高中生物第一节 群落与非生物环境组成生态系统导学案
展开一、生态系统
1.概念:是指一定空间和一定时间内,由群落和非生物环境所构成的一个生态学功能系统。
2.分类:自然生态系统和人工生态系统。
3.功能:物质循环、能量流动和信息传递是生态系统的三大基本功能。
4.特点:生态系统具有自我调节能力而维持其稳态。
二、生态系统中的生物成分包括生产者、消费者和分解者
1.生产者、消费者和分解者的含义及生物类型
2.不同生态系统中生物成分之间的相互关系
3.各生物成分在生态系统中的地位
(1)生产者是生态系统中最主要的生物成分,没有生产者,分解者和消费者就会缺少有机物供应而无法生存。
(2)消费者在生态系统中通过食物关系促进了物质循环和能量流动。
(3)分解者是生态系统中不可缺少的组成成分,如果生态系统中没有分解者,动、植物遗体和粪便等快速堆积,影响物质的再循环过程,生态系统中的营养物质很快就会发生短缺并导致整个生态系统瓦解和崩溃。
三、生态系统中的非生物成分包括阳光、空气、水等
1.非生物成分的作用
(1)阳光:所有生命都需要能量,而太阳能则是地球上几乎所有生物的能量来源。在光合作用过程中,生产者将太阳能转化成储存在糖类中的化学能。阳光不仅对生物的生长发育和地理分布产生深刻的影响,而且太阳的辐射也使地表受热,产生温度的变化,进而影响生物的生存。
(2)空气:空气中的二氧化碳是生产者进行光合作用的必需原料,氧气则是所有生物需氧呼吸的必需原料。
(3)水:水是地球上所有生物生存所必需的物质,对生物的生长发育、数量和分布有着重要的影响。
2.非生物成分作用与生物成分之间的关系
非生物环境直接或间接地影响生物的生存,而生物的生存也会在一定程度上对非生物成分产生影响。(如下图)
四、生物圈是地球上最大的生态系统
1.范围
生物圈是指地球上有生物存在的部分,包括所有生物及其生存环境,它是地球表面一个不连续的薄层。
2.作用
生物圈是地球上最大的生态系统,是所有生物共同的家园。人类也是消费者中的一员,人类的生存和发展离不开生物圈。
判断对错(正确的打“√”,错误的打“×”)
1.河流中所有生物和底泥共同组成河流生态系统。(×)
提示:河流中所有生物和非生物成分共同组成河流生态系统。
2.自养型生物一定是生产者,生产者一定是自养型生物。(√)
3.动物都是消费者。(×)
提示:营腐生生活的动物是分解者,如蚯蚓。
4.以植食动物为食的肉食动物属于初级消费者。(×)
提示:以植食动物为食的肉食动物属于次级消费者。
5.细菌都是分解者,但分解者并不都是细菌。(×)
提示:有的细菌是生产者,例如,硝化细菌;也有的细菌是消费者,例如结核杆菌。
6.生态系统的生物成分和非生物成分是相互依存的。(√)
生态系统的概念与成分
1.生态系统概念的理解
(1)从结构上看:生态系统=生物群落+非生物环境。
(2)从功能上看:生态系统各成分之间通过相互作用形成一个不可分割的统一整体。
(3)从空间范围上看:生态系统有大有小,小到一个池塘或一块农田,大到整个生物圈。生物圈指地球上的全部生物及其非生物环境的总和,是地球上最大的生态系统。
2.生态系统成分的归纳
3.生态系统成分判断的误区及特例
1.生物群落和非生物环境加在一起就是生态系统吗?
提示:生态系统并不是生物群落和非生物环境简单的相加,生物与生物之间、生物与非生物环境之间存在着密切的联系,所以说生态系统是由生物群落与它的非生物环境相互作用而形成的统一整体。
2.如何从物质与能量的角度理解生产者是生态系统的基石?
提示:生产者是生态系统中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成生物体内的物质和能量(有机物及其储存的化学能)的成分。
1.下列有关生态系统组成成分的叙述,正确的是( )
A.蚯蚓是真核生物,在生态系统中属于消费者
B.硝化细菌是原核生物,在生态系统中属于生产者
C.太阳光来源于地球以外,不属于生态系统的成分
D.动物都属于消费者,植物都属于生产者
B [蚯蚓是真核生物,营腐生生活,在生态系统中属于分解者,A错误;硝化细菌是原核生物,能进行化能合成作用,是自养生物,在生态系统中属于生产者,B正确;太阳光属于生态系统组成成分中的非生物的物质和能量部分,C错误;营腐生生活的动物是分解者,营寄生生活的植物是消费者,D错误。]
2.下列关于生态系统的成分的叙述,正确的是( )
A.绝大多数动物都是消费者,在生态系统中的作用并不重要
B.细菌都属于自养生物,其异化作用类型有需氧型和厌氧型两类
C.生产者属于自养生物,是生态系统中最基本、最关键的生物成分
D.分解者在分解动植物遗体时,将有机物中的能量释放出来,供生产者再利用
C [绝大多数动物是消费者,有的动物如蜣螂属于分解者,消费者在生态系统中发挥一定作用,如对植物的传粉和种子的传播具有重要作用,A错误;绝大多数细菌是营腐生或寄生生活的异养生物,其异化作用类型有需氧型、厌氧型和兼性厌氧型,B错误;生产者属于自养生物,是生态系统中最基本、最关键的生物成分,C正确;分解者在分解动植物遗体时,将有机物中的能量以“热能”的形式释放出来,不能供生产者再利用,D错误。]
根据生物代谢类型或生活方式判断生态系统的成分
(1)生产者:均为自养型生物。
(2)消费者:异养型生物,营寄生或捕食生活。
(3)分解者:异养型生物,营腐生生活。
非生物成分的作用与生物成分之间的关系
1.生态系统中各成分之间的关系
2.构建生态系统的结构模型
1.右图表示某生态系统中四种成分之间的相互关系,以下相关叙述正确的是( )
A.甲是生产者,包括全部植物和部分细菌
B.丙能够加快生态系统的物质循环
C.如果没有乙,生态系统也会维持稳定
D.甲和丁是这个生态系统的基石
B [并非全部的植物都属于生产者,如营寄生生活的菟丝子属于消费者,A错误;丙为消费者,消费者主要包括各种动物,在促进生物圈的物质循环中起重要作用,B正确;乙为分解者,分解者是指营腐生生活的细菌和真菌等生物,它们能将动植物残体中的有机物分解成无机物归还无机环境,如果没有分解者,生态系统中的遗体残骸就会堆积如山,生态系统就会崩溃,C错误;甲是生产者,生态系统中的消费者和分解者的物质和能量来源于生产者,所以生产者才是一个生态系统的基石,D错误。]
2.研究表明,与单施化肥相比,在等氮养分投入的情况下,用有机肥配施化肥处理土壤,可增加稻田的土壤肥力、提高水稻年产量,降低稻田温室气体的排放强度。相关叙述错误的是( )
A.稻田土壤中的有机肥不是生态系统的成分
B.有机肥为稻田生态系统提供了物质和能量
C.温室气体的排放与土壤微生物的分解有关
D.本研究为稻田的合理施肥提供了科学依据
A [稻田土壤中的有机肥属于生态系统的成分,为非生物的物质和能量,A错误;有机肥能为生态系统的微生物提供能量,经过微生物的分解作用,将有机物分解成无机物供给稻田生态系统中的生产者利用,显然,有机肥为稻田生态系统提供了物质和能量,B正确;温室气体二氧化碳的排放与土壤微生物的分解直接相关,微生物能分解有机物为二氧化碳和其他的无机物,C正确;本研究表明在等氮养分投入的情况下,用有机肥配施化肥处理土壤,可增加稻田的土壤肥力,据此可为稻田合理施肥提供科学依据,D正确。]
“三看法”判断生态系统的组成成分
如图表示某自然生态系统的结构模式图:
以某自然生态系统的结构模式图为情境信息,通过设问(1)考查生命观念;通过设问(2)考查科学思维。
(1)图中的组分1、2、3可构成一个生态系统吗?为什么?(生命观念)
提示:不能。组分1为生产者,组分2为分解者,组分3为消费者,作为一个生态系统还缺少非生物成分。
(2)连接生物群落和非生物环境的两个重要成分是什么?说出判断依据。(科学思维)
提示:生产者和分解者。生产者能将非生物环境中的无机物转化为体内的有机物。分解者能将动植物遗体、排泄物等所含的有机物,分解成简单的无机物,归还到非生物环境中。因此生态系统中连接生物群落和非生物环境的两个重要成分是生产者和分解者。
[课堂小结]
1.一个盛有池塘水的罐子可被称为一个生态系统,其原因是( )
A.罐子中生活着水藻等植物
B.罐子中有水和空气等非生物因素
C.罐子中的多种微生物以水藻为食
D.罐子中生活着多种生物,且依赖于非生物成分
D [盛有池塘水的罐子包含池塘水中的各类生物组成的生物群落和无机环境相互作用而形成的统一整体。其中罐子中生活着多种生物,且依赖于非生物成分,它们组成一个有机的统一的整体,构成生态系统。D正确。]
2.下列有关生态系统成分的叙述,正确的是( )
A.自养生物都属于生产者,都可以进行光合作用,把无机物转变成有机物
B.动物都是消费者,其中食草动物为初级消费者
C.分解者都是腐生生物,是生态系统不可缺少的成分
D.非生物成分是指阳光、水、空气、细菌等
C [自养生物都属于生产者,但不一定都可以进行光合作用,如硝化细菌,其进行的是化能合成作用,A错误;动物不一定都是消费者,如蚯蚓属于分解者,B错误;分解者都是腐生生物,是生态系统不可缺少的成分,它们能将有机物分解成无机物,让有机物返回无机环境,C正确;非生物成分主要包括阳光、热能、水、空气、无机盐等,细菌是生物,不属于非生物的物质和能量,D错误。]
3.下列与生态系统组成成分相关的叙述,正确的是( )
A.生态系统中的能量均来源于生态系统中绿色植物固定的太阳能
B.细菌等微生物在生态系统中只可作为生产者或分解者
C.动物因食性的不同可充当消费者或分解者,能够加快生态系统的物质循环
D.在生态系统中,能够利用氧气和有机物的生物都属于消费者
C [生态系统中也会含有一些进行化能合成作用的自养生物,他们可以把自然界中的化学能转化为有机物中稳定的化学能,A错误;寄生细菌可以作为消费者,B错误;消费者通过自身的新陈代谢,能将有机物转化为无机物(CO2、水、氨等),这些无机物排出体外后又可以被生产者重新利用。可见,消费者的存在,能够加快生态系统的物质循环,C正确;秃鹫可以利用氧气和有机物,但是属于分解者,D错误。]
4.下列关于生态系统的说法,错误的是( )
A.生态系统是由生物群落与它的非生物环境相互作用而形成的统一整体
B.生态系统可大可小,没有一定的空间范围
C.生物圈是地球上最大的生态系统
D.生态系统种类众多,农田和城市生态系统均属于人工生态系统
B [生态系统是指在一定区域内,由生物群落及其无机环境相互作用而形成的统一整体,A正确;生态系统可大可小,都有一定的空间范围,B错误;地球上最大的生态系统是生物圈,C正确;生态系统种类众多,可以分为自然生态系统和人工生态系统两大类,农田和城市生态系统均属于人工生态系统,D正确。]
5.黄顶菊是繁殖能力极强的生态入侵植物,可造成本地植物减产,严重威胁我国生态环境和经济发展。
(1)黄顶菊入侵地的植物、动物及微生物共同构成__________,黄顶菊属于该生态系统成分中的________。
(2)研究人员在同一实验基地的相同土壤条件下进行种植实验,实验处理及结果见下表。
①上述实验中A组的处理是________。研究者用上述种植实验代替野外实地检测,目的是排除________等无关变量对研究结果的干扰。
②据表可知黄顶菊入侵后,土壤发生的变化是______________。该变化可使黄顶菊在与本地植物的________中占据明显优势。
(3)土壤磷酸酶主要来自微生物。研究人员推测:黄顶菊入侵后可能使得土壤中微生物的群落结构发生改变,他们利用上述实验中A、D两组的土壤盆栽本地植物旱稻,实验处理及结果见图。从图中找出支持此推测的证据____________________________________。
[解析] (1)生产者、消费者和分解者等生命成分共同组成群落,加上非生物部分就是生态系统。黄顶菊是植物,故属于生产者。
(2)①空白对照组不种植任何植物。②野外实地因地理条件和周围环境影响,土壤内物质含量必然有差异。用上述种植实验代替野外实地检测,目的是排除外界环境等无关变量对研究结果的干扰。
②据表可知黄顶菊入侵后,土壤发生的变化是含磷量降低,土壤磷酸酶活性增大。该变化可使黄顶菊在与本地植物的竞争中占据明显优势。
(3)D组植物灭菌后植株高度明显高于未灭菌的,A组则相反,说明入侵后土壤菌落不适合植物生长,D组与A组对比可见,未灭菌时D组植物高度低于A组,说明入侵后土壤菌落结构发生改变。
[答案] (1)群落 生产者 (2)①不种植任何植物 外界环境 ②含磷量降低,土壤磷酸酶活性增大 竞争 (3)黄顶菊入侵后,未灭菌状态下旱稻株高明显低于未入侵时,说明黄顶菊改变了微生物群落结构
课标内容要求
核心素养对接
阐明生态系统由生产者、消费者和分解者等生物因素以及阳光、空气、水等非生物因素组成,各组分紧密联系使生态系统成为具有一定结构和功能的统一体。
1.概述生态系统的组成成分及各种成分在生态系统中的作用。(生命观念)
2.构建生态系统成分相互关系的模型。(科学思维)
生物成分
含义
代谢类型
生物类型
生产者
指能利用太阳能等能量,将无机物合成有机物
自养生物
主要指各种绿色植物,也包括藻类和自养细菌
消费者
指不能将无机物直接合成有机物,只能直接或间接地依赖于生产者所合成的有机物,借以维持自身生命活动
异养生物
绝大多数动物。其中直接以植物为食的植食动物属于初级消费者,以植食动物为食的肉食动物属于次级消费者,以次级消费者为食的大型肉食动物或顶级肉食动物属于三级消费者
分解者
能将动、植物的残体、粪便和各种复杂的有机物分解为生产者能重新利用的无机物
异养生物
主要包括细菌和真菌,也包括腐食动物和某些原生动物
生态系统
自养生物
异养生物
生产者
初级消费者
次级消费者
三级消费者
分解者
落叶阔叶林
栎树
毛毛虫
山雀
黄鼠狼
细菌及真菌
辽阔海洋
浮游
植物
浮游
动物
鲭鱼
金枪鱼
海王
蠕虫
深海
自养细菌
管蠕虫
蟹
细菌
误区类型
特例
细菌都是分解者
光合细菌是自养型生物,属于生产者;寄生细菌属于特殊的消费者
动物都是消费者
秃鹫、蚯蚓、原生动物等以动植物残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、硝化细菌等自养型原核生物也是生产者,应该说生产者主要指绿色植物
植物都是生产者
菟丝子营寄生生活,属于消费者
知 识 网 络 构 建
核 心 语 句 背 诵
1.生产者是指能利用太阳能等能量,将无机物合成有机物的自养生物。
2.消费者是指不能将无机物直接合成有机物,只能直接或间接地依赖于生产者所合成的有机物,借以维持自身生命活动的异养生物。
3.分解者也是异养生物,能将动、植物的残体、粪便和各种复杂的有机物分解为生产者能重新利用的无机物。
4.生态系统中的非生物成分包括阳光、空气、水等。
组别
处理
土壤全
磷g/kg
土壤磷酸酶活性mg/(g·h)
(该酶可参与有机磷降解)
A
空白组
0.85
0.23
B
本地植物
0.75
0.32
C
轻度入侵
0.73
0.39
D
重度入侵
0.64
0.54
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