师:亲爱的同学们,大家好,欢迎走进今天的生物课堂。这节课,我们一起来学习第23章第二节“生态系统概述”。我们先来回顾一下之前所学的内容:生物与环境的关系。生物生活在一定的环境中,环境中的阳光、空气、水分、温度、土壤等,都会影响生活在其中的生物。反过来,生物也能够影响一定的环境,例如森林中的绿色植物可以净化空气、调节气候,蚯蚓能够改良土壤。在长期的进化过程中,生物对环境也形成了多种多样的适应,例如保护色、警戒色、拟态等等。由此可见,生物与环境是相互依赖、相互影响的。
这节课,我们就以一片森林为例,进一步学习在一定的区域内,生物与环境之间的关系。看到“森林”这两个字,你想到了什么呢?是不是有高大的树木、斑驳的阳光、新鲜的空气,还有鸟鸣声?下面,我们通过一段视频来走进森林。
(播放视频)
“从天而来的阳光和二氧化碳,从地而起的水和养分,在我的筋骨和脉络间川流不息。每一片叶子尽可能吸收阳光的能量,每一支根茎为水汽展开所有的臂膀。我因此拥有最庞大的呼吸、最宽广的胸膛。
在这里,经由树叶的精妙转化,能量得以积累,水分得以蒸腾,氧气得以溢出,万物得以生长。我是森林,我以阳光、土地跟水的腾挪转换,创造了陆地上基因最为繁复的生物群落,也包括你们——我亲爱的人类。”
师:下面任务来喽!看视频的时候,请大家找一找在这片森林中有哪几种类型的生物。
“如果让我选出最重要的伙伴,那一定是树木,它是我的骨架,定义了我的形貌,也为其他生物开拓了生存空间。以树木为起点,太阳的能量在我的世界里流转,每一棵树都是一个舞台,附着之上的藤蔓、苔藓、真菌,树木间隙的灌木、禾草,以及那些在这里安身立命的动物,它们使我生机勃勃。”
师:好,同学们,是不是看到了很多种生物?首先看到的就是高大的树木。除了树木之外,还有树木间隙的灌木丛、地表面的杂草、树干上的苔藓等等,这些生物都属于植物。我相信大家在视频中还看到了昆虫、鸟、松鼠、牛等等,它们都属于动物。蘑菇,你有没有看到?它们既不属于植物,也不属于动物,属于大型真菌。
在这片森林中,我们主要看到了植物、动物、大型真菌等许多种生物。那除了肉眼所看到的生物,森林中还会存在其他类型的生物吗?对,微生物是无处不在的,在这片森林的空气中、树干上、地表以及土壤中,都生活着许多我们肉眼看不到的微生物,有些是细菌,有些是真菌。所以在这片森林中,不仅有我们肉眼能看到的动物、植物,还有很多我们肉眼看不到的细菌、真菌等微生物,大型真菌属于肉眼可见的微生物。
那森林中这些生物的生存受哪些非生物条件的影响呢?我们先来说植物,植物的生存需要一定的生存空间和营养物质的摄入。植物获取营养物质的方式主要是进行光合作用。植物的叶从空气中吸收二氧化碳,根从土壤中吸收水分,在叶绿体内合成为储存能量的有机物,并释放出氧气。植物正常的生活还需要从土壤中吸收水和无机盐。同时,适宜的温度也是植物生存所必需的条件,温度过高或过低都会影响植物的生活。所以植物的正常生活需要阳光、空气、水、土壤、温度等条件。
动物每时每刻都在呼吸,需要从空气中吸入氧气,排出二氧化碳,所以它也需要空气。水是万物之源,也是细胞的主要成分,所以动物也需要水。同样的,动物的生存也需要适宜的温度,所以动物的正常生活需要空气、水分、温度等条件。
细菌、真菌等微生物,它们在生长繁殖的过程中需要能量,这些能量来自于细菌、真菌等微生物的呼吸作用,它们吸收空气中的氧气,放出二氧化碳。同时,细菌、真菌等微生物的生存也需要水以及适宜的温度。
从以上的分析我们可以得出,森林中各种生物的正常生活需要阳光、空气、水、土壤、温度等非生物条件。下面我们来做个小结。在这片森林中,我们可能没有看到所有生物,但可以归纳出这片森林中的生物主要有植物、动物、细菌和真菌等类群。而这些生物的生存离不开环境中的阳光、空气、水分、温度、土壤等。生物和非生物环境共同构成了这片森林。
像这片森林这样,在一定的自然区域内,所有生物及其生活的环境共同构成的统一整体叫做生态系统。首先,生态系统要有一定的范围,即在一定的自然区域内,在这个范围内所有的生物,包括所有的动物、所有的植物、所有的细菌、真菌等微生物,和它们所生活的环境,这两者构成的一个整体叫做生态系统。
这是一片草原,它体现了一定的区域范围。在这片草原上所有的生物,包括草原上所有的植物、所有的动物、所有的细菌、真菌等微生物,及它们生存的无机环境——阳光、空气、水、土壤等,还有这个生存空间,共同构成了一个生态系统。
地球上的生态系统多种多样,我们来欣赏一下。这是海洋生态系统、荒漠生态系统、草原生态系统、湿地生态系统,这是农田和城市生态系统。生态系统的多样性也是生物多样性的一种重要体现。生态系统的范围可大可小,一片森林、一片草原、一片海洋、一座山林,是一个生态系统;一条河流、一个池塘,也是一个生态系统。生物圈是地球上最大的生态系统,它包括所有生活在地球上的生物和这些生物生活的环境。
我们已经知道了生态系统主要由生物和非生物环境这两部分组成,那这些生物,包括植物、动物、细菌、真菌等微生物,以及非生物环境在生态系统中有什么作用呢?下面我们具体来分析一下生态系统中的生物和无机环境的作用。
万物生长都需要能量,对于一个生态系统来说,也需要能量的输入才能保持生机。在我们分析的这片森林生态系统中,能量从无机环境输入到生物体内的起点就是这些绿色植物,主要是高大的树木,当然也包括灌木、禾草、苔藓等植物。因为在植物的细胞中有一种特殊的结构——叶绿体,它是光合作用的场所。
绿色植物通过叶绿体,利用太阳光能,把环境中的二氧化碳和水转变成储存能量的有机物,并且释放出氧气。在这个过程中包含了物质和能量的变化。首先是物质变化,环境中的二氧化碳和水等无机物转变成生物体内的有机物。其次是能量变化,环境中的太阳光能转化为储存在有机物中的化学能,这是一种生物可以利用的能量。这样,物质和能量就进入到了植物的体内。
绿色植物通过光合作用把无机物合成有机物,把太阳光能转化为化学能,储存在有机物中,为生态系统中的各种生物提供物质和能量。正是因为植物的光合作用,物质和能量才真正输入进生态系统。所以,绿色植物是生态系统中的生产者。像绿色植物这样自己制造有机物来维持生活的营养方式叫自养。生产者的本质是将无机环境中的水和二氧化碳等无机物转变为生物体内储存能量的有机物。
那动物在生态系统中有什么作用呢?它们不能像植物那样自己制造有机物来养活自己,它们获取营养物质的方式就是吃。比如我们视频中看到的昆虫吸食花蜜,松鼠吃松子,牛吃草,它们都是直接以植物为食来获取有机物和能量的,我们称之为植食动物。有的动物不吃植物,属于肉食动物,比如说狮子是肉食动物,狮子吃羚羊,那羚羊吃什么呢?对,吃草。狮子吃梅花鹿,那梅花鹿吃什么呢?也吃草。狮子等肉食动物,它们虽然不直接吃植物,但它们体内的有机物和能量追根到底也是来自植物,这属于间接以植物为食。再比如说人,你中午吃米饭了吗?米饭里的能量直接来自植物。吃猪肉了吗?猪吃什么呢?吃饲料,主要是由玉米、小麦等植物做的。那你吃鸡肉了吗?鸡吃什么呢?吃草,吃虫子。那虫子又吃什么呢?也吃草。
