人教版 (2019)选择性必修2第5节 生态系统的稳定性导学案

这是一份人教版 (2019)选择性必修2第5节 生态系统的稳定性导学案，共23页。学案主要包含了生态平衡与生态系统的稳定性，设计制作生态缸,观察其稳定性等内容，欢迎下载使用。


一、生态平衡与生态系统的稳定性
1.生态平衡:生态系统的结构和功能处于相对稳定的一种状态。
2.处于生态平衡的生态系统的特征
结构平衡、功能平衡、收支平衡。
3.生态平衡的调节机制——负反馈调节
(1)概念:在一个系统中,系统工作的效果,反过来又作为信息调节该系统的工作,并且使系统工作的效果减弱或受到限制,它可使系统保持稳定。
(2)意义:负反馈调节在生态系统中普遍存在,它是生态系统具备自我调节能力的基础。
4.生态系统的稳定性
(1)概念:生态系统维持或恢复自身结构与功能处于相对平衡状态的能力,叫作生态系统的稳定性。
(2)原因:生态系统具有自我调节能力。
(3)生态系统的自我调节能力。
①基础:负反馈调节。
②表现:生态系统维持生态平衡的能力。
③特点:生态系统的自我调节能力是有限的。当外界干扰因素的强度超过一定限度时,生态系统的稳定性急剧下降,生态平衡就会遭到严重的破坏。
二、抵抗力稳定性和恢复力稳定性及提高生态系统的稳定性
1.抵抗力稳定性
(1)含义:生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构与功能保持原状(不受损害)的能力。
(2)规律:一般来说,生态系统中的组分越多,食物网越复杂,其自我调节能力就越强,抵抗力稳定性就越高,如热带雨林生态系统。
2.恢复力稳定性
(1)含义:生态系统在受到外界干扰因素的破坏后恢复到原状的能力。
(2)特点:生态系统在受到不同的干扰(破坏)后,其恢复速度与恢复时间是不一样的。
3.提高生态系统的稳定性
(1)原因。
①处于生态平衡的生态系统可以持续不断地满足人类生活所需。
②处于生态平衡中的生态系统能够使人类生活与生产的环境保持稳定。
(2)措施。
①控制对生态系统的干扰强度,在不超过生态系统自我调节能力的范围内,合理适度地利用生态系统。
②对人类利用强度较大的生态系统,应给予相应的物质、能量的投入,保证生态系统内部结构与功能的协调。
三、设计制作生态缸,观察其稳定性
1.实验步骤
(1)制作框架:用玻璃板和粘胶制作生态缸的框架。
↓
(2)铺土:沙土在下,含腐殖质较多的土在上。
↓
(3)放假山石:放几块有孔的假山石,作为小动物栖息的场所。
↓
(4)倒水:向缸内倒入自来水。
↓
(5)放置生物:依据生物生活习性合理放置。
↓
(6)放置生态缸:封上生态缸盖,将生态缸放置于室内通风、光线良好的地方,但要避免阳光直接照射。
↓
(7)定期观察,同时做好记录。
2.结果分析
(1)生态缸中的生物只能存活一段时间。虽然生态缸中生态系统成分齐全,但其结构比较简单,自我调节能力差。
(2)不同的生态缸中生态系统的稳定性时间有长有短。
(1)生态平衡并不是指生态系统一成不变,而是一种动态的平衡。( √ )
(2)就生态系统结构而言,生态瓶的稳定性取决于物种数。( × )
提示:生态瓶的稳定性主要取决于生产者、消费者和分解者的合理搭配,并非物种数目越多越稳定。
(3)生态系统中的组成成分越多,食物网越复杂,生态系统恢复力稳定性就越强。( × )
提示:生态系统中的组成成分越多,食物网越复杂,生态系统抵抗力稳定性就越强。
(4)某相对稳定的生态系统中旅鼠的天敌、旅鼠、植物之间数量的变化是一种正反馈调节。( × )
提示:旅鼠的天敌、旅鼠、植物之间数量的变化是一种负反馈调节。
(5)生态系统具有自我调节能力,这是生态系统稳定性的基础。( √ )
探究一 生态平衡与生态系统的稳定性
资料1:亚马孙热带雨林是最大的热带雨林,尽管经常遭受洪涝、火烧、虫害,也遭受人类砍伐等活动的干扰,但现在依然保持着森林景观。
问题(1):该生态系统具有稳定性的原因是什么?
提示:该生态系统具有一定的自我调节能力。
问题(2):结构和功能处于相对稳定状态的生态系统具备哪些特征?
提示:具有结构平衡、功能平衡和收支平衡的特征。
资料2:在一片草地上,如果兔大量增加,草就会被大量啃食,于是兔之间对食物等资源的竞争就会加剧,导致兔的生存空间和资源减少;同时,捕食者狼因食物(兔)丰富而数量增多,它们会捕食更多的兔。这样经过一段时间后,兔的数量又会恢复或接近原来的水平。
问题(3):尝试用文字、线框、箭头等符号,描述上述资料中的调节过程。
提示:
资料3:在森林中,随着植被的大量生长,森林逐渐变得郁闭,林间阳光减少,制约了林下树苗的成长,还导致枯枝落叶的积累,增加了发生自然火灾的可能性。不久,一场森林火灾发生了,灾后由于光照更加充足,土壤的无机养料增多,于是许多种子萌发,幼苗迅速成长,森林面貌逐渐恢复。
问题(4):尝试用文字、线框、箭头等符号,描述上述资料中的调节过程。
提示:
问题(5):资料2和资料3中的生态系统遇到了破坏和干扰,而对抗这种破坏或干扰,使生态系统恢复平衡的调节机制就是负反馈调节机制。根据绘制的概念图总结出什么是负反馈调节机制。
提示:负反馈是指在一个系统中,系统工作的效果,反过来又作为信息调节该系统的工作,并且使系统工作的效果减弱或受到限制,它可使系统保持稳定。
问题(6):结合资料2和资料3总结出什么是生态系统的稳定性。
提示:生态系统的稳定性是指生态系统维持或恢复自身结构与功能处于相对平衡状态的能力。
生态系统调节中正反馈和负反馈的比较
1.下列关于生态平衡和生态系统稳定性的叙述中,不正确的是( D )
A.生态平衡是生态系统发展到一定阶段,生态系统保持其结构与功能的相对稳定状态
B.生态系统的稳定性是生态系统维持或恢复自身结构与功能处于相对平衡状态的能力
C.处于生态平衡的生态系统,具有结构平衡、功能平衡、收支平衡三个特征
D.生态系统自我调节能力的基础是正反馈和负反馈调节
解析:生态系统自我调节能力的基础是负反馈调节。
2.当河流受到轻度污染时,能通过物理沉降、化学分解、微生物分解,很快消除污染,河流中的生物种类和数量不会受到明显影响。这个事例说明( B )
A.生态系统具有相对稳定的物质循环
B.生态系统具有一定的自我调节能力
C.生态系统具有稳定的能量来源
D.生态系统具有大量的生产者和消费者
解析:由题中信息“河流中的生物种类和数量不会受到明显影响”可推知,河流生态系统具有维持或恢复自身结构和功能处于相对平衡状态的能力。生态系统之所以能维持相对稳定,是由于生态系统具有一定的自我调节能力。
探究二 抵抗力稳定性和恢复力
稳定性及提高生态系统的稳定性
资料1:话说乾隆下江南时,到了苏州一水乡,看到小桥流水人家,别具风情。水乡人家上游淘米洗菜,下游洗澡洗衣,即便如此,水仍然很清澈。这番景象让乾隆大为惊奇。可是,他也发现苏州虎丘外围的河流被众多染坊流出的废水污染得肮脏不堪、臭气熏天,于是他立即下令严禁商贾平民在虎丘一带开设染坊。迫于官府的法令,虎丘一带原有的数十家染坊不得不搬迁至远离虎丘的苏州远郊,从此以后虎丘重现绿水青山。
问题(1):像苏州水乡的河水那样,生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构与功能保持原状的能力,叫作什么?众多染坊的废水流入虎丘外围的河流,远远超出了河流的自我调节能力,河流生态系统被破坏。染坊停止排污后,被破坏的河流生态系统恢复原状,这种能力叫作什么?
提示:抵抗力稳定性;恢复力稳定性。
资料2:一般森林生态系统的抵抗力稳定性比草原生态系统的高,但是,森林生态系统的恢复力稳定性要比草原生态系统低得多。
问题(2):绘制出抵抗力稳定性和恢复力稳定性与营养结构复杂程度的关系曲线图。
提示:
a表示抵抗力稳定性;b表示恢复力稳定性。
资料3:在极地冻原生态系统中,动植物种类稀少,营养结构简单,其中生产者主要是地衣,其他生物大都直接或间接地依靠地衣来维持生活。假如地衣受到大面积破坏,整个生态系统就会崩溃。
问题(3):上述实例中能判断抵抗力稳定性和恢复力稳定性的关系都是负相关吗?
提示:不是绝对的负相关。冻原生态系统抵抗力稳定性弱,恢复力稳定性也弱。
资料4:生态系统的资源并不是取之不尽用之不竭的,适度利用才是最好的,这也是提高生态系统稳定性的有效措施。如适量砍伐森林中的树木,森林的结构和功能不会被破坏,还能促进森林的更新;科学合理的载畜量,不会破坏草原,又可以获得稳定的畜牧产品;适度捕捞海洋生态系统中的成鱼,不仅可以促进海洋鱼类资源的更新,还能不断获得各类鱼产品。
问题(4):以上实例是如何提高生态系统的稳定性的?
提示:控制对生态系统的干扰强度,在不超过生态系统自我调节能力范围内,合理适度地利用生态系统。
资料5:农田生态系统是指人类在以农作物为中心的生态系统中,通过合理的生态结构和高效的生态机能,进行能量转化和物质循环,并按人类社会需要进行物质生产的综合体。
问题(5):如何提高农田生态系统的稳定性?
提示:通过对农田生态系统投入各种资源来提高其稳定性。如施肥、灌溉、控制病虫害等。
抵抗力稳定性与恢复力稳定性
抵抗力稳定性、恢复力稳定性和总稳定性的关系如图:
(1)在受到干扰之前,曲线在正常范围内波动的原因是该生态系统具有自我调节能力。
(2)x值的大小可作为恢复力稳定性高低的指标,x值越大说明恢复力稳定性越低。
(3)y值的大小可作为抵抗力稳定性高低的指标,y值越大说明抵抗力稳定性越低。
(4)TS表示曲线与正常作用范围之间所围成的图形面积,TS值越大说明生态系统的总稳定性越低。
(5)热带雨林生态系统与草原生态系统相比,受到相同强度的干扰,草原生态系统的y值要大于热带雨林生态系统的y值。
3.下列有关生态系统的稳定性的说法,正确的是( C )
A.在果园生态系统中养鸡会延长食物链,进而降低生态系统的稳定性
B.除去农田中的杂草可以提高抵抗力稳定性
C.抵抗力稳定性与恢复力稳定性和生态系统中生物的丰富度有关
D.引进新物种一定能增加当地的生物多样性,并提高生态系统的抵抗力稳定性
解析:在果园生态系统中养鸡会延长食物链,增加物种丰富度,提高生态系统的稳定性;除去农田中的杂草,降低了物种的多样性,使其营养结构变得简单,自我调节能力降低,抵抗力稳定性降低;一般情况下丰富度越高,抵抗力稳定性越强;引进新物种有可能造成生物入侵,会降低物种丰富度。
4.提高生态系统的稳定性,下列措施不正确的是( C )
A.对生态系统的利用应该适度
B.要控制对生态系统的干扰强度
C.根据需要开发生态资源,发展经济
D.建立自然保护区
解析:对生态系统的利用应该适度,不应超过生态系统的自我调节能力;提高生态系统的稳定性,要控制对生态系统的干扰强度,不应超过生态系统的自我调节能力;根据需要开发生态资源,可能会破坏生物多样性,使得生态系统的稳定性降低;建立自然保护区,保护生物的多样性,提高了生态系统的稳定性。
探究三 设计制作生态缸,
观察其稳定性
1.实验原理:
在有限的空间内,依据生态系统原理,将生态系统的基本成分进行组织,构建一个人工微生态系统是可能的。
问题(1):要使人工微生态系统正常运转,在设计时,还要考虑什么?
提示:系统内组分及营养级之间的合适比例。
2.探究问题:在一个人工建造的封闭生态系统——生态缸中,哪些因素能影响生态系统的稳定性?
3.提出假设:光能够影响生态系统的稳定性(也可以提出其他假设,探究其影响)。
4.材料用具:1 cm厚的玻璃板4～5 m2,水草若干,小鱼,小田螺,河水(或放置2 d的自来水),胶带,细沙等。
5.实验过程:
①将相同种类和数量的生物,放在两个同样的容器中培养。该实验的变量是光,即除了这一个生态因素不同外,其他生态因素都相同。
②连续进行实验一段时间,每天定时观察并记录该生态系统的情况。
6.结果和讨论:
本小组的实验结果:生态因素中的光能影响生态系统的稳定性。
问题(2):还有哪些生态因素会影响生态系统的稳定性?
提示:空气、温度、水质、生产者和消费者的数量以及分解者等因素都能影响生态系统的稳定性。
问题(3):如果该生态缸中没有分解者,该小型生态系统能保持稳定状态吗?
提示:不能。
设计和制作生态缸的要求和分析
5.为探究影响生态系统稳定性的因素,四个生物小组制作了如下四组生态瓶。下列相关评价错误的是( D )
A.甲组相较于丙、丁生态瓶中各种生物成分更齐全,存活的时间最长
B.甲、乙组生态瓶比较说明光照是保持生态系统稳定的前提
C.甲、丙组生态瓶比较说明生产者是联系群落与非生物环境的关键因素
D.由于生态瓶密闭,所以无须保持通风良好,但要避免阳光直射
解析:生态瓶应放置在通风、光线良好的地方,但要避免阳光直射,以免温度过高杀死生态瓶内的生物。

[真实情境]
塞罕坝林场是我国治理风沙造林的典范,以生态优先、采育结合的方式,使林地面积由建场前的二十多万亩增加到一百多万亩;森林覆盖率显著提高,取得了“人逼沙退、绿荫蓝天”的辉煌成就,有效地阻滞了沙地的南移,阻挡了风沙对京津地区的侵袭。育养了发达的湿地生态系统,有效地涵养了滦河和辽河水源,达到了生态、经济、社会三大效益的一体化。
探究:(1)现在的塞罕坝林场抵抗力稳定性是否提高了?其原因是什么?
提示:提高了;因为塞罕坝林场生态系统的组成成分增加了,营养结构更加复杂,自我调节能力增强了,所以塞罕坝林场生态系统抵抗力稳定性提高了。
(2)塞罕坝林场中湿地受风沙的侵袭,但河水仍然很清澈,说明该生态系统具有什么能力?这种能力反映生态系统的哪种稳定性?
提示:说明该生态系统具有自我调节能力;这种能力反映生态系统的抵抗力稳定性。
课堂小结
随堂检测
1.下列有关反馈调节的叙述错误的是( D )
A.大量捕杀草原食肉动物,导致食草动物的数量先升后降属于负反馈调节
B.被污染的水体中鱼类大量死亡,死鱼腐烂后会加重污染属于正反馈调节
C.负反馈调节在生态系统中普遍存在,它是生态系统自我调节能力的基础
D.正反馈的作用常常使机体远离稳态,所以人体的稳态维持不存在正反馈调节
解析:人体的稳态维持既存在负反馈调节也存在正反馈调节。
2.在设计和制作生态缸时,下列做法中不合理的是( A )
A.生态缸最好用棕色玻璃制作
B.缸内各种生物的数量搭配应合理
C.应考虑生态系统的基本成分进行组织
D.应该将生态缸放置于室内通风、光线良好的地方
解析:生态缸最好用透明玻璃制作,因为生态缸这个生态系统需要源源不断地接收来自外界的太阳能保持其稳定;缸内各种生物的数量搭配应合理,使微型生态系统正常运行;应考虑生态系统的基本成分进行组织,包括生态系统的所有组分;应该将生态缸放置于室内通风、光线良好的地方,但避免阳光直射。
3.如图表示气候变化对甲、乙生态系统中种群类型数量的影响。据图分析,下列叙述中正确的是( B )
①甲生态系统的抵抗力稳定性一定较乙生态系统的高②甲生态系统中生物群落的营养关系始终较乙复杂③乙生态系统在S点后一定有新的物种产生 ④乙生态系统在S点后营养结构一定发生改变
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
解析:据题图分析可知,气候发生变化,甲生态系统的种群类型数量变化幅度比乙生态系统的小,所以其抵抗力稳定性比乙高;群落是在相同时间聚集在一定地域中各种生物种群的集合,据图分析,甲生态系统的种群类型并不是始终比乙生态系统多,所以甲生态系统生物群落的营养关系不一定始终较乙复杂;乙生态系统在S点时种群类型数量降至最低,其后可能由于气候条件逐渐适宜,种群类型数量又逐渐增加,营养结构发生改变(变复杂),并不一定产生新的物种。
4.草原是畜牧业的重要生产基地。在我国广阔的草原上,饲养着大量的家畜,由于过度放牧以及鼠害、虫害等,我国的草原面积正在不断减少,有些牧场正面临着沙漠化的威胁。回答以下有关草原生态系统的问题。
(1)生态系统稳定性表现在 的相对稳定。生态系统之所以能维持稳态,是因为其具有 。由于过度放牧,草原的生物多样性锐减,草原严重沙漠化,这说明 。
(2)若想维持草原生态系统的生态平衡,提高其稳定性,可以采取的措施有 ,控制对草原生态系统的干扰程度;也可以人为给予相应的物质和能量投入,如播种草籽等,保证草原内部结构和功能的协调。即使该生态系统处于平衡状态,其中各生物种群的数量仍然处于变动之中,这说明 。
解析:(2)提高生态系统的稳定性,一方面可以控制对生态系统的干扰强度,合理适度地利用生态系统,如合理控制放牧量;另一方面可以人为给予一定的物质和能量投入,保证生态系统内部结构和功能的协调,如播种草籽等。生态平衡并不是指生态系统一成不变,而是一种动态的平衡。
答案:(1)结构和功能 自我调节能力 生态系统的自我调节能力是有限的 (2)合理控制放牧量 生态平衡是一种动态平衡
学习目标
素养定位
1.概述生态平衡是指生态系统的结构和功能处于相对稳定的一种状态
2.通过分析生态系统中的反馈调节过程,阐明生态系统具有维持或恢复生态平衡的能力
3.举例说明抵抗力稳定性和恢复力稳定性
4.通过设计提高生态系统稳定性的方案,关注人类活动对生态系统稳定性的影响
5.设计并制作生态缸,观察其稳定性
1.概述生态平衡的特征,认同生态平衡是一种动态平衡。(生命观念)
2.通过对案例的分析和讨论,阐明生态系统通过自我调节来维持平衡,概述负反馈调节机制。(科学思维)
3.结合实例区别生态系统稳定性的两个方面,并通过对生态系统营养结构的讨论,说出自我调节能力的影响因素,比较不同生态系统的抵抗力稳定性和恢复力稳定性。(科学思维)
4.以人工林的生态问题为例,运用稳态与平衡观、结构与功能观设计提高该生态系统稳定性的方案,关注人类活动对生态平衡的影响。(生命观念)
比较
项目
正反馈调节
负反馈调节
调节
方式
加速最初发生变化的那种成分所发生的变化
抑制和减弱最初发生变化的那种成分所发生的变化
结果
常使生态系统远离稳态
有利于生态系统保持相对稳定
实例
分析
已污染的湖泊污染加剧
草原上食草动物与植物的平衡
项目
抵抗力稳定性
恢复力稳定性
区
别
实
质
保持自身的结构与功能相对稳定
恢复自身的结构与功能相对稳定
核
心
抵抗干扰,保持原状
受到破坏,恢复原状
影
响
因
素
一般来说,生态系统中物种丰富度越大,营养结构越复杂,抵抗力稳定性越高
一般来说,生态系统中物种丰富度越小,营养结构越简单,恢复力稳定性越高
二者
联系
①相反关系:抵抗力稳定性高的生态系统,恢复力稳定性低,反之亦然。
②二者是同时存在于同一生态系统中的两种截然不同的作用力,它们相互作用,共同维持生态系统的稳定。如图所示:
③二者的关系不是绝对的。
设计要求
相关分析
生态缸一般是封闭的
防止外界生物或非生物因素的干扰
生态缸中投放的几种生物必须具有很强的生活力,成分齐全
生态缸中能够进行物质循环和能量流动,在一定时期内保持稳定
生态缸的材料必须透明
为光合作用提供光能;保持生态缸内温度;便于观察
生态缸宜小不宜大,缸中的水量应适量,要留出一定的空间
便于操作;缸内储备一定量的空气
生态缸的采光用较强的散射光,避免阳光直接照射
防止水温过高,各种生物死亡