2018-2019学年高中生物 第四章 生态系统的稳态 4.1 生态系统和生物圈课件 苏教版必修3

第四章生态系统的稳态第一节生态系统和生物圈情境导入课程目标地球上的森林、草原、荒漠、海洋和湖泊等,它们各自的生物成分与非生物环境都通过相互作用,形成了不可分割的统一整体,它们就像一部由许多零件组成的复杂机器,这些零件通过物质、能量、信息的联系而形成巧妙的结构,从而使整个机器通过反馈调节而灵活地运转。1.分析生态系统的组成。2.列举食物链和食物网。3.描述生物圈的组成。4.列举生态系统的类型。一二三一、环境对生物非常重要1.生态因子:环境中对生物生长、发育、繁殖、行为和分布等有直接或间接影响的因子,称为生态因子。生态因子可分为非生物因子和生物因子。2.限制因子: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。一二三二、生物与环境构成生态系统(一)生态系统的概念指在一定空间中的生物群落与无机环境相互作用而形成的统一体。(二)生态系统的成分1.成分:生态系统的成分包括非生物成分和生物成分(生产者、消费者和分解者)。(1)非生物成分:包括光、水、空气、无机盐及非生物的有机物等。(2)生产者:①种类:主要是指各种绿色植物。②功能:通过光合作用把光能转化为化学能储存在有机物中,是生态系统中其他生物的物质和能量来源。生产者是生态系统中最基本、最关键的生物成分。一二三(3)消费者:动物。①种类:初级消费者→次级消费者→三级消费者→……②功能:加速生态系统的物质循环。(4)分解者。①种类:细菌、真菌以及蚯蚓、秃鹫等腐生动物。②功能:分解动植物的遗体、粪便等,最终将有机物分解成无机物供绿色植物利用。2.关系:生产者、消费者和分解者,以及它们生活的无机环境密不可分,共同构成具有一定结构和功能的统一整体,共同维持生态系统的相对稳定。一二三(三)食物链和食物网1.食物链(1)概念:生态系统中由于营养关系而形成的营养结构。(2)营养级:是指处于食物链某一环节上的各种生物的总和。如,生产者(第一营养级)→初级消费者(第二营养级)→次级消费者(第三营养级)→三级消费者(第四营养级)。2.食物网(1)概念:生态系统中的许多食物链相互交错形成更为复杂的网状营养结构。(2)原因:一种生物吃多种生物或被多种生物所食。一二三3.生态系统的营养结构是食物链和食物网,生态系统的生产者固定的物质和能量就是通过这种营养结构传递的。自主思考牧草可以从土壤中吸收硝酸盐为自身所利用,如果草原奶牛数量增加,则土壤中的硝酸盐含量会怎样变化?提示:升高,因奶牛数量增加会导致牧草数量下降。一二三三、生物圈是最大的生态系统1.生态系统的分类(1)自然生态系统陆地生态系统:冻原生态系统、荒漠生态系统、草地生态系统、林地生态系统水域生态系统:海洋生态系统、淡水生态系统(2)人工生态系统农业生态系统城市生态系统一二三2.地球上最大的生态系统是生物圈(1)概念:生物圈是指地球上的全部生物及其无机环境的总和,它包括岩石圈上层、水圈和大气圈下层。(2)生物生活的圈层:水圈中生活着多种多样的水生生物,陆生生物主要生活在大气圈下层和岩石圈上层。探究点一探究点二探究点三探究点一生态系统概念的理解●问题导引●种群、群落和生态系统之间的包含关系是什么?提示:一定自然区域同种生物所有个体种群群落生态系统探究点一探究点二探究点三●名师精讲●1.生态系统是指由生物群落与它的无机环境相互作用而形成的统一整体,其关系可用下图表示:2.在理解生态系统的概念时要注意以下几点(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。探究点一探究点二探究点三(2)生态系统的基本功能:物质循环、能量流动和信息传递。(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。探究点一探究点二探究点三【例题1】以下可以称作生态系统的是()A.一个湖泊中的浮游生物和所有的分解者B.一个烧杯中取自池塘的水、泥土和其中的所有生物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解析:生态系统指生物群落及无机环境相互作用的自然系统,它包括生物群落和无机环境两部分。题中A、C、D三个选项只包括群落中的一部分生物,因此,它们均不是生态系统。答案:B探究点一探究点二探究点三探究点二生态系统中各组成成分的分析●问题导引●组成生产者的生物除绿色植物外还有哪些?提示:生产者除绿色植物外,还包括化能自养生物,如硝化细菌等。探究点一探究点二探究点三●名师精讲●1.生态系统的成分及作用非生物的物质和能量生产者(主要成分)消费者分解者归类无机环境光能自养生物、化能自养生物异养型生物异养型生物作用为生物提供物质和能量为消费者和分解者提供物质、能量和栖息场所有利于生产者的传粉或种子的传播;保证能量流动和物质循环顺畅进行将有机物分解为无机物归还无机环境,保障物质循环的顺畅进行举例光能、热能、水、空气、无机盐、有机物等绿色植物、光合细菌、化能合成细菌等植食动物(初级消费者)、小型肉食动物(次级消费者)、大型肉食动物(三级消费者)腐生动物(蚯蚓、蜣螂、秃鹫等)、腐生真菌(霉菌、蘑菇等)、腐生细菌(枯草杆菌等)探究点一探究点二探究点三特别提醒①生产者并不都是植物,如光合细菌是生产者;植物并不都是生产者,如菟丝子是消费者。②消费者并不都是动物,还包括一些营寄生生活的植物和微生物,如菟丝子以及寄生在人体内的细菌、病毒等;动物并不都是消费者,如蚯蚓、蜣螂是分解者。③细菌并不都是分解者,如光合细菌、化能合成细菌是生产者,营寄生生活的细菌是消费者。④生态系统中必不可少的成分是非生物成分、生产者、分解者,主要成分是生产者。探究点一探究点二探究点三2.生态系统各成分之间的相互关系探究点一探究点二探究点三【例题2】下图表示生态系统中各种成分之间的关系。图中A、B、C、D分别代表:、、、。解析:生态系统的成分,从营养功能上分,包括非生物成分、生产者、消费者和分解者。依它们的关系可知,D为生产者,A为消费者,C为非生物成分,B为分解者。答案:消费者分解者非生物成分生产者探究点一探究点二探究点三典型方法因生产者、消费者、分解者都呼吸产生CO2,所以“众箭归一”的必是非生物成分,而生产者又可以利用CO2,所以带可逆箭头的必是生产者和非生物成分。变式训练在生态系统中,连接生物和无机环境的两个重要组成成分是()A.生产者和非生物成分B.消费者和有机物质C.生产者和消费者D.生产者和分解者解析:解答此题重在理解生产者、分解者在生态系统所起的作用以及它们与无机环境之间的重要联系。无机自然界中的非生物成分,只有通过生产者才能进入生物群落。分解者的分解作用能将动植物的遗传、粪便及残枝败叶通过分解作用全部转变为无机物归还于无机自然界。由此可见,没有生产者,就不会有复杂多样的生物界,而没有分解者,生产者就不能长期生存。答案:D探究点一探究点二探究点三探究点三生态系统的营养结构●问题导引●当切断自然界中的一条食物链时,营养级级别较高的生物数量会随之减少吗?提示:营养级级别较高的生物,一般会同时占有多个营养级,故当其中一条食物链被切断时,能量可由其他食物链供应,其数量基本不变。探究点一探究点二探究点三●名师精讲●1.分析食物网时应注意的几个问题(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,中间有任何停顿都不能算一条完整的食物链。(2)同一种消费者在不同的食物链中,可以占有不同的营养级,如猫头鹰可在不同的食物链中分别占有第三、第四、第五和第六营养级,这就是说猫头鹰在该食物网中可占有四个不同的营养级。(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,如蜘蛛与青蛙,两者之间既是捕食关系,又是竞争关系(如两者均以食草昆虫为食)。探究点一探究点二探究点三(4)一个食物网中,当某种生物的数量因某种原因而大量减少时,对另一种生物的数量影响,沿不同的线路分析结果不同时,应以中间环节少的为分析依据。(5)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。(6)一条食物链中各营养级生物之间是相互制约的,使它们的数量始终处于一种动态变化中。探究点一探究点二探究点三2.生态系统中因某种生物减少而致使其他物种变动情况的分析与判断(1)处于食物链中第一营养级的生物减少而导致的其他生物数量的变动。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将减少。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会引起连锁反应,致使以下营养级依次减少。探究点一探究点二探究点三(2)“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,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)必定下降,导致流行病蔓延、老弱病残者增多,最终造成密度减小,直至相对稳定。即天敌减少,造成被捕食者先增加后减少,最后趋向稳定。(3)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确定。探究点一探究点二探究点三如下图所示的食物网中,蚱蜢突然减少,则以它为食的蜥蜴减少,蛇也减少,蛇减少则鹰就更多地吃兔和食草子的鸟,从而导致兔及食草子的鸟减少。在这里必须明确蛇并非鹰的唯一食物,所以蛇减少并不会造成鹰的减少,它可依靠其他食物来源而维持数量基本不变。探究点一探究点二探究点三3.食物链、食物网与营养级的关系现以一条食物链为例进行分析: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植物食草动物小型食肉动物大型食肉动物营养状况自养直接以植物为食以食草动物为食以小型食肉动物为食重要作用生态系统的物质循环、能量流动沿此渠道进行探究点一探究点二探究点三特别提醒①捕食链中只有生产者和消费者两种成分,且生产者一定是第一营养级,消费者级别和营养级级别相差1。②食物链中的捕食关系是长期自然选择形成的,不会倒转,因此箭头一定是由上一营养级指向下一营养级。③某一营养级的生物代表处于该营养级的所有生物,不代表生物个体,也不一定是某个种群。④营养级级别和消费级级别并不一致。如在草→兔→狐→狼这条食物链中,兔、狐和狼的营养级级别分别是第二、第三、第四,而它们的消费级级别却是初级消费者、次级消费者、三级消费者。⑤动物的营养级是否可变。动物所处的营养级是否可变,不能一概而论,应因食性的复杂程度而异。如草食动物兔、羊等只能是初级消费者,属于第二营养级,而肉食动物的营养级不固定,如狼吃兔时属于第三营养级,而吃狐时则可能是第四营养级或更高营养级。探究点一探究点二探究点三【例题3】如下图是处于平衡状态的简单淡水生态系统,请回答下列问题。(1)此生态系统中共有条食物链。(2)此生态系统中属于第三营养级的动物是,淡水虾与小鱼的关系是,大鱼与小鱼的关系是。(3)此生态系统中的分解者是()。A.水鸟B.水绵C.水藻D.腐生细菌、真菌探究点一探究点二探究点三(4)若所有水鸟迁徙到别处,则大鱼数目,水藻数目,淡水虾数目。(5)若此生态系统中的水绵大量减少,则下列会随着发生。A.水藻大量增多B.小鱼的数目增多C.水鸟的数目减少D.甲壳类的数目增加(6)此生态系统中各种生物的总和在生态学上称为。(7)本图所表示的生物在生态系统中分别属于和,未表示的成分有。探究点一探究点二探究点三解析:(1)本食物网中包括3条食物链。(2)水鸟、小鱼、淡水虾均处于第三营养级,大鱼捕食小鱼,两者为捕食关系,淡水虾和小鱼均捕食水蚤,两者为竞争关系。(3)腐生细菌、真菌为该生态系统中的分解者,水鸟为消费者,