生态系统的结构(一)

官方生物老师·14 页·深入(追求细节与边界)·0 次浏览·3 天前
生态系统营养结构组成成分食物链

生态系统的结构(一)

拆解生态系统的组成与营养结构,看清生产者到分解者的角色边界与判定标准

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生态系统营养结构组成成分食物链

生态系统的结构(一)

拆解生态系统的组成与营养结构,看清生产者到分解者的角色边界与判定标准

1第 1 页 · 生态系统的结构(一)

生态系统

上一页我们拆解了生态系统内部的组成单元。现在把镜头拉远——一片池塘、一座森林、一个鱼缸,它们凭什么被称为「生态系统」?

概念定义
生物群落与其非生物环境相互作用、相互依存形成的统一整体
判断标准
是否存在能量流动与物质循环的闭合回路
尺度任意
从一滴水到整个生物圈,只要形成闭环都可称为生态系统
典型应用
生态修复、自然保护区规划、环境影响评价
一家自给自足的工厂对应 →生态系统

工厂进货、生产、出货、回馈资金,对应物质输入、能量转化、物质输出、循环再生

2第 2 页 · 生态系统

分析生态系统组成成分及其

想象拆开一个池塘:水面有阳光,水里有水草、浮游动物、底泥——你能说出谁在做什么吗?这一页我们就把生态系统里'住户'的身份和职责拆清楚。

非生物的物质和能量
阳光、空气、水、无机盐——生态系统的'原料'和'动力源'
生产者
主要是绿色植物,把光能和无机物合成有机物,食物链的起点
消费者
动物和某些真菌,自己不能造有机物,靠吃现成有机物生活
分解者
腐生细菌和真菌,分解尸体粪便,把有机物还原成无机物
三者关系
生产者供能→消费者传递→分解者归还→环境再供养生产者,物质循环
一家工厂的运作对应 →生态系统的四类成分

原料和非生物→车间加工→工人用成品→废料回收组把废料变回原料,循环起来

3第 3 页 · 分析生态系统组成成分及其

生产者

生态系统靠物质和能量的流动运转,而所有流动都有个起点。在所有生物成分里,有一类'源头选手'——没有它们,整个系统就会停摆。

主体是绿色植物
通过光合作用把CO2和H2O合成有机物,是最典型代表
还包括化能合成细菌
如硝化细菌、硫细菌,利用氧化无机物释放的化学能合成有机物
营养方式:自养
自己合成有机物,不依赖其他生物供给
食物链的起点
所有消费者的能量都最终来源于它们
工厂对应 →生产者

把原材料(CO2、水、阳光)加工成产品(有机物),供系统其他成员使用

4第 4 页 · 生产者

绘制与完善食物链/食物网

生产者造出了有机物,那它要被谁吃?吃它的又会被谁吃掉?我们需要一张按'吃与被吃'关系画出来的链条。

食物链
在生态系统中,各生物间由于捕食关系形成的吃与被吃的连锁
箭头方向
箭头由被捕食者指向捕食者,表示能量沿此方向单向流动
起点必须是生产者
食物链的起点必为生产者,分解者一般不写入链条
食物网
同一生态系统中多条食物链彼此交错形成的网状营养结构
网越复杂越稳定
食物网越复杂,物种替代路径越多,抵抗干扰能力越强
公司层级汇报链对应 →食物链

箭头方向=汇报方向,能量单向自下而上流动,不可逆向

5第 5 页 · 绘制与完善食物链/食物网

消费者

生产者是'自己做饭'的——光合作用造有机物。但光有人做饭还不够,还得有人吃饭。消费者就是那群不做饭、靠直接或间接吃生产者(或其他消费者)为生的生物。

定义
不能自己合成有机物,只能直接或间接以生产者为食的异养生物
按营养级划分
初级、次级、三级……顶级消费者,分别位于食物链第二营养级及之后
按食性细分
植食性、肉食性、杂食性、寄生性四类
边界辨析
寄生生物属于消费者;腐生细菌真菌是分解者,不算消费者
食堂食客对应 →生态系统消费者

厨师(生产者)做饭,食客(消费者)吃饭;食客之间也会互相吃(食物链)

6第 6 页 · 消费者

按营养方式与生态系统作用

认识了生产者和消费者后,森林里的枯叶、动物的遗体去哪儿了?原来还有一类生物专门负责'清场'。下面我们换个角度——按营养方式和生态系统作用,对所有生物重新归类。

营养方式二分类
自养型自己合成有机物,异养型靠摄取现成有机物
生态作用三分类
生产者、消费者、分解者,按在物质循环中的角色划分
自养型=生产者
一一对应:自养型一定是生产者,生产者也必然是自养型
异养型去向
异养型生物可以是消费者(捕食),也可以是分解者(腐食)
工厂里的部门对应 →生态系统功能

车间自己造零件(自养型生产者),销售部卖产品(异养型消费者),回收部处理废料(异养型分解者)

7第 7 页 · 按营养方式与生态系统作用

分解者

上一节我们认识了消费者——它们靠吃活的生物活着。但动物的尸体、排泄物、枯枝落叶不断堆出来,谁来收拾?又是谁让这些'废料'重新变成植物能用的养分?

定义
营腐生生活,把动植物遗体和排遗物中的有机物分解为无机物的生物
主要类群
以腐生细菌和真菌为主,如蘑菇、霉菌等
关键边界
蚯蚓、蜣螂等腐食动物属消费者,不是分解者
生态作用
把有机物分解为无机物归还环境,完成物质循环
垃圾回收站对应 →分解者

枯枝落叶、粪便等'垃圾'被回收加工,重新变成植物能吸收的养分,物质才真正循环起来

8第 8 页 · 分解者

食物链

草地上一只蚱蜢吃草、青蛙扑过去吃蚱蜢、蛇又吞下青蛙——这是大家从小就熟悉的画面。生产者、消费者、分解者各就各位后,它们之间的'吃饭关系'如何串成一条链?

定义
生物间通过捕食(吃与被吃)关系形成的链状营养结构
组成范围
只有生产者和消费者参与;分解者和非生物部分不入链
营养级
链上每个环节为一个营养级,生产者为第一营养级
箭头方向
箭头由被捕食者指向捕食者,代表能量流动方向
起点与终点
起点必是生产者;终点是该链最高级消费者(无天敌者)
接力赛对应 →食物链

生产者是起跑第一棒,能量是接力棒;每级消费者接棒后消耗一部分再传下去

9第 9 页 · 食物链

食物网

前面我们把草、兔、狐连成一条食物链;现在把同一生态系统中的多条链放在一起,会发现它们并不是几条互不相干的线。

食物网定义
生态系统中,多条食物链彼此交错、连通形成的网络。
多条链连通
同一生物常处于不同食物链中,使各条链相互连接。
箭头与流向
箭头由被捕食者指向捕食者,表示关系及能量流向。
关键节点应用
可追踪关键物种增减沿多条路径的连锁影响,但不能仅凭图判断强弱。
城市地铁线路网对应 →生态系统食物网

每条食物链像一条线路,交汇物种像换乘站,能量沿箭头传递。

10第 10 页 · 食物网

生物圈

上几页我们拆解了生态系统、食物网——这些都是相对小的单元。它们一层套一层往上叠,叠到最高处是什么?答案是今天的主角:生物圈。

定义
地球上所有生物及其生存环境的总和,是最大的生态系统
范围
大气圈下层、整个水圈、岩石圈上层三大圈层交汇的区域
厚度
约20公里,相对地球12742公里直径,只是一层极薄的'皮'
整体性
内部通过全球物质循环与能量流动紧密联系,所有生态系统共享
苹果皮对应 →生物圈

苹果皮薄薄一层却包住整个果实;生物圈也只在地球表面铺了薄薄一层,却承载所有生命

11第 11 页 · 生物圈

生物群落

从一片落叶说起——当分解者把枯叶分解成养分时,旁边还有鸟在捉虫、松鼠在储果、蘑菇在生长。这些「住在一起、相互打交道的生物」就构成了生物群落。

定义
在一定空间内所有生物的总和,含植物、动物、微生物等全部物种
空间范围
群落有明确边界,一片森林、一个池塘都是独立群落
所有物种
包含生产者、消费者、分解者三大类,缺一就不完整
相互关系
群落内物种间存在捕食、竞争、共生等多种种间关系
小区居民对应 →生物群落

不同身份的人住同一区域、互相往来;不同物种生活同一空间、彼此作用

12第 12 页 · 生物群落

本节要点

  • 生态系统 = 生物群落 + 非生物环境,四大成分缺一不成系统
  • 生产者把光能锁入系统,分解者把有机物归还环境
  • 食物链是简化路径,食物网才接近真实的种间关系
  • 营养方式(自养或异养)才是划分生态功能角色的尺子
  • 易错:分解者与消费者都靠异养,差别在于是否彻底分解有机物
延伸主题:生态系统的能量流动物质循环(碳/氮循环)生态系统的稳定性与自我调节
13第 13 页 · 本节要点

课后思考

先遮住答案,自己想清楚再看参考答案。

1为什么分解者必须存在?如果地球上所有分解者突然消失,生态系统最先崩溃的会是什么环节?

参考答案分解者将动植物遗体和粪便中的有机物分解为无机物,归还到环境中供生产者重新利用。消失后,养分循环中断,无机盐耗尽,生产者无法生存,生态系统崩溃。

2假设一片农田只种水稻,不施肥也不养动物,三五年后这块地还能继续种水稻吗?为什么?

参考答案不能。水稻每年从土壤吸收大量矿质元素,没有外源补充(施肥或有机物分解归还),土壤养分逐年耗尽,肥力下降,水稻减产直至无法正常生长。

3深海热泉口没有阳光,却有完整的食物网。这里的'生产者'和课本里定义的还是一回事吗?

参考答案形式不同,本质相同。热泉口的化能合成细菌利用化学能(如氧化硫化氢)合成有机物,仍是把无机物转变成有机物、自养供养整个群落,扮演的角色仍是生产者。

14第 14 页 · 课后思考
生态系统的结构(一) · 知识图解