生态系统的结构、食物链与基本功能
放学路上经过一块小池塘，你大概会先注意到荷叶、蜻蜓和游来游去的小鱼；可要是把目光再放宽一点，池水、阳光、空气、泥土，甚至泥里的细菌和真菌也都不能漏掉。只把“看得见的动物”凑在一起，能算生态系统吗？还真不行。池塘里的成员不是来开联欢会的，它们和周围环境一直在交换物质、传递能量，彼此牵连，才构成一个能运转的整体。
这一章要解决四个问题：谁是这个系统里的“制造者”“取食者”和“回收员”？“谁吃谁”的箭头到底指向哪边？物质和能量为什么不能画成同一种循环箭头？最后，生态系统为什么能应对一点变化，却不是怎么折腾都能恢复？把这条线串起来，食物链图就不再只是考试里的箭头题了。
一池水为什么不只是“水加几条鱼”
在一定的空间范围内，生物与环境所形成的统一整体，叫作生态系统。一片校园草地、一个池塘、一块农田都可以作为研究生态系统的范围；“一定范围”提醒我们，先把研究边界说清楚。若题目问“一片农田中的全部小麦”或“池塘里的所有鱼”，它们都只包含一部分生物，谈不上完整的生态系统。
生态系统由两大部分组成：一部分是非生物部分，如阳光、空气、水、温度、土壤等；另一部分是生物部分。二者不是并排摆放的清单：光影响植物制造有机物，水和土壤为生物生活提供条件，生物的活动又会改变周围环境。把“生物和环境”理解成一张互相作用的网，才抓住了生态系统的意思。
生物部分还可以按在生态系统中发挥的作用分成三类。
- 生产者主要是绿色植物。它们利用光能，把二氧化碳和水等无机物合成为有机物，把能量储存在有机物中。荷花、浮萍、稻子、草，都是常见例子。生产者不是“负责生产商品”，而是为许多生物提供有机物和能量的起点。
- 消费者不能自己制造有机物，需要通过取食植物或其他动物获得营养和能量。兔、蝗虫、青蛙、蛇、鹰等动物常作为消费者出现。消费者的作用不是“把食物吃光”，而是通过取食把物质和能量传给别的生物。
- 分解者主要是细菌、真菌等腐生微生物。它们能把动植物遗体和排遗物中的有机物分解成较简单的无机物，使这些物质回到环境中。落叶不会把森林一层层铺满，背后就有分解者在悄悄工作。
“细菌、真菌一定有害”是把生活经验当成了分类标准。生态系统中的许多细菌和真菌会分解遗体、落叶和排遗物，属于分解者；“消费者”也不是指花钱买东西的生物，而是指通过取食获得有机物的生物。判断角色要看它在系统中怎样获得物质和能量。
先试着把池塘中的成员放进正确位置。分类时别只看“它是不是活的”：阳光和水虽然很重要，却属于非生物部分；细菌、真菌虽然是生物，却不能因此和动物一起归为消费者。
先把“谁吃谁”说清楚：食物链的箭头有方向
草地上，蝗虫吃草，青蛙吃蝗虫，蛇又可能吃青蛙。生态系统中，不同生物之间由于吃与被吃的关系形成的链状结构，叫作食物链。写成一串名称并不难，真正容易失分的是把箭头画反。
例如：草 → 蝗虫 → 青蛙 → 蛇 → 鹰。箭头从被吃的一方指向吃它的一方，表示草中的物质和能量随着取食传到蝗虫，之后再传给青蛙、蛇和鹰。请把箭头想成一句话：“前面的生物被后面的生物吃”，就不容易把“谁吃谁”和“能量往哪儿走”写成相反方向。
一条规范的食物链有三条很实用的规则：
- 从生产者开始。阳光给生产者提供能量来源，但阳光不是生物，不能写成“阳光→草→兔”。
- 只写生产者和消费者之间的取食关系。土壤、水、空气不是食物链成员；分解者虽然参与生态系统，也不按“吃与被吃”的主链写进常规食物链。
- 按实际取食关系写到链条末端。不能凭“看起来凶”任意接箭头，也不要倒着从鹰写到草。
有时题目会问营养级。在一条食物链中，生产者总处在第一营养级；直接吃生产者的植食动物处在第二营养级，是初级消费者；再取食它的动物处在第三营养级，常称次级消费者。营养级说的是某个生物在一条具体食物链中的位置，不是比谁身体大、牙齿尖。一种杂食动物吃植物时和吃小动物时，所处的位置也可能不同，所以先读完整关系，再下结论。
现在不妨自己搭一遍链条。若你把分解者拖进了链中，页面会告诉你它为什么重要，却不属于这道“食物链书写”题要找的成员。
一条链不够用：自然界常常是一张食物网
真实的稻田里，水稻可以被蝗虫和鼠取食；青蛙会吃昆虫，蛇能吃鼠或青蛙，鹰又会捕食蛇或鼠。多条彼此交错的食物链连接起来，就形成了食物网。食物网比单独一条食物链更接近自然界，因为一种生物往往不只吃一种食物，也不只面对一种天敌。
读食物网图时，可以用一个小步骤稳住：先找生产者，再沿着箭头逐条追踪，最后才统计某种生物能参与几条食物链、可能位于哪一营养级。不要看见几根箭头就凭印象判断“某动物一定是最高级消费者”；要以题图给出的关系为准。
食物网还让我们看到“牵一发而动全身”的原因。若某种捕食者明显减少，它直接取食的生物在其他条件相近时可能增多；它原来的天敌也可能因食物变少而受影响。不过，考试或调查题若没有给足关系和条件，不能把每一种变化都说成绝对结果。食物网复杂，不等于它不会受扰动；只是变化常会沿多条关系传开。
下面的稻田关系图请你亲自追一追。回答“蛇减少会怎样”时，先锁定它直接吃谁、又被谁吃，再用“可能”“在其他条件相近时”这样的科学表述，别跳过证据直接下结论。
物质能回来，能量却不会“绕一圈再用”
如果只盯着谁吃谁，很容易把生态系统理解成一条只往前走的传送带。其实其中有两件事同时发生，方向却不同。
先看物质循环。绿色植物吸收环境中的二氧化碳、水和无机盐等，制造有机物；消费者取食生产者或其他消费者，获得其中的物质；遗体和排遗物再被分解者分解，部分物质回到水、空气、土壤等无机环境，又可被植物利用。这里的重点是：物质能在生物与无机环境之间反复转移、循环利用。分解者像“回收站”，但它们不是凭空创造物质。
再看能量流动。对大多数生态系统而言，能量先以太阳能的形式进入，生产者把其中一部分转到有机物中；消费者和分解者通过获得有机物取得能量。在生物生命活动过程中，能量会不断以热量等形式散失，最后不能再被生物重新利用来制造有机物。因此能量是单向传递、逐渐减少并最终散失的，需要不断有新的能量输入。
“物质循环利用，所以能量也循环利用”是生态系统题里的经典陷阱。能量可以随着有机物从草传给兔，再传给狐狸，却会在各生物的生命活动中不断散失；能被生产者再次利用的是环境中的无机物，不是已经散失掉的能量。
这里不需要背复杂的能量计算。你只要能根据一张图分开回答：谁把无机物变成有机物，谁把有机物分解回无机环境；以及能量从哪里进入、沿什么关系传递、最后去了哪里，就把初中阶段最关键的规律说清楚了。
有一定调节能力，不等于“怎样都没关系”
春天某种昆虫增多时，吃它的鸟或青蛙可能获得较多食物；昆虫过多又会使植物受到较强取食压力。这些关系会使种群数量和环境条件发生相互影响。生态系统具有一定的自动调节能力，意思是遇到不太强的、短时间的扰动时，系统中原有的多种关系可能使它向相对稳定的状态调整。
但“有一定”四个字很重要。长期排入大量污染物、过度捕捉、破坏栖息地等干扰超过生态系统的调节限度时，原有的组成和关系可能被严重破坏，不能指望它自己很快恢复。我们在这里先建立这个边界意识；人类活动如何影响生态系统、怎样守住生态安全，会在后续章节继续讨论。
想调查校园花坛或附近池塘的食物关系，可以先划定小范围，安静观察并记录植物、动物、遗体或落叶的情况，再根据直接观察或可靠资料写出有依据的取食关系。不要为了“补全食物网”去捕捉、投喂或随意搬动生物；调查的目标是认识关系，不是给环境添一次新的干扰。
把生态系统读成一张能运转的图
生态系统不是生物名称大全。非生物环境提供条件，生产者把无机物转成有机物并把能量带入系统，消费者通过取食传递物质和能量，分解者让有机物中的物质回到环境。生产者和消费者的取食关系组成食物链，多条链交错成食物网；物质可以循环，能量却单向传递并最终散失。最后再加上一句带边界的结论：生态系统能调节，但调节能力有限。
遇到一张生态图，按“范围是否完整→谁属于哪种成分→箭头代表什么→物质和能量各怎么走→扰动是否超过限度”依次检查，很多看似复杂的题都会有清楚的落脚点。
本章练习
1
下列各项中，能构成一个生态系统的是？
2
关于生态系统组成成分的说法，正确的是？
3
食物链“草→蝗虫→青蛙”中的箭头表示青蛙依次吃掉蝗虫和草。
4
在“水稻→蝗虫→青蛙”这条食物链中，水稻属于第____营养级，蝗虫属于____消费者。
第 5 题：把错误食物链改正确
小华写出“阳光→草→兔→鹰→细菌”。这条链至少有两处不规范。请改写成一条从生产者开始、只表示取食关系的食物链，并说明被删去的成分为什么不写入其中。
第 6 题：读食物网不靠猜
某稻田中有关系：水稻→蝗虫，水稻→鼠，蝗虫→青蛙，鼠→蛇，青蛙→蛇，蛇→鹰。请写出其中两条不同的食物链；若蛇数量在其他条件相近时明显减少，青蛙和鹰可能发生什么变化？请说明依据。
第 7 题：物质和能量各走哪条路
请分别判断下列两句话是否正确，并改正错误的一句：①“落叶被真菌分解后，其中的物质能回到土壤等环境中。”②“太阳能经过植物、昆虫和鸟类后，又会完整地回到太阳重新被植物利用。”
第 8 题：谁更像“生态系统回收员”
森林地面有大量落叶和动物遗体。若腐生细菌和真菌活动显著减弱，最先会直接影响生态系统的哪一环节？请从物质循环角度解释。
第 9 题：调查前先守住边界
班级准备调查校园花坛中的食物关系。甲同学打算捕捉昆虫后带回教室饲养，乙同学打算划定观察范围、拍照记录并查证取食关系。你支持谁？请说明这种做法怎样提高调查结论的可靠性，又怎样减少对环境的干扰。
第 10 题：调节能力不是“无限修复力”
有人说：“食物网里关系很多，所以无论排入多少污染物、捕捞多少鱼，生态系统最后都会自己恢复。”这句话为什么不严谨？