1、第五章 生态系统及其稳定性第一节 生态系统的结构【学习目标】1. 举例说出生态系统的成分及作用2. 阐明生态系统各成分之间的相互关系3.举例说明生态系统的营养结构并会分析食物链、食物网中各种群所处的营养级以及不同种群之间数量变化的影响【学法指导】从知识的横向联系上看，生态系统的能量流动、物质循环和信息传递是生态系统的主要功能，生态系统的结构决定了它的功能，最终维持生态系统的稳定性；从知识的纵向分解上看，生态系统的结构涉及的知识点有生态系统的概念、组成成分和食物链食物网等，要会判断生产者、消费者和分解者，知道食物链的书写方法，会数食物链的条数，知道生物所处的营养级和消费级。【互动探究】探究点一：
2、生态系统的成分和作用问题导引：观察图池塘生态系统图解，思考讨论下列问题：1.池塘中有哪些生物？池塘中所有的鱼类是一个种群吗？为什么？池塘中的鱼、水生植物等总称什么？池塘中除了我们看到的这些生物以外，还有哪些成分？2.在这个池塘中的生物群落和这些无机环境存在什么关系？ 3.该池塘中的各种生物在生态系统中有和作用？跟踪训练：1.下列可称为一个生态系统的是A.一个池塘中的全部鲫鱼B.一片森林中的全部动物，植物以及微生物。C.一个果园D.一块麦田中的小麦，杂草，蜘蛛，昆虫，田鼠，细菌以及真菌2.有关“生产者是生态系统的主要成分”的理解，正确的是来源:学科网生产者能将无机物合成有机物，属于自养型生物生产
3、者的细胞呼吸将有机物分解成无机物，实现了物质的循环绿色植物的蒸腾作用降低了环境温度生态系统内流动的能量全来自生产者固定的能量A B C D探究点二：食物链和食物网问题引导:经典谚语：“螳螂捕蝉，黄雀在后” 反映了什么生物现象？并用箭头表示出谈们之间的关系。跟踪训练：观察下图某食物网图，回答下列问题： 1.此食物网共有 条食物链。2.同属于第二营养级的生物有 。 3.如果蛇数量大量减少，则食虫昆虫数量变化是 。 【典例解析】1.如图是一个陆地生态系统食物网的结构模式图，下列叙述中，不正确的是A.在该食物网中，共有5条食物链存在B.在该食物网中，H处于三个不同的营养级C.若B种群中各年龄期的个体数
4、目比例适中，则该种群的密度在一段时间内会明显变大D.在该食物网中，如果C种群的数量下降10%，则H的数量不会发生明显变化【解析】A项中，在这个食物网中，从生产者到最高营养级的消费者，不重复的食物链有ABH；ACDH；ACFGH；AEDH；AEFGH，共五条，表述正确。B项中，在该食物网的五条食物链中，H分别处于第三（链中）、第四（链、中）和第五（链、中）营养级，表述也正确。C项中，先要清楚种群的年龄组成与种群增长率之间的关系。若B种群中各年龄期的个体数目比例适中，则该种群的年龄组成为稳定型，种群密度在一段时间内会保持稳定，而不会有明显变化，所以表述不正确。D项中，在该食物网中，若C种群的数量下
5、降，则可由同一营养级的其他生物（B或E）来弥补，通过食物网中生物的这种相互补偿、相互制约的自动调节机制，生态系统可维持平衡状态，生物的种类和数量能保持相对的稳定，表述正确。【答案】C2.甲、乙两个水池中各有由5个物种构成的食物网，如图所示，且这两个水池的生态系统在没有人为干扰的情况下均达到相对平衡状态。请据图回答：（1）每个水池生态系统中有 条食物链，流经该生态系统的总能量来自 所固定的太阳能。（2）假如鲫鱼的1/4食物来自绿藻，1/2来自轮虫。且该系统能量从生产者到消费者的传递效率为10%，从消费者到消费者的能量传递效率为20%。如果鲫鱼种群增加的能量为200KJ，那么其中来自绿藻和轮虫的能
6、量分别为 KJ和 KJ。（3）为增加甲水池生态系统的多样性，向池中引种了大量浮萍，一段时间后，水面长满了浮萍，水草、绿藻和轮虫相继死亡。水草死亡的最主要原因是缺少 ，轮虫死亡的主要原因是缺少 。此时该水池中食物链只剩下2条，请画出这2条食物链构成的食物网。（4）为促进生物量的增加，乙池中加入了较多的有机肥，一段时间后，池中绿藻爆发，其他4种生物陆续死亡，动物死亡的主要原因是水中缺少 。不久，绿藻也大量死亡，水体发臭。导致水体发臭的生物因素是 。【解析】：（1）食物链都是从生产者（绿藻、水草）开始，到最高营养级图中的鲫鱼为止，可以看出其中水草开始的有2条，绿藻开始的有3条，共计有5条食物链。（2
7、）如果鲫鱼种群增加的能量为200KJ，来自绿藻提供的就是50KJ，从生产者到消费者的传递效率为10%，那么需要绿藻500KJ；其中轮虫提供的就是100KJ，从消费者到消费者的能量传递效率为20%，那么就需要轮虫500KJ。（3）水面长满了浮萍，将会遮光，导致水草缺少光照而死亡，同样绿藻也大量死亡，轮虫缺少食物而死亡。五种生物死亡3种只剩下引入的浮萍和剩余2种构成两条食物链。（4）绿藻爆发覆盖水面，水中溶解氧气减少，动物死亡。最终绿藻大量死亡导致细菌大量反正消耗氧气，厌氧菌大量繁殖产生硫化氢等气体，导致水体发臭。3.回答下列问题。(1)如下图表示在一个湖泊生态系统中，生物与生物、生物与无机环境的
8、相互关系。请据图中所列关系回答：湖泊中浮游植物小鱼大鱼的食物链，属于_关系。夏天湖水深处光量减少，而湖表层浮游植物因光增强而增加，属于_关系。湖水矿质营养不足，引起浮游植物数量减少，属于_关系。夏天湖水深处含氧量下降，而湖中分解者活动旺盛，属于_关系。(2)如图表示一个草原生态系统的食物网。若狼被捕杀，数量首先会减少的是_，原因是_。若美洲狮的食物2/3来自鹿，其余来自浣熊，则一只美洲狮体重每增加3 kg，至少需要消耗青草_kg。【解析】(1)题干信息提示，该小题是通过实例来判断生物与生物，生物与无机环境之间的具体关系。食物链表示生物间的相互关系，光照增加，导致浮游植物增加，属于无机环境对生物
9、的作用；浮游植物增加导致湖水深处光量减少，属于生物对无机环境的反作用；矿质营养不足，引起浮游植物数量减少，属于无机环境对生物的作用。湖中分解者活动旺盛，耗氧多，导致湖水深处含氧量下降，属于生物对无机环境的反作用。(2)狼被捕杀，浣熊和鹿的数量上升，蝗虫是浣熊的食物，且与鹿位于同一营养级， 是食物的竞争者，所以，蝗虫的数量首先会减少。各营养级间能量的传递效率为20%时消耗的青草最少，由食物链：青草蝗虫浣熊美洲狮推出消耗的青草至少为31/320%20%20%125(kg)，由青草鹿美洲狮推出消耗青草至少为32/320%20%50(kg)，总共消耗青草12550175(kg)。【答案】(1)生物间的
10、相互无机环境对生物的作用和生物对无机环境的反作用无机环境对生物的作用生物对无机环境的反作用(2)蝗虫一方面浣熊的数量会上升，另一方面鹿和蝗虫处于同一个营养级，是食物的竞争者175【总结反思】【基础达标】一、选择题1到南极考察的科学工作者，为了保护环境，除了必须把塑料以及金属类废弃物带离南极外，还必须把人体尿液、粪便等废物带离南极，这是因为南极 A缺少生产者 B分解者很少C没有消费者 D缺乏必要的生活设施2下列关于食物链、食物网的叙述正确的是 A一种生物只能被另一种生物捕食 B食物链的环节数是无限的 C一种生物可能属于不同的营养级 D食物网上的生物之间都是捕食关系3关于下图的叙述不正确的是 A该
11、图所示成分构成了生态系统 B该图中全部生物的总和构成了生物群落 C图中处于最高营养级的生物是蛇 D图中由捕食关系而形成的食物链共5条4.下列有关生态系统组成成分的叙述，正确的是A太阳光来源于地球以外，不属于生态系统的成分B硝化细菌是自养生物，在生态系统中属于生产者C病毒是异养生物，在生态系统中属于分解者D蚯蚓是需氧生物，在生态系统中属于消费者5下列有关生态系统结构的叙述，正确的是A每种生物在生态系统中只能处在一个营养级上B动物都属于消费者，其中食草动物处于第二营养级C自养生物都是生产者，是生态系统的主要成分D细菌都属于分解者，其异化作用类型有需氧型和厌氧型两类6下列有关生态系统结构的叙述，正确
12、的是A.每种动物在生态系统中只能处在一个营养级上B.在生态系统的食物链中，营养级越高的生物体型就越大C.自养生物都是生产者，是生态系统的主要成分D.细菌和真菌都是分解者7.关于生态系统中分解者的叙述，正确的是A专门营腐生生活的细菌也不一定是分解者，而有可能是生产者或消费者B分解者将动植物遗体中的有机物分解成无机物，可以供固氮微生物再利用C分解者分解动植物遗体释放出来的能量，可供绿色植物同化作用再利用D分解者不一定都是微生物，微生物也不一定都是分解者8.森林中一棵树死了，倒在地上，苔藓、藻类、蘑菇、白蚁、蠕虫、蜘蛛和老鼠均以这棵朽木为生。它们共同构成了一个A.种群 B.群落 C.生态系统 D.生
13、物圈9一种蝇的幼虫生活在牛的体表，以牛的皮肉为食，可致牛死，牛死后尸体为细菌所分解，在生态学上，下面叙述中正确的一项是A.牛为生产者B蝇的幼虫为次级消费者C.细菌为消费者 D牛和蝇幼虫的关系为互利共生10一个完整生态系统的结构应包括A生态系统的成分、食物链、食物网 B生产者、消费者和分解者C物质循环和能量流动 D生产者、消费者和分解者及无机环境11在一个处于平衡状态的封闭生态系统内，要使其中的动物能长时间存活，必须提供A O2 B H2O C足够的有机物 D太阳能12假定在一个由草原，鹿和狼组成的相对封闭的生态系统中，把狼杀绝，鹿群的数量将会A迅速上升 B缓慢上升C保持相对稳定 D上升后又下降
14、13下列食物链中，正确的一项是A.草田鼠兔鹿 B蝗虫麻雀 鹰狼C虾鱼海豹北极熊D绿藻虾鱼鳖14在农田生态系统中，其中的两条食物链如图，如果大量捕食青蛙，造成的严重后果是A蛇的数量大大增加B虫害严重，水稻减产C老鼠大量增加危害粮食 D青蛙减少，维持于生态系统平衡15下图是某草原生态系统中部分食物网简图，据图判断下列说法正确的有( )图中所有生物构成一个生物群落 图中食物网共 有4条食物链 蛇处于多个不同营养级 青蛙和蜘蛛的关系不只是捕食 A B C D简答题16.如下图表示温带草原生态系统的食物网，请完成下列问题：(1)该食物网有_条食物链。(2)该食物网中属于第三营养级的生物_。(3)该食物网
15、中处于最高营养级的生物是_。(4)该食物网中占有两个或两个以上营养级的生物是_。(5)从生态因素角度分析，该食物网中蛇与猫头鹰的关系是_。(1)5 (2)猫头鹰、食虫鸟、蟾蜍、蛇(3)猫头鹰(4)猫头鹰和蛇 (5)捕食、竞争17.某同学为了研究环境中重金属元素对生物的污染情况，分别测定了池塘和草原生态系统中某种重金属元素在各种生物体内的质量分数，结果如下。请根据下表回答问题：生物及环境因素重金属质量分数（10-6）生物及环境因素重金属质量分数（10-6）池塘水0.02土壤0.01浮游动物2秃鹰12浮游植物0.5猫头鹰5大鱼10鼠0.2小鱼5草0.02（1）请分别写出两个生态系统中最长的一条食物
16、链：池塘生态系统：_；草原生态系统：_。（2）重金属元素在这两条食物链的各种生物体内分布有什么规律？_。（3）出现这种现象，合理的假设_。（4）在上述所给出的池塘生态系统中，属于生产者的是_，在上述所给出的草原生态系统中，属于消费者的是_。（1）浮游植物浮游动物小鱼大鱼草鼠猫头鹰秃鹰（2）越到食物链的顶端，金属元素的质量分数越大（3）生物体不能将进入体内的重金属元素排出，从而累积起来（4）浮游植物鼠、猫头鹰、秃鹰【能力提升】选择题1.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A该生态系统简单食物链可表示为CBAB种群B在第37年时间内个体数下
17、降是由于A的增加和C的减少CB和A的存在能加快该生态系统的物质循环D一定自然区域内，A、B、C三个种群中全部的生物构成生物群落2.如图所示的食物网中，由于某种原因蚱蜢大量减少，则蜘蛛数量的变化是A.增加B.减少C.基本不变 D可能增加也可能减少3.用英文字母表示不同的生物，用箭头表示食性关系，当环境发生变化时，下列哪种食物链或食物网中a种群较为稳定A. abc B. C. D. 4如图是一个陆生生态系统食物网的结构模式图。下列各项叙述中不正确的是A此生态系统中的生产者不止一个B. 辛从食物链甲丙乙丁辛获得的能量最少C若丙种群数量下降10%，辛种群不会发生明显变化D既存在竞争关系又有捕食关系的只
18、有丁和辛5下列属于生态系统食物网特征的是A.一种生物只能被另一种生物捕食B.食物链的环节数是无限的C.一种生物可能属于不同的营养级D.食物网上的生物之间都是捕食关系6.右图所示为某生态系统的食物网简图，分析回答有关问题：(1)在此食物网中共有_条食物链。(2)在此食物网中，_属于初级消 费者，处于最高营养级的生物是_。(3)在此食物网中，可以占有两个及以上不同营养级的生物有_。(4)猫头鹰在此食物网中可以占有_个不同营养级。(5)兔和食草昆虫之间的关系是_；猫头鹰与蛇之间的关系是_；食物链中各种生物之间的最根本的联系是_联系。(6)在此食物网中，最长的一条食物链是_，共有_个营养级。其中生产者
19、是_，是第_营养级；初级消费者是_，是第_营养级；次级消费者是_，是第_营养级。(7)由于捕猎的原因，猫头鹰的数量大量减少，则蛇的数量在一段时间内将会_。(8)该生态系统的主要成分是_，要维持该生态系统的稳定，在该生态系统中，除了已知的成分以外，还必须有_等。7.下图1表示一个人工白杨林中层食物网简图。苔类、物种C、G和I生活于白杨树中层的树枝表面，物种A、E和F则在白杨林中部来回飞动寻找食物。(1)图1中共有_条食物链，次级消费者是_；两者之间既有捕食关系又有竞争关系的是_。(2)如果因某种原因，物种E突然大量减少，而较长时间内发现A的数量无明显变化，这是因为_。(3)物种A的食物中各种类所
20、占比例如图2所示。若除去全部物种A，一年后，与对照地区相比，该处种类组成发生了很大变化，其中_将成为优势种，而物种E和F数量大为减少的原因_。(1)10 (2)兔、鼠、吃草籽的鸟、食草昆虫猫头鹰(3)食虫鸟、蟾蜍、蛇、猫头鹰(4)四(5)竞争捕食和竞争食物(6)草食草昆虫蜘蛛蟾蜍蛇猫头鹰6草一食草昆虫二蜘蛛三(7)增多(8)草非生物的物质和能量以及营腐生生活的细菌、真菌等分解者27、答案：(1)7I、D、AA和D(2)E在食物网中的位置可由同营养级的多种生物代替(或生态系统具有自动调节能力)(3)CC大量繁殖，占据了白杨树中层树枝的表面，使苔类不能生长，物种E和F因失去食物而数量减少答案【答案
21、】（9分）（1）5 绿藻和水草（每空1分，共2分）（2）500 500（每空1分，共2分）（3）光线 绿藻（或食物）（每空1分，共2分）【拓展延伸】“猫与牛”的故事达尔文在著名的物种起源一书中讲了一个饶有兴趣的。英国的牛主要靠优质的红三叶草为饲料，而红三叶草的兴衰与给它传粉的花蜂有很大关系。奇妙的是，丸花蜂的多少，又决定于田鼠的数量，因为田鼠吃蜂房和蜂幼虫，田鼠势旺丸花蜂便衰败。而猫吃田鼠，猫多了，田鼠就少了，丸花蜂就多了，红三叶草就兴盛了，牛就养壮了。有趣的是当时英国海军的主要食品是牛肉罐头，看起来，英国海军的强大，猫应立一功。一切生物处于普遍联系之中，这是辩证法最基本的观点，表面看起来不相
22、关的生物却盛衰依存，祸福倚伏。生物圈二号位于美国亚利桑那州图森市北部的Oracle地区，是爱德华P巴斯及其他人员主持建造的人造封闭生态系统。占地1.3万平方米，大约有8层楼高，为圆顶形密封钢架结构玻璃建筑物。“生物圈二号”建造于1987年到1989年之间，它被用于测试人类是否能在以及如何在一个封闭的生物圈中生活和工作，也探索了在未来的太空殖民中封闭生态系统可能的用途。“生物圈二号”使得人们能在不伤害地球的前提下，对生物圈进行研究与控制。“生物圈二号”的名字来源于它的原始模型“生物圈一号”，即地球。1984年，美国科学家满怀热情地在亚利桑那州的沙漠中挑选了一处地方，在那里修造了人工海洋、淡水和咸
23、水沼泽，栽植了热带雨林和热带草原，各种植物达3500种，然后，用钢架、珐琅和玻璃把它们封密起来。面积约1.3万平方米，容积为20.4万立方米。 在这个巨大的封闭建筑内，自然少不了动物，科学家挑选了猪、羊、鸡、蜂鸟和各种鱼类，总数达300种，还有各种有益的昆虫和微生物等。 里面的空气与外面的完全相同。阳光也自然采集。 现在这个生态系统中缺少的就是人了。 1991年9月26日，第一批8名科学家踌躇满志地进驻其中，进行自给自足的生活实验。人们对此也给予了极大的关注，希望他们一举成功，促使月球基地、火星基地和太空城早日诞生。 但是，进驻其中的8名科学家，不久就发现存在不少问题，如空气的含氧量减少，二氧
24、化碳浓度增加等。这年12月9日，打开吸气口，换了17000立方米的空气，占其中空气总量约1/3。即使这样，8名科学仍然只在其中生活了470多天，于1993年1月提前撤出，没有达到预计在其中生活两年的时间。而且后来透露，他们还违反初衷，暗地里带入3个月的口粮和够用两年的动物饲料；一名女科学家出外治好手指刀伤返回时，又带进一大箱行李，以及电脑文件等。 1993年3月6日，第二批7名科学家进驻，计划在其中生活10个月。他们面临的问题更多，如氧含量由原来的21降到14；由于二氧化碳和一氧化碳猛增，使人体合成维生素B12的能力减弱，危害大脑健康。而藤本植物和小草等却趁势猛长，非常繁茂，沙漠变成了草地。但高大乔木则因上层温度超高、下层温度超低而枯萎；蜜蜂等有益的昆虫大部分死亡，造成靠花粉传播而繁殖的植物几乎灭绝；相反，白蚁、蟑螂等有害的昆虫却生存了下来。 第二批科学家被迫于当年9月17日撤出。 “生物圈二号”的实验失败了，这说明建立生态循环系统包含着许多复杂的深刻的科学问题，将生命融入太空决不是简单的事情；反过来看，保护地球的生态平衡显得多么意义重大。