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第一、二节生态系统的营养结构生态系统中的生产量和生物量1.生态系统是由生物群落及非生物环境构成的一个生态学功能系统。生态系统通常由无机物、有机物、气候、能源、生产者、消费者和分解者七大成分组成。能量流动和物质循环是生态系统的两大基本功能。2．生态系统各生物之间通过取食和被取食而建立起的营养关系称为食物链，它不仅是能量流动和物质移动通道，而且也是有害物质和杀虫剂移动和浓缩的通道，有害物质和杀虫剂通过食物链逐级积累和浓缩，在生物体内高度富集，导致危害的现象称为生物放大。3．食物网越复杂，生态系统抵抗外力干扰的能力就越强；食物网越简单，生态系统越容易发生波动和毁灭。4．生态金字塔中，能量金字塔绝不会是倒的，而数量金字塔、生物量金字塔可能有倒的。5．初级生产量是指绿色植物通过光合作用所制造的有机物或所固定的能量。总初级生产量(GP)＝净初级生产量(NP)＋植物呼吸量(R)。陆地生态系统的初级生产量大小为：热带雨林北方针叶林温带草原苔原。6．生物量是指净生产量在某一调查时刻前的积累量。次级生产量是在生态系统中第二次有机物质的生产量。对应学生用书P59食物链和生物放大1．生态系统概念[判断](1)生态系统包括所有的生产者、消费者和分解者。(×)(2)太阳光来源于地球以外，不属于生态系统的成分。(×)(3)生态系统基本功能是能量流动和物质循环。(√)2．食物链(1)概念：在生态系统的各生物之间，通过一系列的取食和被取食关系，不断传递着生产者所固定的能量，这种单方向的营养关系叫食物链。由于能量每次传递都会损失掉一大半，所以食物链通常只有四五个环节。(2)类型：①捕食食物链：一般指以活的植物为起点的食物链。②腐食食物链：是以死亡生物或现成有机物为起点的生物链。陆地生态系统通常以腐食食物链为主，而海洋生态系统则以捕食食物链为主。3．生物放大化学杀虫剂和有害物质通过食物链逐级积累和浓缩，在生物体内高度富集，导致危害的现象就叫生物放大。1．用概念图的形式表示个体、种群、群落和生态系统等概念的关系。提示：2．结合生态系统的组成成分及其作用，思考：(1)组成生产者的生物除绿色植物外还有哪些生物？提示：光能合成细菌，比如蓝细菌等。(2)动物都是消费者吗？并举例。提示：动物不都是消费者，比如蚯蚓、蜣螂属于分解者。(3)细菌在生态系统中可以作为哪些成分？提示：细菌因营养方式不同，可以是生产者、消费者，也可以是分解者，如自养型细菌是生产者，肺炎双球菌等寄生细菌为消费者，枯草杆菌等营腐生生活的细菌则为分解者。3．捕食食物链中不能出现的成分有哪些？提示：无机物、有机物、气候、能源、分解者。4．食物链中箭头可以倒转吗？提示：食物链中生物之间关系是长期自然选择形成的，不会倒转，因此箭头一定是从上一营养级指向下一营养级。1．生态系统中各成分的地位与关系(1)非生物成分：主要包括无机物、有机物、气候、能源等，它们为生物提供物质和能量，是生物群落(包括生产者、消费者、分解者)赖以生存和发展的基础。(2)生物成分：①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(有机物及其储存的化学能)的成分，如果没有生产者，消费者和分解者都不能生存，所以说生产者是生态系统的主要成分，也是生态系统存在的前提。②分解者，如果一个生态系统没有分解者，动植物的遗体残骸就会堆积如山，生态系统就会崩溃，所以说分解者在一个生态系统中的地位也很重要。③消费者，它一方面直接或间接地以绿色植物为食；另一方面也是对绿色植物加以分解的过程，如果没有食草动物对绿色植物的摄食，一方面增加了分解者的负担，另一方面绿色植物也将非常不利于被分解者分解。(3)生态系统各成分相互关系：(4)部分生物在生态系统中地位的误区分析：误区类型特例细菌都是分解者光合细菌是自养型，属于生产者；寄生细菌属于特殊消费者动物都是消费者像蚯蚓等以动植物遗体为食的腐生动物属于分解者生产者都是绿色植物蓝细菌、光合细菌等自养原核生物也是生产者，应该说，绿色植物都是生产者，生产者包括绿色植物植物都是生产者菟丝子属于植物，营寄生生活，属于消费者2.食物链与生物放大食物链不仅是能量流动和物质循环的通道，而且也是杀虫剂和各种有害物质移动和浓缩的通道，各营养级沿食物链向前移动时，营养级别越高的生物，其体内化学杀虫剂和很难分解的有害物质积聚越多，愈发“浓缩”，从而导致在生物体内高度富集而造成危害，这一现象就叫生物放大。如DDT沿着食物链转移几次后，其浓度可增加几万倍，从而对位于食物链顶位的物种造成灾难性影响。食物网与营养级1．食物网(1)概念：在一个生态系统中，许多食物链彼此相互交错连接的复杂营养关系，叫食物网。(2)成因：因为食物链的每一个环节都不止与上、下两种生物发生联系，而是与周围的很多种生物有着错综复杂的联系，好像一张无形的网和无数的网结把所有生物都直接或间接地联系起来。(3)食物网与生态系统抵抗外力干扰能力强弱的关系：食物网越复杂，生态系统抵抗外力干扰的能力就越强；食物网越简单，生态系统就越容易发生波动和毁灭。热带雨林是地球上最稳定的生态系统，而苔原则是最脆弱的生态系统。2．营养级(1)概念：营养级是指处于食物链某一环节上的全部生物的总和。(2)分级及特点：①所有绿色植物都处于食物链的起点，它们构成了第一营养级，即生产者属于第一营养级，所有以植物为食的动物属第二营养级，第三营养级则包括全部以植食动物为食的肉食动物，以此类推。②通常营养级的位置越高，归属这个营养级的生物种类、数量和能量就越少。1．假如一个岛屿上只有草、鹿和狼，在这种情况下，如果狼首先灭绝，则草的数量怎么变化？提示：减少。2．食物网的复杂程度主要取决于什么？提示：有食物联系的生物种类而非取决于生物的数量。3．营养级的级别与生物种类、数量和能量之间有什么关系？理由是什么？提示：营养级越高，归属于该营养级的生物种类、数量和能量越少。因为能量随食物链逐级递减，营养级越高，能量越少。4．分析下图，思考：(1)图示食物网中包含__________条食物链。(2)图中属于次级消费者的生物是：______________。(3)写出图中含营养级最多的食物链：______________________________________。(4)图中猫头鹰同时占有第________________营养级。(5)猫头鹰所在的最短的食物链是：____________。(6)该图作为生态系统缺少的成分：_____________________________________。(7)从图中可以看出，青蛙和蜘蛛之间的关系是：____________________________。提示：(1)8(2)狐、猫头鹰、吃虫的鸟、蜘蛛、青蛙、蛇(3)草→食草昆虫→蜘蛛→青蛙→蛇→猫头鹰(4)三、四、五、六(5)草→鼠→猫头鹰(6)非生物的物质和能量、分解者(7)竞争和捕食1．有关食物网的分析某生态系统中部分生物的食物关系如右图，其形成原因及各种生物之间的关系分析如下：(1)形成原因：生态系统中生物之间的食性关系是复杂的，一种生物可以摄食多种其他生物，一种生物也可以被多种生物所摄食。(2)各种生物之间的关系：在食物网中，有时两种生物之间既是捕食关系又是竞争关系。如在该食物网中，鹰与蛇之间既是捕食关系，又是竞争关系(因为它们都以鼠为食)。(3)食物链(网)中各环节生物数量变化关系：①处于食物链的第一营养级生物减少的情况：第一营养级生物数量减少会导致其他生物都减少，即出现连锁反应，因为第一营养级生物是其他生物直接或间接的食物来源。②天敌减少的情况：天敌减少，则被捕食者数量增加。但随着数量增加，种内斗争加剧，种群密度下降，直到趋于稳定，但结果比原来数量要大。③中间营养级生物减少的情况：如上图所示食物网中，鼠的数量突然减少，以它为食的蛇的数量也将减少，鹰要过多地捕食食草鸟和兔，从而导致兔和鸟减少，但因为鹰不只捕食鼠和蛇，它可依靠其他食物来源来维持数量基本不变。(4)查食物网中有几条食物链的方法——分枝法。即：以生产者(第一营养级)为起点，查出它有几种捕食者——初级消费者(第二营养级)，然后再以每一种初级消费者为起点，查出它有几种捕食者——次级消费者(第三营养级)，以此类推。2．食物链中营养级与消费者级别的划分食物链草―→兔―→狐―→狼生态系统的成分生产者初级消费者次级消费者三级消费者营养级别第一营养级第二营养级第三营养级第四营养级所属类型主要是绿色植物植食性动物小型肉食性动物大型肉食性动物营养状况自养异养异养异养生态金字塔1．概念生态金字塔是指各营养级之间的某种数量关系，可采用生物量单位、能量单位和个体数量单位。图示如下：能量金字塔数量金字塔生物量金字塔2．特点生态金字塔通常都是下宽上窄的正金字塔图形，但也有倒金字塔形的，其中数量金字塔在夏季的温带森林中可呈倒金字塔形，生物量金字塔也有倒置的，但能量金字塔绝不会有倒置的，能量从一个营养级流向下一个营养级总是逐渐减少的，这一点任何生态系统都不会有例外。1．如果把每个营养级的生物量及生物数量关系用能量金字塔的方式表示出来，是不是也是正金字塔形？有没有例外？提示：一般情况下，也是正金字塔形。但是有时候会出现倒置的塔形。例如，在海洋生态系统中，由于生产者(浮游植物)的个体小，寿命短，又会不断地被浮游动物吃掉，所以某一时刻调查到的浮游植物的生物量可能低于浮游动物的生物量。当然，总的来看，一年中流过浮游植物的总能量还是比流过浮游动物的要多。同理，成千上万只昆虫生活在一株大树上，该数量金字塔的塔形也会发生倒置。2．能量金字塔绝不会倒立，说明能量流动有什么特点？特点：逐级递减。三种生态金字塔的比较类型项目能量金字塔数量金字塔生物量金字塔特点正金字塔形一般为正金字塔形，有一般为正金字塔形时会出现倒金字塔形象征含义能量沿食物链流动过程中具有逐级递减的特性生物个体数目在食物链中随营养级升高而逐级递减生物量(现存生物中有机物的总质量)沿食物链随营养级升高而逐级递减每一阶含义食物链中每一营养级生物所含的总能量每一营养级生物个体的总数目每一营养级现存生物中有机物的总质量初级生产量、生物量、次级生产量1．初级生产量初级生产量是指绿色植物通过光合作用所制造的有机物质或所固定的能量。初级生产量的单位通常是g/(m2·a)或J/(m2·a)。2．净初级生产量在初级生产量中，有一部分是被植物的呼吸(R)消耗掉了，剩下的才用于植物的生长和繁殖，这就是净初级生产量(NP)，而将包括呼吸消耗在内的全部生产量，称为总初级生产量(GP)，三者之间的关系是GP＝NP＋R。3．生物量生物量实际上就是净生产量在某一调查时刻前的积累量，生物量(干重)的单位通常用g/m2或J/m2表示，若GP－R0，则生物量增加；GP－R0，则生物量减少，GP－R＝0，则生物量不变。4．次级生产量(1)概念：动物性有机物质是靠动物吃植物、吃其他动物和吃一切现成有机物质而生产出来的，这类生产在生态系统中是第二次的有机物质生产，故称次级生产量。(2)次级生产者与次级生产量：凡是异养生物(包括各种分解者)都属于次级生产者。在海洋生态系统中，植食性动物利用藻类的效率比陆地动物利用植物效率高，由于这个特点，海洋的初级生产量之和虽然只有陆地初级生产量的1/2，但海洋的次级生产量比陆地次级生产量多。1．如何理解“没有初级生产量就没有消费者和分解者，也就不会有生态系统”？提示：生态系统中所有消费者和分解者都直接或间接地依赖初级生产量。2．陆地生态系统中热带雨林的净初级生产量为2000g/(m2·a)，北方针叶林是800g/(m2·a)，苔原是140g/(m2·a)；海洋生态系统中珊瑚礁和藻床是2000g/(m2·a)，河口是1800g/(m2·a)，大陆架是360g/(m2·a)，开阔大洋是127g/(m2·a)，这些数值说明净初级生产量的特点是什么？提示：地球各地不同生态系统的净初级生产量受温度、光照与雨量影响，差异性很大。3．观察教材P107图6－7，分析初级生产量、次级生产量、生物量之间关系？提示：1．初级生产量、生物