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第一节生态系统和生物圈
1.生态因子是指环境中对生物的生长、发育、生殖、行为和
分布等有直接或间接影响的因子。
2．生态系统是在一定空间中的生物群落与无机环境相互作
用而形成的统一体。
3．生态系统中的光、水、空气、无机盐及非生物的有机物
等组成生态系统的非生物成分。
4．生态系统的生物成分按功能不同，可分为生产者、消费
者和分解者。
5．地球上最大的生态系统是生物圈。生物圈是指地球上的
全部生物及其无机环境的总和，它包括岩石圈上层、水
圈和大气圈下层。
一、环境对生物非常重要
1．生态因子
(1)概念：环境中对生物的生长、发育、生殖、行为和分布等有直接或间接影响的因子。
(2)种类：
①非生物因子：光、温度、水等。
②生物因子：包括生物之间的各种相互关系，如捕食、竞争等。
2．谢尔福德耐受曲线
生态因子如果发生变化，在低于或超过生物体的耐受极限时，均会成为限制因子。但在生态因子的耐受范围内，每种生物都有一个最适区。
二、生物与环境构成生态系统
1．生态系统的概念
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生态系统是在一定空间中的生物群落与无机环境相互作用而形成的统一体。
2．生态系统的组成
(1)非生物成分：光、水、空气、无机盐及非生物的有机物等。
(2)生物成分：
①生产者：能够把简单的无机物制造成复杂的有机物的自养生物。
②消费者：依赖于生产者制造的有机物生存的生物。
③分解者：能够把动植物的复杂有机物分解为简单无机物的生物成分。
三、食物链和食物网
1．食物链
(1)概念：在生态系统中，生物之间由于营养关系而形成的营养结构。
(2)营养级：处于食物链某一环节上的各种生物的总和。
2．食物网
(1)概念：生态系统中的许多食物链相互交错形成更为复杂的网状营养结构。
(2)作用：增强生态系统结构和功能的稳定性。
3．食物链和食物网的功能
(1)是生态系统的营养结构。
(2)传递生态系统中生产者固定的物质和能量。
四、生物圈是最大的生态系统
1．生态系统的类型
(1)自然生态系统：
①陆地生态系统：包括冻原、荒漠、草原、森林等生态系统。
②水域生态系统：主要包括海洋生态系统和淡水生态系统。
(2)人工生态系统：可分为农业生态系统和城市生态系统等。
2．生物圈
(1)概念：指地球上的全部生物及其无机环境的总和。
(2)范围：包括岩石圈上层、水圈和大气圈下层。
(3)作用：人类的生存和发展离不开整个生物圈的繁荣。
1．判断下列叙述的正误
(1)硝化细菌虽不能进行光合作用，但它是自养生物(√)
(2)河流中所有生物和底泥共同组成河流生态系统(×)
(3)生态系统的食物链中营养级越高的生物，其体型必然越大(×)
(4)我国南方热带雨林中分解者的代谢活动比北方森林中的弱(×)
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2．生长着各种动植物的一片草地，按生态学知识分析，草地、草地中各种生物及草地中的狗尾草，可依次称为( )
A．生态系统、群落、种群
B．种群、群落、生态系统
C．种群、生态系统、群落
解析：选A 同种生物组成种群，不同种生物组成群落，生物群落和无机环境构成生态系统。
3．一个完整生态系统的成分包括( )
A．食物链和食物网
B．生产者、消费者和分解者
C．生产者、消费者、分解者和无机环境
解析：选C 生态系统的成分包括生产者、消费者、分解者和非生物的物质和能量。
4．生态系统中属于生产者的是( )
A．仅限于绿色植物
B．仅限于自养生物
C．全部植物及细菌和真菌
解析：选B 在生态系统中作为生产者应能将无机物转化为有机物，有这一功能的生物都属于自养生物。
5.在右图所示的食物网中，占有两个不同营养级的生物是( )
A．鼠 B．蛇 C．鹰
解析：选C 鼠占第二营养级，蛇占第三营养级，鹰占第三和第四两个营养级。
6．构成生态系统食物网的生物因素是( )
A．生产者和消费者
B．各级消费者
C．生产者和分解者
解析：选A 食物网是生产者和各级消费者之间构成的捕食关系。
7．在生态系统中，连接生物和无机环境的两个重要组成成分是( )
A．生产者和非生物成分
B．生产者和分解者
C．生产者和消费者
解析：选B 生产者是自养型生物，能够把无机物合成有机物。分解者能把动物的尸体、排泄物和残落物等所含有的有机物分解成简单的无机物。显然生产者和分解者是连接生命世界和无机自然界的两个重要环节。
8．关于生态系统组成成分的叙述，正确的是( )
①凡是细菌、真菌都是分解者 ②凡是自养型生物都是生产者 ③植物都是生产者 ④动物都是消费者 ⑤异养型生物都是消费者
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A．② B．①②③ C．④⑤
解析：选A 只有营腐生生活的细菌、真菌才是分解者。生产者都是自养型生物。有些植物不是生产者，如菟丝子。营腐生生活的动物，是异养型生物，但不是消费者，如蜣螂是分解者。
对谢尔福德耐受性定律的理解
1．谢尔福德耐受性定律是指任一生物的种群数量都会随某种生态因子的改变而改变，这种关系可以形象地表述为钟形耐受曲线。
2．生物对每一种生态因子都有其耐受的上限和下限，上下限就是生物对这种生态因子的耐受范围，也叫生态幅。
3．限制因子是指在众多的生态因子中，任何接近或超过某种生物的耐受极限，而且阻止其生长、繁殖或扩散，甚至生存的因素。生长因子在低于或超过生物体的耐受极限时均可称为限制因子，但在其耐受范围内，每种生物都具有一个最适生长区。
4．对于同一种生态因子，不同种类的生物耐受性也不相同；即使同一物种，耐受性也因年龄、季节、栖息地等的不同而有差异。同时耐受性定律允许因子的替换和补偿作用，它可以解释很多物种的分布问题。
[思考探究]
(1)下列实例中起主要作用的生态因子是什么？
①苹果、梨适宜在温带和亚热带种植。
②人参只有在密林下层才能生长得好。
③干旱的荒漠地区动植物种类少。
④白鳍豚不能在海水中生存。
提示：①是温度；②是光照强度；③是水；④是水的盐度。
(2)水生生物可以生活在全球的所有水域吗？
提示：不能。水的盐度和温度等影响水生生物的分布。
[题组冲关]
1.右图曲线甲、曲线乙分别代表物种甲、物种乙的耐热范围。在竞争中物种乙胜过物种甲的温度是( )
A．在t1～t2范围内
B．在t2～t3范围内
C．在t1以下
D．在t3以上
解析：选B 从图中可以看出，物种乙的温度只有在t2～t3
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范围内，耐热性才强于物种甲，也只有在这个温度范围内物种乙的数量才会多于物种甲。
2．生态学家P.A.Haefner对褐虾在不同含盐量和不同温度条件下的耐受能力进行了研究。其研究的部分数据绘成如图曲线(曲线旁百分比为褐虾死亡率)。据图分析不正确的是( )
A．与15 ℃水温比较，5 ℃水温下褐虾对盐度耐受范围窄
B．在20 ℃水温条件下，30%左右的盐度最适宜其生存
C．由图可见，温度和盐度等因子共同影响生物的生命活动
D．在25 ℃水温、30%盐度时，只有10%的褐虾能够生存
解析：选D 在25 ℃水温、30%盐度时，90%的褐虾能够生存。
成分
归类
各成分的组成
在生态系统中的作用
地位
非生物的物质和能量
无机物、有机物、气候、能源
生物群落中的物质和能量的根本来源
必需成分
生产者
自养型生物
①绿色植物；
②光合细菌和蓝藻；
③化能合成细菌，如硝化细菌
将无机环境中的物质和能量通过光合作用(化能合成作用)引入生物群落，为消费者、分解者提供物质和能量
必需的主要成分(基石)
消费者
异养型生物
①绝大多数动物；
②寄生生物
帮助生产者传粉、传播种子等
最活跃的成分
分解者
异养型生物
①腐生细菌和真菌；
②腐生动物，如蚯蚓、蜣螂等
把动植物遗体、粪便和残落物中的有机物分解成简单的无机物
物质循环的关键成分
动物
植物
[名师点拨] 生物种类与生态系统成分的关系
真菌
细菌
[题组冲关]
3．关于生态系统中生物成分的叙述，正确的是( )
A．生产者中有真核生物，也有原核生物，但都是自养型
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B．消费者是异养型真核生物
C．分解者只包括腐生细菌和真菌
D．生产者和分解者间为直接联系，消费者可有可无
解析：选A 消费者中也有原核生物；分解者中也有腐生动物；消费者对于维持生态系统的相对稳定，也是不可缺少的。
4．下图为生态系统结构的关系图，a代表的成分是( )
A．生产者 B．消费者 C．分解者 D．不能确定
解析：选B 生态系统包括生物群落和无机环境，生物群落包括生产者、消费者和分解者。从箭头的方向上分析，b有两个箭头分别指向a和c，b为生产者；a有箭头指向c，a为消费者，c为分解者。a的能量和物质来自b，并可传递给c，所以a是消费者。
1．食物链营养级与消费者级别的关系
食物链
草 ―→ 兔 ―→ 狐 ―→ 狼
营养级别
第一营养级
第二营养级
第三营养级
第四营养级
消费者级别
—
初级消费者
次级消费者
三级消费者
2．食物链分析
(1)每条捕食食物链的起点总是生产者(草)，终点是不被其他动物所食的动物(虎)，即最高营养级；不出现非生物成分和分解者，中间不能有任何间断。
(2)某一营养级的生物代表处于该营养级的所有生物，不代表单个生物个体，也不一定是一个种群。
(3)食物链中的捕食关系是长期自然选择形成的，不会倒转，因此箭头一定是由上一营养级指向下一营养级(如兔→狐)。
3．食物网
(1)形成原因是一种绿色植物可以被多种植食性动物所食；一种植食性动物可吃多种植物，也可成为多种肉食性动物的捕食对象。
(2)在食物网中，同一种消费者在不同食物链中，可以占有不同的营养级。两种生物之间的种间关系有可能出现不同概念上的重合，如蜘蛛与青蛙，二者之间既存在捕食关系，又存在竞争关系。
(3)食物网的复杂程度取决于有食物联系的生物种类而不是生物数量。
[名师点拨] 食物链的类型
(1)捕食链：弱肉强食，即生物之间通过捕食关系而形成的食物链。例如草→兔→狐。
(2)寄生链：生物体内以寄生方式而形成的食物链，例如鸟类→跳蚤→细菌→病毒。
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(3)腐生链：专以动植物遗体为食物而形成的食物链，例如植物残体→蚯蚓→线虫→节肢动物。
注：高中生物中通常涉及的食物链，除非特别说明实际上是捕食食物链。
[题组冲关]
5．如图为某草原生态系统的食物网，请据图判断下列分析正确的是( )
A．属于次级消费者的是食草鸟、蜘蛛、蟾蜍、猫头鹰
B．猫头鹰占有第三、第四、第五、第六共4个营养级
C．蜘蛛和蟾蜍只是捕食关系
D．如果昆虫突然减少，食草鸟数目将不发生变化
解析：选B 在食物网中，食草鸟属于初级消费者；猫头鹰分别占有第三、第四、第五、第六共4个营养级；蜘蛛和蟾蜍既存在捕食关系，又存在竞争关系；如果昆虫突然减少，食草鸟可从草中获取的能量变多，所以数目会增多。
6.右图所示的食物网中，鹰同时占有的消费者类别和营养级分别是( )
A．二级、三级消费者，第二、三营养级
B．二级、四级消费者，第三、四营养级
C．三级、四级消费者，第三、五营养级
D．二级、四级消费者，第三、五营养级
解析：选D 该食物网中，鹰在“草→鼠→鹰”这条食物链中位于第三营养级，是二级消费者；鹰在“草→虫→蛙→蛇→鹰”这条食物链中位于第五营养级，属于四级消费者。
一、选择题
1．对于一只生活在田野里的蝗虫来说，它的环境是指( )
A．田野中的植物和蛇、蛙等动物
B．阳光、空气、水分、温度、土壤等非生物因素
C．A与B的总和
D．田野中的生物因素和非生物因素
解析：选D 对于一只蝗虫来说，阳光、空气、水分、温度、土壤等组成非生物因素，田野中的植物、蛇和蛙等动物及田野里的其他蝗虫组成生物因素，生物因素还有各种细菌、病毒等微生物，这些都可以称为该蝗虫的生活环境。
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2.甲、乙、丙三种萤火虫对环境条件的适应能力不尽相同。它们分布区域的温度和湿度的范围如右图所示。据图分析下列叙述合理的是( )
A．乙能适应的环境温度范围较甲窄
B．丙能适应的环境湿度范围较甲广
C．甲能适应的环境温度范围较丙窄
D．这三种萤火虫有可能同时分布于温度、湿度范围很窄的同一栖息地中
解析：选C 由图可知，甲适应的湿度范围最广，乙适应的温度范围最广；三种生物没有交叉点，所以它们不可能同时分布于温度、湿度范围很窄的同一栖息地中。
3．以下可以称作生态系统的是( )
A．一个湖泊中的浮游生物和所有的分解者
B．一个烧杯中取自池塘的水、泥土和浮游生物
C．一个池塘中的所有水蚤和分解者
D．一个鱼缸中的所有金鱼和水草
解析：选B 生态系统是指生物群落及无机环境相互作用的自然系统，它包括生物群落和无机环境两部分内容。
4．到南极考察的科学工作者，为了保护环境，除了必须把塑料以及金属类废弃物带离南极外，还必须把人体尿液、粪便等废物带离南极，这是因为南极( )
A．缺少生产者 B．分解者很少
C．没有消费者 D．缺乏必要的生活设施
解析：选B 人体尿液、粪便必须经分解者的分解作用才能转变为生产者可利用的无机物，然而南极温度很低，分解者很少，尿液、粪便很难被分解。
5．从生态系统的组成成分看硝化细菌和蚯蚓属于( )
A．生产者和消费者 B．生产者和分解者
C．消费者 D．分解者
解析：选B 硝化细菌能通过化能合成作用将无机物合成有机物，属于生产者；蚯蚓属于分解者中的腐生动物。
6.生态系统中，各种生物之间通过取食与被取食关系构成食物链。多条食物链彼此交织成食物网。右图食物网中的食物链有( )
A．4条 B．5条
C．6条 D．7条
解析：选C 该食物网中a、b是生产者，共有6条食物链。①a→c→d→e；②a→f→g→e；③a→f→h→i；④b→c→d→e；⑤b→e；⑥b→g→e。
7．为了防止鸟吃草籽，人们把一片草地用网全罩起来，结果导致食草昆虫大量繁殖，草叶几乎被吃光。这是因为破坏了( )
A．生态系统 B．生存环境
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C．原有食物链 D．生物成分
解析：选C 在该草地生态系统中存在“草→食草昆虫→鸟”这条食物链，当用网把草地全罩起来后，该食物链在食草昆虫与鸟之间中断，食草昆虫因天敌减少而数量增加，消耗的食物草增多。
8．下列属于生态系统食物网特征的是( )
A．一种生物只能被另一种生物捕食
B．食物链的营养级数是无限的
C．一种生物可能属于不同的营养级
D．食物网上的生物之间都是捕食关系
解析：选C 食物链交织成为食物网，原因是一种生物可能被不同生物捕食，同一种生物也可能捕食不同的生物。食物链的营养级一般不超过5个。同一种生物在不同的食物链中可能属于不同的营养级。食物网上的生物之间有可能为捕食关系或竞争关系。
9．下图表示对甲、乙两个生态系统中植物、动物、人所含能量进行统计所得的数值。则下列叙述正确的是( )
A．甲只能是农田生态系统，乙可能是草原生态系统
B．甲可能是城市生态系统，乙可能是森林生态系统
C．甲可能是农田生态系统，乙一定不是湖泊生态系统
D．甲可以是湖泊生态系统，乙也可以是湖泊生态系统
解析：选B 图甲中人含的能量比植物、动物多，所以图甲可能是人工建立的生态系统，如农田生态系统或城市生态系统；图乙中植物所含能量最多，因此图乙是自然生态系统，如草原生态系统、森林生态系统等。
二、非选择题
10．在一个阳光明媚的小岛上，树木杂草茂盛，树上栖息着小益鸟和猫头鹰，地面上有田鼠、青蛙和蛇，此外还有昆虫、细菌和真菌等。
(1)在该岛生态系统中能固定太阳能的生物有________，属于分解者的生物有_______。
(2)该食物网中有________条捕食食物链，属于初级消费者的是_________________。
(3)该食物网中昆虫和小益鸟的种间关系是____________________。
(4)写出下图中①～④的生物名称：①____________、②____________、③____________、④____________。
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(5)在这个生态系统中，除此食物网之外，还包括____________________。
解析：根据生态系统的成分及其作用可知，树木、杂草是生态系统中固定太阳能的生产者，分解者主要是细菌、真菌。由上述食物网可知，属于初级消费者的生物有田鼠、昆虫、小益鸟。昆虫和小益鸟是捕食和竞争的关系。
答案：(1)树木和杂草 细菌和真菌 (2)5 田鼠、昆虫、小益鸟 (3)竞争和捕食 (4)①猫头鹰 ②田鼠 ③青蛙 ④树木、杂草 (5)非生物成分、分解者
一、选择题
1．下列组合中，依次属于种群、群落和生态系统的一组是( )
①生活在人大肠内的细菌 ②某一池塘中的全部鱼类 ③肺炎患者肺部的肺炎球菌 ④一根枯木及枯木上的所有生物
A．①②④ B．②③④ C．③②① D．③①④
解析：选D 大肠内的细菌应属于群落；池塘内的鱼既不是一个物种也不是全部的生物；一根枯木及枯木上的所有生物应是生态系统。
2．下列关于各生物成分的作用，叙述错误的是( )
A．生产者是生态系统的基石
B．消费者能够加快生态系统的物质循环
C．生产者和消费者的呼吸可以把有机物转化成无机物，所以可以没有分解者
D．从理论上讲，可以没有消费者，但自然界中的生态系统一般都有消费者
解析：选C 如果没有分解者，动植物的遗体以及动物的排泄物会堆积如山，生态系统就会崩溃。
3．有关下图叙述正确的是( )
A．图示的各种成分在生态学上可以构成一个生态系统
B．图示的各种成分在生态学上可以构成一个生物群落
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C．细菌与蝉之间的关系属于竞争
D．蛇属于三级消费者
解析：选A 图示中包括了无机环境(光、CO2等)、生产者(绿色植物)、消费者(蝉等)和分解者(细菌)，它们构成了一个生态系统；蝉是消费者，细菌是分解者，两者之间不构成竞争关系，蛇属于四级消费者。
4．有关右图所示食物网的表述，正确的是( )
A．每一种生物都被多种生物捕食
B．每一种动物可以吃多种植物
C．该食物网中共有5条食物链
D．每一种生物都只占有一个营养级
解析：选C 处于最高营养级的生物就不会被捕食；有的动物是植食性动物，有的是肉食性动物；一种生物可以取食多种生物，可能占有不同的营养级；该食物网中有5条食物链。
5．下图中a、b、c表示在某生态系统中三个种群数量变化相互关系，下列描述正确的是( )
A．a肯定是生产者，b肯定是初级消费者
B．a→b→c构成一条食物链
C．a与b、b与c为捕食关系
D．a与c为竞争关系
解析：选C 从图中无法判断a、b、c哪个为生产者，只能判断出a与b、b与c为捕食关系(a捕食b，b捕食c)。
6．下列关于生物圈概念的叙述，不正确的是( )
A．地球上凡是有生物分布的区域都属于生物圈的范围
B．生物圈是由生物与非生物环境组成的具有一定结构和功能的统一整体
C．生物圈是地球上最大的多层次生态系统，其结构和功能不断变化，不断趋向相对
稳定
D．生物圈就是地球上所有的生物形成的特殊圈层，是生物的总和
解析：选D 生物圈是地球上最大的生态系统，是地球上各种生物和它们的生活环境所组成的环绕地球表面的圈层，即它的基本组成包括无机环境和生物群落。
二、非选择题
7．右图是一简单生态系统中的食物网，请回答下列问题：
(1)此生态系统中共有________条食物链。
(2)此生态系统中属于第三营养级的生物是_______________，淡水虾与小鱼的关系是________，大鱼与小鱼的关系是________。
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(3)此生态系统中的分解者是( )
A．海鸟 B．水绵
C．水藻 D．腐生细菌、真菌
(4)若所有的海鸟迁徙到别处，则大鱼数量________，水藻数量________，淡水虾数量________。
(5)若此生态系统中的水绵大量减少，则下列会随着发生的变化是( )
A．水藻大量增多 B．小鱼的数量增多
C．海鸟的数量减少 D．甲壳类的数量增多
解析：(1)该食物网中有3条食物链。(2)处于第三营养级的生物有淡水虾、小鱼、海鸟；淡水虾与小鱼都以水蚤为食，两者是竞争关系；大鱼以小鱼为食，两者属于捕食关系。(3)水绵、水藻属于生产者，海鸟、小鱼等是消费者，腐生细菌、真菌属于分解者。(4)所有的海鸟迁徙到别处后，大鱼、甲壳类动物失去了天敌，它们会大量繁殖，数量增加，水藻数量减少。大鱼数量增加，会捕食更多的小鱼、淡水虾，使小鱼、淡水虾数量减少，水蚤数量增多，水绵数量减少。(5)该生态系统中若水绵大量减少，以水绵为起点的食物链的每一营养级生物都减少；海鸟捕食甲壳类增多，以水藻为食的甲壳类减少，导致水藻数量增多。
答案：(1)3 (2)淡水虾、小鱼、海鸟 竞争 捕食 (3)D (4)增多 减少 减少 (5)A
8.近年来，一些城镇、社区修建了人工湖泊，以改善居民生活环境。右图是某新建人工湖泊的生物类群关系。请回答下列问题：
(1)该湖泊生态系统食物链有____条，鱼类与贝类关系是________。
(2)该湖泊被排入过量居民生活污水后，水体逐渐变绿、发臭，从生物因素分析，湖水变绿的原因是____________，发臭的原因是_____________。
(3)有人利用贝类滤食藻类的习性进行控制藻类的实验，实验结果如下图所示：
从图中可以看出，虽然挂养贝类的水体中藻类密度呈上升趋势，仍能推论贝类可以有效控制藻类，理由是________________________________________________。贝类对藻类最大滤食量在第________天。
(4)有的湖泊中藻类虽然得到了有效控制，但湖中水草却疯长了，并带来负面影响，下列控制水草疯长不合理的措施是________。(填序号)
①打捞水草，开发利用 ②引水稀释 ③使用除草剂 ④控制污水排入
(5)有人提出大量引种水花生、水葫芦抑制藻类及水草疯长。你认为这样做会引起哪些不良后果？__________________________________________________________。
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答案：(1)6 捕食、竞争 (2)藻类暴发 微生物分解有机质 (3)挂养贝类水体的藻类密度小于对照组 5 (4)②③ (5)水花生、水葫芦疯长，外来物种入侵，破坏生态系统的稳
定性
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