浙江专版学年高中生物 第六章 生态系统 第一二节 生态系统的营养结构 生态系统中的生产学案.docx

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浙江专版学年高中生物第六章生态系统第一二节生态系统的营养结构生态系统中的生产学案

第一、二节生态系统的营养结构　生态系统中的生产量和生物量

1．生态系统是由生物群落及非生物环境构成的一个

生态学功能系统。

生态系统通常由无机物、有机

物、气候、能源、生产者、消费者和分解者七大

成分组成。

2．生态系统各生物之间通过取食和被取食而建立起

的营养关系称为食物链。

有害物质和杀虫剂通过

食物链逐级积累和浓缩，在生物体内高度富集，

导致危害的现象称为生物放大。

3．食物网越复杂，生态系统抵抗外力干扰的能力就

越强；食物网越简单，生态系统越容易发生波动

和毁灭。

4．生态金字塔中，能量金字塔绝不会是倒的，而数

量金字塔、生物量金字塔可能有倒的。

5．初级生产量是指绿色植物通过光合作用所制造的

有机物或所固定的能量。

总初级生产量（GP）＝净

初级生产量（NP）＋植物呼吸量（R）。

6．生物量是指净生产量在某一调查时刻前的积累

量。

次级生产量是在生态系统中第二次有机物质

的生产量。

考试内容

必考

加试

（1）生态系统的概念和组成成分

（2）食物链、食物网的概念及实例

（3）食物网的复杂程度与生态系统稳定性的关系

（4）生物放大

（5）营养级

（6）生态系统结构模型的建构

（7）生态金字塔

（8）初级生产量、次级生产量及生物量的含义

a

b

b

b

a

a

b

b

b

a

b

b

a

食物链和生物放大

1．生态系统的概念[判断]

（1）生态系统包括所有的生产者、消费者和分解者。

（×）

（2）太阳光来源于地球以外，不属于生态系统的成分。

（×）

（3）生态系统基本功能是能量流动和物质循环。

（√）

2．食物链

3．生物放大

（1）含义：

化学杀虫剂和各种有害物质通过食物链逐级积累和浓缩，在生物体内高度富集，导致危害的现象。

（2）途径：

食物链。

（3）实例：

DDT的污染。

1．用概念图的形式表示个体、种群、群落和生态系统等概念的关系。

提示：

2．捕食食物链中不能出现的成分有哪些？

提示：

无机物、有机物、气候、能源、分解者。

1．生态系统成分的判断方法

（1）根据结构图判断生态系统的成分：

如图所示，先根据双向箭头确定D、C为“非生物的物质和能量”和“生产者”，则A、B为消费者和分解者；再根据出入箭头数量的多少进一步判断，在D、C中指出箭头多的D为“生产者”，指入箭头多的C为“非生物的物质和能量”；最后根据D→A→B，确定A为消费者、B为分解者。

（2）根据生物类型判断生态系统的成分：

①判断生产者的主要依据：

是否为自养型生物。

若为自养型生物，则为生产者，生产者包括绿色植物、蓝细菌、光合细菌以及化能合成细菌等。

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：

能否把动植物的遗体、残枝败叶转变成无机物。

分解者是腐生生物，也包括少数的动物（如蚯蚓）。

（3）部分生物在生态系统中地位的误区分析：

误区类型

特　例

细菌都是分解者

光合细菌是自养型，属于生产者；寄生细菌属于特殊消费者

动物都是消费者

像蚯蚓等以动植物遗体为食的腐生动物属于分解者

生产者都是绿色植物

蓝细菌、光合细菌等自养原核生物也是生产者，应该说，绿色植物都是生产者，生产者包括绿色植物

植物都是生产者

菟丝子属于植物，营寄生生活，属于消费者

2.食物链与生物放大

食物链不仅是能量流动和物质循环的通道，而且也是杀虫剂和各种有害物质移动和浓缩的通道。

各营养级沿食物链向前移动时，营养级别越高的生物，其体内化学杀虫剂和很难分解的有害物质积聚越多，愈发“浓缩”，从而导致在生物体内高度富集而造成危害，这一现象就叫生物放大。

食物网与营养级

1．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的复杂营养关系，叫食物网。

（2）成因：

因为食物链的每一个环节都不止与上、下两种生物发生联系，而是与周围的很多种生物有着错综复杂的联系，好像一张无形的网和无数的网结把所有生物都直接或间接地联系起来。

（3）食物网与生态系统抵抗外力干扰能力强弱的关系：

食物网越复杂，生态系统抵抗外力干扰的能力就越强；食物网越简单，生态系统就越容易发生波动和毁灭。

热带雨林是地球上最稳定的生态系统，而苔原则是最脆弱的生态系统。

2．营养级

（1）含义：

是指处于食物链同一环节上的全部生物的总和。

（2）划分标准：

[填表]

植物

（起点）

植食

动物

小型肉

食动物

中型肉

食动物

大型肉

食动物

第一

营养级

第二

营养级

第三

营养级

第四

营养级

第五

营养级

（3）特点：

营养级的位置越高，归属于该营养级的生物种类、数量和能量越少。

1．食物网的复杂程度主要取决于生物的数量吗？

提示：

不是，食物网的复杂程度主要取决于有食物联系的生物种类。

2．营养级与该营养级中生物种类、数量和能量之间有什么关系？

理由是什么？

提示：

营养级越高，归属于该营养级的生物种类、数量和能量越少。

因为能量随食物链逐级递减，营养级越高，能量越少。

1．有关食物网的分析

某生态系统中部分生物的食物关系如右图，其形成原因及各种生物之间的关系分析如下：

（1）形成原因：

生态系统中生物之间的食性关系是复杂的，一种生物可以摄食多种其他生物，一种生物也可以被多种生物所摄食。

（2）各种生物之间的关系：

在食物网中，有时两种生物之间既是捕食关系又是竞争关系。

如在该食物网中，鹰与蛇之间既是捕食关系，又是竞争关系（因为它们都以鼠为食）。

（3）食物链（网）中各环节生物数量变化关系：

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减少会导致其他生物都减少，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。

但随着数量增加，种内斗争加剧，种群密度下降，直到趋于稳定，但结果比原来数量要大。

③中间营养级生物减少的情况：

如上图所示食物网中，鼠的数量突然减少，以它为食的蛇的数量也将减少，鹰要更多地捕食食草鸟和兔，从而导致兔和鸟减少，但因为鹰不只捕食鼠和蛇，它可依靠其他食物来源来维持数量基本不变。

（4）查食物网中有几条食物链的方法——分枝法。

即：

以生产者（第一营养级）为起点，查出它有几种捕食者——初级消费者（第二营养级），然后再以每一种初级消费者为起点，查出它有几种捕食者——次级消费者（第三营养级），以此类推。

2．食物链中营养级与消费者级别的划分

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

营养状况

自养

异养

异养

异养

3．食物链变式模型的分析

食物链变式模型

模型解读

图1中的食物链是

图2中的食物链是

丙→丁→甲→乙

图3表示甲和乙之间为捕食关系，甲是被捕食者，乙是捕食者，在食物链中，甲是低营养级，乙是高营养级

图4表示的是生态系统的物质循环图解，A是生产者，B是消费者，C是分解者，D是非生物的物质和能量，其中的食物链是A→B

生态金字塔（供选考学生使用）

1．概念

生态金字塔是指各营养级之间的某种数量关系，可采用生物量单位、能量单位和个体数量单位。

2．类型

能量金字塔

数量金字塔

生物量金字塔

3．特点

生态金字塔通常都是下宽上窄的正金字塔图形，但也有倒金字塔形的，其中数量金字塔在夏季的温带森林中可呈倒金字塔形，生物量金字塔也有倒置的，但能量金字塔绝不会有倒置的，能量从一个营养级流向下一个营养级总是逐渐减少的，这一点任何生态系统都不会有例外。

1．如果把每个营养级的生物量及生物数量关系用能量金字塔的方式表示出来，是不是也是正金字塔形？

有没有例外？

提示：

一般情况下，也是正金字塔形。

但是有时候会出现倒置的塔形。

例如，在海洋生态系统中，由于生产者（浮游植物）的个体小，寿命短，又会不断地被浮游动物吃掉，所以某一时刻调查到的浮游植物的生物量可能低于浮游动物的生物量。

当然，总的来看，一年中流过浮游植物的总能量还是比流过浮游动物的要多。

同理，成千上万只昆虫生活在一株大树上，该数量金字塔的塔形也会发生倒置。

2．能量金字塔绝不会倒立，说明能量流动具有什么特点？

提示：

逐级递减。

三种生态金字塔的比较

　　　类型

项目　　　

能量金字塔

数量金字塔

生物量金字塔

形状

象征含义

能量沿食物链流动过程中具有逐级递减的特性

一般生物个体数目在食物链中随营养级升高而逐级递减

生物量（现存生物有机物的总量）沿食物链流动逐级递减

每一阶含义

食物链中每一营养级生物所含能量的多少

每一营养级生物个体的数目

每一营养级生物的总生物量

初级生产量、生物量、次级生产量　　　　　　　

1．初级生产量

初级生产量是指绿色植物通过光合作用所制造的有机物质或所固定的能量。

初级生产量的单位通常是g/（m2·a）或J/（m2·a）。

2．净初级生产量

在初级生产量中，有一部分是被植物的呼吸（R）消耗掉了，剩下的才用于植物的生长和繁殖，这就是净初级生产量（NP），而将包括呼吸消耗在内的全部生产量，称为总初级生产量（GP），三者之间的关系是GP＝NP＋R。

3．生物量

（1）生物量实际上就是净生产量在某一调查时刻前的积累量；

（2）生物量（干重）的单位通常用g/m2或J/m2表示；

（3）生物量的变化：

①若GP－R>0，则生物量增加；②GP－R<0，则生物量减少；③GP－R＝0，则生物量不变。

4．次级生产量

（1）概念：

动物性有机物质是靠动物吃植物、吃其他动物和吃一切现成有机物质而生产出来的，这类生产在生态系统中是第二次的有机物质生产，故称次级生产量。

（2）次级生产者：

凡是异养生物（包括各种分解者）都属于次级生产者。

（3）在海洋生态系统中，植食性动物利用藻类的效率比陆地动物利用植物效率高，由于这个特点，海洋的初级生产量之和虽然只有陆地初级生产量的1/2，但海洋的次级生产量比陆地次级生产量多。

1．如何理解“没有初级生产量就没有消费者和分解者，也就不会有生态系统”？

提示：

生态系统中，所有消费者和分解者都直接或间接地依赖初级生产量。

2．观察教材P107图6－7，分析初级生产量、次级生产量、生物量之间的关系。

提示：

1．比较初级生产量、生物量和次级生产量

项目

初级生产量

生物量

次级生产量

定义

绿色植物通过光合作用所制造的有机物质或所固定的能量

净生产量在某一调查时刻前的积累量

在生态系统中第二次的有机物质生产量

能量

来源

太阳光能

太阳光能或有机物

植物生产的有机物

能量

去向

绿色植物

绿色植物

次级生产者

描述

单位

g/（m2·a）

或J/（m2·a）

g/m2

或J/m2

g/（m2·a）

或J/（m2·a）

能量

大小

最大

较大

较小

三者的

关系

（1）总初级生产量（GP）＝净初级生产量（NP）＋植物呼吸量（R）；

（2）净生产量表示在某一时刻前的有机物积累量时即为生物量；

（3）次级生产量的能量来源于初级生产量；

（4）初级生产量、生物量和次级生产量的能量均直接或间接来源于太阳光能

2．净初级生产量的制约因素

（1）不同生态系统的净初级生产量随“温度”和“雨量”的不同而有很大差异。

（2）不同生态系统中的净初级生产量与该生态系统中植物群落状况有关——如热带雨林中植物群落具有明显的分层现象，则其光合效率较高，其净初级生产量也相对较高。

相反，苔原生态系统中植物群落较单纯，其净初级生产量也较小。

　以图示为载体，考查食物链、食物网、营养级

　　[例1]　（2015·浙江10月学考）某农田生态系统的食物网如图所示，请回答：

（1）该农田生态系统中的生产者是______。

写出该食物网中最短的一条食物链______________________。

（2）黑鸢在最长的食物链中处于第______个营养级。

（3）为控制农田鼠害提供依据，可用__________法调查黑线姬鼠的种群密度。

（4）若施用某农药控制三化螟的数量，会导致该农药在黑鸢体内积累并对其造成危害。

这种现象称为________。

[精讲精析]　

（1）该生态系统的生产者是水稻，该食物网中最短的一条食物链是水稻→黑线姬鼠→黑鸢。

（2）该食物网中最长的食物链是水稻→三化螟→黑斑蛙（八哥）→乌梢蛇→黑鸢，其中黑鸢处于第五个营养级；（3）通常采用标志重捕法调查活动能力强、活动范围广的动物的种群密度。

（4）杀虫剂和有毒、有害物质难以降解，沿着食物链在生物体内逐级累积和浓缩，在生物体内富集，导致危害的现象称为生物放大。

[答案]　

（1）水稻　水稻→黑线姬鼠→黑鸢　

（2）五　（3）标志重捕　（4）生物放大

1.（2015·浙江1月学考）某草原生态系统中生活着草、昆虫、兔、鸟、鼠、鹰和狐等生物，这些生物构成食物网如图所示。

请回答：

（1）该生态系统中生物所需的能量最终来源于________。

（2）食物链是生态系统中________和物质移动的通道，该食物网中有________条捕食食物链。

（3）从生态系统成分分析，图中属于生产者的是________，属于次级消费者的有______________；从生态系统营养结构分析，昆虫处于第________营养级。

解析：

（1）该自然生态系统中的能量最终来源于太阳能；

（2）食物链是生态系统中能量流动和物质移动的通道，该食物网中有5条捕食食物链；（3）图中食物网中草属于生产者，属于次级消费者（第三营养级）的有鹰、狐、鸟；昆虫属于第二营养级。

答案：

（1）太阳能　

（2）能量流动　5

（3）草　鸟、鹰和狐　二

以知识信息为依托，考查对生物放大的理解

[例2]　为研究环境污染物对某湖泊中生物的影响，一组学生开展了研究性学习。

他们首先选取了该湖泊中5种不同的生物A、B、C、D、E，并对其进行消化道内食物组成的分析；然后又请当地一所湖泊研究所的专家对这5种生物体内2种污染物的含量进行了测定；再将研究数据绘制成下表。

生物种类

消化道内

食物组成

千克体重污染物含量（mg）

汞

某种杀虫剂

A

鱼（甲）

鱼（乙）

78

96

B

河蚌

水蚤、小球藻

25

57

C

小球藻

/

3

5

D

鱼（乙）

水蚤

10

31

E

水蚤

小球藻

5

15

（1）为更直观地表达研究结果，请尝试利用上表中的数据，在所给坐标上规范绘制柱形图，以比较5种生物体内2种污染物的含量。

5种生物体内2种污染物含量比较图

（2）根据上表提供的信息，以食物网的形式表示5种生物之间的营养关系（以A、B、C、D、E代表5种生物）。

____________________________________________________________

________________________________________________________________________。

[精讲精析]　汞和杀虫剂在生物体内不易被分解，在食物链中随物质循环和能量流动而逐级放大。

在营养级越高的生物体内，两种物质的含量越高，反之含量越低。

从图表给出的汞、杀虫剂的含量以及各种生物消化道内的食物组成等信息即可判断出5种生物之间的营养关系。

[答案]　

（1）如下图1所示：

（2）食物网如下图2

5种生物体内2种污染物含量比较图

　　　　图1图2

杀虫剂和各种有害物质沿食物链、食物网所进行的移动与浓缩，可实现“逐级递增”，从而导致有害物质沿食物链转移几次后浓度增加几万倍，最终导致位于食物链顶位的物种遭受灾难性影响。

2．某水域生态系统被汞污染后，该水域生态系统中的5种生物体内存有不同浓度的汞，其含量如下表。

下列关于该生态系统的描述错误的是（　　）

检测生物

甲

乙

丙

丁

戊

汞（千克体重污染物含量/mg）

3

25

10

78

5

A.该生态系统的5种生物受汞毒害最大的是丁

B．生态系统中汞移动和浓缩的通道是食物链

C．如果检测的5种生物恰好能构成一条食物链，该食物链可表示为：

甲→戊→丙→乙→丁

D．汞通过食物链由上一个营养级传递到下一个营养级后，汞浓度逐渐降低

解析：

选D　汞通过食物链由上一个营养级传递到下一个营养级后，浓度逐渐升高，即在食物链中，营养级越高，体内积累的有毒物质越多，受污染程度越严重。

以相关实例和图示为背景，考查生态金字塔（供选考学生使用）

[例3]　右图是一片树林中的每个营养级生物的数量多少而绘制的金字塔，其中“1”、“2”、“3”分别代表第一、二、三个营养级的生物。

下面哪一条食物链与金字塔相符合（　　）

①草　②树　③昆虫　④兔　⑤鸟　⑥狼

A．①→③→⑤　　　　　　　B．①→④→⑥

C．②→③→⑤D．②→③→⑥

[思路点拨]

[精讲精析]　草（①）和树（②）属于第一个营养级（图中1），昆虫（③）和兔（④）属于第二个营养级，但兔要比草的数量少得多，首先排除B项；同理昆虫的数量一般比草的数量少，鸟类比昆虫的数量更少，由此可排除A项；狼不能捕食昆虫，形不成食物关系，排除D项；只有树（②）→昆虫（③）→鸟（⑤）这条食物链符合图示关系。

一般地说，数量金字塔和能量金字塔一样，呈正金字塔形，有时候数量金字塔也会发生变化，该题所描述的就是如此。

答案为C。

（1）一般情况下，营养级越高，归属该营养级的生物种类、数量和能量越少。

（2）能量流经下一营养级总是逐渐减少的，对于任何生态系统都不会有例外情况，因而能量金字塔不会倒置。

3．用各营养级生物的能量、数量构建的金字塔分别称为能量金字塔、数量金字塔。

在某一栎林中，第一营养级生物为栎树，第二营养级生物为昆虫，第三营养级生物为蛙、蜥蜴和鸟，第四营养级生物为蛇。

该栎林数量金字塔的示意图是（　　）

解析：

选B　分析生态系统的数量金字塔需要参考生物个体的大小。

第一、二营养级分别是栎树（体型很大）和昆虫，所以第二营养级生物的数量多于第一营养级的；与第二营养级生物相比，第三营养级生物含有的能量少，并且生物个体较大，所以第三营养级生物的数量少于第二营养级的，同理可知蛇的数量会更少。

　初级生产量、生物量、次级生产量的概念理解

[例4]　下列关于生态系统中净初级生产量与总初级生产量的叙述错误的是（　　）

A．初级生产量是指绿色植物通过光合作用所制造的有机物质或所固定的能量

B．绿色植物的初级生产量形成于叶绿体中

C．初级生产量的单位通常用g/m2或J/m2表示

D．地球各地的净初级生产量随温度和雨量的不同有很大差异

[精讲精析]　初级生产量的单位应为g/（m2·a）或J/（m2·a）（a代表年）表示，即初级生产量应体现年生产量，而不是某一时刻的生产量。

答案为C。

生态系统的总初级生产量即绿色植物通过光合作用所制造的有机物或所固定的能量，净初级生产量则为总初级生产量与呼吸消耗量的差值，地球各地的净初级生产量随温度和雨量不同而有很大差异。

4．下列关于生物量的叙述，正确的是（　　）

A．植物的生物量是指在某一调查时刻内有机物的生产量

B．顶极群落中所有生物的生物量之和为零，且保持不变

C．第一营养级的生物量有可能小于第二营养级的生物量

D．降低同化量与摄食量的比值，可加快圈养动物的生长

解析：

选C　植物的生物量是指净生产量在某一调查时刻前的积累量；顶极群落中所有生物的生物量之和不为零，且保持相对稳定；第一营养级的生物量可能小于第二营养级的生物量，即生物量金字塔会出现倒置，如英吉利海峡的浮游动、植物之间的生物量关系；提高同化量与摄食量的比值，可加快圈养动物的生长。

[课堂回扣练习]

1．（2014·浙江6月学考）某陆地生态系统中生活着玉米、田鼠、蝮蛇和猫头鹰等生物，其中属于生产者的是（　　）

A．玉米　　　　　　　　　B．田鼠

C．蝮蛇D．猫头鹰

解析：

选A　玉米通过光合作用制造有机物，属于生产者，田鼠、蝮蛇、猫头鹰属于消费者。

2．下图是某草原生态系统中部分食物网简图，据图判断下列说法错误的是（　　）

A．青蛙和蜘蛛之间既有竞争关系，也有捕食关系

B．图中的所有生物构成此生态系统中的生物群落

C．图中所示的食物网中共有4条食物链

D．蛇在此食物网中处于两个不同营养级

解析：

选B　上述的食物网中，共有4条食物链。

青蛙和蜘蛛都以蝗虫为食物，所以两者既有竞争关系又有捕食关系。

蛇在不同的食物链中所处的营养级不同。

生物群落在上述的食物网的基础上还应该包括这个环境中的所有其他生物。

3．在生态系统中，当狼捕食山羊时，狼是（　　）

A．第三营养级和初级消费者

B．第三营养级和次级消费者

C．第二营养级和次级消费者

D．第二营养级和初级消费者

解析：

选B　在食物链“草→山羊→狼”中，狼是第三营养级，属于次级消费者。

4．（广东高考改编）下图所示某湖泊的食物网，其中鱼a、鱼b为两种小型土著鱼，若引入一种以中小型鱼类为食的鲈鱼，将出现的情况是（　　）

A．鲈鱼的引入会导致土著鱼的减少

B．土著鱼在与鲈鱼的竞争中处于劣势

C．浮游动物总量锐减后再急升

D．浮游植物总量急升后再锐减

解析：

选A　鲈鱼与土著鱼之间是捕食关系；引入以中小型鱼类为食的鲈鱼后，土著鱼a、b的数量都下降，短期内浮游动物总量先急升后下降再趋于稳定，相应地浮游植物锐减后再急升最后近于稳定；由鲈鱼以土著鱼为食可知，A项正确。

[课下综合检测]

一、基本要求专练

1．下图为生态系统结构的关系图，a代表的成分是（　　）

A．生产者　　　　　　B．消费者

C．分解者D．不能确定

解析：

选B　生态系统包括生物群落和非生物环境，生物群落包括生产者、消费者和分解者。

从箭头的方向上分析，a的能量和物质来自b，并可传给c，所以a是消费者。

2．（2015·浙江9月选考测试）下列关于食物网的叙述，正确的是（　　）

A．一个草原生态系统中只有一个食物网

B．食物网仅表达了生物之间的数量关系

C．食物网中包含的生物种类是不会改变的

D．生态系统抗干扰能力与食物网的复杂程度无关

解析：

选A　一个生态系统中，生物通过取食与被取食关系形成了食物链，多条食物链彼此交错连接成食物网。

一个生态系统中只有一个食物网，但可以包含多条食物链；食物网不仅表达了生物之间的数量关系，也能表达生物之间的营养关系；在生态系统发展阶段，食物网中包含的生物种类和数量可以发生较大的变化；食物网越复杂，生态系统抵抗外界干扰的能力就越强；食物网越简单，生态系统抵抗外界干扰的能力就越弱。

3．（2015·浙江1月学考）杀虫剂DDT会通过食物链逐级积累和浓缩，这种现象称为（　　）

A．生物净化B．生物遗传

C．生物放大D．生物进化

解析：

选C　化学杀虫剂（杀虫剂DDT等）和有害物质通过食物链逐级积累和浓