第3章2022一、生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)1.食物鏈(網(wǎng))的構(gòu)建(1)依據(jù)捕食關(guān)系曲線構(gòu)建食物鏈(網(wǎng))在捕食關(guān)系曲線中,先上升先下降者為被捕食者,后上升后下降者為捕食者,由此可以確定圖1中食物鏈為C→B→A?！D1 (2)依據(jù)同化能量的多少構(gòu)建食物鏈(網(wǎng))生態(tài)系統(tǒng)中能量是單向流動(dòng)、逐級遞減的,且在相鄰營養(yǎng)級之間的傳遞效率為10%~20%,故能量值大者為被捕食者,反之為捕食者。若兩種生物的能量值相關(guān)性不大,不足以構(gòu)成10%~20%的比例關(guān)系,則兩者很可能屬于同一營養(yǎng)級。由此可以確定圖2中食物鏈為丙→甲→乙→丁;圖3中食物網(wǎng)為 。(3)依據(jù)生物富集效應(yīng)原理構(gòu)建食物鏈(網(wǎng))生態(tài)系統(tǒng)中存在生物富集現(xiàn)象,即生物所處營養(yǎng)級越高,體內(nèi)相關(guān)富集物(如農(nóng)藥、重金屬)的濃度越高,兩者在數(shù)值上呈正相關(guān)。體內(nèi)富集物濃度相差不大的兩種生物很可能屬于同一營養(yǎng)級。由此可以確定下表中的食物網(wǎng)為 。(4)依據(jù)物質(zhì)循環(huán)圖解構(gòu)建食物鏈(網(wǎng))圖4所示的生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)圖中,D是生產(chǎn)者,A是消費(fèi)者,B是分解者,C是非生物環(huán)境,其中的食物鏈?zhǔn)荄→A?！D4 2.關(guān)于食物鏈(網(wǎng))的分析(1)起點(diǎn)是生產(chǎn)者,終點(diǎn)是不被其他動(dòng)物所食的動(dòng)物——最高營養(yǎng)級,且一條食物鏈一般不超過5個(gè)營養(yǎng)級。(2)食物鏈中只有生產(chǎn)者和消費(fèi)者,不能出現(xiàn)非生物的物質(zhì)和能量及分解者。(3)箭頭表示物質(zhì)和能量流動(dòng)的方向,是從前一個(gè)營養(yǎng)級到后一個(gè)營養(yǎng)級,同時(shí)體現(xiàn)捕食與被捕食的關(guān)系。捕食關(guān)系是長期自然選擇形成的,不會(huì)倒轉(zhuǎn)。(4)生產(chǎn)者是第一營養(yǎng)級。消費(fèi)者級別與營養(yǎng)級的關(guān)系:初級消費(fèi)者為第二營養(yǎng)級,次級消費(fèi)者為第三營養(yǎng)級,其他以此類推,即在食物鏈中的營養(yǎng)級級別=消費(fèi)者級別+1?！?5)某一營養(yǎng)級的生物代表處于該營養(yǎng)級的所有生物,不代表單個(gè)生物個(gè)體或某種群?！咎貏e提醒】 分析食物網(wǎng)中的易錯(cuò)點(diǎn)(1)同一種消費(fèi)者在不同的食物鏈中,可以占有不同的營養(yǎng)級。(2)在食物網(wǎng)中,兩種生物間可能既有捕食關(guān)系,又有種間競爭關(guān)系。(3)食物網(wǎng)的復(fù)雜程度主要取決于有食物聯(lián)系的生物種類,而并非取決于生物數(shù)量。3.生態(tài)系統(tǒng)中某種生物減少對其他生物數(shù)量變化的影響(1)食物鏈中,若處于第一營養(yǎng)級的生物數(shù)量減少,會(huì)直接使以其為食物的第二營養(yǎng)級的生物因食物缺乏而數(shù)量減少,又會(huì)引起連鎖反應(yīng),致使第三、第四營養(yǎng)級的生物數(shù)量依次減少。(2)一條食物鏈中處于“天敵”地位的生物數(shù)量減少,則被捕食者數(shù)量變化是先增加后減少,最后趨于穩(wěn)定。(3)復(fù)雜食物網(wǎng)中某種群數(shù)量變化引起的連鎖反應(yīng)分析若某種群處于復(fù)雜食物網(wǎng)的某中間環(huán)節(jié),其數(shù)量減少對其他生物類群的影響狀況應(yīng)視具體食物鏈而定,大體遵循如下思路:①生產(chǎn)者相對穩(wěn)定原則,即消費(fèi)者某一種群數(shù)量發(fā)生變化時(shí),一般不考慮生產(chǎn)者數(shù)量的增加或減少。②最高營養(yǎng)級的生物種群相對穩(wěn)定原則,即當(dāng)處于最高營養(yǎng)級的生物種群其食物有多種來源時(shí),若其中一條食物鏈中斷,該種群的數(shù)量不會(huì)發(fā)生較大變化。③實(shí)例:如圖所示的食物網(wǎng)中,蚱蜢突然減少,則以它為食的蜥蜴減少,蛇也減少,蛇減少則鷹就更多地吃兔和食草籽的鳥,從而導(dǎo)致兔及食草籽的鳥減少。在這里必須明確蛇并非鷹的唯一食物,所以蛇減少并不會(huì)造成鷹明顯減少,它可以依靠其他食物來源而維持?jǐn)?shù)量基本不變。典例剖析1.下圖是某一食物關(guān)系圖,分析并回答下列問題。(1)該圖是一個(gè)簡單的　　　　　　,含有　　　條食物鏈。?(2)圖中的初級消費(fèi)者有　　　　　　　　　　　　　　。蛇是　　　消費(fèi)者,屬于　　　營養(yǎng)級。鷹同時(shí)占有　　　個(gè)營養(yǎng)級。?(3)圖中的兔和蚱蜢兩者是　　　　關(guān)系,而蜥蜴和蚱蜢是　　　關(guān)系。?(4)如果蚱蜢突然減少,蚯蚓的數(shù)目將會(huì)　　　　　　　　。?(5)該食物網(wǎng)中不含有生態(tài)系統(tǒng)中的哪種成分?　　　　　　　　。?答案 (1)食物網(wǎng)　3(2)兔、蚯蚓、蚱蜢　三級　第四　3(3)種間競爭　捕食(4)先增加后減少,最終趨于穩(wěn)定(5)非生物的物質(zhì)和能量及分解者解析 食物網(wǎng)是指在一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中,許多食物鏈彼此相互交錯(cuò)連接成的復(fù)雜營養(yǎng)結(jié)構(gòu)。此圖符合食物網(wǎng)的概念,共有3條食物鏈。營養(yǎng)級從生產(chǎn)者算起,綠色植物是第一營養(yǎng)級,初級消費(fèi)者是第二營養(yǎng)級,次級消費(fèi)者是第三營養(yǎng)級,依此類推。消費(fèi)者級別從初級消費(fèi)者算起,分析時(shí)要數(shù)全食物鏈,仔細(xì)識(shí)圖,如鷹在3條食物鏈上分別屬于次級、三級、四級消費(fèi)者,同時(shí)占有第三、第四、第五3個(gè)營養(yǎng)級。兔與蚱蜢都以綠色植物為食,兩者屬于種間競爭關(guān)系,蜥蜴以蚱蜢為食,兩者屬于捕食關(guān)系。如果蚱蜢突然減少,以蚱蜢為食的蜥蜴減少,蛇隨之減少,鷹就要多吃兔和相思鳥以獲得足夠的能量,而蚯蚓由于天敵減少,食物充足而數(shù)量增加,其種群密度增加,隨之種內(nèi)競爭加劇又使種群數(shù)量下降,故蚯蚓數(shù)量將先增加后減少,最終趨于穩(wěn)定。二、生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)1.生態(tài)系統(tǒng)各功能類群能量來源(1)(2)消費(fèi)者:能量來自食物方“活體”中的有機(jī)物(捕食或寄生)。(3)分解者:能量來自動(dòng)、植物遺體或糞便及排泄物中的有機(jī)物(腐生)。2.生態(tài)系統(tǒng)各環(huán)節(jié)能量去向(1)定量不定時(shí)分析:流入某一營養(yǎng)級的一定量的能量在足夠長的時(shí)間內(nèi)的去路有三條:①自身呼吸散熱消耗;②流入下一營養(yǎng)級;③被分解者分解利用。但這一定量的能量不管如何傳遞,最終都以熱能的形式從生物群落中散失,生產(chǎn)者源源不斷地固定太陽能,才能保證生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)的正常進(jìn)行。(2)定量定時(shí)分析:流入某一營養(yǎng)級的一定量的能量在一定時(shí)間內(nèi)的去路有四條:①自身呼吸散熱消耗;②流入下一營養(yǎng)級;③被分解者分解利用;④未被自身呼吸消耗,也未被下一營養(yǎng)級和分解者利用,即“未被利用”部分。如果是以年為單位研究,則第④部分的能量將保留給下一年(如圖所示)。3.能量傳遞效率的相關(guān)計(jì)算(1)能量在食物鏈中傳遞的計(jì)算①在一條食物鏈中,某一營養(yǎng)級的能量為n,則傳到下一營養(yǎng)級的能量最多為n×20%=0.2n,最少為n×10%=0.1n。②在一條食物鏈中,某一營養(yǎng)級的能量為n,需要前一營養(yǎng)級的能量至少為n÷20%=5n,最多為n÷10%=10n。　(2)能量在食物網(wǎng)中傳遞的計(jì)算①若一食物網(wǎng)中,已知最高營養(yǎng)級增加能量為Na.求最多消耗第一營養(yǎng)級多少能量時(shí),按最長食物鏈,最低傳遞效率計(jì)算;b.求至少消耗第一營養(yǎng)級多少能量時(shí),按最短食物鏈,最高傳遞效率計(jì)算。②若一食物網(wǎng)中,已知第一營養(yǎng)級能量為Ma.求最高營養(yǎng)級最多獲得多少能量時(shí),應(yīng)按最短食物鏈,最高傳遞效率計(jì)算;b.求最高營養(yǎng)級最少獲得多少能量時(shí),應(yīng)按最長食物鏈,最低傳遞效率計(jì)算。(3)在已知高營養(yǎng)級求需要低營養(yǎng)級最值時(shí),若高營養(yǎng)級有多種食物來源,要注意高營養(yǎng)級食物來源有沒有具體分配,若有就不能選最短或最長的食物鏈,而要按分配情況逐一計(jì)算,然后相加。典例剖析2.下圖是某人工魚塘生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)過程中部分環(huán)節(jié)涉及的能量相對值。請回答下列有關(guān)問題。(1)圖中①代表的生理過程是　　　　　　　　,圖中②代表的能量主要以　　　　　　　　　　　　　　的形式儲(chǔ)存。?(2)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量是　　　　　　　　　　　　　　　　。?(3)能量從該生態(tài)系統(tǒng)的第一營養(yǎng)級到第二營養(yǎng)級的傳遞效率約為　　　　　。?(4)試分析圖中植食動(dòng)物、肉食動(dòng)物和頂位肉食動(dòng)物隨營養(yǎng)級的升高需要的有機(jī)物輸入越來越多的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　。?答案 (1)呼吸作用　(有機(jī)物中)穩(wěn)定的化學(xué)能(2)生產(chǎn)者所固定的太陽能(3)12.7%(4)能量流動(dòng)逐級遞減以及維持各營養(yǎng)級較高的能量輸出解析 ①代表生物的呼吸作用,②為動(dòng)植物體中有機(jī)物含有的穩(wěn)定的化學(xué)能,這些能量都來自生產(chǎn)者光合作用固定的太陽能。第三營養(yǎng)級生物(肉食動(dòng)物)從第二營養(yǎng)級生物(植食動(dòng)物)獲得的能量為2.1+5.1+0.05+0.25-5=2.5。生產(chǎn)者傳遞給第二營養(yǎng)級的總能量為4+9+0.5+2.5-2=14,生產(chǎn)者固定的太陽能總量為23+70+3+14=110,能量從第一營養(yǎng)級到第二營養(yǎng)級的傳遞效率為14/110×100%≈12.7%。能量流動(dòng)是逐級遞減的,要維持高營養(yǎng)級生物的能量輸出,就需要為高營養(yǎng)級提供更多的物質(zhì)和能量。對點(diǎn)訓(xùn)練1.下圖表示生態(tài)系統(tǒng)中的食物網(wǎng),下列相關(guān)敘述正確的是(　　)A.該食物網(wǎng)中共有6條食物鏈B.該食物網(wǎng)中的所有生物構(gòu)成生物群落C.蝗蟲和老鼠在不同食物鏈中都屬于同一營養(yǎng)級D.若老鼠全部死亡消失,對狼的影響比對貓頭鷹顯著答案 C解析 該食物鏈的起點(diǎn)是草,終點(diǎn)是不被其他營養(yǎng)級捕食的生物,則該食物鏈共有5條,A項(xiàng)錯(cuò)誤;該食物網(wǎng)中只包括生產(chǎn)者和消費(fèi)者,生物群落還應(yīng)該包括分解者,B項(xiàng)錯(cuò)誤;蝗蟲和老鼠都位于第二營養(yǎng)級,屬于初級消費(fèi)者,C項(xiàng)正確;貓頭鷹的食物來源只有老鼠,狼的食物來源有浣熊、鹿和老鼠,若老鼠全部死亡消失,對狼的影響比對貓頭鷹小,D項(xiàng)錯(cuò)誤。2.下表是對能量從植物傳遞到鱗翅目幼蟲(植食性)的定量分析。下列結(jié)論中不正確的是(　　)A.從植物流入鱗翅目幼蟲的能量是419 JB.食物中的能量只有約15%用于幼蟲自身的生長C.流入鱗翅目幼蟲的能量一部分以熱能形式散失D.第一營養(yǎng)級至少需同化1 047.5 J的能量答案 A解析 鱗翅目幼蟲從植物攝入的能量包括同化量和糞便量,同化的能量一部分用于自身呼吸消耗,一部分用于自身生長發(fā)育、繁殖。分析圖表,鱗翅目幼蟲的攝入量為419 J,同化量為419-209.5=209.5(J);食物中用于幼蟲自身生長的能量為62.9/419×100%≈15%;呼吸消耗的能量以熱能形式散失;能量傳遞效率在10%~20%之間,所以至少需要第一營養(yǎng)級的能量為(419-209.5)/20%=1 047.5(J)?！”? 課 結(jié) 束

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