實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)專題研究系列之(三十五)生態(tài)系統(tǒng)組成成分及其功能相關(guān)實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)專項(xiàng)1實(shí)驗(yàn)原理任何一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，不論其范圍大小，均包含四類成分非生物的物質(zhì)和能量、生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者，它們是緊密聯(lián)系，缺一不可的，這可通過(guò)相關(guān)實(shí)驗(yàn)予以探究。2實(shí)驗(yàn)方法設(shè)置以生態(tài)系統(tǒng)成分為單一變量的對(duì)照實(shí)驗(yàn)(1)對(duì)照組：包含四類成分的完整生態(tài)系統(tǒng)。(2)實(shí)驗(yàn)組：分別設(shè)置缺乏四類成分中某種成分的實(shí)驗(yàn)組。3實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)組相比，對(duì)照組成分最齊全，生態(tài)系統(tǒng)功能最完善、最穩(wěn)定，其中的消費(fèi)者存活時(shí)間最長(zhǎng)。4實(shí)驗(yàn)結(jié)論生態(tài)系統(tǒng)各種成分各具獨(dú)特功能，在生態(tài)系統(tǒng)中不可或缺。【典例示范】為驗(yàn)證生態(tài)系統(tǒng)各種成分的重要性和不可缺少性，某生物課外活動(dòng)小組在老師的指導(dǎo)下，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。(一)實(shí)驗(yàn)過(guò)程如圖所示： 取三個(gè)同樣形狀、同樣體積的錐形瓶分別標(biāo)記為1、2、3號(hào)，1、2、3號(hào)加等量的水，3號(hào)加少許河泥，再在1、2、3中加入同樣的金魚，2、3中加入等量的金魚藻，用橡膠塞塞緊。然后放在陽(yáng)光下。記錄結(jié)果如下表所示。瓶號(hào)1號(hào)瓶2號(hào)瓶3號(hào)瓶瓶中金魚生存的時(shí)間(周)31125(1)1、2、3號(hào)錐形瓶相比較，相同的非生物因素有_。(2)2號(hào)和3號(hào)錐形瓶相比較，2號(hào)錐形瓶中的金魚存活的時(shí)間較短，可以說(shuō)明_是生態(tài)系統(tǒng)成分中不可缺少的。(3)_兩個(gè)錐形瓶的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比較，說(shuō)明生產(chǎn)者是生態(tài)系統(tǒng)中不可缺少的成分。(4)據(jù)測(cè)定，3號(hào)中的生產(chǎn)者在黑暗中每小時(shí)釋放出44 mg的CO2，而在光照充足的條件下，每小時(shí)釋放出96 mg的O2，則經(jīng)過(guò)8 h光照可積累葡萄糖_mg。(5)3號(hào)錐形瓶的金魚最后也死亡，其主要原因是_(二)請(qǐng)繼續(xù)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究陽(yáng)光(能量)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響。方法步驟：第一步：取同樣形狀、同樣體積的4號(hào)錐形瓶。4號(hào)錐形瓶的設(shè)計(jì)處理應(yīng)該與_號(hào)錐形瓶作對(duì)照。第二步：_。第三步：觀察記錄瓶中金魚生存的時(shí)間。推測(cè)最可能的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是：_。思路分析：(一)(1)1、2、3號(hào)錐形瓶相比較，陽(yáng)光、水、空氣、溫度這幾種非生物因素是相同的。(2)按照單一變量原則，2號(hào)和3號(hào)錐形瓶相比較，3號(hào)錐形瓶?jī)?nèi)加入了少許河泥，其中有分解者，因此3號(hào)比2號(hào)錐形瓶中的金魚存活的時(shí)間長(zhǎng)，說(shuō)明分解者是生態(tài)系統(tǒng)中不可缺少的成分。(3)1號(hào)和2號(hào)兩個(gè)錐形瓶也有一個(gè)條件是不同的。2號(hào)錐形瓶中加入了金魚藻，結(jié)果2號(hào)錐形瓶中的金魚存活的時(shí)間長(zhǎng)，說(shuō)明生產(chǎn)者是生態(tài)系統(tǒng)中不可缺少的成分。(4)3號(hào)錐形瓶中的生產(chǎn)者在光照充足的條件下，每小時(shí)釋放出96 mg的O2，即可積累葡萄糖90 mg，經(jīng)過(guò)8 h光照可積累葡萄糖720 mg。(5)3號(hào)錐形瓶的金魚最后也死亡，主要原因是缺乏金魚藻和金魚生存所需的能量。(二)3號(hào)錐形瓶?jī)?nèi)的成分較完整，所以應(yīng)該與3號(hào)錐形瓶對(duì)照，4號(hào)錐形瓶作遮光處理，金魚藻不能進(jìn)行光合作用，金魚無(wú)氧氣和食物來(lái)源，所以4號(hào)錐形瓶中金魚生存的時(shí)間比3號(hào)錐形瓶中的短。答案：(一)(1)陽(yáng)光、水、空氣、溫度(2)分解者(3)1號(hào)和2號(hào)(4)720(5)金魚藻固定的太陽(yáng)能不能滿足金魚生存所需(二)34號(hào)錐形瓶作遮光處理4號(hào)錐形瓶中金魚生存的時(shí)間比3號(hào)錐形瓶中金魚生存的時(shí)間短【實(shí)戰(zhàn)演練】近年來(lái)，一些城鎮(zhèn)、社區(qū)修建了人工湖泊，以改善居民生活環(huán)境。下圖是某新建人工湖泊的生物類群關(guān)系，請(qǐng)回答下列問(wèn)題。(1)該湖泊生態(tài)系統(tǒng)有食物鏈_條，魚類與貝類關(guān)系是_。(2)該湖泊被排入過(guò)量居民生活污水后，水體逐漸變綠、發(fā)臭，從生物因素分析，湖水變綠的原因是_，發(fā)臭的原因是_。(3)有人利用貝類濾食藻類的習(xí)性進(jìn)行控制藻類的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示。從圖中可以看出，雖然掛養(yǎng)貝類的水體中藻類密度呈上升趨勢(shì)，仍能推論貝類可以有效控制藻類，理由是_。貝類對(duì)藻類最大濾食量在第_天。(4)有的湖泊中藻類雖然得到了有效控制，但湖水中水草卻瘋長(zhǎng)了，并帶來(lái)負(fù)面影響，下列控制水草瘋長(zhǎng)不合理的措施是_。打撈水草，開發(fā)利用引水稀釋使用除草劑控制污水排入(5)有人提出大量引種水花生、水葫蘆抑制藻類及水草瘋長(zhǎng)。你認(rèn)為這樣做會(huì)引起哪些不良后果？_解析：一個(gè)人工湖泊就是一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)。生態(tài)系統(tǒng)中各種生物之間通過(guò)食物關(guān)系形成直接或間接的聯(lián)系(食物鏈和食物網(wǎng))。從題目給出的食物網(wǎng)圖可以看出，該生態(tài)系統(tǒng)有6條食物鏈。魚類捕食貝類，是捕食關(guān)系，而兩者之間又有相同的食物來(lái)源，故又有競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。居民生活污水排入水體，水體變綠，說(shuō)明藻類大量繁殖；水體發(fā)臭，說(shuō)明微生物分解水中有機(jī)質(zhì)。通過(guò)題目給出的圖解可知，掛養(yǎng)貝類能夠控制藻類的數(shù)量，且在第5天出現(xiàn)最大濾食量(因?yàn)閷?duì)照組第5天藻類密度增長(zhǎng)迅速，而實(shí)驗(yàn)組藻類密度仍維持在一個(gè)較低的水平)。在控制水草生長(zhǎng)的措施中，引水稀釋不可操作，使用除草劑一是帶來(lái)環(huán)境污染，二是可能也殺死其他生物，所以只有可行。水花生和水葫蘆是外來(lái)物種，本地缺乏其天敵，一旦引入該生態(tài)系統(tǒng)，就會(huì)瘋長(zhǎng)，從而破壞生物的多樣性和生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，引起意想不到的后果。答案：(1)6捕食、競(jìng)爭(zhēng)(2)藻類暴發(fā)微生物分解有機(jī)質(zhì)(3)掛養(yǎng)貝類水體的藻類密度小于對(duì)照組5(4)(5)水花生、水葫蘆瘋長(zhǎng)，外來(lái)物種入侵，破壞原本地生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。