生态系统的概念、类型、结构和功能
【学习内容概述】
生态系统是由生物落与它的无机环境相互作用形成的统一整体；由生物成分（生产者、消费者、分解者）和非生物成分两部分组成，食物链和食物网是生态系统的营养结构形式；在此结构基础上能够实现生物生产、能量流动、物质循环和信息交流等功能，其中能量流动和物质循环是生态系统的两大功能；能量流动具有单相流动和逐级递减（遵循1／10法则）的特点；物质循环带有全球性（生物地化循环）的特点；生物圈是最大的生态系统。
【知识网络结构和知识点归纳】
生态系统的概念和类型
生态系统的概念要素
1．一定空间和时间内（区域特征）
2．生物落与非生物环境之间（组成成分）
3．通过能量流动和物质循环相互作用的自然系统（功能特征）
4．生态系统是生物圈的结构和功能单位
生态系统的类型
1.分类
陆地生态系统 | 水域生态系统 | |
海洋生态系 | 淡水生态系 | |
①森林生态系 ②草原生态系 ③农田生态系 ④荒漠生态系 ⑤冻原和极地 | ①海岸生态系 ②上涌带生态系 ③浅海生态系 ④远洋生态系 ⑤海岛和珊瑚礁等 | ①河流生态系 ②溪流生态系 ③湖泊生态系 ④池塘生态系 |
2．主要类型特征
主要类型 | 落环境 | 落特征 |
森林生态系 | 湿润或比较 湿润的地区 | 物种多，植物以乔木为主，树栖攀援动物多，种密度稳定，落结构复杂稳定 |
草原生态系 | 年降水量 少的地区 | 物种少，植物以草本为主，善跑或穴居动物多，种密度易变，落结构一般、不稳定 |
农业生态系 | 农作物种植区 | 作物种类少，种密度大； 落结构单一而不大稳定 |
海洋生态系 | 整个海洋，类 型多分布各异 | 微小浮游植物为主，有大型藻类，各类动物集中于200m以上水层，底栖动物适应性特殊 |
淡水生态系 | 陆地淡水水域 | 浅水区为水生和沼泽植物，深水区表层为浮游植物，主要有浮游动物、鱼类和底栖动物 |
3．湿地生态系统
⑴范围：沼泽、湖泊、河流、河口、滩涂、红树林、珊瑚滩等
⑵生物资源丰富，生产力高。如我国湿地植物2750种，其中高等植物1380种；动物1500种，其中水禽250种、鱼类1040种（淡水鱼500种，占世界淡水鱼物种数80%）。
⑶具有调节气候、蓄洪防洪、促淤造陆、降解污染等功能
⑷提供粮食、肉类、鱼、药材、能源、水源、工业原料等
⑸湖沼海岸风光
4．城市生态系的特点
⑴属于人工生态系统的范畴消费者在生态系统的功能
⑵人既是系统的组成之一，又起着支配作用
⑶自身脆弱，对其他生态系统有很大的依赖性
⑷能对其他生态系统造成干扰和冲击
生态系统的结构
生态系统的成分
1．生态组分的类别
2．三大功能类的代谢方式及地位
类 | 代谢方式及特点 | 功能地位 |
生产者 消费者 分解者 | 将无机物转变为贮能有机物（自养型） 直接或间接以植物为食（异养型） 分解动植物遗体或遗物（异养型） | 主要成分 重要作用 不可缺少 |
3．生态成分之间的关系
生态系统的营养结构
1．指功能类间以营养为纽带的结构联系
2．营养结构形式
⑴食物链：生物之间单方向食物连结
⑵食物网：生物之间多方向食物连结
3．营养级（层次）
⑴食物链中每个环节的生物
⑵同一营养级生物利用相同资源
⑶生产者为I级，食草动物为II级，小型食肉动物为III级
⑷大型食肉动物可能占有多个营养级
⑸食物链的营养级一般不超过5级
4．食物链和食物网是物质和能量流动的渠道
生态系统的功能
生态系统是一个开放的动态功能系统
1．生态系统处于不断发展和变化之中
2．与环境不断地进行物质交流和能量交换
3．通过功能类之间的营养联系实现“自我维持”
4．具有生物生产、能量流动、物质循环、信息交流等基本功能
生物生产——系统内物质和能量的源泉
1．初级生产：主要指绿植物的光合作用
2．次级生产：指异养生物对初级生产品的利用和再生产
能量流动——系统内能量转移的过程
1．过程
⑴起点：始于生产者固定太阳能 （输入能量）
⑵渠道：沿食物链的营养级依次传递（转移能量）
⑶终点：最终以呼吸热的形式散失 （输出能量）
2．特点（以赛达伯格湖的能流分析资料为例）
⑴传递方向：单向流动（既不能循环流动，也不能逆向流动）
⑵传递效率：逐级递减，传递效率为10%～20%（遵循1/10法则）
3．能量金字塔 以各个营养级的能值绘制，形象地表示能流特点
4．能流分析意义——使能量流向有益于人类的生产和生活
物质循环—系统内生命元素的运动形式
1．物质循环是指落与环境之间生命基本元素的循环运动，包括：
⑴系统内物质输入与输出，以及营养级之间的交换过程
⑵系统间的物质交换，以及大气圈、水圈和岩石圈之间的调节过程
2．实例：碳循环
⑴带有全球性质（生物地球化学循环）
库 | 岩石圈 | 大气圈 | 水圈 | 生物落 |
碳素贮存形式 | 无机盐 | CO2 | HCO3- | 有机态 |
是否参与交换 | - | + | + | + |
⑵气态型（主要以CO2形式循环）
⑶光合作用是CO2进入落途径
⑷碳素通过细胞呼吸、微生物分解、化石燃料利用等返回无机环境
3．物质流与能流的关系
⑴系统内渠道相同，且能流伴随物质流。
⑵生物圈的物质呈往复循环运动；能量呈单向流动。
【重点、难点、拓展知识解析】
生态系统的结构
生态系统的空间结构：
从空间结构来考虑，任何一个自然生态系统都有分层现象。各生态系统在结构布局上有一致性。上层阳光充足，集中分布着绿植物或藻类，有利于光合作用，故上层称为绿带，或
光合作用层。在绿带以下为异养层或分解层。生态系统中的分层有利于生物充分利用阳光、水分、养料和空间。生态系统是生产者和消费者、消费者和消费者之间的相互作用和相互联系，彼此交织在一起。生态系统的边界具有不确定性，主要是由于生态系统内部生产者、消费者和分解者在空间的位置上变动所引起的，其结构较为疏松，一般认为生态系统范围越大，结构越疏松。
生态系统的时间结构：
生态系统的结构和外貌也会随时间不同而变化。这反映出生态系统在时间上的动态。一般以三个时间量度上来考察。一是长时间量度，以生态系统进化为主要内容；二是中等时间量度，以落演替为主要内容；三是以昼夜、季节和年份等短时间量度的周期性变化。这种短时间周期性变化在生态系统中较为普遍。
生态系统的营养结构：
生态系统中各种成分之间最本质的联系是通过营养来实现的，通过食物链食物网把生物与非生物、生产者与消费者、消费者与分解者连成一个整体。食物链是指生态系统内不同生物
之间在营养关系中形成的一环套一环似链条式的关系，即物质和能量从植物开始，然后一级一级的转移到大型食肉动物。食物链上的每一个环节称为营养级。根据起点不同可以分为牧食食物链（草食食物链）和腐食食物链（碎屑食物链）。生态系统中的食物链很少是单条、孤立出现的，往往是交叉链锁，形成复杂的网络结构，就是食物网。食物网从形象上反映了生态系统内各生物有机体之间的营养位置和相互关系。生态系统中各生物成分间，正是通过食物网发生直接和间接的联系，保持着生态系统结构和功能的稳定性。生态系统内部营养结构不是固定不变的，而是不断发生变化的。
生物放大
生物可以在食物链上使有毒物质逐级增大。在食物链的开始，有毒物质浓度较低，随着营养级的升高，有毒物质浓度逐渐增大，百倍、千倍，甚至可以达到万倍、百万倍。最终毒害处于较高营养级的生物。人往往处于食物链的顶端，所以，应十分注意这个问题。
生产者、消费者、分解者
生产者：
包括所有的绿植物和某些细菌，是生态系统中最积极的因素。绿植物利用太阳能将二氧化碳和水等无机物合成糖和淀粉等有机物，并放出氧气。这个光合作用的过程直接或间接的为人类和无数生物提供着进行生命活动所必需的能量和物质。
消费者：
指各类动物。他们不能制造有机物质，而是直接或间接地依赖于生产者所制造的有机物。根据不同的取食地位分为不同等级。消费者在生态系统中起着重要的作用。不仅对初级生产物起着加工、再生产的作用，而且许多消费者对其他生物种数量起着调控的作用。
分解者：
都是异养生物，如细菌、真菌、放线菌及土壤原生动物和一些小型无脊椎动物。这些微生物在生态系统中连续的进行着分解作用，把复杂的有机物质逐步分解为简单的无机物。最终以无机物的形式回归到环境中，成为自养生物的营养物质。具有更重要的生态学意义的是，每一种天然发生的有机物都能被已经存在于自然界中的微生物所分解。
【例题解析】
1、在生态系统内，以枯木、粪便等腐败物质为食的甲虫、白蚁、皮蠹、粪金龟子、蚯蚓和软体动物等属于（ ）
A 初级消费者 B 次级消费者
C 三级消费者者 D 分解者
答案：D
解析：分解者：都是异养生物，如细菌、真菌、放线菌及土壤原生动物和一些小型无脊椎动物。这些微生物在生态系统中连续的进行着分解作用，把复杂的有机物质逐步分解为简单的无机物。
2、形成食物链和食物网的实质是（ ）
A 生物间的食物联系
B 生态系统的营养结构
C 能量和物质从一种生物流向另一生物
D 功能类之间的营养联系
答案：C
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