3.5 生态系统的稳定性-【正禾一本通】2024-2025学年高中生物选择性必修2同步课堂高效讲义教师用书 （人教版2019 单选）

第5节　生态系统的稳定性 【学习目标】1.生命观念：通过解释生态系统具有保持或恢复自身结构和功能相对稳定，并维持动态平衡的能力，培养稳态与平衡观等生命观念。 2.科学思维：通过阐明生态系统在受到一定限度的外来干扰时，能够通过自我调节维持稳定，培养批判性思维等科学思维能力。 3.社会责任：通过举例说明生态系统的稳定性会受到自然或人为因素的影响，如气候变化、自然事件、人类活动或外来物种入侵等，培养关注社会性科学问题和环境问题，参与相关事务讨论等社会责任感。 4.科学探究：通过设计制作生态缸并观察其稳定性，培养设计实验、方案实施、勇于创新等科学探究能力。 任务一　生态平衡与生态系统的稳定性 　　　　　　　　　　　　　　　　 1.生态平衡 (1)概念：生态系统的结构和功能处于相对稳定的一种状态。 (2)生态平衡的特征 ①结构平衡：生态系统各组分保持相对稳定。 ②功能平衡：生产—消费—分解的生态过程正常进行，保证了物质总在循环，能量不断流动，生物个体持续发展和更新。 ③收支平衡：例如在某生态系统中，植物在一定时间内制造的可供其他生物利用的有机物的量，处于比较稳定的状态。 (3)调节机制——负反馈机制。 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的过程，它可使系统保持稳定。 ②意义：负反馈调节是生态系统具备自我调节能力的基础。 2.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。生态系统的稳定性，强调的是生态系统维持生态平衡的能力。 (2)原因：生态系统具有自我调节能力。 (3)特点：生态系统的自我调节能力是有限的。 【点拨】　(1)生态系统的稳定性主要与生物种类有关，还要考虑生物的个体数量。食物链数量越多越稳定，若食物链数量相同，再看生产者，生产者多的稳定性程度高。 (2)生态系统的稳定性不是恒定不变的，因为生态系统的自我调节能力具有一定的限度。 图A为草原生态系统中的反馈调节示意图，图B为某湖泊生态系统中发生的某种调节活动。 (1)反馈调节有正反馈和负反馈两种调节方式，图A和图B分别属于哪一种？ 提示：图A是负反馈调节，图B是正反馈调节。 (2)请写出图A中的食物链。 提示：乙→甲→丙。 (3)甲状腺激素分泌增加后，会影响下丘脑和垂体的分泌活动，其中的反馈调节和图中的哪种调节方式相同？ 提示：和图A中的负反馈调节方式相同。 (4)草原维持生态平衡的主要原因是什么？ 提示：草原生态系统组分多，食物网复杂，生态系统具有一定的自我调节能力。 【归纳总结】　比较正反馈调节与负反馈调节 反馈 类型 正反馈 负反馈 调节 方式 加强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定 有利于生态系统保持相对稳定 实例 分析 1.(2024·湖北武汉高二期中)虽然地球上许多生态系统不时受到外来干扰，但只要这种干扰没有超过限度，生态系统就能保持生态平衡。下列关于生态平衡的叙述，错误的是(　　) A.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 B.处于生态平衡的生态系统中物质和能量的输入和输出均衡，生物种类的组成稳定 C.生态平衡是指生态系统的组成成分和营养结构处于相对稳定的一种状态 D.生态平衡是通过负反馈调节机制实现的，该机制是生态系统具有自我调节能力的基础 解析：选C。生态平衡是生态系统的结构和功能处于相对稳定的一种状态，而不是单指结构(组成成分和营养结构)处于相对稳定，A正确，C错误；处于生态平衡的生态系统中物质和能量的输入和输出均衡，达到收支平衡，生物种类的组成稳定，B正确；生态平衡反映生态系统的稳定性，这是通过负反馈调节机制实现的，该机制是生态系统具有自我调节能力的基础，D正确。 2.(2024·广东惠州高二期中)以下实例可以说明生态系统具有自我调节能力的是(　　) A.废弃多年的耕地上会逐渐生长出杂草，后因年降雨量减少而逐渐荒漠化 B.山区植被遭到掠夺式砍伐后，出现水土流失甚至发生泥石流 C.豆科植物能供给根瘤菌有机养料，同时能通过根瘤菌获得含氮养料 D.河流受到轻微污染时，能通过物理沉降、化学分解和微生物的分解消除污染 解析：选D。废弃多年的耕地上会逐渐生长出杂草，后因年降雨量减少而逐渐荒漠化，属于群落演替，A不符合题意；山区植被遭到掠夺式砍伐后，出现水土流失甚至发生泥石流，是人类破坏植被后引发的自然现象，B不符合题意；豆科植物能供给根瘤菌有机养料，同时能通过根瘤菌获得含氮养料，说明豆科植物和根瘤菌是互利共生关系，C不符合题意；河流受到轻微污染时，能通过物理沉降、化学分解和微生物的分解消除污染，可以说明生态系统具有一定的自我调节能力，D符合题意。 3.(2024·重庆高二期中)生态系统具有的某个理想状态称为置位点，在置位点范围内，生态系统处于动态平衡。其中A、B、C表示其生物成分，箭头表示物质的传递方向(如图所示)。下列叙述正确的是(　　) A.图中输入和输出包含物质、能量和信息，在A、B、C之间的信息传递均为双向 B.反馈调节在生态系统中普遍存在，生态系统的稳定性是其自我调节能力的基础 C.生态系统的置位点发生偏离时，其结构越复杂，偏离就越大，反馈调节越强 D.任何生态系统都具有一定的抵抗外界干扰、保持生态平衡的特性，即生态系统的稳定性 解析：选D。生态系统的正常运转需要物质作为基础、能量作为动力、信息作为调节的信号共同作用，据此可推测生态系统的输入和输出包含物质、能量和信息，A为生产者、B为消费者、C为分解者，信息传递在生物群落中并非都是双向的，A错误；负反馈调节是指在一个系统中，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的过程，负反馈调节在系统中普遍存在，负反馈调节是生态系统具有自我调节能力的基础，B 错误；生态系统的置位点发生偏离时，生态系统的结构越复杂，自我调节能力越强，偏离越小，C错误；任何生态系统都具有一定的抵抗外界干扰、保持生态平衡的特性，即生态系统的稳定性，D正确。 任务二　抵抗力稳定性和恢复力稳定性　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，生态系统中的生物种类越多，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。 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。 【点拨】　　有关抵抗力稳定性和恢复力稳定性的三点提醒 (1)区分抵抗力稳定性和恢复力稳定性的关键是生态系统是否遭到破坏。若生态系统遭到破坏，则指的是恢复力稳定性。生态系统遭到破坏的特征是生物种类、数量显著减少，食物链、食物网大为简化。 (2)抵抗力稳定性的核心是“抵抗干扰、保持原状”，恢复力稳定性的核心是“遭到破坏后恢复原状”。 (3)北极冻原生态系统的营养结构简单，抵抗力稳定性低，由于极地环境条件恶劣，其受到破坏后恢复起来也较困难，恢复力稳定性也极低。 如图表示抵抗力稳定性、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，受到相同干扰时，草原生态系统的y值要大于(填“大于”或“小于”)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低。 (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。 (5)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负相关且同时存在，例如热带雨林生态系统，动植物种类繁多、营养结构复杂，抵抗力稳定性高而恢复力稳定性低。但对于一些特殊的生态系统，比如北极冻原生态系统，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。 【归纳总结】 1.判断生态系统抵抗力稳定性强弱的方法 2.抵抗力稳定性与恢复力稳定性的比较 (1)区别 (2)联系 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。 1.(2024·安徽淮北高二期中)下列关于生态系统稳定性的叙述，错误的是(　　) A.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.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 C.一块弃耕后的牧草地上形成树林后，其恢复力稳定性降低 D.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 解析：选D。一块弃耕后的牧草地上形成灌木林后，其营养结构变复杂，抵抗力稳定性提高，A正确；在一块牧草地上播种杂草形成杂草地后，生物组成成分增加，其营养结构变复杂，抵抗力稳定性提高，B正确；在一块弃耕后的牧草地上形成树林后，其营养结构变复杂，抵抗力稳定性提高，恢复力稳定性下降，C正确；在一块牧草地上通过管理提高某种牧草的产量，则需对该草地进行除虫、除草等，使该草地的组成成分变得简单，故其抵抗力稳定性降低，D错误。 2.(2024·江苏徐州高二期中)自然灾害和人类活动能破坏自然生态系统，自然生态系统的恢复与重建需要利用恢复生态学的理论和技术。下列关于生态系统恢复的叙述，正确的是(　　) A.抵抗力稳定性越低的生态系统，其恢复力稳定性一定越高 B.控制对生态系统的干扰程度对维持生态系统的稳定性是不利的 C.负反馈调节能使生态系统达到和保持平衡及稳态 D.生态系统恢复稳定后，群落的物种组成不再改变 解析：选C。抵抗力稳定性低的生态系统一般其恢复力稳定性就越高，但是苔原生态系统、沙漠生态系统抵抗力稳定性、恢复力稳定性都弱，A错误；生态系统维持或恢复自身结构和功能处于相对平衡状态的能力，叫作生态系统的稳定性，控制对生态系统的干扰程度有利于维持生态系统的稳定性，B错误；负反馈调节是自我调节能力的基础，它能使生态系统达到和保持平衡及稳态，C正确；生态系统恢复稳定后，人类活动会影响演替的速度和方向，群落的物种组成可能会改变，D错误。 3.两个不同的生态系统在同时受到同等强度的干扰(y)后，其结构和功能的曲线变化情况如图所示。由图不能得出的结论是(　　) A.同等强度的干扰下，乙生态系统的抵抗力稳定性比甲高 B.同等强度的干扰下，若乙生态系统干扰提前，则b点左移 C.若甲生态系统的干扰强度增大，则c点右移 D.乙生态系统b点后一定有新的物种产生 解析：选D。从图中可看出，甲、乙两个生态系统受到同等强度干扰后，与乙生态系统相比，甲生态系统的结构和功能恢复原状所需要的时间长，波动范围大，说明甲生态系统的抵抗力稳定性低，乙生态系统的抵抗力稳定性高，A不符合题意；若乙生态系统干扰提前，其结构和功能恢复至正常运行范围的时间也会提前，即b点左移，B不符合题意；若甲生态系统受到的干扰强度增大，则恢复原状所需要的时间延长，c点右移，C不符合题意；乙生态系统在恢复原状后不一定有新物种产生，D符合题意。 【方法规律】　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。 任务三　设计制作生态缸，观察其稳定性 1.实验目的：设计一个生态缸，观察这一人工生态系统的稳定性。 2.实验原理 (1)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。 (2)在设计时，要考虑系统内组分及营养级之间的合适比例。 3.实验步骤 4.设计要求及目的 设计要求 目的 生态缸必须是封闭的 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，种类齐全(具有生产者、消费者和分解者) 使生态缸中的生态系统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，缸中的水量应适宜，要留出一定的空间 便于操作，且使缸内储备一定量的空气 生态缸的采光应使用较强的散射光 防止水温过高导致水生植物死亡 选择动物不宜过多，个体不宜太大 减少对氧气的消耗，防止氧气的产生量小于消耗量 5.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.为保证生态缸中的物质循环和能量流动，使其在一定时期内保持生态系统稳定，从生态系统组成成分角度思考，生态缸中必须具备哪些成分？ 提示：生产者、消费者、分解者等。 2.衡量生态缸稳定性的指标时可通过什么来判断生态系统的稳定性？ 提示：观察动植物的生活情况、水质变化。 3.该生态缸能否构成一个完整的生态系统？倘若将该生态缸置于黑暗处会怎样？ 提示：该生态缸具备了生态系统的四类组成成分——非生物的物质和能量、生产者、消费者及分解者，故可构成一个完整的生态系统。倘若将生态缸置于黑暗处，则会因丧失能量持续供应而使生态系统崩溃，生态缸内生物将很快死亡。 1.(2024·江西赣州高二期中)在“制作创意生态瓶”跨学科实践活动中，某同学制作的生态瓶以湖底淤泥为底层介质，上铺砂石，灌入湖水，加入绿藻、水草、小鱼、小虾等生物。结果生态瓶在封闭一周后，小鱼、小虾陆续死亡，水质恶化。下列有关叙述错误的是(　　) A.绿藻、水草属于生产者，通过光合作用制造有机物并放出氧气 B.鱼、虾的存在加快了生态系统的物质循环并提高了能量传递效率 C.瓶底细菌、真菌大多属于分解者，能将鱼、虾粪便分解为无机物 D.鱼、虾死亡，水质恶化造成生态系统进一步失衡属于正反馈调节 解析：选B。绿藻、水草属于生产者，通过光合作用制造有机物并放出氧气，A正确。鱼、虾的存在加快了生态系统的物质循环，但不能提高能量传递效率，B错误。瓶底细菌、真菌大多属于分解者，能将鱼、虾粪便分解为无机物，C正确。正反馈调节是指某一生成的变化所引起的一系列变化促进或加强最初所发生的变化。鱼、虾死亡，水质恶化造成生态系统进一步失衡属于正反馈调节，D正确。 2.(2024·江西九江高二期中)现有A、B两个密闭透明的生态瓶，其生物组成和光照条件如表所示。一段时间后，观察两个生态瓶的变化情况。下列相关叙述正确的是(　　) 生态瓶编号 光照 取自河塘的泥沙 浮游藻类 水草 浮游动物 A ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ B － ＋ ＋ ＋ ＋ 注：“＋”表示有，“－”表示无。 A.推测一段时间后B瓶的生态系统比A瓶的更稳定 B.两个生态瓶中的加水量应该相同，且都应该加满 C.A瓶最好能避免阳光直接照射，防止瓶中温度过高 D.生态瓶中要尽可能多地投放生活力较强的同种动物 解析：选C。A瓶有光照，能进行光合作用，B瓶不能进行光合作用，推测一段时间后A瓶的生态系统比B瓶的更稳定，A错误；生态瓶中加水不能加满，要留出一定的空间，B错误；生态瓶应放置于室内通风、光线良好的地方，但要避免阳光直接照射防止瓶中温度过高，C正确；生态瓶中投放的动物生活力要强，且种类齐全(具有生产者、消费者和分解者)，D错误。 3.(2024·河南开封高二期末)生态缸创意来源于人们常见的有山有水的自然景观，将这种大自然美景微缩到一个生态缸中，从而达到美化居室、陶冶情操的目的。下列相关叙述正确的是(　　) A.生态缸中的沙土需要进行灭菌处理 B.设计生态缸时，生产者数目越多越有利于其稳定 C.制作完成的生态缸需密封，并置于光线充足且能直射的地方 D.生态缸所选用的材料需透明，有利于光合作用的进行 解析：选D。生态缸中的沙土不需要进行灭菌处理，沙土中的微生物有利于维持该生态系统的稳定性，A错误；设计生态缸时，并非生产者数目越多越有利于其稳定，生态系统各组分之间要有合适的比例，B错误；制作完成的生态缸需密封，并置于光线良好的地方，避免阳光直接照射，C错误；生态缸所选用的材料需透明，有利于生产者光合作用的进行，D正确。 新情境命题 淡水养殖模式(社会责任) 　　我国内陆水域广阔，淡水养殖产量一直位居世界第一。某南方养殖户大量投放饲料后，鱼塘水质快速恶化，浮游藻类大量繁殖，养殖的鱼大量死亡。为防止此类事件的再次发生，当地农科所为其设计了如图所示的种养模式，箭头表示水的流动方向。 【命题设计】 1.考查知识迁移能力及生命观念 (1)鱼塘上方的灯可通过______信息吸引昆虫，这些昆虫可以被鱼捕食，这时鱼最低属于第______营养级。 2.考查对问题的分析能力及科学思维 (2)该鱼塘可以看作是一个淡水生态系统的理由是________________________，其抵抗过多饲料等干扰因素能力低的原因是__________________________。 3.考查提高稳定性的措施及社会责任 (3)检测发现，B处浮游藻类数量明显少于A处，推测是由________________________________________________________________________________________________________________________________________________导致(答出两点即可)。为提高稻田的稳定性，一方面需要控制流入其中的鱼塘水量及养鸭数量，另一方面______________________________________________________________________________。 解析：(1)鱼塘上方的灯可通过光来吸引昆虫，即物理信息，昆虫可为初级消费者也可能为次级消费者，鱼捕食昆虫，因此鱼最低属于第三营养级，为次级消费者。(2)鱼塘的生物群落与它的非生物环境相互作用形成了统一整体，因此鱼塘是一个生态系统。由于鱼塘生态系统生物种类少，食物网简单，自我调节能力差，因此鱼塘生态系统的抵抗力稳定性低。(3)出现大量浮游藻类的鱼塘水通过A流经稻田后，B处水样中浮游藻类数量大大减少。推测原因为鸭等动物的捕食、水稻遮挡光照、水稻竞争N、P等化学元素、微生物等产生杀藻物质等。为提高稻田的稳定性，一方面需要控制流入其中的鱼塘水量及养鸭数量，另一方面给予相应的物质、能量的投入，保证其内部结构与功能的协调。 答案：(1)物理　三　(2)鱼塘的生物群落与它的非生物环境相互作用形成了统一整体　生物种类少，食物网简单，自我调节能力差　(3)鸭等动物的捕食、水稻遮挡光照、水稻竞争N、P等化学元素　给予相应的物质、能量的投入，保证其内部结构与功能的协调 课堂小结　巩固提升 【教材答疑】 问题探讨　　　　　　　　　　 P73 1.紫茎泽兰的繁殖和适应能力很强，在入侵地没有天敌等因素的制约。 2.引入泽兰实蝇，通过天敌的制约可以达到控制紫茎泽兰疯长蔓延的结果，但泽兰实蝇也是一种外来生物，也有可能在引入地造成生物入侵，破坏当地的生态系统，所以引入泽兰实蝇一定要谨慎，并做好严密监控、适时防治等工作。 思考·讨论 P74 1. 2.下图以“草→昆虫→蜘蛛→捕虫鸟→鹰”这条食物链为主，分析蛙数量变化时生态系统因为反馈调节可能发生的变化(部分)。 P75 人体在遇到病原体入侵时，免疫系统会抵抗病原体的入侵，这与生态系统的抵抗力稳定性相似；人体也有恢复稳态的机制和趋势，在大病初愈时，有些功能需要恢复到正常水平，这与恢复力稳定性相似。 P76 在利用自然生态系统时，要根据不同类型生态系统抵抗力稳定性的差异，合理控制对生态系统的干扰强度，干扰强度不能超过生态系统抵抗力稳定性的范围；在保护自然生态系统时，要根据不同类型生态系统恢复力稳定性的差异，合理确定保护对策，如采取封育措施，补充相应的物质、能量，修补生态系统的结构，增强生态系统的恢复力。 思考·讨论 P77 1.从考虑经济效益的角度，可以混种其他树种，如相思树，或间种西瓜、山毛豆等其他经济作物；从保持土壤肥力的角度，可以在土壤中接种固氮菌株、根际菌株等。 [练习与应用·P77] 一、概念检测 1.(1)√　(2)√　2.D　3.C 二、拓展应用 1.生态系统具有抵抗力稳定性，当河水受到轻微污染(如淘米洗菜、洗澡洗衣等)时，河水能通过物理沉降、化学分解和微生物分解很快消除污染，因此河水仍能保持清澈。 2.大量生活污水和工业废水排入河道，破坏了该生态系统的抵抗力稳定性和恢复力稳定性，河水很难恢复到原来的状态，就会形成污染。生态系统的自我调节能力具有一定的限度，由于污染严重，尽管采取了治理措施，河流自身的净化能力仍然不足以消除污染物，因此水质仍然较差。 3.从治理已有污染的角度，可采用物理、化学、生物等方法进行治理，如机械除藻、底泥疏浚、在某些区段人工增氧、利用微生物分解污染物、利用水生植物进行生态修复等。从管理的角度，应禁止生活污水和工业废水排入河道，或污水、废水必须经严格处理才能排放；加强人们的水环境保护意识；加强执法检査；等等。 【体系构建】 【核心语句】 1.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。 2.负反馈调节是生态系统具备自我调节能力的基础。 3.抵抗力稳定性与生态系统的生物种类和营养结构复杂程度呈正相关。 4.抵抗力稳定性：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。 5.恢复力稳定性：生态系统受到外界干扰因素的破坏后恢复到原状的能力。 6.提高生态系统稳定性的措施：控制对生态系统的干扰强度；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。 学科网（北京）股份有限公司 $$