高中生物苏教版 (2019)选择性必修2 生物与环境第五节 生态系统的稳态及维持学案

第五节　生态系统的稳态及维持

一、生态系统的稳态是动态的

1．生态系统稳定性的概念：生态系统所具有的保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力。

2．抵抗力稳定性与恢复力稳定性

二、生态系统的稳定性依赖自我调节

1．在没有人为因素干扰情况下，生态系统的稳定性是自我调节的结果。

2．自我调节的基础——负反馈调节。

3．实例分析——兔种群与植物种群之间的调节

三、自然或人为因素影响生态系统的稳定性

1．自然因素影响生态系统的稳定性

(1)气候变化。例如：夏季持续高温，池塘河流生态系统的稳定性被破坏。

(2)自然事件。例如：雷电引发了森林大火，地震引发了山体滑坡。

2．人为因素影响生态系统的稳定性

(1)人类活动产生了许多污染物，如塑料。

(2)人为引入或消灭某些生物损害了生态系统的自我调节能力，如外来物种入侵，严重损害生物多样性。

判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)

1．一般地说，生态系统的成分越单一，营养结构越简单，自我调节能力就越小，抵抗力稳定性就越低。              (　　)

2．生态系统的自我调节能力表现在自身净化作用、群落内部的负反馈调节和生物群落与无机环境之间的负反馈调节等方面。              (　　)

3．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。 (　　)

4．生态系统内部结构与功能的协调，可以提高生态系统稳定性。 (　　)

5．在一块牧草地上栽种乔木树林后，其恢复力稳定性下降。 (　　)

提示：1．√　2．√　3．√　4．√　5．√

　生态平衡与生态系统的稳定性

1．对生态平衡的理解

在处于平衡的生态系统中，物质和能量的输入与输出均衡，生物种类的组成稳定，也就是说，生态系统中的生产过程与消费、分解过程处于平衡的状态，这时生态系统的外貌、结构以及动植物组成等都保持相对稳定的状态。

2．对生态系统稳定性的理解

(1)结构的相对稳定：结构相对稳定体现在各组成成分的相对稳定和生物种间关系的相对稳定。

(2)功能的相对稳定：生态系统物质和能量的输入与输出达到平衡。

3．生态系统的负反馈调节

(1)作用：生态系统自我调节能力的基础，能使生态系统达到并保持平衡状态。

(2)结果：抑制和减弱最初发生变化的那种成分所发生的变化。

(3)实例：一个草原生态系统中发生的负反馈调节如图所示：

1．亚马孙森林已经存在至少上千万年了，中间尽管经常遭受洪涝、火烧、虫害，也遭受人类的砍伐与放牧等活动的干扰，但现在依然保持着森林景观。

(1)分析以上可知，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。

(2)请思考并总结生态系统中生物种类与其自我调节能力及稳定性的关系。

提示：生物种类繁多，营养结构复杂⇒自我调节能力强⇒抵抗力稳定性高。

2．传说当年乾隆下江南来到苏州，发现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。他亲自追查此事，严禁商贾平民在此处开设染坊，原有的数十家染坊搬迁至远离虎丘的苏州远郊，从此虎丘重现绿水青山。虎丘外围的河流中污染被消除的原因是什么？

提示：原有的污染通过物理沉降、化学分解和微生物的分解使河流中污染被消除。

1．下列关于生态平衡和生态系统的稳定性的叙述，正确的是(　　)

A．处于生态平衡的生态系统不一定结构平衡

B．生态平衡意味着生态系统中各种生物的数量恒定不变

C．生态平衡被破坏的原因是恶劣的自然条件

D．生态系统的自我调节能力是有限的

D　[处于生态平衡的生态系统结构平衡、功能平衡、收支平衡，A错误；生态平衡是一种动态的平衡，各种生物的数量不是恒定不变的，B错误；生态平衡被破坏的原因除了恶劣的自然条件，还有人为的破坏等，C错误；生态系统的自我调节能力是有限的，D正确。]

2．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，这种调节方式叫负反馈调节。下列有关负反馈调节的叙述，错误的是(　　)

A．负反馈调节在生物群落中普遍存在，但在生物群落与非生物环境之间不存在

B．捕食者和被捕食者的数量变化能体现生物群落内的负反馈调节

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．血液中的激素可通过负反馈调节作用维持在正常的相对稳定的水平

A　[负反馈调节在生物群落中、生物群落与非生物环境之间都存在，A错误；捕食者和被捕食者的数量变化能体现生物群落内的负反馈调节，如当农田里蚜虫的数量增多时，七星瓢虫的数量也会增多，这样蚜虫种群数量的增长就会受到抑制，属于生物群落内的负反馈调节，B正确；生态系统自我调节能力的基础是负反馈调节，C正确；通过负反馈调节作用，血液中的激素可维持在正常的相对稳定的水平，如甲状腺激素分泌过多时，会反过来抑制促甲状腺激素释放激素和促甲状腺激素的释放，进而使甲状腺激素含量下降，D正确。]

判断正反馈、负反馈调节的方法

(1)依据：从调节后的结果与原状态之间的变化分析。

(2)方法：调节后

　抵抗力稳定性和恢复力稳定性

1．抵抗力稳定性和恢复力稳定性的比较

(1)区别(如图)

(2)联系(如图)

①一般二者呈负相关，营养结构越复杂的生态系统，抵抗力稳定性(a)越强，而恢复力稳定性(b)一般越弱。

②二者是同时存在于同一系统中的两种截然不同的能力，它们相互作用共同维持生态系统的稳定。

2．抵抗力稳定性、恢复力稳定性和总稳定性的关系

(1)在受到干扰之前，曲线在正常范围内波动是由于该生态系统具有自我调节能力。

(2)热带雨林生态系统与草原生态系统相比，受到相同干扰，草原生态系统的y值要大于热带雨林的y值。

(3)x的大小可作为恢复力稳定性强弱的指标，x值越大说明恢复力稳定性越弱。

(4)TS表示曲线与正常范围之间所围成的面积，TS值越大说明生态系统的总稳定性越低。

3．生态系统稳定性的体现

(1)生态系统的结构和功能保持相对稳定

①结构：生物的种类和数量相对稳定。

②功能：物质的输入输出相对平衡，能量正常水平进行流入和散失，信息传递顺利进行。

(2)打破后的重建

在遵循生态系统规律的前提下依据人类的需要，打破原有平衡，建立更加高效的平衡。

1．苏州某一水乡人家在河流中淘米洗菜、洗澡洗衣，河水仍然很清澈，说明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：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。

2．一块管理良好的棉田和内蒙古草原上的草场相比，其抵抗力稳定性哪个高？试说明判断理由。

提示：内蒙古草原上的草场的抵抗力稳定性高于棉田。因为棉田的成分单一、营养结构简单。

3．对同一个生态系统来讲，抵抗力稳定性与恢复力稳定性呈什么关系？所有的生态系统都这样吗？举例说明。

提示：一般来说，对同一个生态系统来讲，抵抗力稳定性与恢复力稳定性呈相反关系且同时存在。但对于一些特殊的生态系统比如极地苔原生态系统，由于物种组分单一，营养结构简单，它的抵抗力稳定性和恢复力稳定性都较低。

4．对于单一的农田生态系统，要想保持其相对稳态，需采取哪些措施？(至少写两条)

提示：需要不断施肥、灌溉，以及控制虫害等。

1．(多选)如图为某一生态系统稳定性图解，对此理解正确的是(　　)

A．a为抵抗力稳定性，b为恢复力稳定性

B．a为恢复力稳定性，b为抵抗力稳定性

C．恢复力稳定性与营养结构复杂程度呈相反关系

D．抵抗力稳定性与恢复力稳定性呈相反关系

ACD　[生物种类越多、营养结构越复杂，抵抗力稳定性就越强，恢复力稳定性就越弱。因此，一般情况下恢复力稳定性与营养结构复杂程度呈负相关，且一般情况下，抵抗力稳定性与恢复力稳定性呈相反关系。]

2．生态系统的稳定性分为抵抗力稳定性和恢复力稳定性。下列关于生态系统稳定性的叙述，错误的是(　　)

A．在一块牧草地上播种杂草形成杂草地后，其抵抗力稳定性提高

B．在一块牧草地上通过管理提高某种牧草的产量后，其抵抗力稳定性提高

C．在一块牧草地上栽种乔木形成树林后，其恢复力稳定性下降

D．一块弃耕后的牧草地上形成灌木林后，其抵抗力稳定性提高

B　[生态系统的抵抗力稳定性与生态系统的成分和营养结构的复杂程度有关，成分和营养结构越复杂，其抵抗力稳定性越高，相应地，其恢复力稳定性就越低，题中A、C、D选项中的生态系统，都是向着成分和营养结构复杂化的方向发展，而B选项中生态系统向单一化(只让牧草生长)发展，其抵抗力稳定性降低。]

抵抗力稳定性和恢复力稳定性的判断技巧

(1)从实质分析：抵抗力稳定性是保持自身结构和功能相对稳定的能力；恢复力稳定性是恢复自身结构和功能相对稳定的能力。

(2)从核心分析：抵抗力稳定性是抵抗干扰、保持原状的能力；恢复力稳定性是遭到破坏、恢复原状的能力。

(3)从二者关系分析：同时存在于同一系统中的两种不同的作用力，作用相反，共同维持生态系统的稳定。

[课堂小结]

1．(多选)下列关于生态平衡的叙述，正确的是(　　)

A．生态平衡是一定时间和空间内的平衡

B．生态环境中各种生物的数量和所占比例处于相对稳定状态

C．各种生物的数量和比例稳定不变

D．生产者大量死亡会破坏生态平衡

ABD　[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．下列有关生态系统稳定性的叙述错误的是(　　)

A．当生态系统受到外界干扰时能保持原状，说明生态系统具有抵抗力稳定性

B．“野火烧不尽，春风吹又生”，说明生态系统具有抵抗力稳定性

C．生态系统的抵抗力稳定性与营养结构的复杂程度有关

D．生态系统的自我调节能力越强，其抵抗力稳定性越高

B　[恢复力稳定性是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，故“野火烧不尽，春风吹又生”，说明生态系统具有恢复力稳定性，B错误。]

3．森林遭到持续干旱，树木往往扩展根系的分布空间，保证获得足够水分，维持生态系统的正常功能。这反映了森林生态系统(　　)

A．恢复力稳定性较强 B．抵抗力稳定性较强

C．恢复力稳定性较弱 D．抵抗力稳定性较弱

B　[森林生态系统具有受到外界干扰后，保持原状的能力，这是生态系统的抵抗力稳定性。]

4．设计制作生态缸应该遵循一定的原理和要求，下面列举的原理或要求中，合理的是(　　)

A．应该将生态缸放在阳光能够直接照射的地方，以保证获得足够的能量

B．应该经常向生态缸中通气，从而保证缸中生物的呼吸

C．生态缸中投放的生物必须有很强的生命力，投放的动物数量要多一些

D．生态缸的各种生物之间以及生物与无机环境之间，必须能够进行物质循环和能量流动

D　[生态缸的采光用较强的散射光，既可为水生植物的光合作用提供光能，又可防止生态缸中水温过高，导致水生植物死亡，A项错误；生态缸必须是封闭的，目的是防止外界生物或非生物因素的干扰，B项错误；投放的不同营养级的生物比例要合适，C项错误；生态缸相当于微型的生态系统，其中的各种生物之间以及生物与无机环境之间，必须能够进行物质循环和能量流动及信息传递，D项正确。]

5．连续三年，我国西南地区发生了特大旱灾。灾害还留下森林火灾及泥石流等次生灾害隐患。

(1)森林中大量苗木被旱死，意味着食物链中被破坏的成分是________。

(2)这次受灾的地区是我国林业森林资源最丰富的地区，在受灾之前这里的森林生态系统处于____________________状态，请从生态系统的稳定性的角度简要分析保持这种状态的原因：__________________________________________

____________________________________________________________________

___________________________________________________________________。

(3)请给本次受灾的南方省份提出两条恢复森林生态系统稳定性的建议：

____________________________________________________________________

___________________________________________________________________。

[解析]　(1)苗木能进行光合作用，制造有机物，在食物链中是生产者。(2)正常的森林生态系统具有自我调节能力，受到的外界干扰若不超过一定限度，生态系统会很快恢复，保持相对稳定状态；但若超过一定限度，则恢复起来会很困难，甚至不能恢复。(3)生态系统中的组分越多，食物网越复杂，其稳定性越强。对于受灾后的森林来说，要增加生态系统的组分需先增加生产者(苗木)的数量。

[答案]　(1)生产者 　 (2)相对稳定　  因为生态系统具有自我调节能力，在一定的限度内，生态系统即使受到外界干扰也会通过自我调节而保持相对稳定状态　(3)①积极植树造林；②禁止乱砍滥伐；③从思想上引导人们要爱护树木