生態(tài)系統(tǒng)的概念

1、生態(tài)系統(tǒng)的概念、類(lèi)型、結(jié)構(gòu)和功能【學(xué)習(xí)內(nèi)容概述】生態(tài)系統(tǒng)是由生物群落與它的無(wú)機(jī)環(huán)境相互作用形成的統(tǒng)一整體；由生物成分（生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者）和非生物成分兩部分組成，食物鏈和食物網(wǎng)是生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)形式；在此結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上能夠?qū)崿F(xiàn)生物生產(chǎn)、能量流動(dòng)、物質(zhì)循環(huán)和信息交流等功能，其中能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)的兩大功能；能量流動(dòng)具有單相流動(dòng)和逐級(jí)遞減（遵循110法則）的特點(diǎn)；物質(zhì)循環(huán)帶有全球性（生物地化循環(huán)）的特點(diǎn)；生物圈是最大的生態(tài)系統(tǒng)。【知識(shí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和知識(shí)點(diǎn)歸納】生態(tài)系統(tǒng)的概念和類(lèi)型生態(tài)系統(tǒng)的概念要素1一定空間和時(shí)間內(nèi)（區(qū)域特征）2生物群落與非生物環(huán)境之間（組成成分）3通過(guò)能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)相

2、互作用的自然系統(tǒng)（功能特征）4生態(tài)系統(tǒng)是生物圈的結(jié)構(gòu)和功能單位生態(tài)系統(tǒng)的類(lèi)型1.分類(lèi)陸地生態(tài)系統(tǒng)水域生態(tài)系統(tǒng)海洋生態(tài)系淡水生態(tài)系森林生態(tài)系草原生態(tài)系農(nóng)田生態(tài)系荒漠生態(tài)系凍原和極地海岸生態(tài)系上涌帶生態(tài)系淺海生態(tài)系遠(yuǎn)洋生態(tài)系海島和珊瑚礁等河流生態(tài)系溪流生態(tài)系湖泊生態(tài)系池塘生態(tài)系2主要類(lèi)型特征主要類(lèi)型群落環(huán)境群落特征森林生態(tài)系濕潤(rùn)或比較濕潤(rùn)的地區(qū)物種多，植物以喬木為主，樹(shù)棲攀援動(dòng)物多，種群密度穩(wěn)定，群落結(jié)構(gòu)復(fù)雜穩(wěn)定草原生態(tài)系年降水量少的地區(qū)物種少，植物以草本為主，善跑或穴居動(dòng)物多，種群密度易變，群落結(jié)構(gòu)一般、不穩(wěn)定農(nóng)業(yè)生態(tài)系農(nóng)作物種植區(qū)作物種類(lèi)少，種群密度大；群落結(jié)構(gòu)單一而不大穩(wěn)定海洋生態(tài)系整個(gè)海洋

3、，類(lèi)型多分布各異微小浮游植物為主，有大型藻類(lèi)，各類(lèi)動(dòng)物集中于200m以上水層，底棲動(dòng)物適應(yīng)性特殊淡水生態(tài)系陸地淡水水域淺水區(qū)為水生和沼澤植物，深水區(qū)表層為浮游植物，主要有浮游動(dòng)物、魚(yú)類(lèi)和底棲動(dòng)物3濕地生態(tài)系統(tǒng)范圍：沼澤、湖泊、河流、河口、灘涂、紅樹(shù)林、珊瑚灘等生物資源豐富，生產(chǎn)力高。如我國(guó)濕地植物2750種，其中高等植物1380種；動(dòng)物1500種，其中水禽250種、魚(yú)類(lèi)1040種（淡水魚(yú)500種，占世界淡水魚(yú)物種數(shù)80%）。 具有調(diào)節(jié)氣候、蓄洪防洪、促淤造陸、降解污染等功能 提供糧食、肉類(lèi)、魚(yú)、藥材、能源、水源、工業(yè)原料等 湖沼海岸風(fēng)光4城市生態(tài)系的特點(diǎn)屬于人工生態(tài)系統(tǒng)的范疇人既是系統(tǒng)的組成之

4、一，又起著支配作用自身脆弱，對(duì)其他生態(tài)系統(tǒng)有很大的依賴性能對(duì)其他生態(tài)系統(tǒng)造成干擾和沖擊生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)生態(tài)系統(tǒng)的成分1生態(tài)組分的類(lèi)別 2三大功能類(lèi)群的代謝方式及地位類(lèi)群代謝方式及特點(diǎn)功能地位生產(chǎn)者消費(fèi)者分解者將無(wú)機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)橘A能有機(jī)物（自養(yǎng)型）直接或間接以植物為食（異養(yǎng)型）分解動(dòng)植物遺體或遺物（異養(yǎng)型）主要成分重要作用不可缺少3生態(tài)成分之間的關(guān)系 生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)1指功能類(lèi)群間以營(yíng)養(yǎng)為紐帶的結(jié)構(gòu)聯(lián)系2營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)形式食物鏈：生物之間單方向食物連結(jié)食物網(wǎng)：生物之間多方向食物連結(jié)3營(yíng)養(yǎng)級(jí)（層次）食物鏈中每個(gè)環(huán)節(jié)的生物同一營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物利用相同資源生產(chǎn)者為I級(jí)，食草動(dòng)物為II級(jí)，小型食肉動(dòng)物為III級(jí)大型食肉

5、動(dòng)物可能占有多個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)食物鏈的營(yíng)養(yǎng)級(jí)一般不超過(guò)5級(jí)4食物鏈和食物網(wǎng)是物質(zhì)和能量流動(dòng)的渠道 生態(tài)系統(tǒng)的功能生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)開(kāi)放的動(dòng)態(tài)功能系統(tǒng)1生態(tài)系統(tǒng)處于不斷發(fā)展和變化之中2與環(huán)境不斷地進(jìn)行物質(zhì)交流和能量交換3通過(guò)功能類(lèi)群之間的營(yíng)養(yǎng)聯(lián)系實(shí)現(xiàn)“自我維持”4具有生物生產(chǎn)、能量流動(dòng)、物質(zhì)循環(huán)、信息交流等基本功能生物生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)和能量的源泉1初級(jí)生產(chǎn)：主要指綠色植物的光合作用2次級(jí)生產(chǎn)：指異養(yǎng)生物對(duì)初級(jí)生產(chǎn)品的利用和再生產(chǎn)能量流動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)能量轉(zhuǎn)移的過(guò)程1過(guò)程起點(diǎn)：始于生產(chǎn)者固定太陽(yáng)能 （輸入能量）渠道：沿食物鏈的營(yíng)養(yǎng)級(jí)依次傳遞（轉(zhuǎn)移能量）終點(diǎn)：最終以呼吸熱的形式散失 （輸出能量）2特點(diǎn)（以賽達(dá)伯格湖的能流

6、分析資料為例） 傳遞方向：?jiǎn)蜗蛄鲃?dòng)（既不能循環(huán)流動(dòng)，也不能逆向流動(dòng)）傳遞效率：逐級(jí)遞減，傳遞效率為10%20%（遵循1/10法則）3能量金字塔 以各個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能值繪制，形象地表示能流特點(diǎn) 4能流分析意義使能量流向有益于人類(lèi)的生產(chǎn)和生活物質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)生命元素的運(yùn)動(dòng)形式1物質(zhì)循環(huán)是指群落與環(huán)境之間生命基本元素的循環(huán)運(yùn)動(dòng)，包括：系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)輸入與輸出，以及營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的交換過(guò)程系統(tǒng)間的物質(zhì)交換，以及大氣圈、水圈和巖石圈之間的調(diào)節(jié)過(guò)程2實(shí)例：碳循環(huán)帶有全球性質(zhì)（生物地球化學(xué)循環(huán)）庫(kù)巖石圈大氣圈水圈生物群落碳素貯存形式無(wú)機(jī)鹽CO2HCO3-有機(jī)態(tài)是否參與交換-+氣態(tài)型（主要以CO2形式循環(huán)）光合作用是CO2

7、進(jìn)入群落途徑碳素通過(guò)細(xì)胞呼吸、微生物分解、化石燃料利用等返回?zé)o機(jī)環(huán)境3物質(zhì)流與能流的關(guān)系系統(tǒng)內(nèi)渠道相同，且能流伴隨物質(zhì)流。生物圈的物質(zhì)呈往復(fù)循環(huán)運(yùn)動(dòng)；能量呈單向流動(dòng)?！局攸c(diǎn)、難點(diǎn)、拓展知識(shí)解析】生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)生態(tài)系統(tǒng)的空間結(jié)構(gòu)：從空間結(jié)構(gòu)來(lái)考慮，任何一個(gè)自然生態(tài)系統(tǒng)都有分層現(xiàn)象。各生態(tài)系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)布局上有一致性。上層陽(yáng)光充足，集中分布著綠色植物或藻類(lèi)，有利于光合作用，故上層稱(chēng)為綠帶，或光合作用層。在綠帶以下為異養(yǎng)層或分解層。生態(tài)系統(tǒng)中的分層有利于生物充分利用陽(yáng)光、水分、養(yǎng)料和空間。生態(tài)系統(tǒng)是生產(chǎn)者和消費(fèi)者、消費(fèi)者和消費(fèi)者之間的相互作用和相互聯(lián)系，彼此交織在一起。生態(tài)系統(tǒng)的邊界具有不確定性，主要是

8、由于生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者在空間的位置上變動(dòng)所引起的，其結(jié)構(gòu)較為疏松，一般認(rèn)為生態(tài)系統(tǒng)范圍越大，結(jié)構(gòu)越疏松。生態(tài)系統(tǒng)的時(shí)間結(jié)構(gòu)：生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和外貌也會(huì)隨時(shí)間不同而變化。這反映出生態(tài)系統(tǒng)在時(shí)間上的動(dòng)態(tài)。一般以三個(gè)時(shí)間量度上來(lái)考察。一是長(zhǎng)時(shí)間量度，以生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)化為主要內(nèi)容；二是中等時(shí)間量度，以群落演替為主要內(nèi)容；三是以晝夜、季節(jié)和年份等短時(shí)間量度的周期性變化。這種短時(shí)間周期性變化在生態(tài)系統(tǒng)中較為普遍。生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)：生態(tài)系統(tǒng)中各種成分之間最本質(zhì)的聯(lián)系是通過(guò)營(yíng)養(yǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)食物鏈?zhǔn)澄锞W(wǎng)把生物與非生物、生產(chǎn)者與消費(fèi)者、消費(fèi)者與分解者連成一個(gè)整體。食物鏈?zhǔn)侵干鷳B(tài)系統(tǒng)內(nèi)不同生物之間在營(yíng)

9、養(yǎng)關(guān)系中形成的一環(huán)套一環(huán)似鏈條式的關(guān)系，即物質(zhì)和能量從植物開(kāi)始，然后一級(jí)一級(jí)的轉(zhuǎn)移到大型食肉動(dòng)物。食物鏈上的每一個(gè)環(huán)節(jié)稱(chēng)為營(yíng)養(yǎng)級(jí)。根據(jù)起點(diǎn)不同可以分為牧食食物鏈（草食食物鏈）和腐食食物鏈（碎屑食物鏈）。生態(tài)系統(tǒng)中的食物鏈很少是單條、孤立出現(xiàn)的，往往是交叉鏈鎖，形成復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，就是食物網(wǎng)。食物網(wǎng)從形象上反映了生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)各生物有機(jī)體之間的營(yíng)養(yǎng)位置和相互關(guān)系。生態(tài)系統(tǒng)中各生物成分間，正是通過(guò)食物網(wǎng)發(fā)生直接和間接的聯(lián)系，保持著生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的穩(wěn)定性。生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)不是固定不變的，而是不斷發(fā)生變化的。生物放大生物可以在食物鏈上使有毒物質(zhì)逐級(jí)增大。在食物鏈的開(kāi)始，有毒物質(zhì)濃度較低，隨著營(yíng)養(yǎng)級(jí)

10、的升高，有毒物質(zhì)濃度逐漸增大，百倍、千倍，甚至可以達(dá)到萬(wàn)倍、百萬(wàn)倍。最終毒害處于較高營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物。人往往處于食物鏈的頂端，所以，應(yīng)十分注意這個(gè)問(wèn)題。生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者生產(chǎn)者：包括所有的綠色植物和某些細(xì)菌，是生態(tài)系統(tǒng)中最積極的因素。綠色植物利用太陽(yáng)能將二氧化碳和水等無(wú)機(jī)物合成糖和淀粉等有機(jī)物，并放出氧氣。這個(gè)光合作用的過(guò)程直接或間接的為人類(lèi)和無(wú)數(shù)生物提供著進(jìn)行生命活動(dòng)所必需的能量和物質(zhì)。消費(fèi)者：指各類(lèi)動(dòng)物。他們不能制造有機(jī)物質(zhì)，而是直接或間接地依賴于生產(chǎn)者所制造的有機(jī)物。根據(jù)不同的取食地位分為不同等級(jí)。消費(fèi)者在生態(tài)系統(tǒng)中起著重要的作用。不僅對(duì)初級(jí)生產(chǎn)物起著加工、再生產(chǎn)的作用，而且許多消費(fèi)者對(duì)

11、其他生物種群數(shù)量起著調(diào)控的作用。分解者：都是異養(yǎng)生物，如細(xì)菌、真菌、放線菌及土壤原生動(dòng)物和一些小型無(wú)脊椎動(dòng)物。這些微生物在生態(tài)系統(tǒng)中連續(xù)的進(jìn)行著分解作用，把復(fù)雜的有機(jī)物質(zhì)逐步分解為簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物。最終以無(wú)機(jī)物的形式回歸到環(huán)境中，成為自養(yǎng)生物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。具有更重要的生態(tài)學(xué)意義的是，每一種天然發(fā)生的有機(jī)物都能被已經(jīng)存在于自然界中的微生物所分解?！纠}解析】1、在生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)，以枯木、糞便等腐敗物質(zhì)為食的甲蟲(chóng)、白蟻、皮蠹、糞金龜子、蚯蚓和軟體動(dòng)物等屬于（ ）A 初級(jí)消費(fèi)者 B 次級(jí)消費(fèi)者 C 三級(jí)消費(fèi)者者 D 分解者答案：D解析：分解者：都是異養(yǎng)生物，如細(xì)菌、真菌、放線菌及土壤原生動(dòng)物和一些小型無(wú)脊椎動(dòng)

12、物。這些微生物在生態(tài)系統(tǒng)中連續(xù)的進(jìn)行著分解作用，把復(fù)雜的有機(jī)物質(zhì)逐步分解為簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物。2、形成食物鏈和食物網(wǎng)的實(shí)質(zhì)是（ ）A 生物間的食物聯(lián)系B 生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)C 能量和物質(zhì)從一種生物流向另一生物D 功能類(lèi)群之間的營(yíng)養(yǎng)聯(lián)系答案：C解析：攝食關(guān)系是生命網(wǎng)的主線，每種生物都因?yàn)閷?duì)物質(zhì)和能量的需要而與其他生物緊密聯(lián)系在一起。3、在一個(gè)陽(yáng)光明媚的小島上，樹(shù)木雜草茂盛，樹(shù)上棲息著小益鳥(niǎo)和貓頭鷹，地面上有田鼠、青蛙和蛇，此外還有昆蟲(chóng)、細(xì)菌和真菌等。該海島生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)生物量最大的營(yíng)養(yǎng)級(jí)別的生物有_。系統(tǒng)中處于第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物有_。系統(tǒng)中占有3個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)別的生物有_。畫(huà)出該系統(tǒng)由生產(chǎn)者和消費(fèi)者構(gòu)成的食物鏈和

13、食物網(wǎng)的圖解 食物鏈和食物網(wǎng)的圖解參考答案：樹(shù)木雜草。蛙、小鳥(niǎo)、蛇、貓頭鷹。貓頭鷹（35級(jí)） 4、1977年，科學(xué)家在深海中的火山口周?chē)l(fā)現(xiàn)熱泉。熱泉噴出的海水溫度超過(guò)300攝氏度，并且富含硫化氫和硫酸鹽。令人驚奇的是，在這樣的海水中，竟發(fā)現(xiàn)大量的硫細(xì)菌。這些細(xì)菌通過(guò)氧化硫化物和還原二氧化碳來(lái)制造有機(jī)物，在熱泉口周?chē)€發(fā)現(xiàn)多種無(wú)脊椎動(dòng)物，如大海蛤、蟹、管水母、沒(méi)有口也沒(méi)有消化道的管居環(huán)節(jié)動(dòng)物等。近20年來(lái)，人們不斷在深海發(fā)現(xiàn)這樣的熱泉生態(tài)系統(tǒng)。有些科學(xué)家認(rèn)為熱泉口的環(huán)境與地球上早期生命所處的環(huán)境類(lèi)似。請(qǐng)根據(jù)以上材料回答：(1)上述硫細(xì)菌的同化作用類(lèi)型是_。(2)與一般生態(tài)系統(tǒng)相比，深海熱泉生態(tài)

14、系統(tǒng)有哪些特殊之處？(3)研究深海熱泉生態(tài)系統(tǒng)有什么意義？解析：生態(tài)系統(tǒng)由生物組分和非生物組分組成，生物組分包括生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者，不論是復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)還是簡(jiǎn)單的生態(tài)系統(tǒng)其組分的類(lèi)型都是一樣的，所不同的是組分的組成有差異。這道題考查對(duì)新情境新資料的理解、分析能力；對(duì)已有知識(shí)的理解和遷移應(yīng)用的能力以及對(duì)比總結(jié)的能力。參考答案：(1)化能自養(yǎng)型(2)能源是化學(xué)能，不是太陽(yáng)能。生產(chǎn)者是化能自養(yǎng)細(xì)菌，不是綠色植物。無(wú)機(jī)環(huán)境是高溫、高壓、無(wú)光環(huán)境，不是常溫、常壓、有光環(huán)境。(3)豐富人們對(duì)生物適應(yīng)性或多樣性的認(rèn)識(shí)。對(duì)研究生物抗高溫、抗高壓的機(jī)理有重要價(jià)值。對(duì)研究生命的起源和生物進(jìn)化有一定意義。5、右

15、圖是某生態(tài)系統(tǒng)中食物網(wǎng)簡(jiǎn)圖，圖中甲庚代表各種不同的生物。請(qǐng)據(jù)圖分析回答：(1)此生態(tài)系統(tǒng)中作為生產(chǎn)者的生物是_；作為次級(jí)消費(fèi)者的生物是_。(2)若此生態(tài)系統(tǒng)受到重金屬鹽污染，那么在體內(nèi)積存重金屬污染物最多的生物是_。(3)生物甲與己的關(guān)系是_。(4)該生態(tài)系統(tǒng)只表示了部分成分，圖中未表示的成分有_。(5)已知各營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的能量轉(zhuǎn)化效率為10，若一種生物攝食兩種下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物，且它們被攝食的生物量相等，則丁每增加10千克生物量，需消耗生產(chǎn)者_(dá)千克。解析：食物鏈和食物網(wǎng)是生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)，是生物間由于食物關(guān)系而形成的聯(lián)系。生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)就是沿著這個(gè)渠道進(jìn)行的。能量流動(dòng)遵循1/10

16、法則，物質(zhì)循環(huán)是整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中的生物地化循環(huán)。一些污染物可以通過(guò)生物富集作用在生物體內(nèi)堆積。這道題考查對(duì)資料的分析能力和對(duì)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力。參考答案：(1)戊；甲、乙、丁。(2)丙。(3)捕食和競(jìng)爭(zhēng)。(4)非生物成分和分解者。(5)3250千克6、右圖為碳元素在生態(tài)系統(tǒng)中循環(huán)的模式圖，圖中“圓圈”表示生態(tài)系統(tǒng)的生物成分，“箭頭”表示過(guò)程。請(qǐng)據(jù)圖回答：（1）3為_(kāi)， 4為 _。（2）6為_(kāi)， 7為_(kāi)（3）碳元素在生物群落內(nèi)部傳遞是沿_實(shí)現(xiàn)的。（4）陸地生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈中占有碳元素最多的營(yíng)養(yǎng)級(jí)是 _。解析：生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)是生物地化循環(huán)，物質(zhì)在生物群落中沿著食物鏈傳遞，最終都通過(guò)分解者的分解

17、進(jìn)入無(wú)機(jī)環(huán)境。這道題考查對(duì)圖表的分析能力和對(duì)知識(shí)的理解應(yīng)用能力。參考答案：（1）分解者；為大氣中二氧化碳庫(kù)。（2）光合作用；呼吸作用。（3）食物鏈。（4）生產(chǎn)者。7、有人連續(xù)幾年在4月至7月間，對(duì)某湖泊生態(tài)系統(tǒng)中幾種生態(tài)因子進(jìn)行調(diào)查，幾年的調(diào)查結(jié)果基本一致，對(duì)調(diào)查數(shù)據(jù)整理如下圖（曲線僅示變化趨勢(shì)）。 請(qǐng)通過(guò)分析圖中所示各生態(tài)因子的變化及相互關(guān)系問(wèn)答：（1）在4月至7月間，該生態(tài)系統(tǒng)中浮游植物光合作用合成有機(jī)物的凈生產(chǎn)量（總生產(chǎn)量減去呼吸消耗量）發(fā)生較大變動(dòng)，影響這種變動(dòng)的非生物因素主要是什么？判斷的依據(jù)是什么？（2）在4月至5月上旬，該生態(tài)系統(tǒng)中浮游植物光合作用合成有機(jī)物的凈生產(chǎn)量和現(xiàn)存浮游植物有機(jī)物總量均明顯增加，其主要原因是什么？在5月中旬開(kāi)始，兩者有明顯下降，主要原因是什么？（3）在5月下旬至6月上旬，該生態(tài)系統(tǒng)中浮游植物光合作用合成有機(jī)物的凈生產(chǎn)量出現(xiàn)迅速增長(zhǎng)，但這段時(shí)間內(nèi)，現(xiàn)存浮游植