高中生物-第一节-生态系统和生物圈知识导航-苏教版.doc

第一节生态系统和生物圈知识梳理1.环境对生物非常重要（1）对于单个个体而言，其周围的一切客观存在都是它的环境。生物体外部的全部环境因素称为环境因子，包括生物因子和非生物因子。（2）对生物生长、发育、繁殖、行为和分布等有直接或间接影响的环境因子，称为生态因子。（3）生态因子在低于或超过生物体的耐受极限时均可成为限制因子，例如：苹果、梨适宜在亚热带地区种植，限制因子为温度，马尾松主要分布在海拔1 200 m以下的地区，限制因子为海拔高度。光照、水分和土壤以及其他的生物等生态因子对生物的生存都有一定的影响。2.生物与环境构成生态系统（1）生态系统是指在一定的空间内生物成分和非生物成分通过物质循环、能量流动和信息传递，相互作用、相互依存而构成的一个生态学功能单位。生态系统的成分包括生产者、消费者、分解者，非生物成分包括无机物质、空气、阳光、温度和水等。（2）生态系统中的生物成分，可分为三大功能类群：生产者是生态系统中最基本、最关键的生物成分，主要是指绿色植物，被称为第一营养级。消费者和分解者直接或间接以生产者为生，消费者主要是指以其他生物为食的各种动物，其中直接取食植物的为第二营养级，又叫一级消费者，依次类推。分解者主要是某些细菌和真菌。（3）生态系统中的生物由于营养联系而形成的结构称为食物链，生态系统中的许多食物链相互交错形成更为复杂的网状食物关系叫做食物网，以确保生态系统的稳定性。3.生物圈是最大的生态系统（1）生态系统的分类：水域生态系统包括：海洋生态系统和淡水生态系统。陆地生态系统包括：森林生态系统、草原生态系统、冻原生态系统、荒漠生态系统等自然生态系统，以及农业生态系统、城市生态系统等人工生态系统。知识导学1.学习生态系统的成分时，可以结合自己制作的“生态瓶”，观察各个瓶中的生态状况，分析生态瓶中生态系统的组成成分，在这个基础上将生态瓶与教科书图47各种各样的生态系统进行比较，找出这些生态系统组成上的共同点，即都有植物、动物、微生物和非生物成分。然后讨论下列问题：（1）植物的同化作用类型及在生态系统中的作用。（2）动物的同化作用类型，根据食性不同可分哪几类。（3）每年都有大量的植物枯枝落叶和动物遗体及粪便落到地球表面，日积月累为什么没有堆积成山?2.关于食物链和食物网，要充分利用探究活动“研究生态系统的食物链和食物网”，可通过分组讨论的形式完成探究活动后的3个分析讨论题，然后找出图中的食物链条数，借此了解食物网的成因及陆地生态系统常见的生物之间的捕食关系。疑难突破1.应从哪些方面去理解生态系统的概念？剖析：（1）生态系统的基本组成：非生物环境为生物群落的存在和发展提供物质和能量。非生物环境与生物群落之间物质与能量的转化关系，是依赖生物群落内不同生物的生理活动来完成的，与光合作用、化能合成作用及生物的细胞呼吸及分解者的分解作用密切相关。（2）生态系统的基本功能：物质循环和能量流动。（3）生态系统在结构和功能上的统一：生物与生物之间、生物与非生物环境之间虽然可以构成或表现不同的生物关系，但都体现着物质和能量的联系，依靠物质循环和能量流动将相对独立的各个部分联系成为一个整体。四种不同的组成成分在物质循环和能量流动中所起的作用不同，但它们之间是相互依赖的关系。2.生态系统的组成成分有哪些？剖析：任何一个生态系统都是由非生物环境、生产者、消费者、分解者四种成分组成的。生态系统的每种组成成分是多种多样的，各种成分在生态系统中的地位也不一样。（1）非生物环境主要包括阳光、土壤、水、温度等，非生物环境是不可缺少的环境。（2）生产者的特征是能利用无机物合成有机物，因此除了绿色植物以外，还包括进行光合作用的细菌及进行化能合成作用的化能合成细菌等。可以说绿色植物是生态系统的主要成分，因为：从生态系统各生物成员的联系看：生态系统各生物成员是通过物质循环和能量流动相互制约的。具体途径是食物链和食物网，而食物链的基础是绿色植物。从形态结构看：绿色植物决定一个生态系统的形态结构。在生态系统中，动物和微生物都是依附于绿色植物而生存，植物的空间分布支配着动物和微生物的空间分布。植物的结构越复杂，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，生态系统的稳定性就越大，生态系统稳定性就越容易维持。从能量流动来看：生态系统流动的能量基本来源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。从物质循环来看：绿色植物是生态系统中能利用无机物合成有机物的自养生物，绿色植物通过光合作用合成的有机物是生态系统中其他生物的食物来源。因此，绿色植物的光合作用是生态系统中物质循环的最基本环节。太阳能主要依靠具有叶绿素的植物进行光合作用而进入生态系统。同时，简单的无机物质CO2和H2O被同化为含有能量的有机物，这些有机物供给自身的需要，也维持着其他全部有机体的生命活动。如果没有生产者，生态系统的物质循环和能量流动就会停止，生态系统的功能就会丧失，生态系统也就无法生存。（3）消费者的特征为消耗现存生物的有机物，所以包括除去营腐生生活的动物以外的各类动物。消费者是生态系统的能量流动和物质循环的主要渠道，在现实生态系统中是不可缺少的，但由于生产者和分解者的“桥梁”作用，所以理论上消费者并不是必需的。（4）分解者：分解者特征为将动植物遗体、排出物、残落物中的有机物分解为无机物，所以包括各类营腐生生活的细菌、真菌及蚯蚓、蜣螂等动物。如果没有分解者，动植物的遗体便会堆积如山，生态系统也将崩溃。3.食物链和食物网有什么特点?剖析：在生态系统中，各种生物之间由于食物关系而形成的一种联系叫做食物链。许多食物链彼此交织的复杂的营养关系称为食物网。食物链和食物网反映了生态系统的营养结构。生态系统中各种生物成分正是通过食物网（食物链）发生直接或间接的联系，维持着生态系统的功能和稳态。在分析食物网时，应注意以下问题：（1）每条食物链的起点总是生产者，最高点是不被其他动物所食的动物，即最高营养级。（2）同一种生物在不同的食物链中可以占有不同的营养级。（这样的生物往往位于两条或两条以上食物链的交汇点上）。（3）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。如有的生物之间既是捕食关系，又是竞争关系。（4）食物网的复杂程度主要取决于有食物联系的生物种类而非取决于生物的数量。（5）某生物减少导致其他物种变动的分析方法。处于食物链中第一营养级的生物减少而导致的其他物种变动：在某食物链中，若处于第一营养级的生物减少，则该食物链中的其他生物都减少。这是因为第一营养级是其他各种生物赖以生存的直接或间接食物来源，这一营养级生物的减少必定引起连锁反应，致使以下营养级生物数量依次减少。“天敌”一方减少对被捕食者数量变动的影响：若一条食物链中处于“天敌”地位的生物数量减少，则被捕食者数量会因此而迅速增加。但这种增加并不是无限的，而是随着数量的增加，种群密度加大，种内斗争势必加剧，再加上没有了“天敌”的“压力”，被捕食者自身素质（如奔跑速度、警惕灵敏性等）必会下降，导致流行病蔓延，老弱病残者增多，最终导致密度减少，直至相对稳定。即“天敌”减少，被捕食者先增加后减少，最后趋向稳定。若处于“中间”营养级的生物减少，另一种生物的变化情况应视具体食物链而定。4.生态系统与种群、群落的包含关系。剖析：如下图所示典题精讲例1以下可以称之为生态系统的是（）A.一个湖泊中所有的浮游生物和所有分解者B.烧杯中的取自池塘的水、泥土和浮游生物C.一个池塘中的所有水蚤和分解者D.一个鱼缸中的所有金鱼和水草思路解析：生态系统是生物群落与其无机环境的统一体，包括生物群落和无机环境两部分内容。答案：B黑色陷阱：把握生态系统的概念时忽略了“无机环境”，混淆了群落和生态系统，从而作出错误判断。变式训练 下列可以称之为生态系统的是 （）A.森林B.羊群C.消费者D.所有微生物答案：A例2在生态系统中能将太阳能转化到生物群落中的是（）A.蚯蚓B.硅藻C.硝化细菌D.酵母菌思路解析：生态系统的成分中，只有生产者能将无机环境中的能量转化为有机物中的化学能，然后通过营养关系进入生物群落。题目中的硝化细菌虽然属于生产者，但不能转化太阳能，它是通过化能合成作用合成有机物的，利用的能量是氧化氨后释放的化学能。答案：B黑色陷阱：不能准确判定生物的代谢类型是导致犯错的主要原因。变式训练 下列各组生物中，全部为生产者的一组是（）A.海带、梨树，酵母菌B.蘑菇、水绵、洋葱C.马铃薯、菠菜、乳酸菌D.硝化细菌、紫菜、苹果树思路解析：生产者都是自养型生物，A中的酵母菌、B中的蘑菇、C中的乳酸菌都是异养生物，不能作为生产者。答案：D例3在下图食物网中，同时占有两个或两个以上营养级，并且既是捕食关系又是竞争关系的两种生物是（）A.B和CB.C和DC.D和ED.E和G思路解析：该食物网中共包含了四条食物链，分别以A和F作为生产者。通过对每条食物链的分析可知：C同时占有第二、第三两个营养级；D同时占有第三、第四两个营养级；E同时占有第三、第四和第五营养级，但C、D之间仅为捕食关系；C、E之间无直接关系；D、E之间既有捕食关系，又因都以G为食，所以又为竞争关系。答案：C绿色通道：从图中看，处于生物链交点处的生物，就是占有两个或两个以上营养级的生物，生物之间的竞争关系表现为二者都要捕食同一种生物。变式训练 同一片草原上牛和羊的关系是 （）A.竞争B.捕食C.共生D.寄生答案：A例4要使一生态系统长期存在，除了非生物环境外，还至少必须具有（）A.消费者和分解者B.生产者和消费者C.生产者和分解者D.生产者和人思路解析：生产者能够将无机物转变成有机物，将无机环境中的能量转化成有机物中的化学能，因此生产者是生态系统的基础，是提供生态系统物质和能量的保证，缺少生产者，生态系统将不复存在。分解者可把动植物的尸体、排泄物和残落物等所含有的复杂有机物分解成简单的无机物，归还到无机环境中。没有分解者，动植物遗体、残骸无法分解，终将堆积如山，生态系统也会崩溃。消费者的存在可协助分解有机物，有利于维持生态平衡，但它并不是生态系统的必需成分。答案：C黑色陷阱：不能准确理解生态系统中各成分的作用，容易导致选择错误。变式训练 连接生命世界和无机自然界的两个重要环节是（）A.生产者和非生物成分B.消费者和非生物成分C.生产者和消费者D.生产者和分解者答案：D例5（2006广东卷）不同的生态系统中枯枝落叶分解的速率不同（如下表）。生态系统热带雨林温带草原北方森林冻原分解达95%所需时间（年）0.5214100造成这种分解率差异的非主要影响因素是（）A.光B.微生物C.湿度D.温度思路解析：从表中给出的数据可以看出，热带雨林生态系统中，枯枝落叶的分解速度最快，而冻原生态系统中，枯枝落叶的分解速度最慢。枯枝落叶的分解速率取决于土壤中微生物的种类及数量，而土壤中微生物种类和数量的多少，取决于非生物因素是否优越。题目给出的答案A是影响最弱的。答案：A变式训练 1（经典回放） 雅鲁藏布大峡谷地区植被分布状况是：山麓热带雨林，山腰常绿阔叶林，上层温带针叶林带，顶部高山草甸。决定这种分布状况的非生物因素是（）A.阳光B.土壤C.温度D.水分思路解析：考查影响生物垂直分布的因素。在生态系统的垂直方向上，决定植物分布不同的非生物因素是温度。答案：C变式训练 2在阳光明媚、水草丰茂的鄂尔多斯草原上，生活着牛、羊、鹿、狼、兔、鼠，还有秃鹰、苍鹰、蟑螂、细菌等，关于它们的叙述中不正确的是（）它们共同构成一个生态系统它们中的牛、羊、鹿分别组成了3个种群它们中的动物是一个生物群落它们中的腐生菌是分解者A.B.C.D.思路解析：牛、鹿、羊等是消费者，营腐生生活的细菌与真菌等是分解者，此外还包括了阳光、空气、温度、水、土壤等无机环境，即它们是由生产者、消费者、分解者及其无机环境构成的相互作用的自然系统，是一个生态系统。它们中的牛、羊、鹿分别是三种动物的总称，每一种动物会涉及到很多具体种类，因而不能把它们中的牛仅看作是一个种群。它们中的动物只是其中的一类生物，并不包括该环境中的所有生物，与群落概念不符。答案：C问题探究问题1997年，科学家在深海中的火山口周围发现热泉。热泉喷出的海水温度超过300 ，并且富含硫化氢和硫酸盐。令人惊奇的是，在这样的海水中，竟发现大量的细菌。这些细菌通过氧化硫化物和还原二氧化碳来制造有机物，在热泉口周围还发现多种无脊椎动物，如大海蛤、蟹、管水母、没有口也没有消化道的管居环节动物等。近20年来，人们不断在深海发现这样的热泉生态系统。有些科学家认为热泉口的环境与地球上早期生命所处的环境类似。请根据以上材料思考：（1）深海中没有阳光，自然也没有绿色植物的生存。而科学家却将其称作生态系统，你认为合适吗？如果真的能称作生态系统，那生产者很可能是哪类生物？其代谢类型是怎样的？（2）该发现之所以令人惊奇，是因为深海热泉有许多特殊之处，请结合有关生态系统成分的知识列举出你所发现的特殊之处。（提示：可从生产者、能源、环境等方面与常见的生态系统进行比较）（3）材料中提到：“近20年来，人们不断在深海发现这样的热泉生态系统。”科学家们之所以对其投入极大的热情，并非只为猎奇，而是因为该项研究具有深远的意义。你认为它的价值体现在哪些方面？导思：从题目给出的情境看，深海中没有阳光，自然也没有绿色植物的生存，深海中的热泉生态系统，其生产者是硫细菌，消费者是多种无脊椎动物，这些生物生活在高温（海水温度超过300 ）、高压（海水的压力）、无光照的环境中，所有这一切都与平常我们所见的生态系统不同。探究：根据所学知识可以判定此处的生产者应为化能合成型生物，又因为热泉中富含硫化氢，因此这类生物极有可能是硫细菌；热泉中的生态环境和常见的生态系统明显不同，主要体现在热泉中没有阳光，生产者不是最常见的绿色植物，温度很高、压力很大等；研究热泉生态系统有助于我们研究生物的耐高温、高压机理，有助于我们研究生命的起源问题（其他探究方向合理亦可）。（1）在无阳光的条件下生存的硫细菌（自养生物）是化能自养生物，它利用氧化硫化物获得能量，还原二氧化碳制造有机物。（2）同常见的生态系统相比，热泉生态系统的特点是：生产者合成有机物所利用的能源是化学能，不是太阳能；生产者是化能自养细菌，不是绿色植物；无机环境是高温、高压、无光环境，不同于常温、常压、有光环境。（3）该问具有开放性，根据题目给出的情境，自己发挥，可以从生物多样性、科学研究价值、生命起源与生物进化、仿生学等方面进行回答。如：丰富人们对生物适应性或多样性的认识；对研究生物抗高温、抗高压的机理有重要价值；对研究生命的起源和生物的进化有一定意义。6用心 爱心 专心