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2021-2022高中生物 第5章 生态系统及其稳定性 1 生态系统的结构学案 新人教版必修3

2021-2022高中生物 第5章 生态系统及其稳定性 1 生态系统的结构学案 新人教版必修3

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第1节　生态系统的结构
课时素养目标
1.运用结构与功能观，理解生态系统的概念和组成成分。(生命观念)
2.运用结构与功能观，阐明生态系统是具有一定结构与功能的统一体。 (生命观念，科学思维)
3.形成生态系统结构的统一性，建立生态系统的结构模型。(科学思维)
4.通过演绎归纳，能够解释食物网中生物数量的变化，运用于指导生产实践。(科学思维，社会责任)
必备知识·自主学习
一、生态系统
1.概念：是由生物群落与它的无机环境相互作用而形成的统一整体。
2.范围：地球上最大的生态系统是生物圈，包括地球上全部生物及其无机环境。

二、生态系统的组成成分
1.组成：非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者。
2.生态系统是各组成成分的统一体：

“落红不是无情物，化作春泥更护花”。能把“落红”转变为“春泥”中无机盐的是生态系统的哪一种成分？
提示：分解者。
三、食物链和食物网
1.食物链：
(1)概念：生态系统中各种生物之间由于食物关系形成的一种联系。
(2)实例：草→兔→狐→狼。
2.食物网：
在一个生态系统中，许多食物链彼此相互交错连接成的复杂营养结构。

食物链中某营养级指的是不是某种生物或种群？请给出理由。
提示：不是。食物链中的某个营养级指的不是一种生物或一个种群，而是指处于该营养级的所有生物。
关键能力·合作学习
　知识点一 生态系统的组成成分及相互关系 
1.生态系统的四种组成成分的比较：
成分
实例
作用
地位
非生物
的物质
和能量
阳光、热能、空气、水、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
必需成分
生产者
主要是绿色植物，还有化能合成细菌等
将无机物转化为有机物
生态系统的基石
消费者
主要是动物，还有寄生生物
加快生态系统的物质循环，有利于植物传粉和种子传播
生态系统最活跃的成分
分解者
主要是微生物，还有以粪便、腐肉为食的动物等
将动植物遗体和排遗物分解成无机物
生态系统的关键成分
2.生态系统的组成成分关系图示：

3.生态系统的组成成分关系分析：
(1)非生物的物质和能量是生态系统中生物群落物质和能量的最终来源。
(2)生态系统的基石：生产者。生产者是唯一能通过光合作用或化能合成作用，把非生物的物质和能量转变为生物的物质和能量，固定在有机物中，从而被生物所利用。
(3)从理论上讲，消费者的活动可加速物质循环。
(4)生态系统物质循环的关键环节：分解者。如果一个生态系统中没有分解者，动植物的遗体和动物的排遗物就会堆积如山，生态系统就会崩溃。
4.生态系统成分的两种判断方法：
(1)根据模式图判断生态系统的成分：

(2)根据生物类型判断生态系统的成分。
①属于生产者的生物类型：自养型生物。
②属于消费者的生物类型：捕食或寄生异养型生物。
③属于分解者的生物类型：腐生异养型生物。

1.拓展探究：有人说“生产者就是植物，植物就是生产者”，这种观点对吗？举例说明。(科学思维)
提示：不对。生产者不一定都是植物，如硝化细菌是微生物；植物不一定都是生产者，如菟丝子是消费者。
2.拓展探究：有人说“消费者就是动物，动物就是消费者”，这种观点对吗？举例说明。(科学思维)
提示：不对。消费者不一定都是动物，如噬菌体；动物不一定都是消费者，如蚯蚓是分解者。

(2020·长春高二检测)如图表示某生态系统中的三种类型生物二氧化碳消耗量(相对量)曲线图，下列叙述正确的是 (　　)

A.b曲线代表的生物可能是任何一种生产者
B.c可以说是生态系统的基石
C.a曲线代表的生物一定是消费者
D.a、b、c三种生物可组成一个生态系统
【解题思维】

【解析】选B。生产者的其中一类是指它们能以二氧化碳为主要碳源，以无机含氮化合物为氮源，合成细胞物质，并通过氧化外界无机物获得生长所需要的能量。b曲线可以代表通过光合作用自养的植物，但不可以代表此类能够进行化能合成作用的生产者，A错误。c曲线一天中吸收的二氧化碳量都小于释放的，为生态系统提供能量，所以c曲线代表的生物可以说是生态系统的基石，B正确。a曲线表示只释放二氧化碳，不吸收二氧化碳，所以代表的生物是消费者或分解者，C错误。a、b、c三种生物不可能组成一个生态系统，因为没有无机环境，D错误。
【审答误区】本题易错点主要有两个
(1)A、B、C选项中生态系统的组成成分的特征不清楚：生产者是基石，吸收二氧化碳；消费者、分解者释放二氧化碳。
(2)D项对生态系统的组成成分掌握不扎实：组成成分中容易遗漏非生物的物质和能量。

(2020·成都高二检测)对下列几种微生物的叙述中，正确的是 (　　)
(1)酵母菌　　　　(2)乳酸菌　　　　(3)硝化细菌
(4)衣藻 (5)烟草花叶病毒 (6)噬菌体
A.从同化作用类型上看，(1)(2)为异养型，(3)(4)为自养型
B.从结构上看，(1)为真核生物，(2)(3)(4)(6)为原核生物
C.从组成成分上看，所有生物都含有蛋白质和DNA
D.从生态系统的成分上看，(1)(2)(3)是分解者，(4)是生产者
【解析】选A。从同化作用类型上看，(1)(2)为异养型，而(3)(4)能进行化能合成作用和光合作用，所以为自养型，A正确。从结构上看，(1)(4)为真核生物，(2)(3)是原核生物，(6)为病毒，B错误。从组成成分上看，除烟草花叶病毒外，所有生物都含有蛋白质和DNA，C错误。从生态系统的成分上看，(1)(2)是分解者，(3)(4)是生产者，D错误。
【补偿训练】
细菌在生态系统中具有重要作用，按营养功能分，它应属于 (　　)
A.生产者　　 　B.分解者
C.消费者 D.因细菌的种类不同而不同
【解析】选D。硝化细菌等属于自养型生物，为生产者；营腐生生活的细菌属于分解者；与豆科植物形成共生关系的根瘤菌属于异养型生物，为消费者，D项正确。
　知识点二 生态系统的营养结构 
1.食物链：
食物链
　　草兔狐狼
生态系统的成分
生产者
初级消费者
次级消费者
三级消费者
营养级别
第一营养级
第二营养级
第三营养级
第四营养级
所属类型
主要是绿色植物
植食性动物
小型肉食性动物
大型肉食性动物
(1)起点：生产者。
(2)终点：不被其他动物所捕食的动物即最高营养级生物。
(3)箭头指向：指向下一营养级。
(4)不包含非生物的物质和能量及分解者。
(5)营养级级别：消费者级别=营养级级别-1。
2.食物网：

(1)营养级级别：同一种消费者在不同的食物链中，可以占有不同的营养级，如猫头鹰在该食物网中分别占有第三、四、五营养级。
(2)种间关系：在食物网中，两种生物之间的种间关系有可能不同，如蛇与猫头鹰，两者之间既存在捕食关系，又存在竞争关系。
(3)生物种类与食物网的复杂程度：食物网的复杂程度主要取决于有食物联系的生物种类，而并非取决于生物数量。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。
3.食物链和食物网中生物数量的变化分析：
(1)食物链中第一营养级的生物减少对其他物种变动的影响：食物链中若处于第一营养级的生物减少，直接以其为食物的第二营养级生物及其后营养级生物会因食物缺乏而数量减少，因为生产者是其他各级生物赖以生存的直接或间接食物来源。
(2)“天敌”一方减少，对被捕食者数量变动的影响：一条食物链中处于“天敌”地位的生物数量减少，被捕食者数量增加，但随着其数量增加，种内斗争加剧，种群密度还要下降，直到趋于稳定。
(3)复杂食物网中某种群数量变化引起的连锁反应分析：
①以中间环节少的作为分析依据，考虑方向和顺序为：从高营养级依次到低营养级。
②生产者相对稳定，即生产者比消费者稳定得多，所以当某种群数量发生变化时，一般不需要考虑生产者数量的增加或减少。
③处于最高营养级的种群有多种食物来源时，若其中一条食物链被中断，则该种群可通过多食其他食物来维持其数量基本不变。
举例如下：

若青蛙突然减少，则以它为食的蛇将减少，鹰过多捕食兔和食草鸟，从而导致兔、食草鸟减少，因鹰不只捕食蛇一种生物，它可以依靠其他食物来源，其数量基本不变。

1.拓展探究：
有同学认为生态系统的结构是食物链和食物网，这种说法对吗？请解释原因。(生命观念)
提示：不对。生态系统的结构包括两个方面：一是组成成分，包括非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者；二是营养结构，包括食物链和食物网。
2.情境探究：在大草原上牧草的数量远远多于食草动物，据此得出结论：生产者的数量一定大于消费者的数量。你认同这个观点吗？(科学思维)
提示：不认同。在一条食物链中，生产者的数量不一定大于消费者的数量，例如在食物链“树→虫→食虫鸟→猫头鹰”中，生产者的数量小于消费者的数量。

如图是处于稳定状态的某温带草原生态系统的部分食物网，请据图回答：

(1)图中有_______条食物链，写出该食物网中一条最短的食物链：__________。
(2)处于第二营养级的生物有_______；在“草→鼠→蛇→鹰”食物链中，鹰是______级消费者。 
(3)鹰和狐的种间关系是　。 
(4)若该生态系统中鸟类数量明显减少，则短期内昆虫的数量将_______。 
【解题思维】

【解析】(1)根据分析可知，图中存在4条食物链，其中最短的食物链是：草→鼠→鹰。
(2)据图分析，图中处于第二营养级的生物有鼠和昆虫；在“草→鼠→蛇→鹰”食物链中，鹰处于第四营养级，为三级消费者。
(3)据图分析，鹰以狐为食，两者又都以鼠为食，因此鹰和狐之间存在捕食和竞争关系。
(4)据图分析，若图中鸟类数量明显减少，则短时间内昆虫的数量将由于缺乏天敌而增加。
答案：(1)4　草→鼠→鹰　(2)鼠、昆虫　三　(3)捕食和竞争　(4)增加
【审答误区】
本题易错点在于未厘清食物网中的关系，首先看起点(第一营养级)，再找终点(最高营养级)，最后寻途径(食物链)。
【母题追问】
(1)从生态系统的成分来看，上题图中食物网缺少的成分是什么？
提示：非生物的物质和能量、分解者。
(2)若该草原生态系统中鸟类数量明显减少，则昆虫的数量变化趋势是怎样的？原因是什么？
提示：先增加后减少最后趋于稳定。鸟类数量明显减少，短时间内由于缺乏天敌而引起昆虫的数量增加，之后因为种内斗争加剧，昆虫的数量又会减少，最后趋于稳定。
【类题精练】
有关如图的叙述不正确的是 (　　)

①图中只有两条食物链
②细菌与狐之间既是捕食关系又是竞争关系
③细菌占有第二、三、四、五营养级　
④该生态系统的能量流动是从草固定太阳能开始的
A.①②③　　　　　　 B.②③
C.②③④ D.③④
【解析】选B。图中只有两条食物链，即为草→兔→狐，草→昆虫→鸡→狐，①正确。细菌属于分解者，与狐之间不存在捕食和竞争关系，②错误。营养级是食物链某一环节上的各种生物的总和，细菌属于分解者，不属于食物链中的成分，③错误。流经该生态系统的总能量是从生产者(草)固定的太阳能开始的，④正确。
【补偿训练】
(2020·成都高二检测)如图是某生态系统的食物网示意图，要使最高营养级生物的产量最高需考虑食物链最短，那么最短的食物链以及生物E和C之间的关系分别是 (　　)

A.A→B→C→E、捕食和竞争
B.A→E→C、捕食和竞争
C.A→D、竞争
D.A→B→E、捕食和竞争
【解析】选D。图中最高营养级的生物是E (第三、四营养级)，流向E的食物链有两条：A→B→E、A→B→C→E，把能量较多引向最高营养级(E)需考虑食物链最短，食物链A→B→E为最短。E捕食C，存在捕食关系，同时E和C都以B为食物，存在竞争关系。
核心素养·情境探究
1.【生活情境】某河流由于工业废水的排放污染严重，曾有人形容该河水“水色像墨汁一样，还没走近，就能闻到臭味”。政府一直在努力进行污水治理，该河段作为进一步改善水质的试验河段，开展了一系列的改造活动。浅水处栽植多种水草，岸边栽种了柳树。混凝土边坡换成以碾碎的植物干枝制成的柔性生态护坡，细小的水生植物种子可以在此生根，鱼卵也有了繁育之所。
(1)污水处理厂若要大幅度降低污水中有机物的含量，最可能利用生态系统中的哪种组成成分？(生命观念)
提示：分解者。
(2)经过生态治理，当“鱼在水中游，鸟在林中戏”的景象再次呈现时，该河段生态系统中有没有食物链的增加或重新出现？请解释。(生命观念)
提示：有食物链的增加或重新出现。因为曾经河段中没有鱼、鸟，现在出现了鱼、鸟。
2.【经典素材】图中甲图表示一个海滩湿地生态系统中部分生物的食物关系。请据图回答问题：

(1)在该生态系统中，既是分解者又可作为消费者食物的生物是哪一种？(科学思维、生命观念)
提示：分析甲图，细菌既是分解者，又是线虫的食物。
(2)请根据甲图中的生态系统，写出乙图中能量金字塔第二营养级的所有生物的名称。(生命观念)
提示：处于第二营养级的生物有食草虫、线虫、海螺。
(3)沼蟹会破坏大米草根系，土壤中的磷可促进藻类生长。若在食草虫幼虫期喷洒只杀灭该虫的含磷杀虫剂，则蜘蛛数量将怎样变化？一段时间后大米草数量不增反降，造成此结果的可能原因是大米草死亡导致细菌数量增加，通过甲图的哪条食物链，导致沼蟹数量增多？(科学思维)
提示：根据甲图中的食物网可以知道，当杀灭食草虫时，蜘蛛首先受害，数量减少，同时大米草数量增多，大米草的遗体和落叶增加，细菌增多，通过线虫→沼蟹这条食物链，导致沼蟹数量增多。
课堂检测·素养达标
1.生态系统包括生物成分和非生物成分，生物成分包括生产者、消费者和分解者，非生物成分指非生物的物质和能量。下列有关“生态系统的成分”的理解，正确的是_______。 
①生产者能将无机物合成有机物，属于自养型生物
②生产者的呼吸作用将有机物分解成无机物，在加快物质的循环中起主要作用
③太阳光来源于地球以外，不属于生态系统的成分
④病毒是异养生物，在生态系统中属于分解者
⑤硝化细菌是自养生物，在生态系统中属于生产者
⑥蚯蚓是需氧生物，在生态系统中属于消费者
【解析】选①⑤。生产者主要是指绿色植物，绿色植物能利用光能通过光合作用把无机物制造成有机物，属于自养型生物，①正确；生产者的细胞呼吸将有机物分解成无机物，实现了物质的循环，但消费者、分解者在这一点上比生产者更强，②错误；太阳光属于生态系统的成分，③错误；病毒是异养生物，需寄生在活细胞中，在生态系统中属于消费者，④错误；硝化细菌是自养生物，在生态系统中属于生产者，⑤正确；蚯蚓是腐生生物，在生态系统中属于分解者，⑥错误。
2.(2020·六安高二检测)下列各项中，阐述生态系统的是 (　　)
A.一定区域内各种生物种群的总和
B.生物群落与无机环境相互作用的自然系统
C.一定区域内同种生物个体的总和
D.地球上全部生物的总和
【解析】选B。同一时间内聚集在一定区域内各种生物种群的总和称为生物群落，A不符合题意。生态系统是由生物群落及其无机环境相互作用构成的，B符合题意。一定区域内同种生物个体的总和称为种群，C不符合题意。地球上全部生物的总和指的是生物群落，D不符合题意。
3.有一种生态农业模式是在水稻田中养鸭，利用鸭控制稻田中的杂草和害虫，鸭粪用作肥料。下列关于该模式的叙述中，错误的是 (　　)
A.杂草和水稻都是生产者
B.鸭与害虫的种间关系为捕食
C.杂草和水稻的种间关系为竞争
D.水稻、鸭、害虫和杂草组成了一个农田生态系统
【解析】选D。生产者是自养生物，杂草和水稻都是自养生物，A正确。用鸭控制稻田中的害虫，鸭捕食害虫，B正确。杂草与水稻竞争养分、阳光等，二者是竞争关系，C正确。生态系统包括非生物的物质和能量、生产者、消费者和分解者，选项中只包括了生产者和消费者，D错误。
4.(2020·六盘山高二检测)如图是生物数量金字塔，下面哪条食物链与该金字塔相符 (　　)

①草　　②树　　③昆虫　　④兔　　⑤鸟　　⑥狼
A.①→③→⑤ B.①→④→⑥
C.①→③→⑥ D.②→③→⑤
【解析】选D。草的数量比昆虫多，A错误。草的数量比兔子多，B错误。草的数量比昆虫多，而且狼一般不吃昆虫，C错误。昆虫的数量比树多，鸟的数量比昆虫少，D正确。
5.生态系统组成成分和营养结构相互联系，下列叙述错误的是 (　　)
A.食物网的复杂程度取决于该生态系统中生物的数量
B.在生态系统中，生产者由自养型生物构成，一定位于第一营养级
C.在生态系统中，生产者不一定是植物，消费者不一定是动物，分解者不一定是微生物
D.在一条由捕食关系构成的食物链中，分解者一定不占营养级，无机成分也一定不占营养级
【解析】选A。食物网的复杂程度取决于该生态系统中生物的种类，一般生物种类越多，食物链彼此交错构成的营养结构越复杂，A错误。在生态系统中，生产者由自养型生物构成，能将无机物合成有机物并储存能量，是生态系统的基石，生产者一定位于第一营养级，B正确。在生态系统中，生产者不一定是植物，如硝化细菌也是生产者；消费者不一定是动物，如营寄生生活的细菌也是消费者；分解者不一定是微生物，如营腐生生活的动物蚯蚓也是分解者，C正确。食物链是生物之间通过捕食关系形成的链状结构，故在一条由捕食关系构成的食物链中，分解者一定不占营养级，无机成分也一定不占营养级，D正确。
6.某生物学课外研究小组统计了野外四种生物在一生中的平均活动时间(活动时间以百分比表示)。
物种
休息
与其他物种的关系
进食
其他活动
A
20%
15%追逐物种B
55%
吃种子
10%
B
20%
25%被物
种A追逐
45%
吃种子
10%
C
75%

15%吃物种A
10%
D
75%

20%吃物种C
5%
(1)根据表中信息，试表示出该生态系统中可能的营养结构关系。
(2)物种A、B之间的关系属于________，物种C、A之间的关系属于________。 
(3)组成一个典型的生态系统，除表中涉及的生态系统成分外，还应有　。 
【解析】(1)物种A、物种B吃种子，属于初级消费者；物种C吃物种A，物种D吃物种C，据此可写出营养结构。(2)物种A、物种B吃种子，属于竞争关系，物种A追逐物种B，属于捕食关系；物种C吃物种A，属于捕食关系。(3)一个典型的生态系统，其成分包括非生物的物质和能量、生产者、消费者及分解者。
答案：(1)
(2)竞争和捕食　捕食
(3)非生物的物质和能量、分解者