江苏专版版高考生物大一轮复习第九单元生物与环境第30讲生态系统的结构和功能学案0706425.docx

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江苏专版版高考生物大一轮复习第九单元生物与环境第30讲生态系统的结构和功能学案0706425

第30讲　生态系统的结构和功能

[最新考纲]　1.生态系统的结构（Ⅰ）。

2.生态系统中物质循环和能量流动的基本规律及应用（Ⅱ）。

3.生态系统中的信息传递（Ⅱ）。

考点一　生态系统的结构（5年6考）

1.生态系统的概念

由生物群落与周围的无机环境相互作用而形成的统一整体。

地球上最大的生态系统是生物圈。

2.生态系统的结构

包括两方面，即生态系统的组成成分和食物链、食物网。

3.生态系统的成分

（1）非生物的物质和能量：

阳光、热能、水、空气、无机盐等。

（2）生物群落

类群

比较

生产者

消费者

分解者

营养方式

一定为自养型

捕食、寄生型异养

腐生型异养

主要生物

绿色植物

动物等

营腐生生活的细菌和真菌等

作用

制造有机物，储存能量，为消费者提供食物和栖息场所

加快生态系统的物质循环，有利于植物的传粉和种子的传播等

分解有机物，供生产者重新利用

4.生态系统的营养结构

（1）食物链

①概念：

生态系统中各生物之间由于食物关系形成的一种联系。

②实例

③表现形式：

起点总是生产者，终点是不被其他动物所食的动物（最高营养级）。

④消费者级别＝营养级级别－1。

（2）食物网

①概念：

在一个生态系统中，许多食物链彼此相互交错连接成的复杂营养结构。

②形成原因：

生态系统中，一种绿色植物可能是多种植食性动物的食物，而一种植食性动物既可能吃多种植物，也可能被多种肉食性动物所食。

③功能：

是生态系统能量流动和物质循环的渠道。

④特点：

同一种消费者在不同的食物链中，可以占据不同的营养级。

1.下图为生态系统组成。

请思考：

（1）图中X及a、b、c分别指什么？

（2）图中被誉为“生态系统基石”的是哪一环节？

它是否一定是真核生物？

是否一定是自养型生物？

提示　

（1）X－生物群落　a－消费者　b－生产者　c－分解者。

（2）b　不一定为真核生物，可能为原核生物，但一定是自养型生物。

2.下图为某草原生态系统食物网，请思考。

（1）该生态系统的基石是　　　　。

（2）图示食物网中包括几条食物链？

其中猫头鹰占有哪些营养级？

（3）青蛙与蜘蛛之间是什么关系？

（4）食物网中的一种生物减少，其他的生物都减少，这种生物是什么？

若蛇的数量减少，猫头鹰的数量变化如何？

（5）图示食物网中未包含的生态系统的成分是什么？

提示　

（1）草　

（2）8　第三、四、五、六　（3）捕食和竞争　（4）草是生态系统的基石，草减少，其他生物都减少；由于猫头鹰的食物来源较广泛，蛇的数量减少不会明显影响到猫头鹰数量的变化。

（5）图示食物网中未包含的生态系统的成分是非生物的物质和能量及分解者。

　生态系统的概念及成分

1.（2015·天津理综，1）如图表示生态系统、群落、种群和个体的从属关系。

据图分析，下列叙述正确的是（　　）

A.甲是生物进化的基本单位

B.乙数量达到环境容纳量后不再发生波动

C.丙是由生产者和消费者构成的

D.丁多样性的形成受无机环境影响

解析　由图可知：

甲为个体，乙为种群，丙为群落，丁为生态系统。

生物进化的基本单位是种群，A错误；种群数量达到环境容纳量后仍会出现上下波动，B错误；群落包括生产者、消费者和分解者，C错误。

答案　D

2.下图是有关生态系统的概念图，①、②、③分别是（　　）

A.生态系统的结构、生态系统的种类、食物链和食物网

B.生态系统的结构、生态系统的成分、食物链和食物网

C.生态系统的种类、生态系统的成分、生态系统的稳定性

D.生态系统的成分、生态系统的结构、食物链和食物网

解析　生态系统包括其结构①和功能，其结构又包括②生态系统的成分和营养结构即③食物链和食物网，而生态系统的成分包括生产者、消费者、分解者和非生物的物质和能量，B项正确。

答案　B

（1）生态系统中各成分的快速判断

（2）生态系统各类成分关系如下图

　生态系统的营养结构——食物链、食物网

1.（2016·全国卷Ⅲ，5）我国谚语中的“螳螂捕蝉，黄雀在后”体现了食物链的原理。

若鹰迁入了蝉、螳螂和黄雀所在的树林中，捕食黄雀并栖息于林中。

下列叙述正确的是（　　）

A.鹰的迁入增加了该树林中蝉及其天敌的数量

B.该生态系统中细菌产生的能量可流向生产者

C.鹰的迁入增加了该生态系统能量消耗的环节

D.鹰的迁入改变了该生态系统能量流动的方向

解析　鹰迁入后，形成了食物链：

植物→蝉→螳螂→黄雀→鹰，据此可知，鹰的迁入会使该树林中黄雀的数量减少，这导致蝉的天敌（螳螂）的数量增加，进而导致蝉的数量减少，故A错误；能量流动是沿着食物链进行的，细菌是分解者，不参与食物链的构成，即细菌的能量不能流向生产者，B错误；能量流动是沿着食物链进行的，鹰的迁入没有改变该生态系统能量流动的方向，D错误。

答案　C

2.（2017·江苏卷，26）某地因采矿导致地表下沉，成为无法利用的荒地。

为了改变这种状况，有关部门因地制宜，通过引水等措施，将该地改造成湿地生态公园，一些生物陆续迁入，并逐渐形成相对稳定的生物群落。

下图是该公园生态系统食物网的一部分，请回答下列问题：

（1）该公园生物群落的变化属于　　　　演替。

（2）图中昆虫与杂食性鱼类之间的种间关系有　　　　。

（3）在黑斑蛙的繁殖季节，雄蛙通过叫声这种　　　　信息求偶；雌蛙通常在近岸水深10～30cm的草丛间产卵，可采用　　　　法了解该蛙卵块的密度。

（4）因该水域有些渗漏，补水时曾不慎引入含除草剂的水，导致一些水草死亡。

水草腐烂后，图中所示的生物类群中最先快速增殖的是　　　　。

（5）图中既含有初级消费者，又含有次级消费者的生物类群有　　　　。

若蛙类与猛禽之间还存在1个营养级，请写出该营养级中2类不同纲的生物：

　　　　。

答案　

（1）次生　

（2）捕食和竞争　（3）物理　等距取样

（4）浮游生物类　（5）底栖动物类、杂食性鱼类、滤食性鱼类　蛇类、肉食性鱼类、鼠类（任写其中两类）

食物网中生物数量变化的分析与判断

（1）食物链的第一营养级生物减少，相关生物都减少。

（2）“天敌”减少，被捕食者数量增加，但随着数量增加，种内斗争加剧，种群密度还要下降，直到趋于稳定。

（3）“中间”营养级生物减少的情况，举例如下：

若青蛙突然减少，则以它为食的蛇将减少，鹰过多捕食兔和食草鸟，从而导致兔、食草鸟减少，因鹰不只捕食蛇一种生物，它可以依靠其他食物来源维持数量基本不变。

考点二　生态系统的能量流动（5年8考）

1.生态系统的能量流动过程、特点及意义

2.消费者的能量流动

注意：

最高营养级消费者的能量没有流向下一营养级这条途径。

（1）从上述图解可以得到：

摄入量＝同化量＋粪便量。

（2）在各营养级中，能量的几个去路：

通过呼吸作用以热能的形式散失；被下一营养级生物利用；被分解者利用；未被利用。

某研究小组对青鱼的能量流动情况进行了分析，结果如下表，据表分析，青鱼同化的能量是多少？

摄入的能量

用于生长、发育和繁殖的能量

呼吸作用散失的能量

粪便中的能量

51.6

1.5

23.1

27

注：

数字为能量值，单位是[kJ·（cm2·a）－1]。

提示　同化量＝摄入量－粪便量＝51.6－27＝24.6[kJ·（cm2·a）－1]或用同化量＝用于生长、发育和繁殖的能量＋呼吸量＝1.5＋23.1＝24.6[kJ·（cm2·a）－1]。

下图表示甲、乙两个特定生态系统的能量金字塔，请思考：

（1）依生态学原理看，同样的玉米，上述哪种营养结构可养活更多的人口？

为什么？

（2）一个吃玉米的人所获得的能量一定比一个吃牛肉的人获得的能量多，对吗？

为什么？

（3）若土壤中含相同浓度的难降解污染物，则甲中的人与乙中的人体内污染物浓度哪个更高？

提示　

（1）甲种营养结构，因为乙中人处于第三营养级，能量损耗加大，养活的人口更少。

（2）不对。

甲、乙营养结构中“牛”“人”代表的是相应营养级环节，并非“一个人”。

（3）乙中更高。

　生态系统能量流动的过程和特点

1.（2015·海南卷，25）关于草原生态系统能量流动的叙述，错误的是（　　）

A.能量流动包括能量的输入、传递、转化和散失的过程

B.分解者所需的能量可来自各营养级生物所储存的能量

C.生态系统维持正常功能需要不断得到来自系统外的能量

D.生产者固定的能量除用于自身呼吸外，其余均流入下一营养级

解析　生产者固定的能量除用于自身呼吸外，其余均流入下一营养级及分解者，D项错误。

答案　D

2.（2014·海南卷）用各营养级生物的能量、数量构建的金字塔分别称为能量金字塔、数量金字塔。

在某一栎林中，第一营养级生物为栎树，第二营养级生物为昆虫，第三营养级生物为蛙、蜥蜴和鸟，第四营养级生物为蛇。

该栎林数量金字塔的示意图是（　　）

解析　分析生态系统的数量金字塔需要参考生物个体的大小。

第一、二营养级分别是栎树（体型很大）和昆虫，所以第二营养级生物的数量多于第一营养级；与第二营养级生物相比，第三营养级生物含有的能量少，并且生物个体较大，所以第三营养级生物的数量少于第二营养级，同理可知第四营养级生物的数量会更少。

答案　B

界定三类生态金字塔

不同的生态金字塔能形象地说明各营养级与能量、生物量、数量之间的关系，是定量研究生态系统的直观体现。

能量金字塔

数量金字塔

生物量金字塔

形状

特点

正金字塔形即：

能量沿食物链流动过程中具有逐级递减的特性

一般为正金字塔形，但可能出现“倒置”，如“树→昆虫→鸟”

一般为正金字塔形即：

生物有机物的总质量一般沿食物链升高逐级递减

　能量流动的“分流模型”分析与“传递效率”计算

1.（2015·福建卷，4）下图为某人工鱼塘食物网及其能量传递示意图[图中数字为能量数值，单位是（J·m－2·a－1）]。

下列叙述正确的是（　　）

A.该食物网中最高营养级为第六营养级

B.该食物网中第一到第二营养级的能量传递效率为25%

C.太阳鱼呼吸作用消耗的能量为1357（J·m－2·a－1）

D.该食物网中的生物与无机环境共同构成一个生态系统

解析　该食物网中最高营养级为第五营养级，A错误；第二营养级同化的能量为3780＋4200＝7980（J·m－2·a－1），第一到第二营养级的能量传递效率为7980/31920×100%＝25%，B正确；因不知太阳鱼流入分解者的能量，所以太阳鱼呼吸作用消耗的能量无法计算，C错误；人工鱼塘中的所有生物与无机环境共同构成一个生态系统，D错误。

答案　B

2.（2017·东北三省检测）如图表示初级消费者能量流动的部分过程，括号中的字母表示能量值，初级消费者呼吸散失的能量为b，下列说法正确的是（　　）

A.应在A、B处加上标有细胞呼吸的箭头

B.初级消费者同化的能量为（n－a）

C.次级消费者摄入的能量为（n－a－b）

D.B为初级消费者所同化的总能量

解析　图中A表示初级消费者同化的能量，B表示用于生长发育和繁殖的能量，应在A处加上标有细胞呼吸的箭头；初级消费者同化的能量为（n－a）；B处能量为（n－a－b），其中部分能量被分解者分解利用，部分能量储存在初级消费者体内未被利用，还有部分能量流入下一营养级，因此，被次级消费者摄入的能量小于（n－a－b）。

答案　B

（1）相邻两营养级的能量传递效率应为下一营养级“同化”量/上一营养级“同化”量×100%，切不可将“摄入量”混同为“同化量”。

（2）某动物“粪便”中能量应隶属其“食物方”，它实为食物方“流向分解者能量”的一部分。

（3）能量传递效率≠能量利用率

考点三　生态系统的物质循环和信息传递（5年5考）

1.生态系统的物质循环

（1）概念

（2）碳循环

①碳的存在形式与循环形式

a.在生物群落和无机环境间：

主要以CO2形式循环。

b.在生物群落内部：

以含碳有机物形式传递。

c.在无机环境中：

主要以CO2和碳酸盐形式存在。

②碳进入生物群落的途径：

生产者的光合作用和化能合成作用。

③碳返回无机环境的途径

a.生产者、消费者的呼吸作用；

b.分解者的分解作用（实质是呼吸作用）；

c.化石燃料的燃烧。

（3）碳循环的破坏——温室效应

①形成原因：

大量化石燃料的燃烧，导致大气中的CO2含量迅速增加，打破了生物圈中碳循环的平衡。

②影响：

使气温升高，加快极地和高山冰川的融化，导致海平面上升，进而对人类和其他许多生物的生存构成威胁。

2.生态系统的信息传递

（1）信息的种类、特点、来源及实例（连线）

（2）信息传递的作用

（3）信息传递在农业生产中的应用

①提高农产品或畜产品的产量。

②对有害动物进行控制。

在不同图解中快速确认碳循环各环节

据图示方法可快速推断各图各环节：

（1）大气中的CO2库——甲中b、乙中c、丙中a、丁中4；

（2）生产者——甲中a、乙中a、丙中e、丁中1；

（3）分解者——甲中d、乙中e、丙中c、丁中3；

（4）判定上述三环节后，消费者无论具有几个营养级都将迎刃而解。

教材

高考

1.真题重组　判断正误

（1）生态系统的物质循环和能量流动有其自身的运行规律（2016·全国卷Ⅰ，5A）（√）

（2）碳可在森林群落和无机环境之间进行循环（2015·海南单科，24A）（√）

（3）防治稻田害虫，可提高生产者和消费者之间的能量传递效率（×）

（4）生态系统维持相对稳定离不开信息传递（2015·课标Ⅱ，4C）（√）

以上内容主要源自教材必修3P101～P107，考查点侧重碳循环及生态系统信息传递类型与功能，把握碳循环的来路、去路及生态系统三类信息类型与信息传递在生态系统中功能、应用是解题关键。

2.（教材P104“基础题·4”改编）生物圈是不是一个在“物质”上自给自足的系统？

“能量”上呢？

提示　生物圈在物质上可自给自足，但在能量上不能自给自足，因为物质可以在生物圈内循环利用，而能量不能循环利用——它必须由生物圈外的太阳能源源不断地输入方可维持正常运转。

3.（教材P104“二拓展题”改编）氮元素在生物群落与无机环境间能否循环利用？

你如何解释需不断向农田中施加氮肥？

提示　能。

农田是人工生态系统，是以提高农作物的产量和效益，使能量更多地流向人类，满足人类的需要为目的的。

农田土壤中氮的含量往往不足以使作物高产，加之农产品源源不断地自农田生态系统输出，其中的氮元素并不能都归还土壤，所以需要施加氮肥。

这与物质循环并不矛盾。

　生态系统的物质循环

1.（2015·海南单科，28）回答下列关于红树林生态系统的问题：

（1）红树林具有调节气候、保护海岸的作用。

从生物多样性价值的角度分析，这种作用所具有的价值属于　　　　（填“间接”或“潜在”）价值。

（2）某红树林生态系统的碳循环如图所示。

图中A是一种气体，B、C、D、E和F表示生物成分，箭头表示碳流动的方向。

图中A表示　　　　　　　　　　　，生物成分E表示　　　　，生物成分F表示　　　　，　　　　表示初级消费者。

解析　

（1）红树林对生态系统起到重要调节功能，属于间接价值。

（2）双向箭头两端分别为生产者和大气中的CO2库（无机环境），分析图示可知：

A表示大气中CO2库，E表示生产者，F表示分解者，C表示初级消费者。

答案　

（1）间接　

（2）大气中CO2库　生产者　分解者　C

2.（2017·江西四校联考）如图为生态系统碳循环示意图，图中字母代表生态系统组成成分，数字表示碳的流动过程。

下列叙述正确的是（　　）

A.图中生产者、A、B、C构成了两条食物链

B.大力增强过程①可一定程度缓解温室效应

C.经过程③的碳全部储存于B体内的有机物中

D.图中④⑤⑥均为含碳有机物

解析　图中A为大气中CO2库，B为消费者，C为分解者，它们不能构成食物链，因为食物链只包括生产者和消费者，A错误；过程③的碳有部分被呼吸消耗，C错误；图中④⑤为含碳有机物，⑥为CO2，D错误。

答案　B

1.谨防生态系统物质循环2个易错点

（1）“物质”指的是元素，而不是化合物。

（2）循环范围：

具全球性。

2.“三看法”快速确认碳循环的各环节解题模板

　生态系统的信息传递

（海南高考）某种植物上栖息着一定数量的甲、乙两种昆虫和蜘蛛。

甲、乙两种昆虫均以该植物为食，蜘蛛以乙昆虫为食。

甲昆虫在白天活动，乙昆虫在夜晚活动。

甲昆虫采食该种植物的叶片后，植物会释放出挥发性的物质X，X既可吸引甲昆虫的天敌，也能驱赶乙昆虫。

请回答下面的问题。

（1）上述现象中，X分别在　　　　之间进行传递。

（2）影响甲昆虫活动的信息有两大来源，分别是　　　　和　　　　。

影响乙昆虫活动的信息种类是　　　　。

蜘蛛在蜘蛛网上捕食乙昆虫所利用的信息种类是　　　。

（3）若在上述植物上施用人工合成的物质X，短期内该植物上甲昆虫天敌和乙昆虫天敌数量的变化是___________________________________________。

答案　

（1）植物与甲昆虫的天敌、植物与乙昆虫　

（2）无机环境　生物　化学信息和物理信息（其他合理答案也可）

物理信息（其他合理答案也可）　（3）甲昆虫天敌数量增加，乙昆虫天敌数量减少

本题解答障碍在于不能理顺甲、乙昆虫、蜘蛛及该种植物与植物释放的物质X的关系，现绘制如下简图以作辅助。

【即学即练】

（2017·贵州贵阳期末）下列有关生态系统信息传递及其应用的叙述，不正确的是（　　）

A.动物的特殊行为可在同种或异种生物之间传递信息

B.生态系统中的信息传递和能量流动一样都是单向的

C.信息能够调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定

D.利用昆虫信息素诱捕或警示有害动物，以降低害虫的种群密度

解析　生态系统中的信息传递一般是双向的，B错误。

答案　B

　综合考查生态系统三大功能及其内在关系

下图表示生态系统各组成成分之间的能量流动、物质循环及信息传递过程，则甲、乙、丙三图可依次表示（　　）

A.能量流动、碳的循环、信息传递

B.能量流动、信息传递、碳的循环

C.碳的循环、能量流动、信息传递

D.信息传递、能量流动、碳的循环

解析　生态系统的碳循环具有循环往返、全球性的特点，在生物群落内是单向的，图甲可表示碳的循环；在生态系统内能量流动是单向的，图乙可表示能量的流动；而生态系统的信息传递，不论在生物与无机环境之间、生物与生物之间都是双向的，图丙可表示信息传递。

答案　C

信息传递与能量流动、物质循环的比较

易错·防范清零

[易错清零]

易错点1　错将寄生生物和分解者列入食物链或计算营养级

点拨　高中生物中的食物链，实际上是捕食食物链，它是由生产者和消费者通过捕食关系形成的，不包括分解者、寄生生物，也不包括非生物的物质和能量。

易错点2　生态系统的成分常见误区归纳

点拨　

错误说法

特例

细菌都是分解者

硝化细菌是自养型生物，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、蜣螂等以动、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、硝化细菌等自养原核生物也是生产者，应该说生产者包含绿色植物

植物都是生产者

菟丝子营寄生生活，属于消费者

易错点3　因混淆“摄入量”“同化量”“粪便量”“尿液中能量”而出错

点拨　

（1）摄入量≠同化量：

“摄入量”－粪便量才是同化量，动物的“粪便”量不曾被动物消化吸收而同化，不属于同化量，如兔吃草时，兔粪便中的能量应为草流向分解者的能量，而不属于兔同化量。

（2）粪便量≠尿液中能量：

粪便量不属于动物同化量，但尿液中尿素所含能量应属于动物同化量的一部分。

易错点4　错将“相邻两营养级”间的传递效率等同于“相邻两个生物个体”间的传递效率，从而出现“一只狼捕获一只狐时获得了其10%～20%能量”的错误

点拨　能量传递效率是指“相邻两营养级”间的传递效率，即下一营养级全部生物同化量/上一营养级全部生物同化量×100%，而不是相邻营养级中某个体间的传递效率，如“一只狼”捕获“一只狐”时，应获得了狐的“大部分能量”而不是获得“10%～20%”的能量，“所有狼”可获得“所有狐”的能量才是10%～20%。

[规范答题]

某农牧结合的自动化控制的现代化农场，其收获的粮食既作为肉鸡的饲料，也作为人的食物，作物秸秆则加工成饲料喂奶牛；生产的鸡肉供人食用，奶牛仅向农场供应牛奶；人、牛、鸡的粪便经过沼气池微生物（细菌等）发酵产生的沼气作为能源，沼渣、沼液作为种植玉米等粮食作物的肥料。

据此回答下列问题（不考虑空间因素）：

（1）若绘制该生态系统中涉及到的生物组成的食物网，细菌属于营养成分吗？

_______________________________________________________________。

（2）牛与鸡之间　　　　（填“有”或“无”）竞争关系，理由是________________________________________________________________。

（3）沼气作为清洁能源为该农场供能，虽实现了能量的循环利用，但并未打破生态系统能量单向流动的规律，其原因是____________________________。

（4）下图表示该生态系统被植食动物利用的有关情况。

图中数据表示各部分有机物中的含碳量，单位kg/（hm2·a）。

则第一营养级与第二营养级间能量传递效率是　　　　。

⑤中的“不可利用”部分是指　　　　　　　　　　中的含碳量。

答卷采样

错因分析

对捕食概念理解不到位，正确答案是无，人工条件下，它们取食玉米的器官和部位不同，正确答案食物不同

“误认为能量传递效率是摄入量之间的比值”应为上下营养级之间同化量的比值，正确答案是15%

课堂小结

思维导图

高考必背关键句

1.生态系统的结构包括生态系统的组成成分和营养结构。

2.生态系统能量流动沿食物链逐级递减，相邻营养级能量传递率只有10%～20%。

3.生态系统的物质循环指的是组成生物体的各种元素在无机环境和生物群落之间循环往复的现象。

4.碳元素在无机环境和生物群落之间是以CO2的形式循环的，在生物群落内部是以含碳有机物的形式传递的。

5.生态系统的信息传递包括物理信息、化学信息和行为信息等形式。

随堂·真题&预测　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

1.（2015·海南高考）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

解析　生态系统食物链中的第一营养级一定是生产者，题述现象中的食物链为泥巴中的藻类→小虾→小鱼→大鱼（与小鱼不同种），故泥巴中的藻类是第一营养级，小虾是第二营养级，小鱼是第三营养级，大鱼是第四营养级，泥巴中的大肠杆菌属于分解者，不参与构成食物链。

答案　C

2.（2019·高考预测）多营养层次综合水产养殖法（IMTA）是一种全新的养殖方式。

例如在加拿大的芬迪湾，人们用网笼养殖鲑鱼，鲑鱼的排泄物顺水而下，为贝类和海带提供养料。

下列与之相关的说法中正确的是（　　）

A.贝类和海带属于生态系统组成成分中的分解者

B.IMTA有利于物质的循环再生

C.IMTA的实施提高了能量的传递效率，使人类获得了更多的产品

D.笼养鲑鱼的种群