(如奔跑速度、警惕性、灵敏性等)必然下降，导致老弱病残者多，流行病蔓延。3．若处于“中间”营养级的生物减少，另一种生物的变化情况应视具体食物链确定。如下图所示的食物网中，蚱蜢减少，则蜥蜴、蛇也减少，鹰就加强对兔和食草鸟的捕食，从而导致兔及食草鸟减少，使鹰的数量基本不变。【友情提醒】分析食物网时应注意的问题①要求掌握的捕食链中，其起点总是生产者，终点是该食物链中不被其他动物所食的动物。②同一种生物在不同的食物链中可以占有不同的营养级，如下图中鹰就分别占有第三、第四、第五三个不同营养级。③在食物网中，两种生物之间的种间关系有可能出现不同概念上的重合，如下图中的鹰和蛇之间既是捕食关系，又是竞争关系。④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，沿不同的线路分析的结果不同时，应以中间环节少的为分析依据。【例4】若一个生态系统有4种生物，并构成一条食物链。在某一时间分别测得这4种生物(甲、乙、丙、丁)所含有机物总量如下图所示。在一段时间内，如果乙的种群数量增加，则会引起()A．甲、丁的种群数量增加，丙的种群数量下降B．甲、丙、丁的种群数量均增加C．甲、丁的种群数量下降，丙的种群数量增加D．甲的种群数量下降，丙、丁的种群数量增加D【解析】对图中信息进行分析可知，4个种群的有机物总量为丙＞甲＞乙＞丁，由此可得食物链为丙→甲→乙→丁，当乙种群数量增加时，一方面因增加了对甲种群的捕食，致使甲数量减少，同时甲数量减少又会使丙(生产者)因减轻了被捕食的压力而使种群数量增加。另一方面，乙种群数量的增加，又为丁种群提供了丰富的食物，而使其种群数量增加。1.生态系统各成分中常见错误(1)并不是所有的动物都是消费者，如腐生性动物蚯蚓、蜣螂等属于分解者。(2)并不是所有的微生物都是分解者，如硝化细菌属于生产者，腐生细菌和霉菌属于分解者，寄生细菌属于消费者。(3)并不是所有的植物都是生产者，如菟丝子为消费者。(4)并不是所有的生产者都是绿色植物，如蓝藻、硝化细菌等自养原核生物也是生产者，应该说生产者主要指绿色植物。2．食物链、食物网中易混点(1)食物链的起点是生产者，即生产者永远是第一营养级，最高点是不被其他动物所捕食的动物，即最高营养级。(2)对某一动物而言，其营养级是不固定的；即同一种生物在不同的食物链中，可以占有不同的营养级。(3)一条食物链中的营养级一般不超过五个，因为能量沿食物链是逐级递减的。(4)分解者不属于任何一个营养级。(5)食物网的复杂程度取决于有食物联系的生物种类而非数量。(6)在食物网中，两种生物间的种间关系有可能出现既是捕食，又是竞争的关系。(7)食物链中各营养级生物间是相互制约的，使它们的数量是始终处于一种动态变化中，这种制约可能来自种间，也可能来自种内。1.(2011·海南)某地区常年栖息着30万只鸟类，其中灰椋鸟占了最大优势，数量达10万只之多。灰椋鸟是农林害虫的天敌，喜好群体活动，常集结成庞大的鸟群在天空盘旋，形成壮观的风景。该地区为打造灰椋鸟品牌，计划在林区大规模清除其他树种，并改种灰椋鸟喜居的树种，欲招引20万只以上灰椋鸟，该计划的实施将使该地区()A．灰椋鸟种内竞争必然减弱B．鸟的种类必然增加C．农林害虫数量必然大幅度上升D．生态系统的结构必然发生变化D【解析】综合考查群落的物种组成之间的关系以及生态系统的结构。同一林区，灰椋鸟数量大量增加，农林害虫数量会减少，但由于受食物——农林害虫数量的限制，灰椋鸟种内斗争会增强，A、C错；不同鸟类生活习性不同，大规模清除其他树种，鸟的种类会减少，B错。植物种类由于清除而减少，鸟类减少，必然导致生态系统的结构发生变化。2.(2011·全国)回答下列与生态学有关的问题：(1)某人将未经检疫的外来鱼类和水草大量引进某水域生态系统后，导致生物多样性下降。从种间关系的角度分析，引起这种不良后果的原因是本地原有物种和外来物种之间可能存在着的关系。竞争、捕食、寄生(2)某相对稳定的水域生态系统中主要有甲、乙、丙、丁、戊5个种群，各种群生物体内某重金属的含量如下表。已知水中的该重金属被生物体吸收后难以通过代谢排出体外。假设在这5个种群构成的食物网中，消费者只能以其前一个营养级的所有物种为食。【解析】生物的种间关系主要有捕食、竞争、寄生、互利共生等，外来物种入侵导致本地物种生物多样性下降，主要是由外来物种对本地物种的捕食、竞争和寄生所引起的；重金属污染物在生态系统中随着营养级的增加，其积累浓度增高，因此，可根据种群中重金属含量的高低判断其在生态系统中的营养地位，由表格中的数据可知，甲、乙处于第一营养级，丙、丁处于第二营养级，戊处于第三营养级。3.(2011·四川)图A为小岛生态系统食物网简图。有人向小岛引入一定数量的卷尾鬣蜥(主要以沙氏变色蜥和较大的地面节肢动物为食)，跟踪调查该生态系统及其对照组的变化，发现沙氏变色蜥和网蜘蛛的数量变化较大(见图B)，而其它生物数量变化相对较小。请回答下列问题：(1)沙氏变色蜥处于第营养级，其与卷尾鬣蜥的种间关系是。(2)引入卷尾鬣蜥后，沙氏变色蜥的主要活动范围从树基部向上转移，而网蜘蛛的织网位置略有下降。此现象表明生态因素的改变，可使生物群落的发生改变。(3)引入卷尾鬣蜥后，网蜘蛛的数量变化趋势是。结合其它生物的数量变化信息可以看出，小岛生态系统的结构和功能能够保持相对稳定，表明生态系统内部具有能力。三或第四竞争和捕食垂直结构先增加后减少，最终达到平衡一定的自动调节【解析】由图A可知沙氏变色蜥处于第三、第四营养级，与卷尾鬣蜥的种间关系有竞争和捕食。沙氏变色蜥的活动范围向树上部转移，而网蜘蛛的织网位置向下降，体现了群落垂直结构的改变。4.一个完整的生态系统的结构应包括()A．生物群落及其无机环境B．生态系统的成分、食物链和食物网C．能量流动和物质循环D．群落中生物的垂直结构和水平结构B【解析】生态系统的结构包括生态系统的成分和生态系统的营养结构，生态系统的成分指的是生产者、分解者、消费者、非生物的物质和能量。生物群落及其无机环境构成生态系统。物质循环和能量流动属于生态系统的功能。群落的结构包括垂直结构和水平结构。5.如图表示生态系统中的碳循环，以下相关叙述中正确的是()【解析】根据图示可知，甲为生产者，乙为消费者，丙为分解者，丁为大气中的CO2库。生物群落包括其中各种生物(甲、乙、丙)。乙1的同化量越大，乙2通过食物链得到的能量越多。分解者可以是营腐生生活的动物或细菌、真菌。无机环境中CO2可以导致“温室效应”，它不会导致臭氧层被破坏。A．甲和乙所包含的所有种群构成群落B．乙1的同化量越大，流向乙2的能量就越少C．丙不一定是原核生物D．丁的含量增加将导致臭氧层被破坏C6.(2010·肇庆模拟)(双选)如图曲线表示某生态系统中三个不同种群的生长繁衍情况。已知种群C是自养生物，下列说法不正确的是()AD【解析】由图中曲线可知：①生态系统中三个不同种群的生长繁衍情况，②三个种群的生物的捕食关系。解题时，首先明确生态系统的概念，分析曲线，明确三个种群生物间的关系，及在生态系统中的成分，再结合生态系统各功能逐项解答。A．该生态系统简单食物链可表示为A→B→CB．种群B在第3～7年时间内个体