第一节生态系统的营养结构.doc

第1节 生态系统的结构
生态系统是当今最受人们重视的研究领域之一，全球所面临的资源与环境问题的解决，都有赖于对生态系统的结构和功能、多样性与稳定性等诸多方面的研究。

碧水、青草、牛羊……
地平线之外一片苍茫。
“小小寰球”在宇宙中旋转，
承载着它的生命之网。

问题探讨
土壤的结构和化学性质决定着什么植物能够在它上面生长，什么动物能够在其中居住。植物枝叶的遮蔽作用和根系的固着作用，能大大减缓土壤的侵蚀过程。动物粪便和动植物遗体残骸，经过细菌、真菌的分解而变为土壤中的腐殖质，使土壤更肥沃，为植物根系的发育提供了各种营养物质。

讨论：
用关键词、方框、线段和箭头等，建构生物与非生物之间关系的图示模型，并在小组内交流各自建构的模型。

本节聚焦
·如何理解生态系统的整体性？
·生态系统有哪些主要组成成分？它们是如何构成生态系统的？
·生态系统具有怎样的营养结构？

旁栏思考：
动物园里饲养着各种动物，也栽培了多种植物。一个动物园中的全部动物是一个系统吗？全部动物和植物是一个系统吗？

从群落的演替可以看出，一定区域内无机环境的状况，决定了哪些生物能够在这一区域定居和繁衍；生物群落的存在又改变着无机环境。在环境条件大体相同的地方，群落的外貌和结构往往也相近或相似。这些都说明生物群落与无机环境有着密不可分的联系。

生态系统的范围

由生物群落与它的无机环境相互作用而形成的统一整体，叫做生态系统(ecosystem)。
生态系统的空间范围有大有小。一个池塘、一片草地、一块农田、一片森林、一条河流等，都可以各自成为一个生态系统。地球上的全部生物及其无机环境的总和，构成地球上最大的生态系统——生物圈( biosphere )。

生态系统类型众多，一般可分为自然生态系统和人工生态系统两大类。自然生态系统又可分为水域生态系统和陆地生态系统。水域生态系统可进一步分为海洋生态系统、淡水生态系统等;陆地生态系统可进一步分为森林生态系统、草原生态系统、荒漠生态系统、冻原生态系统等。人工生态系统又可分为农田生态系统、人工林生态系统、果园生态系统、城市生态系统等。

生态系统具有一定的结构
为什么说生态系统是一个整体呢？我们首先来分析生态系统的组成成分，以及各组分之间的关系。

思考与讨论
在森林、草原、农田、湖泊、池塘等类型的生态系统中，挑选你和本小组同学都比较熟悉的一个生态系统，讨论以下问题：
1．这个生态系统中有哪些生物？尽可能多地列出它们的名称。
2．分析这些生物之间的食物联系，你能画出多少条食物链(food chain )？与其他同学画出的食物链进行比较，分析各自画出的食物链是否需要修改，共同完成该生态系统的食物链和食物网。
3．这个生态系统中，在食物链之外还有哪些成分？它们对这个生态系统来说是不可缺少的吗？为什么？
4．每一个生物体的生存都离不开物质和能量。这些生物都是怎样获得物质和能量的？不同种类的生物获取物质和能量的途径一样吗？
5．按照不同种类生物的营养方式和它们在生态系统中的作用，将生物进行归类。
6．联想其他生态系统的组成，对其中的生物是否也能做相同的归类？
7．参照下图所示一般系统的结构模式图，尝试画出生态系统的结构模型。

生态系统的组成成分

图5-1是一个池塘生态系统的示意图。下面就以池塘生态系统为例来分析生态系统的成分。

Ⅰ非生物物质
Ⅱ生产者
Ⅲ消费者
Ⅳ分解者

从图5-1可以看出，生态系统包括以下组成成分：

非生物的物质和能量：阳光、热能、水、空气、无机盐等。

生态系统
生产者(producer)：自养生物，主要是绿色植物。

消费者(consumer )：动物，包括植食性动物、肉食性动物、杂食性动物和寄生动物等。

分解者(decomposer)：能将动植物遗体残骸中的有机物分解成无机物，主要是细菌和真菌。

在生态系统中，生产者通过光合作用，把太阳能固定在它们所制造的有机物中。太阳能变成化学能，从而可以被生物所利用，因此，生产者可以说是生态系统的基石。消费者通过自身的新陈代谢，能将有机物转化为无机物(CO2、水、氨等)，这些无机物排出体外后又可以被生产者重新利用。可见，消费者的存在，能够加快生态系统的物质循环。此外，消费者对于植物的传粉和种子的传播等具有重要作用。分解者能将动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物。如果没有分解者，动植物的遗体和动物的排遗物会堆积如山，生态系统就会崩溃。因此，生产者、消费者和分解者是紧密联系，缺一不可的(图5-2 )。
正是由于生态系统中各组成成分之间的紧密联系，才使生态系统成为一个统一整体，具有一定的结构和功能。生态系统多种多样，但是在结构上有许多共同点，这可以用图5-3所示模型来表示。

食物链和食物网
图5—4是草地或农田生态系统中常见的一条食物链。从营养物质的流动来看，这条食物链共有五个环节，也就
想像空间
想像一个森林生态系统中，多条食物链之间相互交叉的动态情景。

是有五个营养级：生产者绿色植物属于第一营养级；直接以
植物为食的昆虫是初级消费者，属于第二营养级；次级消费
者——青蛙属于第三营养级；三级消费者——蛇属于第四营
养级；四级消费者——鹰属于第五营养级。绿色植物所固定的太阳能，能通过食物链由一个营养级向下一个营养级传递。各种动物所处的营养级并不是一成不变的。例如，图中的鹰若以青蛙为食时，它就属于第四营养
级了。

食物链上一般不超过五个营养级，想一想，这是为什么？

在生态系统中，一种绿色植物可能是多种植食性动物的食物，而一种植食性动物既可能吃多种植物，也可能被多种肉食性动物所食。许多食物链彼此相互交错连接成的复杂营养结构，就是食物网（food web,图5—5）。
错综复杂的食物网是生态系统保持相对稳定的重要条件。如果一条食物链上某种生物减少或消失，它在食物链上的位置可能会由其他生物来取代。一般认为，食物网越复杂，生态系统抵抗外界干扰的能力就越强。
食物链和食物网是生态系统的营养结构，生态系统的物质循环和能量流动就是沿着这种渠道进行的。

练习
一、基础题
1．下图是某海洋生态系统中，生产者固定太阳能与水深关系的曲线。
请据图回答以下问题:

（1）在远洋水域，从水深30 m处开始，随着水深增加，固定太阳能的数量逐渐减少，影响这一变化的主要非生物因素是什么？
（2）近海水域水深为多少时，生产者的数量最多？
（3）生活在水深100m以下的生物，从生态系统的组成成分看，主要是什么成分？

2．食物网具有的特征是：
A．每一种生物都被多种生物捕食；
B．有很多互有联系的食物链；
C．每一种动物可以吃多种植物；
D．每一种生物都只位于一条食物链上。
答[ ]
3．在生态系统中，以植食性动物为食的动物称为:
A．第二营养级； B．三级消费者；
C．次级消费者； D．初级消费者。
答[ ]

二、拓展题
一般来说，一个生态系统的食物链越多，食物网越复杂，这个生态系统抵抗外界干扰的能力与保持自身稳定的能力越强。在农田、果园等人工生态系统中，人们可以通过增加或延长食物链来提高生态系统的稳定性，同时获得更多的产品吗？