第3章 第5节 生态系统的稳定性（教用Word）-【金榜题名】2025-2026学年高二生物选择性必修2同步学案（人教版2019）

第5节　生态系统的稳定性 学习目标 素养要求 1.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。 2．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。 3．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。 1.从生态系统具备有限自我调节能力的视角，预测和论证某一因素对生态系统的干扰可能引发的多种潜在变化。(生命观念、社会责任) 2．设计并制作生态瓶，观察和比较不同生态瓶中生态系统的稳定性，撰写报告分析其原因。(科学探究) 3．设计保持和提高某个生态系统稳定性的方案。(科学探究) 一、生态平衡与生态系统的稳定性 1．生态平衡的概念 是指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具有的特征 (1)结构平衡：生态系统的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：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．生态平衡的实质 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．动态平衡的调节机制——负反馈 (1)负反馈的概念 所谓负反馈，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。 (2)负反馈的意义 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。 5．生态系统的稳定性 (1)原因 正是由于生态系统具有自我调节能力，生态系统才能维持相对稳定。 (2)概念 人们把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。也就是说，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。 (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 1．概念与实例 (1)抵抗力稳定性是指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。例如，当草原遭受蝗虫的采食后，草原植物会增强其再生能力，尽可能减缓种群数量的下降。 (2)恢复力稳定性是指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。例如，森林局部火灾后，森林仍能逐步恢复原状。 2．两种稳定性在表现上的差别 (1)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。 (2)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。 三、提高生态系统的稳定性 1．必要性 因为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，如粮油、蔬果、肉蛋奶、木材等农副产品；更为重要的是，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)要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。例如，对过度利用的森林与草原，首先应封育，待恢复到较好状态时再适度利用。 (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。例如，为使单一作物的农田生态系统保持稳定，需要不断施肥、灌溉、控制病虫害；还可以人工建造“生态屏障”。 四、设计制作生态缸，观察其稳定性 1．目的要求：设计一个生态缸，观察这一人工生态系统的稳定性。 2．基本原理 在有限的空间内，依据生态系统原理，将生态系统具有的基本成分进行组织，构建一个人工微生态系统，要使人工微生态系统正常运转，在设计时，还要考虑系统内组分及营养级之间的合适比例。 3．实验步骤 (1)用玻璃板和粘胶制作生态缸的框架。 (2)在生态缸内底部的一侧铺垫几块石块作为基垫，再铺上一层颗粒较细的沙土，厚度为5～15 cm，在沙土上铺一层含腐殖质较多的土，厚度为5～10 cm，铺垫好的土和石块整体呈坡状。 (3)在土坡上放几块有孔的假山石，可作为小动物栖息的场所。 (4)向缸内倒入自来水，水位高5～10 cm，在水中放几块鹅卵石。 (5)在土坡上选择苔藓、铁线蕨、鸭跖草、马齿苋、罗汉松、翠云草等进行种植，放入鼠妇、蚰蜒、蚯蚓、蜗牛等小动物；在水中放入浮萍、金鱼藻等水生植物，放入虾、小鱼和小乌龟等小动物。 (6)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)每个星期至少观察一次生态缸内生物种类及数量的变化，并且进行记录。 [自学效果诊断] 1．判正误 (1)生态系统中的组成成分越多，食物网越复杂，生态系统的恢复力稳定性就越强( × ) (2)自我调节能力强的生态系统，其稳定性也就越高( √ ) (3)一个稳定的生态系统中动植物种类及数量不会有波动( × ) (4)生物群落能量的输入量大于输出量，物质的输入与输出则保持相对平衡( × ) (5)生态系统的稳定性是恒定不变的( × ) 2．微思考 (1)你还能举出生活中其他可以长期维持稳定的生产的例子吗？ [提示]　如农业生产中不断施肥、灌溉、除草及控制病虫害等可以使种植单一农作物的农田保持稳定。 (2)一个生态系统的抵抗力稳定性和恢复力稳定性一定呈负相关吗？ [提示]　不一定，例如，极地苔原由于物种组成单一，结构简单，它的抵抗力稳定性和恢复力稳定性都很低。 新知探究一　生态系统的稳定性 1．判断下列图例的反馈调节类型，并说明理由： [提示]　图甲类型：正反馈调节，理由：死鱼腐烂对湖泊的污染起到了促进的作用。图乙类型：负反馈调节，理由：数量的增加抑制了植物数量增长。 2．试比较不同生态系统的抵抗力稳定性和恢复力稳定性的强弱。 草原生态系统 热带雨林生态系统 抵抗力稳定性 弱 强 恢复力稳定性 强 弱 3.抵抗力稳定性、恢复力稳定性及与营养结构的关系 (1)若对同一个生态系统来讲，抵抗力稳定性与恢复力稳定性一般呈什么关系？所有的生态系统都这样吗？举例说明。 [提示]　①二者一般呈负相关。 ②不一定，如苔原生态系统抵抗力稳定性弱，而且一旦破坏很难恢复，所以恢复力稳定性也很弱。 (2)在坐标图中画出抵抗力稳定性和恢复力稳定性强弱随营养结构的改变而变化的曲线。 [提示] [核心归纳] 1．正确区分正反馈调节与负反馈调节 项目 正反馈 负反馈 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 2.抵抗力稳定性与恢复力稳定性的区别和联系 项目 抵抗力稳定性 恢复力稳定性 区别 实质 保持自身结构与功能相对稳定 恢复自身结构与功能相对稳定 核心 抵抗干扰，保持原状 遭到破坏，恢复原状 影响 因素 生态系统中物种丰富度越大，营养结构越复杂，抵抗力稳定性越强 生态系统中物种丰富度越小，营养结构越简单，恢复力稳定性越强 二者 联系 (1)相反关系：抵抗力稳定性强的生态系统，恢复力稳定性弱，反之亦然； (2)二者是同时存在于同一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 3.生态系统两种稳定性和总稳定性的关系(图示如下) (1)图中两条虚线之间的部分表示生态系统稳定性的正常作用范围。 (2)y表示一个外来干扰使之偏离这一范围的大小，偏离的大小可以作为抵抗力稳定性的定量指标，偏离大说明抵抗力稳定性弱，反之抵抗力稳定性强。如热带雨林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可以表示恢复到原状所需的时间，x越大，表示恢复力稳定性越弱，反之恢复力稳定性越强。 (4)TS表示曲线与正常范围之间所围成的面积，可以作为总稳定性的定量指标，这一面积越大，即x与y越大，说明这个生态系统的总稳定性越低。 [典题应用] 1．以下不属于负反馈调节的是(　　) A．湖泊污染后鱼类死亡，进而加重湖泊污染 B．生产者数量影响消费者数量 C．血糖浓度影响胰岛素的分泌 D．甲状腺激素影响垂体的分泌 解析：选A　湖泊污染→鱼类死亡→湖泊污染加重，正反馈调节；生产者增多→消费者增多→生产者减少，负反馈调节；血糖升高→胰岛素分泌增多→血糖降低，负反馈调节；甲状腺激素分泌调节为负反馈调节。 2．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 解析：选B　在一块牧草地上播种杂草形成杂草地后，该地的物种丰富度提高，营养结构复杂化，生态系统的抵抗力稳定性提高，故A项正确。在一块牧草地上通过管理提高某种牧草的产量后，该种牧草发展为该地区优势种，抢占了其他生物的生存资源和空间，降低了物种丰富度，该地的抵抗力稳定性降低，故B项错误。在一块牧草地上栽种乔木形成树林后，生态系统的抵抗力稳定性上升。同时，恢复力稳定性下降，因为乔木被破坏后再重新长出乔木的难度大，故C项正确。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，该生态系统的物种丰富度增加，生态系统的营养结构复杂，抵抗力稳定性提高，故D项正确。 新知探究二　设计制作生态缸，观察其稳定性 1．生态缸的制作要求 (1)生态缸要密闭是为了防止哪些因素的干扰？ [提示]　外界生物或非生物因素。 (2)为保证生态缸中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。 (3)生态缸的材料需透明的目的是什么？ [提示]　使生产者能吸收光能进行光合作用。 (4)为什么生态缸要留有约1/5的空间？ [提示]　储备一定量的空气供生态缸中各种生物呼吸作用利用。 2．生态缸稳定性的观察与分析 (1)衡量生态缸稳定性的指标是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。 (2)该生态缸能否构成一个完整的生态系统？倘若将该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。倘若将生态缸置于暗处，则会因丧失能量持续供应而使生态系统崩溃，其内生物将很快死亡。 [核心归纳] 1．实验设计要求 设计要求 相关分析 生态缸中投放的几种生物必须具有很强的生命力，成分齐全(具有生产者、消费者和分解者) 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；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；缸内储备一定量的空气 生态缸的采光要用较强的散射光 防止水温过高导致水生植物死亡 2.生态缸稳定性的观察与分析 (1)观察稳定性，可通过观察动植物的生活情况、水质变化、基质变化等判断生态系统的稳定性。 (2)由于生态缸极为简单，自我调节能力极差，抵抗力稳定性极低，其稳定性易被破坏。因此，生态缸内的生物只能保持一定时间的活性。 [典题应用] 1．制作生态缸时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．生态缸中各种生物之间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 B．应该经常向生态缸中通入氧气，从而保证缸中生物的呼吸作用 C．生态缸中投放的生物必须有很强的生命力，投放的动物数要多一些 D．应该将生态缸放在阳光能够直接照射到的地方，以保证获得足够的能量 解析：选A　生态缸中各种生物与生物之间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，A正确；生态缸是密封的，在物质上是自给自足的，不能向其中加入任何物质，包括呼吸作用所需要的氧气，B错误；生态缸中投放的生物的数量比例要适中，以维持生态系统的相对稳定，C错误；生态缸应放在散射光下，不能放在直射光下，否则会影响生态缸中生物的生存，D错误。 2．下图所示为某同学制作的小生态瓶，据图分析不正确的是(　　) A．该生态瓶的组成成分虽比较简单，但其群落仍存在垂直结构 B．生态瓶中生物种类稀少，没有食物链存在 C．为了保证生态瓶的正常运转，瓶内浮萍、金鱼藻、螺蛳和虾的比例应适中 D．在适宜的温度和光照条件下，该生态瓶会更稳定 解析：选B　在小生态瓶的不同水层有不同的生物分布，所以其群落存在垂直结构，故A正确；虾和螺蛳吃金鱼藻，所以小生态瓶中有食物链存在，故B错误；生态瓶中的各种成分具有合适的比例和营养关系，才能维持生态系统的稳定；生态瓶放在适宜的温度和充足的光照下，才能保证生态系统的稳定。 [核心语句必背] 1．生态平衡的概念是指生态系统的结构和功能处于相对稳定的一种状态。 2．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。 3．由于生态系统具有自我调节能力，生态系统才能维持相对稳定。 4．抵抗力稳定性是指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。 5．恢复力稳定性是指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。 6．一般来说，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。 1．生态系统的结构越复杂，调节能力越强。下列生态系统中，调节能力最强的是(　　) A．森林生态系统 B．草原生态系统 C．荒漠生态系统 D．极地生态系统 解析：选A　在一般情况下，生态系统中各种生物的数量和所占的比例是相对稳定的，这说明生态系统具有一定的自我调节能力。生态系统调节能力的大小取决于它自身结构特点，但生态系统的资源和空间是有限的，所以其自我调节能力也是有限的。一般来说，生态系统中的生物种类越多，营养结构越复杂，自我调节能力就越大，反之，调节能力就越小。所以森林生态系统的自我调节能力最强。 2．“离离原上草，一岁一枯荣。野火烧不尽，春风吹又生。”主要说明了该草原生态系统的(　　) 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 解析：选A　草原被火烧后一定时间内又恢复原状，体现出该草原生态系统的恢复力稳定性较强。 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 解析：选B　题干过程体现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，为抵抗力稳定性，说明该森林生态系统的抵抗力稳定性较强。 4．天然森林很少发生松毛虫虫害，近几年来，某人工马尾松林常发生严重的松毛虫虫害，其主要原因是(　　) A．人工马尾松林内松毛虫繁殖能力强 B．人工马尾松林成分单一，营养结构简单 C．马尾松适应性差 D．该地区气候适宜于松毛虫生长 解析：选B　人工马尾松林中生物种类单一，食物链简单，抵抗力稳定性弱，所以易发生松毛虫虫害。 5．如下图所示，图A为草原生态系统中的反馈调节示意图，请据图回答下列问题： (1)作为一个完整的生态系统，除了图A中所示的成分外，还应该包括____________和__________________________。 (2)图A中，甲、乙、丙三者之间的食物联系是____________________，该生态系统的________________________是沿着这种渠道进行的。 (3)图B为某湖泊生态系统中发生的某种调节活动，这种调节导致的最终结果是______________________。此结果产生的原因是______________________。 (4)图A和图B这两种反馈调节方式是否相同？为什么？_______________________。 解析：(1)除生产者、消费者外，生态系统还有分解者和非生物的物质和能量。(2)图A中的食物链是乙→甲→丙，食物链和食物网是生态系统中物质循环和能量流动的渠道。(3)图B显示鱼类的死亡加重了环境的污染，进一步导致更多的鱼类死亡，进而使生态系统的生物种类减少，自我调节能力降低，生态系统的稳定性遭到破坏。(4)图A显示的是负反馈调节，图B显示的是正反馈调节。 答案：(1)分解者　非生物的物质和能量　(2)乙→甲→丙　物质循环和能量流动　(3)加速破坏该生态系统原有的稳态　生物种类减少，自我调节能力降低　(4)不同。图A是负反馈调节，图B是正反馈调节 学科网（北京）股份有限公司 $$