版高中生物 第四章 生态系统的稳态 第一节 生态系统和生物圈学案 苏教版必修3.docx

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版高中生物第四章生态系统的稳态第一节生态系统和生物圈学案苏教版必修3

第一节　生态系统和生物圈

[学习目标]　1.了解生态因子及对生物的影响。

2.分析生态系统的组成成分及相互关系。

3.列举食物链和食物网。

4.分析生态系统的类型和生物圈的组成。

方式一

下图为热带雨林的一个场景，图中有哪些生物和非生物？

热带雨林中的所有生物构成了群落，热带雨林中的所有生物群落和无机环境构成了生态系统。

这节课，我们共同来学习生态系统和生物圈。

方式二　媒体播放蒙古歌唱家德德玛演唱的《美丽的草原我的家》MV视频，然后课件展示问题：

1．画面里出现的是一个什么生态系统？

你能列举一下从这首歌里听到的生物吗？

2．问题引入：

什么叫生态系统？

生态系统有哪几大类？

各种生态系统有什么相同点？

一、环境对生物非常重要

1．生态因子的概念：

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．生态因子的分类：

非生物因子和生物因子

非生物因子包括光、温度、水等；生物因子包括生物之间的各种相互关系，如捕食、竞争等。

3．观察下图，理解谢尔福德耐受性定律

从上图可以看出：

生态因子在低于或超过生物体的耐受极限时，均可成为限制因子，但在生态因子的耐受范围内，每种生物都具有一个最适区。

例1

　分析下图，关于非生物因子对生物影响的叙述，不正确的是（　　）

A．图1说明影响生物种类较少的非生物因子是水分

B．图2说明光照影响植物的生长、发育和开花

C．图3说明温度能影响动物的形态

D．上述说法都不正确

答案　D

解析　影响沙漠干旱地区生物分布的主要非生物因子是水分；光是光合作用的必需条件，光照时间影响植物的开花时期等；温度对植物分布有影响，对动物形态也有影响，寒冷地区的狐个体体型较大，但尾、耳、鼻端较为短小，可以减少身体的相对表面积，从而尽量减少热量的散失。

例2

　对海洋岩礁上的藻类植物调查发现，一般在浅水处生长着绿藻，稍深处是褐藻，再深一些的水域中则以红藻为主，直接影响海洋中藻类分布的主要因子是（　　）

A．阳光B．温度

C．海水含盐量D．海水含氮量

答案　A

解析　植物的光合作用离不开阳光，阳光对植物分布起决定作用。

由于波长不同的光，对水的穿透能力不同，而不同水生植物所需光的波长又不相同，致使不同的植物分布在不同的水层中。

易混辨析

　生态因子≠环境因子

（1）生态因子是环境中能影响生物生长、发育、生殖、行为和分布的因子，生态因子只是周围环境因子的一部分，如阳光、温度、水及其他生物。

（2）海拔高度、水域深度等虽然是对环境因子的一种描述，但它们并不能直接影响生物的生长、发育、生殖、行为和分布，其作用是通过阳光、温度、水、气压等其他因子的作用体现出来的，因而海拔高度、水域深度是环境因子而不是生态因子。

二、生物与环境构成生态系统及食物链和食物网

1．生态系统的概念：

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．生态系统的组成成分

（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，按照其在生态系统中的功能，可分为：

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，是生态系统中最基本、最关键的生物成分，主要是指各种绿色植物。

②消费者：

主要是直接或间接地以植物为食的动物。

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，主要是细菌和真菌，也包括蚯蚓、秃鹫等腐生动物。

3．食物链和食物网

（1）食物链：

生态系统中的生物之间由于营养关系而形成的营养结构。

（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）营养级

①概念：

处于食物链某一环节上的各种生物的总和。

②分类

a．第一营养级：

生产者。

b．第二营养级：

初级消费者，即植食性动物。

c．第三营养级：

次级消费者，即小型肉食性动物。

……

（4）分析下图，探究食物网中各生物的营养级别及相互关系。

①图示食物网中包含10条食物链。

②图中属于次级消费者的生物有狐、猫头鹰、吃虫的鸟、蜘蛛、青蛙、蛇。

③写出图中含营养级最多的食物链：

草→食草昆虫→蜘蛛→青蛙→蛇→猫头鹰。

④图中猫头鹰同时占有的营养级：

第三、四、五、六营养级。

⑤该图作为生态系统缺少的成分是非生物成分、分解者。

⑥从图中可以看出，青蛙和蜘蛛之间的关系是竞争和捕食。

知识整合

1．生态系统三种生物成分的比较

比较项目

生产者

消费者

分解者

营养方式

自养

异养

异养

主要生物

绿色植物

动物

腐生细菌和真菌

特例生物

光合细菌、化能合成细菌，如硝化细菌等

寄生的微生物和植物，如寄生细菌、莬丝子等

营腐生生活的动物，如蜣螂、蚯蚓、秃鹫等

地位

生态系统的基石

生态系统的重要成分

生态系统的必备成分

2.关于食物链的分析

（1）起点是生产者，终点是不被其他动物所食的动物——最高营养级，且一条食物链一般不超过5个营养级。

（2）只有生产者和消费者之间的捕食关系，不能出现非生物成分及分解者。

（3）箭头表示物质和能量流动的方向，是从前一个营养级到后一个营养级，同时体现捕食与被捕食的关系；捕食关系是长期自然选择形成的，不会倒转。

（4）生产者是第一营养级。

消费者级别与营养级的关系：

初级消费者为第二营养级、次级消费者为第三营养级，其他以此类推，即在食物链中营养级级别＝消费者级别＋1。

（5）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或某种群。

3．关于食物网的分析

（1）同一种消费者在不同的食物链中，可以占有不同的营养级。

（2）在食物网中，两种生物间可能既有捕食关系，又有竞争关系。

（3）食物网的复杂程度主要取决于有食物联系的生物种类，而并非取决于生物数量。

例3

　生态系统的成分包括生产者、消费者、分解者及非生物成分。

下列关于生态系统的成分的叙述，正确的是（　　）

A．动物都属于消费者

B．细菌都属于自养型生物

C．生产者都属于自养型生物，是生态系统中最基本、最关键的生物成分

D．一种生物只能属于生态系统中的一种生物成分

答案　C

解析　并不是所有的动物都属于消费者，如蚯蚓、秃鹫等动物属于分解者，A项错误；细菌有自养型的，如硝化细菌，属于生产者，有异养型的，如根瘤菌，属于消费者，B项错误；多数生物只属于生态系统中的一种生物成分，但有些生物如捕蝇草、猪笼草等既是生产者，也是消费者，D项错误。

易错易混

　有关生态系统成分的几个误区

误区类型

特例

细菌都是分解者

光合细菌是自养型生物，属于生产者；寄生细菌属于特殊的消费者

动物都是消费者

秃鹫、蚯蚓、原生动物等以动植物残体为食的腐生动物属于分解者

生产者都是绿色植物

蓝藻、硝化细菌等自养型原核生物也是生产者，应该说生产者主要指绿色植物

植物都是生产者

菟丝子营寄生生活，属于消费者

例4

　如图是一个简化的食物网，据图分析正确的是（　　）

A．该食物网由4条食物链组成

B．其中的初级消费者是植食性鸟

C．处于第三营养级的生物有3种

D．生态系统的4种成分中，该图上只体现了2种成分

答案　D

解析　图中有5条食物链；初级消费者是植食性鸟和食草昆虫；处于第三营养级的生物有鹰、食虫鸟、蜘蛛和青蛙4种；食物网中只体现了生产者和消费者，没有包含分解者和非生物成分。

例5

　下图是某池塘生态系统中的两条食物链，大量捕捞花鲢后，其他生物种群数量将有所变化。

短期内，种群数量变化趋势正确的是（　　）

A．绿藻上升B．白鲢下降

C．水蚤下降D．都上升

答案　B

解析　花鲢以水蚤为食，故花鲢被大量捕捞后，水蚤数量将会增加，导致绿藻数量减少；乌鱼以花鲢和白鲢为食，花鲢被大量捕捞后，乌鱼将会捕食更多的白鲢，故白鲢的数量将减少。

技巧点拨

　食物链（网）中各营养级生物数量变动的分析技巧

（1）第一营养级生物数量的减少，会导致其他生物数量都减少。

（2）“天敌”减少，则被捕食者数量先增加后减少最后趋于稳定。

（3）“中间”营养级生物数量减少的情况：

如图所示食物网中，青蛙突然减少，则以它为食的蛇也将减少，鹰就要过多地捕食兔和食草鸟，从而导致兔和食草鸟数量减少。

因为鹰不只捕食蛇，它可依靠其他食物来源维持其数量基本不变。

（4）在食物网中，当某种生物因某种原因而大量减少时，对另一种生物的影响沿不同的路线分析得出的结果不同时，应以中间环节少的为分析依据。

三、生物圈是最大的生态系统

1．概念：

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。

水圈中生活着多种多样的水生生物，而陆生生物主要生活在大气圈下层与岩石圈上层。

3．地位：

生物圈是地球上最大的多层次的生态系统，还可以分出很多个生态系统。

4．作用：

人类的生存和发展离不开整个生物圈的繁荣；保护生物圈就是保护人类自身。

5．分类

（1）自然生态系统

①陆地生态系统有冻原生态系统、荒漠生态系统、草地生态系统和林地生态系统等。

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、城市生态系统等。

例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．生物圈是由生物与无机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．生物圈是地球上所有生物形成的特殊的圈层，是各类生物的总和

答案　D

解析　生物圈是地球上最大的生态系统，地球上凡是有生物分布的区域都属于生物圈的范围。

生物圈是由生物与无机环境组成的具有一定结构和功能的统一整体，其结构和功能不断变化，不断趋向相对稳定。

从组成上看，生物圈的成分包括两个部分，即无机环境和生物群落。

一题多变

判断正误：

（1）森林生态系统的种群密度和群落结构一般能较长时间处于较稳定状态（　　）

（2）草原生态系统的种群密度和群落结构常常会发生剧烈的变化（　　）

（3）农业生态系统总是朝着对人有益的方向发展（　　）

（4）整个地球上的海洋可以看成是一个巨大的生态系统（　　）

答案　

（1）√　

（2）√　（3）×　（4）√

1．下列有关生态系统组成成分的叙述，正确的是（　　）

A．太阳光来源于地球以外，不属于生态系统的成分

B．硝化细菌是原核生物，在生态系统中属于生产者

C．病毒是原核生物，在生态系统中属于分解者

D．蚯蚓是真核生物，在生态系统中属于消费者

答案　B

解析　生态系统的成分包括生产者、消费者、分解者和非生物成分，其中太阳光属于生态系统的非生物成分，A错误；硝化细菌能进行化能合成作用合成有机物，属于自养型生物，在生态系统中属于生产者，B正确；病毒是异养型生物，没有细胞结构，不能独立生存，只能寄生在活细胞中，所以在生态系统中属于消费者，C错误；蚯蚓分解腐烂变质的物质，在生态系统中属于分解者，D错误。

2．下列针对不同类型生态系统的表述中，不正确的是（　　）

A．森林生态系统的主要特点是动植物种类繁多，种群密度最大

B．草原生态系统在不同季节和年份的种群密度和群落结构常发生剧烈变化

C．湿地生态系统有十分丰富的动植物资源，具有强大的生态净化作用

D．农业生态系统结构和功能的稳定需要人工的不断维持和干预

答案　A

解析　森林生态系统的主要特点是动植物种类繁多，营养结构复杂，但是每一个种群的种群密度不一定最大，A错误；草原生态系统动植物种类少，营养结构简单，所以其在不同季节和年份的种群密度和群落结构常发生剧烈变化，B正确；湿地生态系统有十分丰富的动植物资源，具有强大的生态净化作用，C正确；农业生态系统生物种类单一，营养结构简单，其结构和功能的稳定需要人工的不断维持和干预，D正确。

3．海洋植物和高山植物均有分层现象，而沙漠地区动植物种类稀少。

造成这种现象的主要生态因子依次是（　　）

A．光照、温度、水B．温度、光照、水

C．水、温度、光照D．光照、水、温度

答案　A

解析　光线进入海水中，由于水分子及悬浮物质的吸收和散射作用，使得光线很快减弱，达到一定的深度后，光就完全消失了。

水域越深，光线越弱，海洋植物细胞内的叶绿素含量也越少。

所以，在海洋水域的不同水层中，导致植物出现明显分层现象的主要生态因子是光照。

高山植物的分层现象，则与海拔高度的不同导致温度不同有关，温度直接影响生物的生命活动。

荒漠生态系统的生态条件极为严酷，年降雨量极少，所以说造成沙漠地区动植物种类稀少的主要生态因子是水。

4．在生态系统中，当狼捕食山羊时，狼是（　　）

A．第三营养级和初级消费者

B．第三营养级和次级消费者

C．第二营养级和次级消费者

D．第二营养级和初级消费者

答案　B

解析　在食物链“草→山羊→狼”中，狼是第三营养级、次级消费者。

5．下图是处于平衡状态的简单淡水生态系统的部分成分，请据图回答下面的问题：

（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动物是______________________，淡水虾与小鱼的关系是________，大鱼与小鱼的关系是________。

（3）此生态系统中的分解者是（　　）

A．水鸟B．水绵

C．水藻D．腐生细菌、真菌

（4）若所有水鸟迁徙到别处，则短时间内大鱼数目________，水藻数目________，淡水虾数目________。

（5）若此生态系统中的水绵大量减少，则（　　）

A．水藻大量增多B．小鱼的数目增多

C．水鸟的数目减少D．甲壳类的数目增多

（6）此生态系统中各种生物的总和，在生态学上称为____________。

答案　

（1）3　

（2）水鸟、小鱼、淡水虾　竞争　捕食（3）D　（4）增多　减少　减少　（5）A　

（6）群落

解析　水绵大量减少，导致水蚤减少，小鱼和淡水虾减少；大鱼减少，水鸟为了获得足够的能量，多食甲壳类，导致甲壳类数量减少，水藻大量增多。

[对点训练]

题组一　环境对生物非常重要

1．以下关于生态因子的叙述，不正确的是（　　）

A．阳光通过生产者对草食动物产生影响，所以，阳光也是影响草食动物的生态因子

B．光照时间长短是影响绿色开花植物能否繁殖的重要生态因子

C．对于海洋生物来说，水分不是影响其分布的主要生态因子

D．CO2是光合作用的原料，但在生物圈中是均匀分布的，所以不属于生态因子

答案　D

解析　生态因子是指环境中对生物生长、发育、生殖、行为和分布等有直接或间接影响的因子。

CO2是光合作用的原料，属于生态因子。

题组二　生态系统的组成及食物链和食物网

2．在“草→兔→狐→狼”这条食物链中，属于第一营养级和次级消费者的生物分别是（　　）

A．狼和兔B．兔和狼

C．草和狐D．草和兔

答案　C

解析　食物链的第一营养级为生产者，该食物链中生产者为草；次级消费者在食物链中占据第三营养级，该食物链中第三营养级为狐。

3．以下可以称作生态系统的是（　　）

A．一个湖泊中的所有浮游生物和所有分解者

B．烧杯中的取自池塘的水、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

答案　B

解析　生态系统是生物群落与无机环境的统一体，而A、C、D三个选项中都不含无机环境。

4．（2018·渭南中学高二下月考）下图表示某生态系统的食物网，关于此食物网的叙述错误的是（　　）

A．该食物网共有14条食物链

B．野兔、鹿及昆虫均为初级消费者

C．狼和云豹在不同食物链上均属于同一营养级

D．鹰处于2个不同的营养级

答案　A

解析　图中所示的食物网中有6条食物链，A项错误。

5．如图表示在某生态系统中，a、b、c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

答案　C

解析　根据图中数量关系可以判断，a、b、c三者构成的捕食关系为c→b→a，a为次级消费者，A错误；c→b→a构成一条食物链，B错误；a与b、b与c为捕食关系，C正确；a与c不存在竞争关系，D错误。

6．关于营养级的叙述，错误的是（　　）

A．处于同一营养级别的动物，一定是一个种群

B．食物链的营养级并非越多越好

C．同一种动物在食物网中可占据不同的营养级

D．同一种动物在一条食物链中只能占据一个营养级

答案　A

解析　在食物网中，处于同一营养级别的动物，不一定是一个种群；食物链的营养级并非越多越好，一般为4～5个；同一种动物在不同的食物链中可占据不同的营养级；同一种动物在一条食物链中只能占据一个营养级。

7．“螳螂捕蝉，黄雀在后”此成语所隐含的食物链具有的营养级数至少有（　　）

A．2个B．3个　

C．4个D．5个

答案　C

解析　每条食物链都是从生产者开始的，解答时应先完整地写出成语所隐含的最短食物链：

植物→蝉→螳螂→黄雀，然后确定营养级数至少有4个。

8．（2018·贵州毕节模拟）下图是某草原生态系统中部分食物网简图，据图判断下列说法不正确的是（　　）

A．青蛙和蜘蛛之间既有竞争关系，也有捕食关系

B．图中的所有生物构成此生态系统中的生物群落

C．图中所示的食物网中共有4条食物链

D．蛇在此食物网中处于两个不同营养级

答案　B

解析　由图可知，青蛙和蜘蛛同时以蝗虫为食，构成竞争关系，而青蛙又捕食蜘蛛，构成捕食关系；生物群落是指同一时间内占据一定空间的相互之间有直接或间接联系的各种生物种群的集合，而图中仅有生产者和消费者，缺少了分解者；图中一共包含4条食物链；蛇同时处于第四和第五营养级。

9．（2015·海南，23）俗话说：

“大鱼吃小鱼，小鱼吃小虾，小虾吃泥巴”。

某同学据此设计了一个水池生态系统。

下列属于该生态系统第一营养级的是（　　）

A．小鱼吃的小虾B．吃小鱼的大鱼

C．泥巴中的藻类D．泥巴中的大肠杆菌

答案　C

解析　生态系统中第一营养级属于生产者，只有藻类属于生产者，答案选C；小鱼、大鱼和小虾均是消费者，泥巴中的大肠杆菌属于分解者。

[综合强化]

10．（2018·连云港检测）下图为某草原生态系统的食物网，请据图判断下列说法正确的是（　　）

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、第六共四个营养级

C．蜘蛛和蟾蜍只是捕食关系

D．如果昆虫突然减少，短期内食草鸟数目将不发生变化

答案　B

解析　属于次级消费者的是食虫鸟、蜘蛛、蟾蜍、猫头鹰；在该生态系统中，蜘蛛和蟾蜍既有捕食关系，又有竞争关系；如果昆虫突然减少，食虫鸟、蜘蛛、蟾蜍会减少，猫头鹰会捕食更多的食草鸟，短期内食草鸟数目将会减少。

11．在一个生态系统中，许多食物链彼此相互交错连接的复杂营养关系构成了食物网。

下图是一个陆地生态系统食物网的结构模式图。

下列各项叙述中，不正确的是（　　）

A．生态系统中生产者有2个，是该生态系统的主要成分

B．若丙种群数量下降20%，辛种群数量不会发生明显变化

C．在该食物网中辛占有3个营养级

D．只在丁和辛、丙和乙之间既存在竞争关系又存在捕食关系

答案　D

解析　由图可知，除丁和辛、丙和乙存在捕食和竞争关系外，乙和丁之间也存在捕食和竞争关系。

12．请据图回答下面的问题：

（1）图解表示一个________________的组成及各成分间的关系，光是它的________来源。

（2）蛇占有________条食物链，占有的营养级是________________________。

（3）若螳螂全部迁走，则黄雀的数量将会________，原因是__________________________。

（4）动植物尸体是图中的________________通过________________和____________这两种作用分解的。

答案　

（1）生态系统　能量

（2）2　第四和第五营养级（3）增多　黄雀由第三和第四营养级变成了单纯的第三营养级，减少了能量的损耗（4）细菌　有氧呼吸　无氧呼吸

解析　由于图解中含有非生物成分和生物成分，所以这是一个生态系统，而阳光是这个生态系统的能量来源。

动植物的遗体等通过分解者的呼吸作用分解，呼吸作用包括有氧呼吸和无氧呼吸两种方式。

13．某岛屿居民与该岛上的植物、兔、鼠、鼬和鹰构成的食物网如下图。

某个时期，当地居民大量捕杀鼬，导致岛上鼠种群爆发，随后由鼠疫杆菌引起的鼠疫通过跳蚤使人感染。

请回答下列问题：

（1）该食物网中，植物中的能量能通过________条食物链传递给鹰，鹰处于_________________营养级；兔与人的种间关系是________________________。

鼠疫杆菌与人的种间关系是________。

（2）通常情况下，寄生在鼠身上的跳蚤对鼠种群数量的影响________（填“大于”“小于”或“等于”）鼬对鼠种群数量的影响；大量捕杀鼬会导致鼠种内斗争________（填“增强”“不变”或“减弱”）。

（3）生长在该岛上的蘑菇属于生态系统的________________（填“生产者”“消费者”或“分解者”）。

答案　

（1）4　第三和第四　捕食和竞争　寄生

（2）小于　增强　（3）分解者

解析　通常情况下，寄生生物对宿主的影响小于宿主的天敌对宿主种群的影响；大量捕杀鼬会导致鼠的数量在一段时间内增加，种内斗争会相应增强；蘑菇利用植物的遗体、残枝败叶营腐生生活，属于生态系统的分解者。

14．在江苏某地进行稻田养鱼的实验研究。

6月5日在一定面积的实验小区插秧后放养300条小鲫鱼（杂食性），稻田水深8～10cm。

对照小区不放养鱼，其他条件相同。

所有处理设置3次重复实验持续2个月，期间检测浮游植物生物量（干重）。

请回答下列问题：

（1）每个处理设置3次重复，其主要目的是__________________________________________。

（2）实验的第一个月期间，检测发现实验组浮游植物生物量显著高于对照组，原因分析如下：

放养鱼对浮游植物的不利之处是鱼的取食作用；有利之处是鱼粪为浮游植物提供营养物质，以及鱼会大量捕食__________________从而减弱其对浮游植物的捕食作用。

在此期间，有利因素占据优势。

（3）实验的第二个月期间，所有小区的浮游植物生物量均显著下降，主要原因是此时生长旺盛的水稻与浮游植物之间具有________关系。

（4）放养鱼增加了该生态系统中________________的复杂性。

（5）除了上述因素之外，对该实验研究影响最大的不定因素是________（填序号）。

①鸟　②土壤质地　③光照　④水体肥力　⑤稻田杂草

答案　

（1）减少实验误差（增加实验的准确性）

（2）浮游动物　（3）竞争（4）营养结构（食物网或食物链）　（5）①

解析　

（1）进行实验时设置重复实验的目的是为了排除偶然因素对实验结果造成的误差，提高实验结果的准确性。

（2）鱼类会捕食体型较小的浮游动物，减少这些浮游动物对浮游植物的捕食，使实验组浮游植物生物量显著高于对照组。

（3）生长旺盛的水稻和浮游植物会因水中的矿质营养、光照等因素而产生竞争关系。

（4）放养鱼类增加了生态系统的生物种类，增加了该生态系统中营养结构的复杂程度。

（5）鸟类的存在会改变整个生态系统的食物链和食物网，进而影响