【本讲教育信息】
一、教学内容
1. 生态系统的概念和组成成分。
2. 生态系统的营养结构，解释食物链和食物网的概念。
3. 营养级，描绘生态金字塔。
4. 生物放大。
二、重点导学
生态系统的营养结构 食物链和食物网
三、全面突破
知识点1 生态系统的概念
生态系统是由生物群落及非生物环境所构成的一个生态学功能系统。
生态系统的结构层次：
地球上有许多生态系统，大至生物圈，小至森林和池塘，除自然生态系统外，还有很多如农田、果园等人工生态系统。
地球上最大的生态系统是生物圈，它包括地球上的全部生物及其无机环境。
森林生态系统 草原生态系统
海洋生态系统 农田生态系统
生态系统的组成成分：生态系统通常是由无机物、有机物、气候、能源、生产者、消费者和分解者七大成分组成的。
城市生态系统
思考：如城市生态系统图，其中有各种生物和非生物，它们分别属于生态系统的哪一成分呢？它们在生态系统中分别起怎样的作用呢？
知识点2 食物链、营养级和生物放大
1. 食物链是在生态系统各生物之间，通过一系列的取食和被取食关系，不断传递着生产者所固定的能量，这种单方向的营养关系叫食物链。
思考：
（1）从生态系统的组成成分来分析，食物链的各个环节分别代表生态系统的什么成分？
（2）捕食链的起点是什么？终点是什么？
（3）“螳螂捕蝉，黄雀在后”能否构成一条食物链？
捕食链：因捕食关系而形成的食物链（以活的动植物体为起点）
寄生链：生物体内以寄生方式而形成的食物链
腐食链：以死亡生物或现成有机物为起点的食物链
资料：日本的水俣病是有毒物质通过食物链富集的典型例子。
1953年，日本的水俣市出现了病因不明的“狂猫症”和人的“水俣病”，成群的家猫狂奔乱跳，集体跳入水中，病人感到全身骨痛难忍。直到1965年才查明，此病是由该市
思考：
以上资料表明，重金属离子等有害物质沿食物链的传递有什么特点？
2. 生物放大：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，导致危害的现象就叫生物放大。
思考：人类处于食物链的顶端，面对食物链的生物放大现象，我们可以做些什么？
我国研究人员也发现，我国的蜈蚣草能对多种重金属有强大的吸毒作用，它富集砷的能力高出其他植物二三十万倍，其富集镉的能力也使国外最受推崇的遏蓝菜黯然失色，利用蚯蚓集中处理有机垃圾和重金属污染土壤是一种新型的绿色生物技术。
不同作物对镉的富集程度不同，其镉含量也不尽相同，比如蔬菜中镉含量的顺序是（按富集系数由大到小排列）：芹菜叶（0.1150）＞菠菜（0.0956）＞莴笋（0.0469）＞大白菜（0.0452）＞油菜（0.0437）＞小白菜（0.0417）＞芹菜茎（0.0390）＞韭菜（0.0365）＞茄子（0.0240）＞圆白菜（0.0105）＞黄瓜（0.0062）＞菜花（0.0059）。因此，这可以作为人们消费食物时避免有害重金属元素生物放大作用的一个参考。
3. 食物网
食物网：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，叫做食物网。
4. 营养级
食物链中的一个个环节称为营养级，它是指处于食物链同一环节上所有生物的总和。
一般的食物链中，营养级最多不超过5个。
思考：为什么我们常说“一山难容二虎”？
（1）数一数下图中有多少条食物链？（9条）
（2）该温带草原生态系统中最长的食物链共有几个营养级？（6个营养级）
（3）该最长食物链中的生产者、初级、次级、三级消费者分别位于第几营养级？（第一、第二、第三、第四营养级）
判断要点：
（1）一条食物链从绿色植物开始到最高级消费者结束
（2）凡有一级营养级不同，就构成一条新的食物链
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，而苔原则是地球上最脆弱的生态系统。
知识点3：生态金字塔
生态金字塔是指各营养级之间的某种数量关系，这种数量关系可采用生物量单位、能量单位或个体数量单位分别构成生物量金字塔、能量金字塔或数量金字塔。
思考：生态金字塔通常是呈上窄下宽的正金字塔图形，有可能出现倒金字塔吗？
分析：数量金字塔和生物量金字塔在某些生态系统中可能会出现倒置的现象，但是能量金字塔在任何自然生态系统中都不会倒置。能量从一个营养级流向另一个营养级时总是逐级递减的，这一点任何一个生态系统都不会例外。
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。
生物量：实际上就是净生产量在某一调查时刻前的积累量。
本讲小结：
（一）生态系统的概念
生态系统是由生物群落及非生物环境所构成的一个生态学功能系统。
（二）生态系统的组成成分
生态系统通常是由无机物、有机物、气候、能源、生产者、消费者和分解者七大成分组成的。
（三）食物链和生物放大
1. 食物链
2. 生物放大
3. 食物网
（四）营养级和生态金字塔
1. 营养级
2. 生态金字塔
【典型例题】
例1.
下列有关生态系统的叙述，错误的是
（ ）
A. 森林生态系统的种群密度和群落结构一般能够长期处于较稳定的状态
B. 草原生态系统的种群密度和群落结构常常会发生剧烈的变化
C. 农田生态系统总是朝着对人有益的方向发展
D. 整个地球上海洋可以看作是一个巨大的生态系统
分析：森林生态系统的动植物种类繁多，群落结构复杂，因此种群密度和群落结构能长期处于较稳定的状态。草原生态系统动植物种类较少，群落结构简单，种群密度和群落结构常发生剧烈变化。农田生态系统中人的作用突出，群落结构单一，动植物种类较少。人们必须不断地从事播种、施肥、灌溉、除草和治虫活动，才能使该系统朝着对人类有益的方向发展。如果人的作用消失，农田生态系统就会退化。海洋生态系统占地球表面积的71%，可看作一个巨大的生态系统。
答案：C。
例2. 一个生态系统若能长期维持下去，除非生物的物质和能量外，不可缺少的是（ ）
A. 生产者和消费者 B.
消费者和分解者
C. 生产者和分解者 D.
所有的生物成分
分析：在生态系统中，生产者的作用是把无机物转变为有机物，把光能转化为化学能，这样才能被生物体利用，所以，生产者是生态系统的主要成分；分解者的作用是把动植物的遗体、排出物和残落物中所含的有机物分解成无机物，归还到无机环境中，这样才能被绿色植物重新利用，所以，分解者是生态系统的必备成分。消费者既不是主要成分，也不是必备成分。故一个生态系统若能长期维持下去，除非生物的物质和能量外，还必须有生产者和分解者。
答案：C
例3. 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
（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?
分析：本生态系统的生产者是硫细菌，是自养型生物，利用化能合成方式还原二氧化碳制造有机物，同时为这里的消费者提供物质和能量。此生态系统的特点是没有阳光作为能源、生产者不是绿色植物和高温、高压、黑暗的特殊条件。“研究这个热泉生态系统的意义”这一问考生可以有很多种答案，只要合理均算正确。
答案：（1）化能自养型（2）①能源是化学能，不是太阳能；②生产者是化能自养型细菌，不是绿色植物；③无机环境是高温、高压、无光环境，不是常温、常压、有光环境。（3）①丰富人们对生物适应性或多样性的认识；②对研究生物抗高温、高压的机制有重要意义；③对研究生命的起源和生物的进化有一定意义。
例4. 下列属于生态系统中食物网特征的是（ ）
A. 一种生物只能被另一种生物捕食
B. 食物链的环节数是无限的
C. 一种生物可能属于不同的营养级
D. 食物网上的生物之间都是捕食关系
分析：按照食物网的特征，一种绿色植物可以是多种动物的食物。从能量金字塔可以看出，在一个生态系统中，营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就越多，因此食物链的环节数不是无限的，生物所处的营养级是可变的。
答案：C
例5. “螳螂捕蝉，黄雀在后”。此成语所隐含的食物链具有的营养级数至少有
（ ）
A. 2个
B.
3个 C.
4个
D. 5个
分析：题中成语的字面意思含蝉、螳螂、黄雀三个营养级。实际上，食物链中的第一营养级一般是绿色植物，这是做这道题时容易被同学们忽视的因素。本题的食物链是：树→蝉→螳螂→黄雀，故营养级至少为四个。
答案：C
例6. 下图是一个陆地生态系统食物网的结构模式图，下列叙述中不正确的是 （ ）
A. 在该食物网中，共有5条食物链存在
B. 在该食物网中，H处于3个不同的营养级
C. 若B种群中各年龄期的个体数目比例适中，则该种群的密度在一段时间内会明显变大
D. 在该食物网中，如果C种群的数量下降10%，则H种群的数量不会发生明显变化
分析：解答本题时先数一下食物链条数，从题目所给的图中，考生可知有5条食物链，分别是A→B→H，A→C→D→H，A→C→F→G→H，A→E→F→G→H，A→E→D→H。从5条食物链中可判断出H分别位于第三、第四、第五营养级。C种群的数量下降10%，H种群的数量不会发生明显变化，因为种群有自动调节能力。C项所叙种群的年龄结构属于稳定型，一段时间内，该种群密度会保持稳定，不会明显变大。
答案：C
例7. 近年来，我国东南沿海水域富营养化严重，赤潮灾害频繁发生，这对海洋渔业和生态环境造成严重破坏。请回答以下问题：
（1）富营养化的海水为赤潮生物大规模爆发提供了__________。
（2）许多赤潮生物体内含有毒素，其分泌或死亡后会将毒素释放到海水中，致使海洋动物生理失调或死亡。赤潮爆发时常常引起海鸟、鱼、虾和贝类等的大量死亡，甚至会通过食物链进入人体引起中毒。请写出赤潮生物引起人中毒的食物链。
（3）海水的pH值一般在8.
0～8. 2之间，赤潮发生时海水pH值可达8.
5以上，有的甚至达到9. 3以上。请分析赤潮引起海水pH值上升的主要原因。
（4）除了产生生物毒素和引起海水pH值变化以外，请另举一例说明赤潮对海洋环境的危害。
分析：（1）“富营养化的海水”与一般海水的区别是什么？主要是植物所需要的必需的矿质元素（如N和P）增多。
（2）这里关键是要明确“谁是生产者”，因为题目提到的海鸟、鱼、虾和贝类都是消费者。考生应该清楚食物链的第一营养级是生产者，赤潮的发生就是藻类大量繁殖的结果。
（3）海水的pH值与什么因素有关呢？对发生“赤潮”的海水来说，首先应该想到藻类。而藻类又是如何对其造成影响的呢？自然应该想到光合作用和呼吸作用。光合作用和呼吸作用的强弱对比的变化导致海水内CO2的含量发生变化。当CO2增加时，形成的碳酸就增多，pH值就下降，相反，pH值就上升。
（4）藻类大量繁殖还有哪些后果呢？需要考生从多角度思考。
答案：（1）营养物质（N、P等矿质元素）。（2）藻类→浮游动物→鱼（或虾或贝类）→人。（3）爆发赤潮时，藻类在光合作用过程中，大量消耗海水中的CO2，从而使海水的pH值上升。（4）①赤潮区域的水面被赤潮生物覆盖，降低了海水的透光率，严重影响其他浮游植物、水草的光合作用；②处于消亡期的赤潮生物大量死亡，海水中的溶解氧被大量消耗，使水体缺氧；③赤潮生物死亡后，分解产生大量有害气体，造成大气污染；④部分胶着状群体生活的赤潮藻，可使海洋动物的呼吸和滤食器官受损。
【超前思维】
下一讲我们将学习《能量流动与物质循环》，请大家从以下几方面做好预习。
1. 能量流动的过程和特点。
2. 研究能量流动的意义。
3. 生态系统中碳循环的过程和特点，温室效应。
重点导学
1. 输入生态系统中的能量是指 所固定的全部太阳能，能量流动的渠道是 和
，能量传递效率= ，能量散失的途径是 。
2. 能量流动的特点是： 和 。
3. 研究能量流动的目的是 。
4. 生态系统中的物质循环是指 ，特点是 。
5. 生态系统中的碳循环
（1）碳在无机环境（大气）中的存在形式是 ，碳在生物群落中传递的形式是 ，碳在生物群落中传递的途径是 ，碳在无机环境与生物群落之间的循环形式是 。
（2）CO2进入生物群落的途径是 。
【模拟试题】（答题时间：45分钟）
一. 选择题
1. 下列各项不属于生态系统的是（ ）
A. 一块农田
B.
一洼水塘
C. 一所城市
D.
地球上所有的生物
2. 从生态系统的组成成分看硝化细菌和蚯蚓属于（ ）
A. 生产者和消费者
B.
生产者和分解者
C. 消费者
D.
分解者
3. 从生态系统的组成成分看食虫植物属于（ ）
A. 生产者
B.
既是生产者又是消费者
C. 消费者
D.
分解者
4. 生态系统的主要成分是（ ）
A. 非生物的物质和能量
B.
生产者
C. 消费者
D.
分解者
5. 连接生命世界和无机自然界的两个重要环节是（ ）
A. 生产者和消费者
B.
生产者和分解者
C. 消费者和分解者
D.
消费者和非生物成分
6. 由兔子吃草，红狐吃兔，狼吃红狐所构成的食物链中，红狐所处的消费者级别和营养级别依次是（ ）
A. 次级消费者、第二营养级 B.
次级消费者、第三营养级
C. 三级消费者、第二营养级 D.
三级消费者、第三营养级
7. 农田生态系统中，假设有两条主要的食物链（如图），如果有人大量捕捉蛙，短期内对该生态系统造成的影响是（ ）
A. 有利于生态系统的平衡 B.
水稻虫害严重
C. 蛇的数量迅速增加
D.
老鼠的数量迅速增加
8. 下列各组生物中,全部属于生产者的一组是（ ）
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
9. 某地区青蛙被大量捕捉,致使稻田里害虫大量繁殖,造成水稻减产,生态平衡失调。其原因是破坏了生态系统的（ ）
A. 生产者 B.
初级消费者 C.
分解者 D.
食物链
10. 在生态系统中，以朽木和粪便为生的蕈类、粪金龟子、蚯蚓等生物为
A. 次级消费者 B.
生产者
C. 分解者 D.
初级消费者
11. 在食物链中，最可能出现的是 （ ）
A. 当次级消费者增加时，三级消费者减少
B. 当初级消费者增加时，次级消费者减少
C. 当三级消费者增加时，次级消费者增加
D. 当次级消费者增加时，初级消费者减少
12. 下列捕食食物链，能成立的是 （ ）
A. 阳光→草→兔→狐 B. 田鼠→蛇→山鹰
C. 植物→鹿→羚羊→狮子 D. 植物→鼠→蛇→山鹰
二. 非选择题
13. 下图为温带落叶林食物网的一部分，请据图回答：
（1）该食物网中包括_____
条食物链，处于第二营养级的生物是____________，可处于第三营养级又是三级消费者的生物是__________。
（2）狼和红狐的关系是____________。
（3）此图若添加_______可构成较完整的生物群落，再加上________________就可构成一个生态系统。
14.
下图是草原生态系统的食物网。据图回答：
（1）该生态系统中，共有
条食物链，处于第五营养级的生物是
。
（2）图中鼠、食草昆虫属于
消费者。
（3）鹰和蛇之间既有
关系，又有
关系。
【试题答案】
一、选择题
1. D 2. B 3. B 4. B 5. B
6. B 7. B 8. D 9. D 10. C
11. D 12. D
二、非选择题
13. （1） 5
兔、鼠、昆虫 狼、红狐
（2）竞争和捕食
（3）分解者 非生命物质和能量
14. （1）4 鹰 （2）初级 （3）捕食 竞争