生态系统的概念

生态系统的概念、类型、结构和功能【学习内容概述】生态系统是由生物群落与它的无机环境相互作用形成的统一整体；由生物成分（生产者、 消费者、分解者）和非生物成分两部分组成，食物链和食物网是生态系统的营养结构形式 在此结构基础上能够实现生物生产、能量流动、物质循环和信息交流等功能，其中能量流动 和物质循环是生态系统的两大功能；能量流动具有单相流动和逐级递减（遵循 110 法则） 的特点；物质循环带有全球性（生物地化循环）的特点；生物圈是最大的生态系统。【知识网络结构和知识点归纳】生态系统的概念和类型生态系统的概念要素1一定空间和时间内（区域特征）2生物群落与非生物环境之间（组成成分）3通过能量流动和物质循环相互作用的自然系统（功能特征）4生态系统是生物圈的结构和功能单位生态系统的类型1分类陆地生态系统水域生态系统海洋生态系淡水生态系森林生态系海岸生态系河流生态系草原生态系上涌带生态系溪流生态系农田生态系浅海生态系湖泊生态系荒漠生态系远洋生态系池塘生态系冻原和极地海岛和珊瑚礁等2.主要类型特征主要类型群落环境群落特征森林生态系湿润或比较湿润的地区物种多，植物以乔木为主，树栖攀援动物多，种群密度 稳定，群落结构复杂稳定草原生态系年降水量少的地区物种少，植物以草本为主，善跑或穴居动物多，种群密度易变，群落结构一般、不稳定农业生态系农作物种植区作物种类少，种群密度大； 群洛结构单一而不大稳定海洋生态系整个海洋，类 型多分布各异微小浮游植物为主，有大型藻类，各类动物集中于200m 以上水层，底栖动物适应性特殊淡水生态系陆地淡水水域浅水区为水生和沼泽植物，深水区表层为浮游植物，主 要有浮游动物、鱼类和底栖动物3湿地生态系统范围：沼泽、湖泊、河流、河口、滩涂、红树林、珊瑚滩等生物资源丰富，生产力高。如我国湿地植物2750种，其中高等植物1380种；动物1 500种，其中水禽250种、鱼类1040种（淡水鱼500种，占世界淡水鱼物种数80%）。 具有调节气候、蓄洪防洪、促淤造陆、降解污染等功能提供粮食、肉类、鱼、药材、能源、水源、工业原料等 湖沼海岸风光4城市生态系的特点 属于人工生态系统的范畴人既是系统的组成之一，又起着支配作用自身脆弱，对其他生态系统有很大的依赖性 能对其他生态系统造成干扰和冲击生态系统的结构生态系统的成分1生态组分的类别严戚吃光鑒度矿物贯组分十咅就绿色植物等光能自养生物I化能合成生物等化能自养生物初级消费者一植食动物'功能类群 消费者次级消费者卜型食肉动物三级消费者等一大型食肉动物 分解者J腐生性细菌真菌等微生物'i食腐性动物2三大功能类群的代谢方式及地位类群代谢方式及特点功能地位生产者将无机物转变为贮能有机物（自养型）主要成分消费者直接或间接以植物为食（异养型）重要作用分解者分解动植物遗体或遗物（异养型）不可缺少3生态成分之间的关系生态系统的营养结构1指功能类群间以营养为纽带的结构联系2营养结构形式食物链：生物之间单方向食物连结食物网：生物之间多方向食物连结3营养级（层次）食物链中每个环节的生物同一营养级生物利用相同资源生产者为I级，食草动物为II级，小型食肉动物为III级大型食肉动物可能占有多个营养级食物链的营养级一般不超过5级4食物链和食物网是物质和能量流动的渠道生态系统的功能生态系统是一个开放的动态功能系统1生态系统处于不断发展和变化之中2与环境不断地进行物质交流和能量交换3通过功能类群之间的营养联系实现“自我维持”4具有生物生产、能量流动、物质循环、信息交流等基本功能生物生产系统内物质和能量的源泉1初级生产：主要指绿色植物的光合作用2次级生产：指异养生物对初级生产品的利用和再生产能量流动系统内能量转移的过程1过程起点：始于生产者固定太阳能（输入能量）渠道：沿食物链的营养级依次传递（转移能量终点：最终以呼吸热的形式散失（输出能量2特点（以赛达伯格湖的能流分析资料为例）传递方向：单向流动（既不能循环流动，也不能逆向流动）传递效率：逐级递减，传递效率为10%20% （遵循1/10法则）3能量金字塔 以各个营养级的能值绘制，形象地表示能流特点4能流分析意义使能量流向有益于人类的生产和生活物质循环系统内生命元素的运动形式1物质循环是指群落与环境之间生命基本元素的循环运动，包括：系统内物质输入与输出，以及营养级之间的交换过程系统间的物质交换，以及大气圈、水圈和岩石圈之间的调节过程2实例：碳循环带有全球性质（生物地球化学循环）库岩石圈大气圈水圈生物群落碳素贮存形式无机盐CO2HCO-3有机态是否参与交换+气态型（主要以CO2形式循环）光合作用是CO2进入群落途径碳素通过细胞呼吸、微生物分解、化石燃料利用等返回无机环境3物质流与能流的关系系统内渠道相同，且能流伴随物质流。生物圈的物质呈往复循环运动；能量呈单向流动。【重点、难点、拓展知识解析】生态系统的结构生态系统的空间结构：从空间结构来考虑，任何一个自然生态系统都有分层现象。各生态系统在结构布局上有 一致性。上层阳光充足，集中分布着绿色植物或藻类，有利于光合作用，故上层称为绿带， 或光合作用层。在绿带以下为异养层或分解层。生态系统中的分层有利于生物充分利用阳光、 水分、养料和空间。生态系统是生产者和消费者、消费者和消费者之间的相互作用和相互联 系，彼此交织在一起。生态系统的边界具有不确定性，主要是由于生态系统内部生产者、消 费者和分解者在空间的位置上变动所引起的，其结构较为疏松，一般认为生态系统范围越大， 结构越疏松。生态系统的时间结构：生态系统的结构和外貌也会随时间不同而变化。这反映出生态系统在时间上的动态。一 般以三个时间量度上来考察。一是长时间量度，以生态系统进化为主要内容；二是中等时间 量度，以群落演替为主要内容；三是以昼夜、季节和年份等短时间量度的周期性变化。这种 短时间周期性变化在生态系统中较为普遍。生态系统的营养结构：生态系统中各种成分之间最本质的联系是通过营养来实现的，通过食物链食物网把生物 与非生物、生产者与消费者、消费者与分解者连成一个整体。食物链是指生态系统内不同生 物之间在营养关系中形成的一环套一环似链条式的关系，即物质和能量从植物开始，然后一 级一级的转移到大型食肉动物。食物链上的每一个环节称为营养级。根据起点不同可以分为 牧食食物链（草食食物链）和腐食食物链（碎屑食物链）。生态系统中的食物链很少是单条、 孤立出现的，往往是交叉链锁，形成复杂的网络结构，就是食物网。食物网从形象上反映了 生态系统内各生物有机体之间的营养位置和相互关系。生态系统中各生物成分间，正是通过 食物网发生直接和间接的联系，保持着生态系统结构和功能的稳定性。生态系统内部营养结 构不是固定不变的，而是不断发生变化的。生物放大生物可以在食物链上使有毒物质逐级增大。在食物链的开始，有毒物质浓度较低，随着 营养级的升高，有毒物质浓度逐渐增大，百倍、千倍，甚至可以达到万倍、百万倍。最终毒 害处于较高营养级的生物。人往往处于食物链的顶端，所以，应十分注意这个问题。生产者、消费者、分解者生产者：包括所有的绿色植物和某些细菌，是生态系统中最积极的因素。绿色植物利用太阳能将 二氧化碳和水等无机物合成糖和淀粉等有机物，并放出氧气。这个光合作用的过程直接或间 接的为人类和无数生物提供着进行生命活动所必需的能量和物质。消费者：指各类动物。他们不能制造有机物质，而是直接或间接地依赖于生产者所制造的有机物。 根据不同的取食地位分为不同等级。消费者在生态系统中起着重要的作用。不仅对初级生产 物起着加工、再生产的作用，而且许多消费者对其他生物种群数量起着调控的作用。分解者：都是异养生物，如细菌、真菌、放线菌及土壤原生动物和一些小型无脊椎动物。这些微 生物在生态系统中连续的进行着分解作用，把复杂的有机物质逐步分解为简单的无机物。最 终以无机物的形式回归到环境中，成为自养生物的营养物质。具有更重要的生态学意义的是， 每一种天然发生的有机物都能被已经存在于自然界中的微生物所分解。【例题解析】1、在生态系统内，以枯木、粪便等腐败物质为食的甲虫、白蚁、皮蠹、粪金龟子、蚯蚓和软体动物等属于（ ）A 初级消费者B 次级消费者C 三级消费者者D 分解者答案：D解析：分解者：都是异养生物，如细菌、真菌、放线菌及土壤原生动物和一些小型无脊 椎动物。这些微生物在生态系统中连续的进行着分解作用，把复杂的有机物质逐步分解为简 单的无机物。2、形成食物链和食物网的实质是（ ）A 生物间的食物联系B 生态系统的营养结构C 能量和物质从一种生物流向另一生物D 功能类群之间的营养联系答案： C解析：摄食关系是生命网的主线，每种生物都因为对物质和能量的需要而与其他生物紧 密联系在一起。3、在一个阳光明媚的小岛上，树木杂草茂盛，树上栖息着小益鸟和猫头鹰，地面上有 田鼠、青蛙和蛇，此外还有昆虫、细菌和真菌等。该海岛生态系统内生物量最大的营养级别的生物有。系统中处于第三营养级的生物有。系统中占有 3 个营养级别的生物有。画出该系统由生产者和消费者构成的食物链和食物网的图解食物链和食物网的图解参考答案：树木杂草。蛙、小鸟、蛇、猫头鹰。猫头鹰（3-5级）猫头鹰田昆虫绿色植物4、1977 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摄菌。这些细 有机物，在 蛤、蟹、管氏度，并且富含硫化氢和硫酸盐。令人惊奇 的是，在这样的海水中，竟发现大量的硫细 菌通过氧化硫化物和还原二氧化碳来制造 热泉口周围还发现多种无脊椎动物，如大海 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。请根据以上材料回答：(1) 上述硫细菌的同化作用类型是(2) 与一般生态系统相比，深海热泉生态系统有哪些特殊之处？(3) 研究深海热泉生态系统有什么意义？解析：生态系统由生物组分和非生物组分组成，生物组分包括生产者、消费者、分解者不论是复杂的生态系统还是简单的生态系统其组分的类型都是一样的，所不同的是组分的组成有差异。这道题考查对新情境新资料的理解、分析能力；对已有知识的理解和迁移应用的能力以及对比总结的能力。参考答案：(1) 化能自养型(2) 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，不是常温、常压、有光环境。(3) 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进化有一定意义。5、右图是某生态系统中食物网简图，图中甲庚代表各种不同的生物。请据图分析回 答：(1) 此生态系统中 作为生产者的生物是；作为次级消费者的生物是。(2) 若此生态系统受到重金属盐污染，那么在体内