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1、必修3第5章生态系统及其稳定性制作人:吴海媛呼吸作用生态系统无机环境能量流动物质循环信息传递光合作用及化能合成作用呼吸作用呼吸作用自我调节能力非生物的物质和能量生物群落分解者消费者食物链(网)营养结构抵抗力稳定性恢复力稳定性生态系统的稳定性生产者维持本章知识网络 *考纲要求解读考纲要求考纲解读1.生态系统的结构2生态系统中物质循环和能量流动的基本规律及应用3生态系统中的信息传递4生态系统的稳定性1.生态系统中各成分作用的探究2生态农业的设计原理和特点3合理利用物质循环的特点设计生态瓶4探究生态系统中信息传递的作用5生态系统抵抗力稳定性与恢复力稳定性的关系第1节生态系统的结构一、生态系统的组成成

2、分1无机环境:即_(空气、水、无机盐等)和_(阳光、热能)。类群比较生产者消费者分解者营养方式_异养异养主要生物绿色植物_营_生活的细菌和真菌地位生态系统的_生态系统_的成分生态系统的_成分作用制造_ _,储存能量,为消费者提供食物和栖息场所加快生态系统的_,有利于植物的传粉和种子的传播分解_,供生产者重新利用思考特殊的生态系统可以不存在的成分是什么?自我校对:1.非生物的物质能量2.自养动物腐生基石最活跃关键有机物物质循环有机物思考:无机环境、生产者和分解者是任何一个自我调节的生态系统必要的基础成分,消费者的功能活动不会影响生态系统的根本性质,所以消费者不是生态系统必要的基本成分。比较项目

3、组成内容 作用 地位 非生物的物质和能量 _、热能、空气、_、无机盐等 为生物提供_和_,是生物群落赖以生存和发展的_ _成分 生产者 主要是_、也包括化能_微生物(如硝化细菌) 无机物_;光能、无机化学能有机_;为消费者提供食物和栖息场所 _成分 消费者 包括营_生活和_生活的各种生物(如菟丝子) 加快生态系统中的_;有利于植物的_和种子的传播 最活跃的成分 分解者 营腐生生活的_及腐食性的_(如蚯蚓、蜣螂) 通过分解作用将生物_、遗物分解为无机物,供_重新利用 物质完成_的关键成分 二、食物链和食物网 1食物链(1)概念:生态系统中各生物之间由于_关系而形成的一种联系。(2)特点:_是食物

4、链的开始;一条食物链一般不会超过_营养级。2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形成的复杂的_。(2)功能:生态系统_、_的渠道。答案: 一、阳光水分物质能量基础必备绿色植物自养型有机物化学能主要捕食寄生物质循环传粉微生物动物遗体生产者循环二、1.(1)食物(2)生产者5个2(1)营养结构(2)物质循环能量流动1生态系统的组成 (1)两大部分组成:生物群落和无机环境。(2)四种基本成分:生产者、消费者、分解者和非生物的物质和能量。(3)关系如下2生态系统的功能 生态系统各种组成成分之间通过能量流动、物质循环和信息传递而联系在一起,是一个具有自我调节能力的统一整体。3生

5、态系统的范围 (1)生态系统有一定的时间和空间范围。(2)生态系统的空间范围有大有小,类型多种多样,它们具有多方面的差异:分布区的气候等特点不同;生物种类及适应性特征不同;群落结构和种群密度及变化不同;生态意义不同;人的影响不同。要点二:生态系统的成分1各成分的比较比较项目 组成内容 作用 同化类型 地位 联系非生物的物质和能量阳光、热能、空气、水分、无机盐等 为生物提供物质和能量,是生物群落赖以生存和发展的基础 必备成分 生产者和分解者是联系生物群落和无机环境的两大“桥梁”,生产者和各级消费者以捕食关系建立的食物链和食物网是能量流动和物质循环的渠道生产者 主要是绿色植物,也包括化能自养型微生

6、物(如硝化细菌) 无机物有机物;光能、无机化学能有机化学能;为消费者提供食物和栖息场所 自养型 主要成分(基石) 消费者 包括营捕食生活和寄生生活的各种生物(如菟丝子) 加快生态系统中的物质循环;有利于植物的传粉和种子的传播 异养型 最活跃的成分 分解者 营腐生生活的微生物及腐食性的动物(如蚯蚓、蜣螂) 通过分解作用将生物遗体、排泄物分解为无机物,供生产者重新利用 异养型 中的关键成分 生产者是自养型生物,而有些植物如菟丝子等一些寄生植物,营养方式为异养,在生态系统中应属于消费者。绿色植物是生产者,除了绿色植物以外,一些进行化能合成作用的细菌如硝化细菌、硫细菌、铁细菌等,以及含有菌绿素的光合细

7、菌如紫硫细菌、绿硫细菌等,还有蓝藻,它们都是自养型,所以也是生产者。消费者是异养类型中的捕食或寄生类型,不包括腐生类型。如以上所述的菟丝子等一些寄生植物,还有营寄生生活的细菌或真菌,如大肠杆菌、炭疽杆菌等,都属于消费者。分解者是异养型中的腐生类型,除了营腐生生活的各种细菌、真菌外,还有以枯木、粪便等腐败物质为食的甲虫、白蚁、金龟子、蚯蚓、蜣螂及软体动物等。2.各成分相互关系具体分析:(1)非生物的物质和能量为生物提供必要的物质条件,是生态系统中物质和能量的来源,是生物群落赖以生存和发展的基础,在生态系统功能实现过程中起到了重要的作用。(2)生产者生态系统的主要成分,是生态系统存在和发展的基石。

8、生物成分与无机环境的桥梁,利用太阳能或化学能将无机物转变成含有大量能量的有机物。绿色植物的多样性和空间分布,决定一个生态系统的形态和结构的复杂程度,决定生态系统稳定性的大小。(3)消费者能加快生态系统的物质循环和能量流动,是生态系统中重要的成分,消费者之间的营养关系在生态系统稳态调节过程中能起到重要的杠杆作用,其营养关系越复杂,越有利于生态系统的自我调节。(4)分解者与生产者一样,是生物群落和无机环境的桥梁,通过自身的分解作用,将有机物转变成无机物,归还到无机环境中去,和生产者一起实现物质在生物群落和无机环境之间的循环。3生产者是生态系统基石的分析 (1)从生态系统各组成成分的联系看生态系统各

9、组成成分间是通过物质循环和能量流动相互联系的,具体渠道是食物链(网),而食物链的起点(第一营养级)是绿色植物(生产者)。(2)从生态系统的结构类型上看绿色植物决定一个生态系统的结构类型,如:以乔木为主的生态系统称森林生态系统;以草本植物为主的称草原生态系统。在生态系统中,植物的空间分布支配着动物和微生物的空间分布,植物的种类越复杂,为动物和微生物提供的生活环境就越多样,动物和微生物的种类就越丰富,生态系统的自我调节能力就越大,生态平衡也就越容易维持。(3)从物质循环角度来看绿色植物是生态系统中能利用光合作用将无机物合成为有机物的自养生物,是在物质上连接无机界与生物群落的桥梁。绿色植物的光合作用

10、产物是生态系统中其他生物直接或间接的食物来源。(4)从能量流动角度来看生态系统能量流动的起点是绿色植物固定的太阳能。没有绿色植物,消费者和分解者就不可能获得生命必需的能量。所以,绿色植物是生态系统的存在基础。 (5)从群落演替的过程看不论是初生演替还是次生演替,首先进入定居的先锋生物必定是植物。生态系统成分错误例析误区类型特例细菌都是分解者硝化细菌和光合细菌是自养型,属于生产者;寄生细菌属于消费者动物都是消费者秃鹫、蚯蚓、原生动物等以动植物残体为食的腐生动物属于分解者生产者都是绿色植物蓝藻、硝化细菌和光合细菌等自养原核生物也是生产者,应该说生产者主要是绿色植物植物都是生产者菟丝子营寄生生活,属

11、于消费者要点三:食物链和食物网的分析1食物链的分析 (1)每条食物链的起点总是生产者,最末端是不被其他动物所食的动物,即最高营养级,中间为多种动物,有任何间断都不算完整的食物链。(2)在食物链中,当某种生物大量增加时,一般会导致作为其食物的上一营养级数量减少,作为其天敌的下一营养级数量增多。(3)食物链中各营养级生物之间是相互制约的,使它们的数量始终处于一种动态变化中。这种制约可能来自于种间,也可能来自于种内。高中生物教材中的食物链,实际上是指捕食链,它是由生产者和消费者之间通过捕食关系形成的。分解者只能分解动植物的遗体残骸,不能与动植物之间形成捕食关系,所以它不参与食物链,不占营养级。2食物

12、网的分析 (1)同一种消费者在不同的食物链中,可以占有不同的营养级,如鹰可能在不同的食物链中分别占有第三、第四、第五、第六营养级。这就是说鹰在该食物网中占有四个不同的营养级。(2)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,如食虫昆虫与青蛙,二者之间可以既是捕食关系,又是竞争关系。(3)在食物网中,当某种生物因外来因素而大量增加时,一般除导致上一营养级减少,下一营养级增加外,还会导致与其有竞争关系的生物数量下降。(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,沿不同的线路分析结果不同时,应以中间环节少的为分析依据。(5)食物网的复杂程度主要取决于有食物联系

13、的生物种类而并非取决于生物的数量。(6)生物数量往往还表现出与生物的生殖周期等有关的复杂关系。即分析问题时,既要注意遵循一定的规律,还要注意事物的复杂性,如环境不同,生物可能表现出其特殊性。二、食物链、食物网1食物链(1)每条食物链的同一环节上所有生物的总和称为一个营养级,生产者永远是第一营养级,是食物链的起点,食物链的末端是不被其他动物所食的动物,即最高营养级。(2)食物链中不存在分解者和非生物的物质和能量。(3)一条食物链中的营养级一般不超过五个,因为沿食物链流动的能量是逐级递减的。2食物链(网)中各营养级生物数量的变动(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的减少会

14、导致其他生物数量都减少,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。但随着其数量的增加,种内斗争加剧,种群密度下降,直到趋于稳定,但最终结果比原来数量要大。(3)“中间”营养级生物减少的情况:如图所示食物网中,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。因为鹰不只吃蛇一种生物,它可依靠其他食物来源来维持其数量基本不变。(4)在食物网中,当某种生物因某种原因而大量减少时,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。总结:食物链和食物网反

15、映出的各种生物之间的关系(1)捕食关系:最主要的关系是捕食和被捕食的关系。(2)竞争和捕食关系:在食物网中,两种生物之间的关系也可能出现除捕食以外的相互关系。如温带草原生态系统的食物网中,蜘蛛与蟾蜍之间既有捕食关系,又存在竞争关系。【规律方法】生态系统各成分的判断关键(1)判断生产者的主要依据是是否为自养型生物,若为自养型生物,则为生产者。(2)判断消费者时要特别注意异养型、非腐生等关键词,植物、微生物都有可能成为消费者。(3)判断分解者的主要依据是能否把动植物的遗体、残枝败叶转变成无机物,即腐生生物,可能包括动物(如蚯蚓)。题型一 生态系统中各成分功能及相互关系【例1】下列关于生态系统的成分

16、的叙述,正确的是()A动物都属于消费者,其中植食性动物属于第二营养级B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C生产者属于自养型生物,是生态系统中最基本、最关键的生物成分D一种生物只能属于生态系统中的一种生物成分思路点拨:解答本题的关键有以下两个方面:准确界定生产者、消费者和分解者的概念;清楚区分生态系统中较特殊成分的归类。【标准解答】生态系统三种生物成分不是简单地分为植物(生产者)、动物(消费者)、微生物(分解者),而是根据生物本身在生态系统中的作用来区分是哪一种具体成分。A项,消费者中多数是动物,但并非所有动物都属于消费者,如营腐生生活的一些动物(蚯蚓、秃鹫等)为分解者。植物一

17、般属于第一营养级,则植食性动物属于第二营养级。B项,营腐生生活的细菌和真菌为分解者,营寄生生活的细菌、真菌属于消费者。从异化作用看,微生物一般分为需氧型、厌氧型和兼性厌氧型三类。C项,生产者是在光能或化学能促使下把无机物转变成有机物的生物,从同化类型上属于自养型生物。生产者是生态系统能量的开端,是生态系统中最基本、最关键的生物成分,生产者的多样性程度决定了生态系统的种类和稳定性。D项,一般情况下一种生物在生态系统中只属于一种成分,但个别生物或部分生物在特殊情况下可能会属于两种成分,如捕蝇草既可作为生产者,也可作为消费者。【答案】C题型二 有关生态系统营养结构的分析【例2】某温带草原里有鸟、昆虫

18、、猫头鹰、鼠、蟾蜍和蛇等6种生物,它们相互间的关系是猫头鹰捕食蛇、鼠、鸟昆虫、鸟及鼠以植物的各器官为食物蟾蜍和鸟捕食昆虫蛇吞食蟾蜍和鼠。请回答:(1)在方框内画出该生态系统的食物网。(2)此生态系统共有_条食物链。(3)占有2个或2个以上营养级的生物是_。(4)若能量转化效率为15%,那么流入猫头鹰体内能量最少的那条食物链是_。(5)既是该生态系统的主要成分,又含有最多能量的生物是_。(6)由于某种原因,昆虫大量减少,但猫头鹰的数量却变化不大,说明_。【答案】(1)(2)5(3)鸟、蛇、猫头鹰(4)植物昆虫蟾蜍蛇猫头鹰(5)植物(6)当食物网中的一条食物链中断时,能量可沿其他食物链传递至顶级营

19、养级【互动探究】(1)蛇和猫头鹰的关系是什么?(2)猫头鹰作为第四营养级的食物链有哪几条?提示:(1)竞争和捕食。(2)有2条。分别是:植物昆虫鸟猫头鹰,植物鼠蛇猫头鹰。实验方法:补充完善类实验步骤的设计思路1概念:补充完善类实验是考试中常见的考查实验类的题型,该种题型往往给出一定的实验步骤,并留下一部分内容要求进一步完善。2类型:常见的有补充完善实验步骤、补充实验假设、补充实验的预测结果及实验结论等。3解答方法:解答该种题型,应认真读题,明确题目中给定的设计思路,在此基础上进行完善。特别是在补充预测结果及结论时,务必先确定该实验是验证性实验,还是探究性实验。因为验证性实验的结果只有一种,结论

20、明确惟一,而探究性实验结果预测及结论有多种,要对假设分类讨论,一般按“如果那么”方式进行。生态系统的成分包括非生物的物质和能量、生产者、消费者和分解者。其中生产者、分解者和非生物的物质和能量对维持生态系统的稳定必不可少。设计实验对上述成分进行验证:(1)实验材料及用具:500mL锥形瓶若干个、金鱼、金鱼藻、河泥若干、橡胶塞、纸箱、清水。(2)实验步骤:取500 mL锥形瓶4个,标号1、2、3、4,分别加入约500 mL清水;_;_;_;_。(3)实验现象:_。(4)现象分析:_。【分析】这是属于典型的补充完善型实验设计题目,分析如下:(1)首先明确实验的目的:验证生态系统中的4种成分对生态系统

21、的稳定都是必不可少的。(2)理清设计的基本思路:应设置多组实验装置,建立人工生态系统,分别缺少不同的成分,观察记录各组生态系统稳定存在的时间长短。(3)确定实验变量:自变量是生态系统的4种成分,设计时不同的实验组中分别缺少不同的成分;因变量是生态系统的稳定性,即各组人工生态系统稳定存在的时间长短。(4)对照实验:应是4种成分齐全的人工生态系统。(5)最后按照要求完善实验步骤,进行实验分析。提示:(2)1号瓶中放入金鱼、河泥,塞上橡皮塞,有光照2号瓶中放入金鱼藻、金鱼,塞上橡皮塞,有光照3号瓶中放入金鱼藻、金鱼、河泥,塞上橡皮塞,放在纸箱内避光4号瓶中放入金鱼藻、金鱼、河泥,塞上橡皮塞,有光照(

22、3)4号瓶中金鱼存活最久其他瓶中金鱼均较快死亡(4)非生物因素(河泥和光照)和生产者的存在,对于生物的存活具有重要意义,在生态系统中缺一不可为探究菖蒲(一种湿地植物)对污水的净化作用,某研究小组进行了以下实验:从4个不同地点采集生活污水(1#)、工业污水(2#)、混合污水(3#)、人工池塘水(4#);分别测定4种水样的BOD(即水中有机污染物经微生物分解所需要的氧量)和总氮含量;取等量的上述4种水样,分别加入到4个相同的透明玻璃容器中,再将等量的4份菖蒲分别在4个容器中水培15天,定期观察、记录,结果表明菖蒲在各种水样中生长良好;取经过菖蒲处理的4种水样,再次测定其BOD(单位:mol/L)和

23、总氮含量(单位:mol/L)。数据整理后,如下图所示。请回答下列问题:(1)4种水样中,有机污染物浓度最高的是_。4#在实验中起_作用。(2)该实验中,可以通过观察菖蒲的_、_等生理指标来比较其在各种水样中的生长态势。(3)BOD和总氮含量的测定表明,菖蒲对污水的净化作用明显,但还需要通过进一步的实验来了解水质净化程度。现有金鱼若干条、金鱼缸4个、各种水样以及其他需要的材料用具,请你完成以下实验步骤就菖蒲对生活污水的净化程度进行定性对比实验。取4个相同的金鱼缸,编号为A、B、C、D。_。_。_。(4)其他研究发现,水浮莲、水花生、金鱼藻等湿地植物对污水的净化效果与菖蒲相似。由此看来,利用人工湿

24、地来净化污水是可以取得良好效果的。但在实际操作中,对水浮莲、水花生这类外来物种的应用必须谨慎,以防止它们对当地生态系统造成危害。原因是这些物种_ _。(5)从安全角度考虑,用于净化污水的湿地植物收获以后,不适宜作为_。【答案】(1)1#对照(2)根数根长节长(或叶数等其他可测量的指标,要求写出两项)(3)向A、B中各加入等量未处理的生活污水、池塘水,向C、D中各加入与A、B等量的经处理的生活污水、池塘水向A、B、C、D 4个鱼缸中分别放入5条同种、长势相同的金鱼,在相同且适宜条件下饲养每天定时观察,记录每个鱼缸中金鱼的生存时间(天数),取平均值,对数据进行比较、分析(4)适应性强,繁殖率高,如

25、当地缺乏天敌和强有力的竞争者,则容易泛滥成灾(5)动物饲料(2012四川卷)31(22分)回答下列、小题。(8分)为防治农田鼠害,研究人员选择若干大小相似、开放的大豆田,在边界上每隔一定距离设置适宜高度的模拟树桩,为肉食性猛禽提供栖息场所。设桩一段时间后,测得大豆田中田鼠种群密度的变化如图所示。请回答虾类问题。(1)该农田生态系统的主要成分是_,猛禽与田鼠的种间关系是_.(2)该生态系统中田鼠的种群密度是由_决定的;b点以后田鼠种群密度大幅上升,从田鼠生存环境变化的角度分析,其原因是_.(3)与曲线相比,曲线所示环境中猛禽的密度_.若在农田周围合理植树可控制鼠害,从而帮助人们合理地调整该生态系

26、统的_关系,使人们从中更多获益31题答案(22分) I.(8分) (1)大豆(1分) 捕食(1分) (2)出生率和死亡率、迁入和迁出(2分) 树冠形成有利于躲避天敌;食物增加(2分) (3)更大(1分) 能量流动(1分)【解析】I根据题意,农田生态系统的生产者是大豆。猛禽与田鼠的种间关系是捕食。对一个种群来说,种群密度大小是由出生率和死亡率、迁入和迁出来决定的。b点之后,株冠开始形成,这样有利于田鼠躲避天敌,同时,周围的生物也逐渐丰富,为田鼠提供更多的食物来源。曲线和曲线相比,桩之间的距离更小,这样可以为田鼠提供更大的生存空间,相应的也为猛禽提供更多的食物来源。这样,猛禽的密度更大。通过合理植树,控制鼠害,这样可以合理调整生态系统中的能量流动的关系,使之流向对人类最有益的部分,使人们从中更多获益。5(2011课标全国理综卷

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