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4.2 食物链与食物网

种群与群落的结构及生态系统的功能 · 高三
先确认一下:这一关能不能学
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 生态系统中生物之间通过捕食关系形成的线性营养结构及相互交织的网状结构。

从哪来 本知识点建立在 5.5 生物进化与生物多样性 之上。物种在进化过程中形成的适应性差异(如食性特化)是食物链形成的基础,而生物多样性的丰富程度直接决定了食物网结构的复杂程度和稳定性。

为什么 能量流动和物质循环是生态系统功能的核心。由于能量在营养级间传递时逐级递减(10%-20%),且生物往往具有多种食物来源或天敌,单一的线性链条无法维持生态系统的稳定。食物网通过多条路径分散风险,使得当某一物种数量波动时,能量和物质仍能通过其他路径流动,从而维持系统稳态。

讲法
类比法:城市交通网络 适合形象思维强、对抽象概念理解困难的学生。 将“食物链”比作单行道,一旦堵死(物种灭绝)交通瘫痪;将“食物网”比作立交桥,一条路堵了可以走另一条。强调“节点”(物种)和“连线”(捕食关系)的冗余度决定了系统的抗干扰能力。
讲法
数据推演法:能量金字塔构建 适合逻辑严密、擅长定量分析的学生。 从第一营养级10000J能量出发,按10%传递率计算各层级能量。让学生尝试构建一条长链(如草→虫→鸟→鹰)和一张网(草→兔→狐;草→鼠→狐;草→鼠→鹰)。通过计算发现,长链顶端能量极少,且若移除中间环节,能量流动中断;而在网中,移除一个环节,其他路径可补偿部分能量,从而理解“网”比“链”更稳定。
讲法
博弈论视角:进化军备竞赛 适合思维活跃、喜欢探究深层机制的学生。 引入“捕食者-猎物”的协同进化。猎物进化出更快的速度或伪装(减少被捕食),捕食者进化出更敏锐的感官或更毒的毒素(提高捕食率)。这种动态平衡导致食性分化,一个物种不会只吃一种食物(避免竞争),也不会只被一种天敌吃(避免灭绝),从而自然形成网状结构。
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练一道
基础题
某生态系统中有草、兔、狐、鹰四种生物,构成一条食物链。若草固定太阳能为10000 kJ,求鹰最多能获得多少能量?
变式
在某食物网中,鹰的食物来源中,直接来自兔的占1/4,来自鼠的占3/4。若鹰体重增加10 kg,按最低传递效率10%计算,至少需要消耗草多少 kg?(假设兔和鼠都只吃草)
试试手自己判
检测题
在一个由“草→食草昆虫→食虫鸟→蛇→鹰”构成的食物链中,若蛇的数量因某种原因急剧减少,短期内鹰的数量变化趋势是什么?长期来看,该生态系统的抵抗力稳定性如何变化?
看答案和判分标准
答案:短期内鹰数量下降(因主要食物来源减少);长期来看,若鹰能转向捕食其他猎物(如鼠),则数量可能恢复,生态系统抵抗力稳定性因食物网结构未完全崩溃而保持相对稳定,但若鹰无法替代食物来源,则稳定性降低。
判对标准:
1. 指出短期鹰数量下降(2分);
2. 指出长期取决于是否有替代食物来源(2分);
3. 正确关联食物网复杂性与稳定性(1分)。
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