《生态系统结构》疑难问题分析

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《生态系统结构》疑难问题分析

1、 生态系统结构包括哪些内容？

生态系统结构包括两方面内容：一是生态系统的成分，二是食物链和食物网。其中生态系统的成分包括非生物的物质和能量、生产者、消费者和分解者；食物链和食物网是生态系统的营养结构。

2、生态系统中各种成分是怎样划分的? 其地位和作用怎样？

在生态系统中，非生物的物质和能量——阳光、热能、水、空气、无机盐等 ，是生态系统中生物群落的物质和能量的最终来源，生产者、消费者和分解者的划分是依据各自的代谢类型和在生态系统中的功能特征来决定的。即根据某种生物在该生态系统中的功能特性分为三大类群：

①生产者：从新陈代谢的同化作用方面看属于自养型，是生态系统的主要成分，是生态系统的基石，是生态系统中唯一能够将无机物合成贮存能量的有机物，唯一能够把非生物物质和能量转变成生物体内的物质和能量的生物。绝大多数进行光合作用（如绿色植物和蓝藻等），少数进行化能合成作用（如：硝化细菌、铁细菌、硫细菌）。 ②消费者：从新陈代谢的同化作用方面看属于异养型，它们一般捕食活的有机体或从活的有机体吸取营养。主要指营捕食、寄生、共生和腐生关系的各种生物，如大多数动物、少数植物（菟丝子）和营寄生和共生的细菌、真菌等微生物。 消费者通过自身的新陈代谢，能将有机物转化为无机物，这些无机物排出体外后又可被生产者重新利用。可见，消费者能够加快生态系统的物质循环，此外，消费者对于植物的传粉和种子的传播具有重要作用。 ③分解者：从新陈代谢的同化作用方面看属于异养型，它们一般取食死亡的有机体或从死亡的有机体吸取营养。主要包括营腐生生活的细菌和真菌，也包括一些腐食性动物（如蚯蚓、蝇、蜣螂等），它们都能分解残枝败叶、尸体、粪便等有机物，故腐食性动物属于分解者。它们的作用就是将动植物遗体和排遗物中的有机物分解为无机物归还到无机环境中 ，供生产者再度利用。否则，堆积如山，生态系统就会崩溃。 总之，生态系统中的四种组成成分的相互关系是：非生物的物质和能量的作用是为各种生物提供物质和能量；生产者的作用是转化物质和能量；消费者的作用是推动物质和能量在群落中的流动；分解者的作用是把物质和能量归还到无机自然界。 3、病毒是属于消费者还是分解者？

病毒是非细胞结构的生物，主要由核酸（DNA或RNA）和蛋白质构成，病毒全部营寄生生活，其生存的环境仅限于活细胞内。病毒繁殖时是由自身的遗传物质利用寄主细胞里的有机物为原料来合成自身物质的，并没有把寄主细胞里的有机物分解成无机物回归到无机环境中，可见，病毒不能作为分解者，应属于消费者。 4、 食物链一般不超过5个营养级，为什么？

能量沿食物链总是单向流动，逐级递减，相邻两个营养级之间传递效率大约为10%—20%, 营养级越高，所获取的能量越少，当能量传到第五营养级时，能量已经很少，不足以满足第六营养级生物生活。因此，一条食物链一般不超过五个营养级。“一山不容二虎”也是这个道理。但生态系统也有例外，如“棉花→棉蚜→食虫蝇→瓢虫→麻雀→鹰→食鹰动物”就超过5个营养级，不过这样的例子毕竟是少数。 5．生态系统的食物链有哪些类型？

在生态系统中，食物链主要有三种不同的类型： ①捕食食物链：从绿色植物开始，然后是草食动物，一级肉食动物，二级肉食动物，如：草→兔→狐→狼 。②腐生食物链：也称碎屑食物链，从死亡的有机体开始，例如，木材→白蚁→食蚁兽，植物残体→蚯蚓→线虫→节肢动物等。③寄生食物链：或是从植物开始，或者从动物开始，接着是寄生物和其他动物，例如，鸟类→跳蚤→原生动物→细菌→病毒，大豆→菟丝子，等等。上述三种类型的食物链


中，①、③是从活的有机体开始，②是从死亡有机体开始。三种食物链中，①、②两种类型是最重要的。不过，中学阶段只要求掌握捕食性食物链，所以不特别指明，都是指捕食性食物链。

6、 怎样理解食物链组成？它有什么特点和作用？ 我们研究的食物链都是捕食链。食物链的起点是生产者，终点是不被其他动物所捕食的动物，即顶级消费者（最高营养级）。食物链中只有生产者和消费者两大成分。由于非生物物质和能量、分解者不能与动植物形成捕食关系，所以它们不参与食物链的组成，也不占任何营养级。另外，由于某些生物可以捕食多种不同的食物，同时同一种生物又可被多种动物所捕食，所以同一种生物在不同的食物链中可占不同的营养级，不同生物之间可能既有捕食关系也有竞争关系（如青蛙和蜘蛛）。正是由于上述复杂的食物联系，导致食物链彼此相互交错形成食物网。食物链和食物网是生态系统的营养结构，是生态系统能量流动和物质循环的渠道。 7、怎样判断食物网中某种生物数量变化对另外生物数量的影响？ ⑴第一营养级的生物减少对其他物种的影响：

第一营养级的生物（生产者）减少时，将会连锁性地引发其后的各个营养级生物减少。这是因为生产者是其他各种生物赖以生存的直接或间接的食物来源。 ⑵“天敌”一方减少，对被捕食者数量变化的影响：

一条食物链中处于“天敌”地位的生物数量减少，则被捕食者数量变化是先增加后减少，最后趋于稳定。

⑶复杂食物网中某种群数量变化引起的连锁反应分析 ：

①就近调节效应：以中间环节少的作为分析依据，考虑方向和顺序为：从高营养级依次到低营养级。

②主产者相对稳定效应：即生产者比消费者稳定得多，所以当某一种群数量发生变化时，一般不需考虑生产者数量的增加或减少。 ③营养替补效应：食物网中的一种生物可以占居多条食物链和多个营养级，当某种生物的消亡所带来的营养损失可以被其他种生物所替补时，替补生物种类越多，对该种生物的影响就越小，而替补生物将会下降。同时，营养替补也会缓解与其具有相同功能的营养级生物的生存压力。例如，处于最高营养级的种群且有多种食物来源时，若其中一条食物链中断，则该种群可通过多食其他食物而维持其数量基本不变。

④能量递减效应：在生态系统中，能量流动是单向并逐级递减的，营养级越高的生物获取的能量相对值就越少。因而，如果食物网中一种生物的消亡直接导致另一种生物的营养级整体上升，则受到影响的生物在短期内将会数量减少，反之则上升。

例1：根据南极食物网图回答下列问题。假设由于某种原因大鱼全部死亡，试问对磷虾的数量有何影响？



解析：从食物来源和天敌危害两方面分析有以下几种可能：

①当大鱼全部死亡后，大量浮游动物得以生存，并且捕食大量浮游植物使其减少，导致磷虾得不到充足的食物而数量减少。


②当大鱼全部死亡后，中间这条食物链中断，虎鲸只能从两侧的食物链捕食，对左侧的食物链来说，虎鲸较多地捕食须鲸，使须鲸数量减少，从而使磷虾数量增多。

③当大鱼全部死亡后，浮游动物会增加，使须鲸捕获浮游动物的机会增多，从而减少了对磷虾的捕食，使磷虾的数量增多。

④当大鱼全部死亡后，中间食物链中断导致虎鲸数量减少，须鲸数量增多，从而导致磷虾数量减少。

①④和②③得出两种相反的结论，但是，由上述规律“以中间环节少的作为分析依据，考虑方向和顺序为：从高营养级依次到低营养级”可知只有第②种分析方法是正确的。所以，结果是磷虾的数量增多。

例2：回答下列有关生态的问题。如下图表示一个森林生态系统中的食物网，图中数字表示该生物的个体数量，括号内的数字表示该生物的平均体重。据图回答：



（1）该食物网中占据第三营养级的生物有A~I中的____________。

（2）若初级消费者中的____________被除去，则对该生态系统能量流动的影响最大。 （3）若除去G后，在一定时间内，生产者数量将____________。

解析：从图中可知F、G、H、I在食物链中占据第三营养级。B、C、D、E这四个初级消费者总体重分别是1kg、100kg、180kg、200kg，可见E的重量最大，能量最多，被除去后对该生态系统的能量流动影响最大。G和D、E是捕食关系，D、E与生产者A也是捕食关系，如除去G，则D、E的数量会增多，A的数量就会减少。 答案：（1）F、G、H、I （2）E （3）减少

例3（2013四川理科综合）稻田生态系统是四川盆地重要的农田生态系统，卷叶螟和褐飞虱是稻田中两种主要害虫，拟水狼蛛是这两种害虫的天敌。下列叙述错误的是 A、害虫与拟水狼蛛间的信息传递，有利于维持生态系统的稳定 B、防治稻田害虫，可提高生产者与消费者之间的能量传递效率 C、精耕稻田与弃耕稻田的生物群落，演替的方向与速度有差异 D、用性外激素专一诱捕卷叶螟，短期内褐飞虱的种群密度会下降 答案：B

【解析】信息传递对于调节生物的种间关系，维持生态系统的稳定具有重要作用，故A正确；防治稻田害虫，即调节能量流动的关系，使能量流向对人类有益的部分，能达到提高能量利用率的目的，但不能提高能量传递效率，能量在相邻两个营养级之间的传递效率仍然是10%-20%，故B错误；精耕稻田受到人类活动的影响，人类活动往往会使群落演替按照不同于自然演替的速度和方向进行，故C正确；卷叶螟和褐飞虱都是拟水狼蛛的捕食对象，用性外激素专一诱捕卷叶螟会导致其数量下降时，拟水狼蛛通过大量捕食褐飞虱维持种群数量，此时褐飞虱种群密度下降，故D正确。

例4、如图是温带草原生态系统食物网的一部分图解。据图分析， 如果由于某种原因鼠突然全部死亡，蛇、猫头鹰和蟾蜍的数量将会如何变化？




答案：减少、变化不大、减少。

【解析】①蛇为何减少？如果鼠如果突然消亡，对蛇来讲，会直接导致其仅有第三营养级的丧失，使得营养级整体提升，所以蛇的数量将会减少。② 猫头鹰为何变化不大？对猫头鹰来说，鼠的突然消亡只造成其丧失三个第三营养级中的一个，营养级整体影响不大，且其丧失的营养可以由其占居的多各其他营养级来替补，所以其数量变化不大；同时，也正是由于猫头鹰和蛇有着直接的捕食和被捕食关系，蛇处于猫头鹰的营养替补位置，猫头鹰的数量维持将对蛇产生直接的反馈调节，结果加剧了蛇数量的减少。设想，倘若这里将鼠改为蛇突然消亡，猫头鹰占有的两种较高营养级（第五、六营养级）会丧失，猫头鹰营养级整体下降，其数量反而会有上升趋势。③蟾蜍为何也减少？在此我们不能像在一条单纯的食物链（草→食草昆虫→蟾蜍→蛇→猫头鹰）中那样认为：蛇是蟾蜍的天敌，蛇减少会带来蟾蜍的增多。因为蟾蜍和鼠没有直接影响关系，最近的关系是通过蛇，而这里蛇的数量减少是反馈调节第一效应的结果，不是外界因素干扰（如人为捕杀）所致的反馈调节的起因，生态系统内部已开始产生反馈调节的连续效应：蛇为了维持数量不减少，会大量捕食蟾蜍，这样使得蟾蜍的数量也会减少。换个角度来看，鼠的消亡使得蛇丧失了仅有的一个第三营养级，而蟾蜍正好处于蛇的营养替补位置，其数量也势必要下降。

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