实验06 设计制作生态缸，观察其稳定性（讲义）生物人教版选择性必修2

实验06 设计制作生态缸，观察其稳定性实验目标透析：课标解读+重点先知，精识目标 教材知识链接：教材解析+知识渗透，融会贯通 实验过程精讲：实验全析全解，全面掌握 实验要点速记：要点解析+典例精讲，重点提升 实验提升专练：真题感知+模拟提升，双向突破 2017版2020年修订课标 课标解读 1. 生命观念 通过设计制作生态缸并观察其稳定性，帮助学生理解生态系统通过物质循环、能量流动和信息传递维持稳态的机制 2. 科学思维 培养基于生态缸观察数据进行逻辑推理与系统分析的能力，尝试构建生态系统稳定性模型。 3. 科学探究 强化实验方案设计、变量控制、长期观察记录及问题解决的探究技能。 4. 社会责任 通过观察生态缸的稳定性变化，认识自然生态系统稳态对生物多样性保护和人类生存的重要性，增强生态保护意识和可持续发展观念。学生可将微型生态缸与自然生态系统类比，理解人类活动对地球生态系统稳定性的破坏，进而树立尊重自然、保护自然的理念，在生活中践行低碳生活、减少生态破坏的行为，推动人与自然和谐共生。 1、核心素养导向 通过设计制作生态缸并观察其稳定性，帮助学生理解生态系统通过物质循环、能量流动和信息传递维持稳态的机制；培养基于生态缸观察数据进行逻辑推理与系统分析的能力，尝试构建生态系统稳定性模型；强化实验方案设计、变量控制、长期观察记录及问题解决的探究技能，同时渗透生态保护与可持续发展的责任意识。 2、课标要求定位 该实验属于选择性必修2《生物与环境》模块“生态系统及其稳定性”主题，要求学生通过设计并制作人工微型生态系统，观察其结构与功能的动态变化，阐明生态系统维持稳定性的条件，理解生态系统自我调节能力的有限性，认同保护自然生态系统的重要性。 3、教学实践建议 技术融合与数字化探究：结合传感器实时监测生态缸内环境因子变化，通过数据可视化工具分析环境因子与生物存活状态的关联性，提升定量研究能力。 材料与变量拓展设计：提供多样化生物材料，引导学生设计对比实验，探究生态系统稳定性的关键影响因素。 情境化与跨学科整合：从“城市绿化微型生态设计”“受损生态系统修复模拟”等真实情境出发，结合物理、化学知识，分析生态缸崩溃的原因，讨论人工生态系统在生态工程、环境保护中的应用价值。 重点先知： 1、明确生态系统的四大组成成分。指导学生必须包含生产者（如小型水生植物、苔藓）、消费者（如小鱼、螺）、分解者（如土壤中的微生物、底泥）和非生物的物质与能量（如阳光、水、砂石），缺一不可。 2、控制成分比例与数量平衡。提醒学生避免 “生产者过少、消费者过多”，例如 1L 水体中，小型水生植物（如蜈蚣草）2-3 株即可，搭配 1-2 条小型灯科鱼，防止生物过度竞争导致生态崩溃。 3、选择合适的容器与环境条件。建议使用透明玻璃缸（便于观察和透光），避免阳光直射（防止水温过高、藻类暴长），放置在通风、散射光充足的位置。 教材内容 一、实验核心知识链接 1、生态系统的稳定性原理 稳定性依赖物种组成（生产者、消费者、分解者齐全）、营养结构（食物链/网复杂程度）及非生物因素（光照、水质、温度）的协调。 生态缸通过封闭设计模拟微型生态系统，其稳定性通过生物存活时长及物质循环效果体现。 2、自我调节机制验证 实验可直观展示负反馈调节（如植物吸收动物排泄物维持水质）。 二、与教材知识的关联（人教版选择性必修2） 1、知识递进关系 前置基础：生态系统结构（3.1节）、能量流动与物质循环（3.2-3.3节）。 核心衔接：直接服务于“生态系统稳定性”（3.5节），通过实践深化理论理解。 2、核心素养落实 素养维度 实验关联点 科学探究 设计变量（如生物种类比例）、记录数据（每周观察生物数量/水质变化） 科学思维 分析稳定性影响因素（如物种减少导致崩溃） 社会责任 反思人类活动对自然生态系统稳定性的干扰 三、教学延伸与拓展 1、跨学科实践建议 变式实验设计：对比不同类型生态缸（淡水/海水/沙漠）的稳定性差异，引入非生物变量（如光照强度）。 社区应用：组织生态缸展览，科普生态系统保护意义。 2、资源与技术整合 虚拟仿真：用软件模拟生态缸能量流动，预测试验结果。 实地研学：比对自然生态系统（湿地、森林）与人工生态缸的稳定性机制。 四、常见问题解析 1、生态缸快速崩溃的原因 生物因素：生产者不足（如植物数量少）、分解者缺失（未放蚯蚓/微生物）。 非生物因素：阳光直射（水温骤升）、密封不严（气体交换失衡）。 2、实验操作误区 基质分层错误：沙土未覆盖花土（5-10cm），导致植物根系缺氧。 观察频率不足：需每周记录，否则忽略渐进性变化（如水质富营养化）。 3、稳定性判定标准 短期波动（如个别生物死亡）≠系统崩溃，需关注整体功能（物质循环是否持续）。 【实验目的】 1、通过亲手设计和制作生态缸，直观理解生态系统的组成成分（生产者、消费者、分解者、非生物的物质和能量）及其相互关系。​ 2、探究封闭生态系统中物质循环和能量流动的基本过程，分析生态缸维持稳定性的关键因素。​ 3、观察生态缸在一定时间内的变化，记录生物存活状态、水质、环境等指标，总结影响人工生态系统稳定性的因素，提升对自然生态系统稳定性的认知。 【材料用具】 （一）生态缸主体​ 透明玻璃或亚克力缸（容量建议为 20-50L，便于观察且能提供较稳定的环境，避免过小导致环境波动过大）。​ 缸盖（需留有少量透气孔，保证气体交换，同时防止水分过度蒸发和外界生物干扰）。​ （二）非生物成分​ 底质：洗净的河沙（或石英砂，厚度约 5-8cm，用于固定植物根系、提供微生物附着场所）、少量小鹅卵石（铺在河沙表面，美观且可减缓水流对底质的冲刷）。​ 水源：经过晾晒 2-3 天的自来水（去除水中的氯气，避免对生物造成毒害）或天然池塘水（含天然微生物，更利于生态系统建立），水量约为缸体容积的 2/3。​ 非生物环境调节：小型加热棒（若实验环境温度不稳定，用于维持水温在适宜范围，如 20-25℃）、小型 LED 水草灯（提供光照，满足生产者光合作用需求，每天光照时间控制在 8-10 小时）、pH 试纸（检测水质 pH 值）、温度计（监测水温）。​ （三）生物成分​ 生产者：选择 2-3 种适应性强、生长缓慢的水生植物，如金鱼藻、黑藻、水榕（避免生长过快消耗过多资源或导致水质恶化），数量根据缸体大小调整，以能覆盖缸底 1/3-1/2 为宜。​ 消费者：选取 1-2 种小型、低耗氧的水生动物，如 2-3 条小金鱼或 3-5 只孔雀鱼（避免生物数量过多，超出生态系统的承载能力），也可加入 1-2 只小型田螺（帮助清理残饵和藻类，促进物质循环）。​ 分解者：无需特意添加，天然水体和底质中含有的细菌、真菌等微生物可作为分解者（若使用自来水，可先加入少量池塘水或鱼缸老水，引入分解者）。 （四）其他工具​ 铲子、镊子（用于铺设底质和种植植物）、水桶（盛水）、标签（记录实验信息）、观察记录表（记录生物状态、水质等）。 【方法步骤】 1、生态缸的清洗与准备：将透明玻璃缸用清水彻底清洗干净，避免残留洗涤剂等有害物质；在缸底均匀铺设 5-8cm 厚的洗净河沙，再在河沙表面铺一层薄鹅卵石，轻轻按压平整。​ 2、注水与水质调节：将晾晒后的自来水或天然池塘水缓慢注入缸中（避免水流过急冲乱底质），水量至缸体容积的 2/3 处；静置 1-2 小时，待水中杂质沉淀，用 pH 试纸检测水质 pH 值，确保 pH 在 6.5-8.0 之间（适宜大多数水生生物生存）。​ 3、种植生产者（水生植物）：用镊子夹住水生植物的根部，轻轻插入缸底河沙中，深度以能固定植物为宜，不同植物间隔摆放，保证光照均匀；种植后再次静置 1-2 天，让植物适应环境，待水质澄清。​ 4、投放分解者与消费者：先向缸中加入少量池塘水（引入分解者），1 天后再投放水生动物（避免植物未适应时动物干扰环境）；投放时用捞网轻轻将动物放入水中，观察其活动状态，确保无异常。​ 5、生态缸的密封与标记：盖上带有透气孔的缸盖，在缸体外侧贴标签，注明实验名称、制作日期、生物种类及数量等信息。​ 6、实验条件控制：将生态缸放置在通风、光线充足但避免阳光直射的地方（阳光直射会导致水温过高、藻类疯长，破坏生态平衡）；若环境温度不稳定，开启加热棒维持水温在 20-25℃；每天固定时间开启 LED 水草灯，光照 8-10 小时后关闭。​ 7、观察与记录：从制作完成的第 1 天开始，每天固定时间观察生态缸，填写观察记录表。记录内容包括：水生植物的生长状态（叶片颜色、是否枯萎、生长速度）、水生动物的活动情况（是否活跃、进食状态、存活数量）、水质变化（是否清澈、有无异味、pH 值变化）、水温等；观察周期为 30 天，若期间出现生物大量死亡等异常情况，及时记录并分析原因。 【实验结果】 （一）短期结果（1-7 天）​ 水生植物：叶片保持鲜绿，部分植物开始萌发新叶，无枯萎现象；水质澄清，无明显杂质。​ 水生动物：金鱼 / 孔雀鱼活动活跃，正常进食；田螺缓慢爬行，无死亡情况。​ 环境指标：水温维持在 20-25℃，pH 值稳定在 7.0-7.5 之间。​ （二）中期结果（8-20 天）​ 水生植物：生长状态良好，金鱼藻、黑藻等长出新的枝条，水榕叶片舒展；缸壁出现少量绿色藻类（正常现象，藻类可作为生产者补充能量）。​ 水生动物：动物存活数量无减少，体型略有增长；残饵和动物粪便较少，田螺可及时清理，未出现堆积。​ 环境指标：水质仍较清澈，无异味；水温、pH 值基本稳定，无大幅波动。​ （三）长期结果（21-30 天）​ 水生植物：部分植物生长速度减缓，少数下部叶片轻微发黄（可能因养分消耗）；藻类数量未过度增长，与植物形成一定平衡。​ 水生动物：若生态缸稳定性较好，动物全部存活，活动正常；若稳定性较差，可能出现 1-2 只动物死亡（如缺氧、食物不足）。​ 环境指标：若生态系统平衡，水质保持澄清，pH 值稳定；若失衡，水质可能变浑浊、出现异味，pH 值出现波动（如下降至 6.0 以下或上升至 8.5 以上）。 【实验结论】 1、成功制作的生态缸（生物种类和数量搭配合理、环境条件适宜）可在一定时间内（如 30 天）维持相对稳定，证明人工构建的小型生态系统中，生产者、消费者、分解者与非生物成分之间能形成初步的物质循环和能量流动。​ 2、生态缸的稳定性与生物成分的搭配密切相关：生产者的数量需充足（为消费者提供氧气和食物），消费者的数量需适度（避免过度消耗生产者和氧气），分解者的存在（促进有机物分解，实现物质循环）是维持稳定性的关键。​ 3、非生物环境（光照、水温、水质）对生态缸稳定性影响显著：适宜的光照（保证生产者光合作用）、稳定的水温（避免生物应激）、良好的水质（适宜的 pH 值、无有害物质）是生态系统维持平衡的基础。​ 4、人工生态缸的稳定性是相对的、暂时的，由于其封闭性强、生物种类少、自我调节能力弱，长期来看（如超过 3 个月）易出现失衡（如植物过度生长、动物死亡、水质恶化），而自然生态系统因生物种类丰富、自我调节能力强，稳定性更高。 【注意事项】 1、生态缸制作过程中，所有材料（玻璃缸、河沙、水、生物等）需彻底清洗，避免引入洗涤剂、农药等有害物质，防止对生物造成毒害。​ 2、生物投放需遵循 “先植物后动物、先分解者后消费者” 的顺序，且生物种类和数量需合理搭配：植物数量不宜过少（否则氧气不足），动物数量不宜过多（否则超出生态承载能力），避免选择大型、高耗氧或生长过快的生物。​ 3、生态缸需放置在通风、光线适宜的地方，严禁阳光直射（防止水温骤升、藻类爆发）；光照时间需固定（每天 8-10 小时），避免光照过长或过短（过长导致藻类疯长，过短影响植物光合作用）。​ 4、生态缸为封闭系统（仅留透气孔），制作完成后禁止向缸中添加食物、换水或随意更换生物，确保实验条件的封闭性和一致性，避免人为干扰实验结果。​ 5、观察过程中，若发现生物大量死亡、水质严重恶化（如发臭、浑浊），需及时停止实验，分析原因（如生物搭配不当、环境条件不适），并记录异常情况。​ 【实验讨论】 1、影响生态缸稳定性的关键因素分析：​ 生物多样性：本实验中仅选择了少数几种生物，若增加生物种类（如增加不同类型的水草、小型无脊椎动物），是否能提高生态缸的稳定性？为什么？（提示：生物种类越多，营养结构越复杂，自我调节能力越强，稳定性可能更高，但需注意生物间的兼容性）。​ 环境因素的调控：若实验过程中光照时间不足（如每天仅 5 小时），或水温波动较大（如白天 30℃、夜晚 15℃），生态缸的稳定性会受到怎样的影响？请结合光合作用、生物代谢等知识分析。​ 封闭性的影响：若将生态缸的缸盖完全打开（变为开放系统），定期向缸中添加少量食物和 2、实验的改进与拓展：​ 本实验的观察周期为 30 天，若延长观察时间（如 3 个月），可能会出现哪些现象？如何改进实验设计（如增加生物种类、优化环境调控），延长生态缸的稳定时间？​ 除了水生生态缸，还可以设计陆生生态缸（如以苔藓、小型植物、昆虫为生物成分），对比水生和陆生生态缸的制作要点及稳定性差异，探究不同类型生态系统的特点。​ 3、实验中的异常现象与反思：​ 若实验中出现水生植物大量枯萎，可能的原因有哪些？（如光照不足、水质恶化、底质缺乏养分等），如何通过实验设计避免这些问题？​ 若出现动物死亡，可能与哪些因素有关？（如缺氧、食物不足、pH 值不适等），如何通过调整生物搭配或环境条件解决这些问题？ 1.生态瓶制作要求：生态瓶必须是封闭的；生态瓶中投放的几种生物必须具有很强的生活力，成分齐全(具有生产者、消费者和分解者)；生态瓶材料必须透明；生态瓶宜小不宜大，瓶中的水量应占其容积的4/5，要留出一定的空间；生态瓶采光用较强的散射光；选择生命力强的生物，动物不宜太多，个体不宜太大。 【典例01】人工制作的生态缸，属于人工微型生态系统，可观察其稳定性。某同学设计制作生态缸，下列不利于生态缸长时间维持稳定的是（    ） A．生态缸中必须包括一定量的腐食性生物 B．需要依据能量的传递规律推算各生物成分的数量 C．生态缸需要放置在可以被阳光直接照射到的地方 D．生态缸中的动植物最好从自然环境中选择 · 模拟题感知练 1．某生物兴趣小组用苔藓、金鱼藻、铁线蕨、蚯蚓、鼠妇、蜗牛等生物和一些石块、沙设计制作了一个生态缸。为了使它能维持较长时间的稳定，以下叙述正确的是（    ） A．生态缸中生物数量越少，达到稳定状态所需的时间越短 B．制作生态缸时可以直接采用城市自来水作为水源，并且要装满 C．生态缸密封后要放置在强光直射的地方以获得足够的能量 D．生态缸达到稳定状态后各生物种群数量不一定都达到K值 2．某校生物兴趣小组尝试制作封闭式生态缸以观察其稳定性。下列哪一做法最可能导致生态缸在短期内崩溃（　　） A．采用透明材料制作缸体，置于通风、阳光直射处 B．在缸底部放入沙土和石块，作为多种生物的栖息场所 C．种植水草时同步引入硝化细菌 D．选择生命力强的水蚤、螺类，确保含生产者、消费者和分解者 3．某生物课外活动小组为探究不同因素对生态系统的影响，设计了相关实验，实验设置及结果如表所示。已知1、2、3号瓶中各有1条生理条件相似的同种小金鱼，且瓶子都用橡胶塞塞紧瓶口并置于散射光下。下列叙述错误的是（　　） 瓶号 1号瓶 2号瓶 3号瓶 适量的水 + + + 金鱼藻 - + + 少许河泥 - - + 瓶中金鱼生存的时间/d 3 11 25 注：“+”代表有，“-”代表无。 A．比较2号瓶和3号瓶可知，分解者在生态系统中的作用是十分重要的 B．为了提高金鱼藻的光合速率，应将瓶子置于散射光下改为置于直射光下 C．3号瓶不能一直保持稳定，推测原因之一可能是各营养级之间的数量比例不合适 D．河泥中的微生物能利用、转化鱼的粪便，为金鱼藻提供营养物质 4．某同学制作了一个封闭的小生态缸，放入适量的水草、5条小鱼、含腐殖质的土等基质，将其置于窗台上接受阳光直射。7天后，发现水草枯萎、小鱼全部死亡。下列有关原因分析最合理的是（　　） A．水草数量过少，无法为小鱼提供充足氧气 B．生态缸未定期通入氧气以维持小鱼生存 C．未添加分解者，有机物积累较多导致水质恶化 D．阳光直射导致水温升高较快，超出生物耐受范围 5．同学们用苔藓、金鱼藻、铁线蕨、蚯蚓、鼠妇、蜗牛等生物和一些石块、泥土设计制作一个较为稳定的生态缸。下列叙述正确的是（　　） A．对生态系统的基本成分及其比例要有严格的要求，即生产者、消费者和分解者 B．为了使生态缸内的沙地保持干燥，应将生态缸放置在直射光下 C．该生态缸处于封闭状态，但需要外界提供能量 D．生态缸的恢复力稳定性与其物种多样性呈正相关 6．某兴趣小组在课余时间利用校园中获得的材料完成了实验一“落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗?”和实验二“设计制作生态缸，观察其稳定性”。下列叙述错误的是（    ） A．实验一中，对自变量的控制是减法原理 B．实验一中，实验组落叶分解程度比对照组更明显 C．实验二中，制作时要考虑系统内组分及营养级之间的合适比例 D．为维持密封后生态缸的稳定性，需放置在通风良好、阳光散射的地方 7．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，构建一个玻璃生态缸微生态系统，可以用于研究生态系统的稳定性。下列相关叙述错误的是（　　） A．成分和比例恰当的生态缸能较长时间地维持平衡状态 B．生态缸用透明材质可保证能量输入且方便进行观察记录 C．定时打开生态缸盖子通风让缸内有充足的O2和CO2供应 D．生态缸中加装控温装置可用于研究温室效应对生物的影响 8．同学们用苔藓、金鱼藻、铁线蕨、蚯蚓、鼠妇、蜗牛等生物和一些石块、泥土设计制作一个较为稳定的生态缸。下列叙述正确的是（    ） A．对生态系统的基本成分及其比例要有严格的要求，即生产者、消费者和分解者 B．为了使生态缸内的沙地保持干燥，应将生态缸放置在直射光下 C．该生态缸处于封闭状态，但需要外界提供能量 D．该生态系统物种组成较为简单，恢复力稳定性较低 9．某同学用苔藓、金鱼藻、铁线蕨、蚯蚓、鼠妇、蜗牛等生物和一些石块、泥土设计制作一个较为稳定的生态缸，以下叙述正确的是（    ） A．制作生态缸时可以直接采用城市自来水作为水源 B．较为稳定的生态缸具有物质和能量自给自足的特点 C．生态缸达到稳定状态后，各生物种群数量均达到K值 D．需要定期观察生态缸内生物、无机环境的变化，并记录 10．近日一段利用废弃的矿泉水桶自制生态鱼缸的视频吸引了众多网友的围观。视频拍摄者将矿泉水桶切割后，在桶内放入底沙、溪流石、圆心萍、铜钱草、孔雀鱼、虎皮鱼等制成生态鱼缸。下列叙述正确的是（    ） A．若该生态鱼缸未密封，其也属于一个独立的小型生态系统 B．底沙、溪流石没有生命，不属于该生态系统的组成成分 C．需将该生态鱼缸放在太阳直射的地方，以维持其正常功能 D．制作生态鱼缸前要考虑系统内组分及营养级之间的合适比例 11．下列有关实验与探究的叙述错误的是（    ） A．与清水相比，缓冲液和生物材料的匀浆对酸碱度的调节能力均较强 B．制作生态缸时，定时加入适量饵料，有利于提高生态系统的稳定性 C．探究酵母菌种群的数量变化时，若酵母菌数量过多则应换高倍镜观察 D．探索2，4-D促进插条生根的最适浓度时，需要提前做预实验 12．在玻璃瓶底部铺一层潮湿的土壤，播下一粒种子，将玻璃瓶密封，放在靠近窗户能照到阳光的地方，室内温度保持在30℃左右。不久，这粒种子萌发长成幼苗。若要预测这株植物幼苗能够生存多长时间，下列叙述正确的是（    ） A．要预测植物生存的时间，需要知道土壤含水量和土壤中各种无机盐的含量 B．瓶中植物生存时间的长短，与植物种类无关 C．要预测植物生存的时间，还需要知道植物体光合速率、呼吸速率或有机物积累速率等 D．瓶中CO2总量会影响植物生存时间的长短 13．兴趣小组设计了以下实验来验证生态系统的一些相关问题：取4个密闭、透明的生态瓶，各瓶内的组成和条件见下表，图中“1”表示有“0”表示无。经过一段时间的培养后，下面判断正确的是（    ） 生态瓶 编号 生态系统组成 光照 水草 藻类 浮游动物 小鱼 泥沙 甲 1 1 1 1 0 1 乙 0 1 1 1 0 1 丙 1 1 1 1 0 0 丁 1 1 1 1 1 1 A．丁瓶的抵抗力稳定性比丙瓶高 B．乙瓶中，浮游动物的种群密度将维持恒定 C．丙瓶比甲瓶有较多的有机物 D．甲瓶的氧含量比丁瓶的高 14．某同学打算制作一个生态缸并观察其稳定性，下列说法正确的是(　　) A．生态缸中的各种生物构成了一个生态系统 B．瓶内各种生物的数量搭配应合理 C．生态缸模拟生态系统，其物质和能量都是自给自足的 D．生态缸应放置在通风、光线良好的地方，但要避免阳光直射 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 实验06 设计制作生态缸，观察其稳定性实验目标透析：课标解读+重点先知，精识目标 教材知识链接：教材解析+知识渗透，融会贯通 实验过程精讲：实验全析全解，全面掌握 实验要点速记：要点解析+典例精讲，重点提升 实验提升专练：真题感知+模拟提升，双向突破 2017版2020年修订课标 课标解读 1. 生命观念 通过设计制作生态缸并观察其稳定性，帮助学生理解生态系统通过物质循环、能量流动和信息传递维持稳态的机制 2. 科学思维 培养基于生态缸观察数据进行逻辑推理与系统分析的能力，尝试构建生态系统稳定性模型。 3. 科学探究 强化实验方案设计、变量控制、长期观察记录及问题解决的探究技能。 4. 社会责任 通过观察生态缸的稳定性变化，认识自然生态系统稳态对生物多样性保护和人类生存的重要性，增强生态保护意识和可持续发展观念。学生可将微型生态缸与自然生态系统类比，理解人类活动对地球生态系统稳定性的破坏，进而树立尊重自然、保护自然的理念，在生活中践行低碳生活、减少生态破坏的行为，推动人与自然和谐共生。 1、核心素养导向 通过设计制作生态缸并观察其稳定性，帮助学生理解生态系统通过物质循环、能量流动和信息传递维持稳态的机制；培养基于生态缸观察数据进行逻辑推理与系统分析的能力，尝试构建生态系统稳定性模型；强化实验方案设计、变量控制、长期观察记录及问题解决的探究技能，同时渗透生态保护与可持续发展的责任意识。 2、课标要求定位 该实验属于选择性必修2《生物与环境》模块“生态系统及其稳定性”主题，要求学生通过设计并制作人工微型生态系统，观察其结构与功能的动态变化，阐明生态系统维持稳定性的条件，理解生态系统自我调节能力的有限性，认同保护自然生态系统的重要性。 3、教学实践建议 技术融合与数字化探究：结合传感器实时监测生态缸内环境因子变化，通过数据可视化工具分析环境因子与生物存活状态的关联性，提升定量研究能力。 材料与变量拓展设计：提供多样化生物材料，引导学生设计对比实验，探究生态系统稳定性的关键影响因素。 情境化与跨学科整合：从“城市绿化微型生态设计”“受损生态系统修复模拟”等真实情境出发，结合物理、化学知识，分析生态缸崩溃的原因，讨论人工生态系统在生态工程、环境保护中的应用价值。 重点先知： 1、明确生态系统的四大组成成分。指导学生必须包含生产者（如小型水生植物、苔藓）、消费者（如小鱼、螺）、分解者（如土壤中的微生物、底泥）和非生物的物质与能量（如阳光、水、砂石），缺一不可。 2、控制成分比例与数量平衡。提醒学生避免 “生产者过少、消费者过多”，例如 1L 水体中，小型水生植物（如蜈蚣草）2-3 株即可，搭配 1-2 条小型灯科鱼，防止生物过度竞争导致生态崩溃。 3、选择合适的容器与环境条件。建议使用透明玻璃缸（便于观察和透光），避免阳光直射（防止水温过高、藻类暴长），放置在通风、散射光充足的位置。 教材内容 一、实验核心知识链接 1、生态系统的稳定性原理 稳定性依赖物种组成（生产者、消费者、分解者齐全）、营养结构（食物链/网复杂程度）及非生物因素（光照、水质、温度）的协调。 生态缸通过封闭设计模拟微型生态系统，其稳定性通过生物存活时长及物质循环效果体现。 2、自我调节机制验证 实验可直观展示负反馈调节（如植物吸收动物排泄物维持水质）。 二、与教材知识的关联（人教版选择性必修2） 1、知识递进关系 前置基础：生态系统结构（3.1节）、能量流动与物质循环（3.2-3.3节）。 核心衔接：直接服务于“生态系统稳定性”（3.5节），通过实践深化理论理解。 2、核心素养落实 素养维度 实验关联点 科学探究 设计变量（如生物种类比例）、记录数据（每周观察生物数量/水质变化） 科学思维 分析稳定性影响因素（如物种减少导致崩溃） 社会责任 反思人类活动对自然生态系统稳定性的干扰 三、教学延伸与拓展 1、跨学科实践建议 变式实验设计：对比不同类型生态缸（淡水/海水/沙漠）的稳定性差异，引入非生物变量（如光照强度）。 社区应用：组织生态缸展览，科普生态系统保护意义。 2、资源与技术整合 虚拟仿真：用软件模拟生态缸能量流动，预测试验结果。 实地研学：比对自然生态系统（湿地、森林）与人工生态缸的稳定性机制。 四、常见问题解析 1、生态缸快速崩溃的原因 生物因素：生产者不足（如植物数量少）、分解者缺失（未放蚯蚓/微生物）。 非生物因素：阳光直射（水温骤升）、密封不严（气体交换失衡）。 2、实验操作误区 基质分层错误：沙土未覆盖花土（5-10cm），导致植物根系缺氧。 观察频率不足：需每周记录，否则忽略渐进性变化（如水质富营养化）。 3、稳定性判定标准 短期波动（如个别生物死亡）≠系统崩溃，需关注整体功能（物质循环是否持续）。 【实验目的】 1、通过亲手设计和制作生态缸，直观理解生态系统的组成成分（生产者、消费者、分解者、非生物的物质和能量）及其相互关系。​ 2、探究封闭生态系统中物质循环和能量流动的基本过程，分析生态缸维持稳定性的关键因素。​ 3、观察生态缸在一定时间内的变化，记录生物存活状态、水质、环境等指标，总结影响人工生态系统稳定性的因素，提升对自然生态系统稳定性的认知。 【材料用具】 （一）生态缸主体​ 透明玻璃或亚克力缸（容量建议为 20-50L，便于观察且能提供较稳定的环境，避免过小导致环境波动过大）。​ 缸盖（需留有少量透气孔，保证气体交换，同时防止水分过度蒸发和外界生物干扰）。​ （二）非生物成分​ 底质：洗净的河沙（或石英砂，厚度约 5-8cm，用于固定植物根系、提供微生物附着场所）、少量小鹅卵石（铺在河沙表面，美观且可减缓水流对底质的冲刷）。​ 水源：经过晾晒 2-3 天的自来水（去除水中的氯气，避免对生物造成毒害）或天然池塘水（含天然微生物，更利于生态系统建立），水量约为缸体容积的 2/3。​ 非生物环境调节：小型加热棒（若实验环境温度不稳定，用于维持水温在适宜范围，如 20-25℃）、小型 LED 水草灯（提供光照，满足生产者光合作用需求，每天光照时间控制在 8-10 小时）、pH 试纸（检测水质 pH 值）、温度计（监测水温）。​ （三）生物成分​ 生产者：选择 2-3 种适应性强、生长缓慢的水生植物，如金鱼藻、黑藻、水榕（避免生长过快消耗过多资源或导致水质恶化），数量根据缸体大小调整，以能覆盖缸底 1/3-1/2 为宜。​ 消费者：选取 1-2 种小型、低耗氧的水生动物，如 2-3 条小金鱼或 3-5 只孔雀鱼（避免生物数量过多，超出生态系统的承载能力），也可加入 1-2 只小型田螺（帮助清理残饵和藻类，促进物质循环）。​ 分解者：无需特意添加，天然水体和底质中含有的细菌、真菌等微生物可作为分解者（若使用自来水，可先加入少量池塘水或鱼缸老水，引入分解者）。 （四）其他工具​ 铲子、镊子（用于铺设底质和种植植物）、水桶（盛水）、标签（记录实验信息）、观察记录表（记录生物状态、水质等）。 【方法步骤】 1、生态缸的清洗与准备：将透明玻璃缸用清水彻底清洗干净，避免残留洗涤剂等有害物质；在缸底均匀铺设 5-8cm 厚的洗净河沙，再在河沙表面铺一层薄鹅卵石，轻轻按压平整。​ 2、注水与水质调节：将晾晒后的自来水或天然池塘水缓慢注入缸中（避免水流过急冲乱底质），水量至缸体容积的 2/3 处；静置 1-2 小时，待水中杂质沉淀，用 pH 试纸检测水质 pH 值，确保 pH 在 6.5-8.0 之间（适宜大多数水生生物生存）。​ 3、种植生产者（水生植物）：用镊子夹住水生植物的根部，轻轻插入缸底河沙中，深度以能固定植物为宜，不同植物间隔摆放，保证光照均匀；种植后再次静置 1-2 天，让植物适应环境，待水质澄清。​ 4、投放分解者与消费者：先向缸中加入少量池塘水（引入分解者），1 天后再投放水生动物（避免植物未适应时动物干扰环境）；投放时用捞网轻轻将动物放入水中，观察其活动状态，确保无异常。​ 5、生态缸的密封与标记：盖上带有透气孔的缸盖，在缸体外侧贴标签，注明实验名称、制作日期、生物种类及数量等信息。​ 6、实验条件控制：将生态缸放置在通风、光线充足但避免阳光直射的地方（阳光直射会导致水温过高、藻类疯长，破坏生态平衡）；若环境温度不稳定，开启加热棒维持水温在 20-25℃；每天固定时间开启 LED 水草灯，光照 8-10 小时后关闭。​ 7、观察与记录：从制作完成的第 1 天开始，每天固定时间观察生态缸，填写观察记录表。记录内容包括：水生植物的生长状态（叶片颜色、是否枯萎、生长速度）、水生动物的活动情况（是否活跃、进食状态、存活数量）、水质变化（是否清澈、有无异味、pH 值变化）、水温等；观察周期为 30 天，若期间出现生物大量死亡等异常情况，及时记录并分析原因。 【实验结果】 （一）短期结果（1-7 天）​ 水生植物：叶片保持鲜绿，部分植物开始萌发新叶，无枯萎现象；水质澄清，无明显杂质。​ 水生动物：金鱼 / 孔雀鱼活动活跃，正常进食；田螺缓慢爬行，无死亡情况。​ 环境指标：水温维持在 20-25℃，pH 值稳定在 7.0-7.5 之间。​ （二）中期结果（8-20 天）​ 水生植物：生长状态良好，金鱼藻、黑藻等长出新的枝条，水榕叶片舒展；缸壁出现少量绿色藻类（正常现象，藻类可作为生产者补充能量）。​ 水生动物：动物存活数量无减少，体型略有增长；残饵和动物粪便较少，田螺可及时清理，未出现堆积。​ 环境指标：水质仍较清澈，无异味；水温、pH 值基本稳定，无大幅波动。​ （三）长期结果（21-30 天）​ 水生植物：部分植物生长速度减缓，少数下部叶片轻微发黄（可能因养分消耗）；藻类数量未过度增长，与植物形成一定平衡。​ 水生动物：若生态缸稳定性较好，动物全部存活，活动正常；若稳定性较差，可能出现 1-2 只动物死亡（如缺氧、食物不足）。​ 环境指标：若生态系统平衡，水质保持澄清，pH 值稳定；若失衡，水质可能变浑浊、出现异味，pH 值出现波动（如下降至 6.0 以下或上升至 8.5 以上）。 【实验结论】 1、成功制作的生态缸（生物种类和数量搭配合理、环境条件适宜）可在一定时间内（如 30 天）维持相对稳定，证明人工构建的小型生态系统中，生产者、消费者、分解者与非生物成分之间能形成初步的物质循环和能量流动。​ 2、生态缸的稳定性与生物成分的搭配密切相关：生产者的数量需充足（为消费者提供氧气和食物），消费者的数量需适度（避免过度消耗生产者和氧气），分解者的存在（促进有机物分解，实现物质循环）是维持稳定性的关键。​ 3、非生物环境（光照、水温、水质）对生态缸稳定性影响显著：适宜的光照（保证生产者光合作用）、稳定的水温（避免生物应激）、良好的水质（适宜的 pH 值、无有害物质）是生态系统维持平衡的基础。​ 4、人工生态缸的稳定性是相对的、暂时的，由于其封闭性强、生物种类少、自我调节能力弱，长期来看（如超过 3 个月）易出现失衡（如植物过度生长、动物死亡、水质恶化），而自然生态系统因生物种类丰富、自我调节能力强，稳定性更高。 【注意事项】 1、生态缸制作过程中，所有材料（玻璃缸、河沙、水、生物等）需彻底清洗，避免引入洗涤剂、农药等有害物质，防止对生物造成毒害。​ 2、生物投放需遵循 “先植物后动物、先分解者后消费者” 的顺序，且生物种类和数量需合理搭配：植物数量不宜过少（否则氧气不足），动物数量不宜过多（否则超出生态承载能力），避免选择大型、高耗氧或生长过快的生物。​ 3、生态缸需放置在通风、光线适宜的地方，严禁阳光直射（防止水温骤升、藻类爆发）；光照时间需固定（每天 8-10 小时），避免光照过长或过短（过长导致藻类疯长，过短影响植物光合作用）。​ 4、生态缸为封闭系统（仅留透气孔），制作完成后禁止向缸中添加食物、换水或随意更换生物，确保实验条件的封闭性和一致性，避免人为干扰实验结果。​ 5、观察过程中，若发现生物大量死亡、水质严重恶化（如发臭、浑浊），需及时停止实验，分析原因（如生物搭配不当、环境条件不适），并记录异常情况。​ 【实验讨论】 1、影响生态缸稳定性的关键因素分析：​ 生物多样性：本实验中仅选择了少数几种生物，若增加生物种类（如增加不同类型的水草、小型无脊椎动物），是否能提高生态缸的稳定性？为什么？（提示：生物种类越多，营养结构越复杂，自我调节能力越强，稳定性可能更高，但需注意生物间的兼容性）。​ 环境因素的调控：若实验过程中光照时间不足（如每天仅 5 小时），或水温波动较大（如白天 30℃、夜晚 15℃），生态缸的稳定性会受到怎样的影响？请结合光合作用、生物代谢等知识分析。​ 封闭性的影响：若将生态缸的缸盖完全打开（变为开放系统），定期向缸中添加少量食物和 2、实验的改进与拓展：​ 本实验的观察周期为 30 天，若延长观察时间（如 3 个月），可能会出现哪些现象？如何改进实验设计（如增加生物种类、优化环境调控），延长生态缸的稳定时间？​ 除了水生生态缸，还可以设计陆生生态缸（如以苔藓、小型植物、昆虫为生物成分），对比水生和陆生生态缸的制作要点及稳定性差异，探究不同类型生态系统的特点。​ 3、实验中的异常现象与反思：​ 若实验中出现水生植物大量枯萎，可能的原因有哪些？（如光照不足、水质恶化、底质缺乏养分等），如何通过实验设计避免这些问题？​ 若出现动物死亡，可能与哪些因素有关？（如缺氧、食物不足、pH 值不适等），如何通过调整生物搭配或环境条件解决这些问题？ 1.生态瓶制作要求：生态瓶必须是封闭的；生态瓶中投放的几种生物必须具有很强的生活力，成分齐全(具有生产者、消费者和分解者)；生态瓶材料必须透明；生态瓶宜小不宜大，瓶中的水量应占其容积的4/5，要留出一定的空间；生态瓶采光用较强的散射光；选择生命力强的生物，动物不宜太多，个体不宜太大。 【典例01】人工制作的生态缸，属于人工微型生态系统，可观察其稳定性。某同学设计制作生态缸，下列不利于生态缸长时间维持稳定的是（    ） A．生态缸中必须包括一定量的腐食性生物 B．需要依据能量的传递规律推算各生物成分的数量 C．生态缸需要放置在可以被阳光直接照射到的地方 D．生态缸中的动植物最好从自然环境中选择 【答案】C 【分析】生态瓶制作要求：生态瓶必须是封闭的；生态瓶中投放的几种生物必须具有很强的生活力，成分齐全(具有生产者、消费者和分解者)；生态瓶材料必须透明；生态瓶宜小不宜大，瓶中的水量应占其容积的4/5，要留出一定的空间；生态瓶采光用较强的散射光；选择生命力强的生物，动物不宜太多，个体不宜太大。 【详解】A、生态缸成分要齐全，必须包括一定量的腐食性生物（分解者），A正确； B、需要依据能量的传递规律推算各生物成分的数量，以保证生态系统保持平衡，B正确； C、生态缸应放置在通风、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，C错误； D、生态缸中的动植物最好从自然环境中选择，保证生物适应生态缸环境，D正确。 故选C。 · 模拟题感知练 1．某生物兴趣小组用苔藓、金鱼藻、铁线蕨、蚯蚓、鼠妇、蜗牛等生物和一些石块、沙设计制作了一个生态缸。为了使它能维持较长时间的稳定，以下叙述正确的是（    ） A．生态缸中生物数量越少，达到稳定状态所需的时间越短 B．制作生态缸时可以直接采用城市自来水作为水源，并且要装满 C．生态缸密封后要放置在强光直射的地方以获得足够的能量 D．生态缸达到稳定状态后各生物种群数量不一定都达到K值 【答案】D 【详解】生态缸的设计要求：（1）生态缸中投放的几种生物必须具有很强的生命力，具有生产者、消费者和分解者，以保证能够进行物质循环和能量流动，在一定时期内保持稳定。（2）生态缸的材料必须透明，为光合作用提供光能，便于观察。（3）选择生命力强的动物，动物不宜过多，个体不宜太大，以便减少对O2的消耗。 【分析】A、生态缸中生物数量越少，成分越简单，自我调节能力越弱，可能导致物质循环和能量流动受阻，反而延长达到稳定状态的时间，甚至无法稳定，A错误； B、城市自来水含氯等消毒物质，直接使用会危害缸内生物，且装满水会阻碍气体交换（如氧气和二氧化碳），正确做法是使用处理过的水并留出空间，B错误； C、强光直射会导致生态缸内温度剧烈升高，破坏稳态，应置于散射光下以保证光合作用且避免温度波动，C错误； D、生态缸稳定时，各生物种群数量受资源限制和种间关系（如捕食、竞争）调节，可能围绕K值波动或低于K值，并非均达到K值，D正确。 故选D。 2．某校生物兴趣小组尝试制作封闭式生态缸以观察其稳定性。下列哪一做法最可能导致生态缸在短期内崩溃（　　） A．采用透明材料制作缸体，置于通风、阳光直射处 B．在缸底部放入沙土和石块，作为多种生物的栖息场所 C．种植水草时同步引入硝化细菌 D．选择生命力强的水蚤、螺类，确保含生产者、消费者和分解者 【答案】A 【详解】A、透明材料虽利于光能输入，但阳光直射会使缸内温度骤升，酶活性受抑制，生物代谢紊乱，且通风可能破坏封闭性，A正确； B、沙土和石块为分解者及底栖生物提供栖息环境，促进物质分解，维持循环，B错误； C、硝化细菌能将氨转化为硝酸盐供生产者利用，完善氮循环，C错误； D、水蚤（消费者）和螺类（消费者/分解者）搭配生产者、分解者，生态系统结构完整，利于稳定，D错误； 故选A。 3．某生物课外活动小组为探究不同因素对生态系统的影响，设计了相关实验，实验设置及结果如表所示。已知1、2、3号瓶中各有1条生理条件相似的同种小金鱼，且瓶子都用橡胶塞塞紧瓶口并置于散射光下。下列叙述错误的是（　　） 瓶号 1号瓶 2号瓶 3号瓶 适量的水 + + + 金鱼藻 - + + 少许河泥 - - + 瓶中金鱼生存的时间/d 3 11 25 注：“+”代表有，“-”代表无。 A．比较2号瓶和3号瓶可知，分解者在生态系统中的作用是十分重要的 B．为了提高金鱼藻的光合速率，应将瓶子置于散射光下改为置于直射光下 C．3号瓶不能一直保持稳定，推测原因之一可能是各营养级之间的数量比例不合适 D．河泥中的微生物能利用、转化鱼的粪便，为金鱼藻提供营养物质 【答案】B 【详解】A、2号瓶与3号瓶的差异在于河泥（含分解者），3号瓶金鱼存活时间更长，说明分解者能分解有机物，促进物质循环，维持系统稳定，A正确； B、直射光可能导致水温升高，影响酶活性，甚至破坏金鱼藻细胞结构，反而抑制光合作用，B错误； C、3号瓶虽含生产者和分解者，但可能因金鱼数量过多或金鱼藻不足导致能量流动失衡，系统无法长期稳定，C正确； D、河泥中的分解者（微生物）可将鱼粪便分解为无机盐，供金鱼藻吸收利用，D正确。 故选B。 4．某同学制作了一个封闭的小生态缸，放入适量的水草、5条小鱼、含腐殖质的土等基质，将其置于窗台上接受阳光直射。7天后，发现水草枯萎、小鱼全部死亡。下列有关原因分析最合理的是（　　） A．水草数量过少，无法为小鱼提供充足氧气 B．生态缸未定期通入氧气以维持小鱼生存 C．未添加分解者，有机物积累较多导致水质恶化 D．阳光直射导致水温升高较快，超出生物耐受范围 【答案】D 【分析】制作小生态缸设计要求及相关分析：①生态缸必须是封闭的，以防止外界生物或非生物因素的干扰。②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（具有生产者、消费者和分解者），以保证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。③生态缸的材料必须透明，以便为光合作用提供光能，保持生态缸内温度，便于观察。④生态缸宜小不宜大，缸中的水量应占其容积的4/5，要留出一定的空间，储备一定量的空气。⑤生态缸的采光用较强的散射光，以防止水温过高导致水生生物死亡。 【详解】A、水草数量过少可能导致氧气不足，但题干中水草自身枯萎，说明其无法正常进行光合作用，根本原因可能与环境因素（如温度）有关，而非单纯数量问题，A错误； B、封闭生态缸应通过生产者（水草）的光合作用维持氧气平衡，无需额外通氧。若系统崩溃，说明内部结构或环境存在缺陷，而非维护不当，B错误； C、腐殖质土壤中含有分解者（如微生物），能够分解有机物，因此“未添加分解者”不符合实际情况，C错误； D、阳光直射导致水温快速升高，超出水草和小鱼的耐受范围。高温会破坏水草细胞结构（如酶失活、叶绿体受损），使其枯萎；同时水温升高会降低水中溶解氧含量，导致小鱼缺氧死亡，D正确。 故选D。 5．同学们用苔藓、金鱼藻、铁线蕨、蚯蚓、鼠妇、蜗牛等生物和一些石块、泥土设计制作一个较为稳定的生态缸。下列叙述正确的是（　　） A．对生态系统的基本成分及其比例要有严格的要求，即生产者、消费者和分解者 B．为了使生态缸内的沙地保持干燥，应将生态缸放置在直射光下 C．该生态缸处于封闭状态，但需要外界提供能量 D．生态缸的恢复力稳定性与其物种多样性呈正相关 【答案】C 【分析】生态缸的设计要求： （1）生态缸中投放的几种生物必须具有很强的生命力，具有生产者、消费者和分解者，以保证能够进行物质循环和能量流动，在一定时期内保持稳定。 （2）生态缸的材料必须透明，为光合作用提供光能，便于观察。 （3）选择生命力强的动物，动物不宜过多，个体不宜太大，以便减少对O2的消耗，防止生产量＜消耗量。 【详解】A、生态系统成分包含生产者、消费者、分解者、非生物的物质和能量，因此加入该生态缸的成分包括非生物的物质和能量、生产者、消费者和分解者，A错误； B、生态缸应放置到散射光充足的地方，保证生产者对光照的需求，这样有利于维持其稳定性，而不应该在阳光直射的地方，否则会导致生态缸中的温度过高，影响生物的生长，B错误; C、虽然该生态缸处于密封状态，但仍然需要外界提供能量，如光能，C正确； D、一般情况下随着物种丰富度变大、营养结构变复杂，抵抗力稳定性增强，恢复力稳定性减弱，恢复力稳定性与其物种多样性呈负相关，D错误。 故选C。 6．某兴趣小组在课余时间利用校园中获得的材料完成了实验一“落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗?”和实验二“设计制作生态缸，观察其稳定性”。下列叙述错误的是（    ） A．实验一中，对自变量的控制是减法原理 B．实验一中，实验组落叶分解程度比对照组更明显 C．实验二中，制作时要考虑系统内组分及营养级之间的合适比例 D．为维持密封后生态缸的稳定性，需放置在通风良好、阳光散射的地方 【答案】B 【分析】大多数土壤动物身体微小，在这类研究时，常采用取样器取样的方法，即用一定规格的捕捉器（如采集罐、吸虫器等）进行取样，通过调查样本中小动物的种类和数量来推测某一区域内土壤动物的丰富度。 【详解】A、实验一通过去除微生物控制自变量，属于减法原理，A正确； B、实验一探究落叶腐烂是否由土壤微生物引起，对照组未处理，实验组通过灭菌处理去除微生物，实验组因缺乏微生物，落叶分解程度应低于对照组，B错误； C、生态缸需合理配置生产者、消费者、分解者比例以维持稳定性，C正确； D、生态缸需需放置在通风良好、阳光散射的地方，维持密封后生态缸的稳定性，D正确。 故选B。 7．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，构建一个玻璃生态缸微生态系统，可以用于研究生态系统的稳定性。下列相关叙述错误的是（　　） A．成分和比例恰当的生态缸能较长时间地维持平衡状态 B．生态缸用透明材质可保证能量输入且方便进行观察记录 C．定时打开生态缸盖子通风让缸内有充足的O2和CO2供应 D．生态缸中加装控温装置可用于研究温室效应对生物的影响 【答案】C 【分析】生态系统的成分包括生物成分和非生物环境，生态系统的三大功能是物质循环、能量流动和信息传递。 【详解】A、生态系统要维持稳定，需要成分齐全且各成分比例合适，一个成分和比例合适的生态系统，能通过各成分之间的物质循环和能量流动，较长时间地维持平衡状态，A正确； B、生态缸用透明材质，一方面可以让光透过，保证生态系统的能量的输入，另一方面方便进行观察记录生态缸内生物的生存状况等，B正确； C、生态缸是一个相对独立的生态系统，应该是密闭的，以保证研究的是其自身的稳定性，C错误； D、温室效应主要表现为温度升高，因而生态缸中加装控温装置可用于研究温室效应对生物的影响，D正确。 故选C。 8．同学们用苔藓、金鱼藻、铁线蕨、蚯蚓、鼠妇、蜗牛等生物和一些石块、泥土设计制作一个较为稳定的生态缸。下列叙述正确的是（    ） A．对生态系统的基本成分及其比例要有严格的要求，即生产者、消费者和分解者 B．为了使生态缸内的沙地保持干燥，应将生态缸放置在直射光下 C．该生态缸处于封闭状态，但需要外界提供能量 D．该生态系统物种组成较为简单，恢复力稳定性较低 【答案】C 【分析】生态缸的设计要求：（1）生态缸中投放的几种生物必须具有很强的生命力，具有生产者、消费者和分解者，以保证能够进行物质循环和能量流动，在一定时期内保持稳定。（2）生态缸的材料必须透明，为光合作用提供光能，便于观察。（3）选择生命力强的动物，动物不宜过多，个体不宜太大，以便减少对O2的消耗，防止生产量＜消耗量。 【详解】A、生态系统成分包含生产者、消费者、分解者、非生物的物质和能量，因此加入该生态缸的成分包括非生物的物质和能量、生产者、消费者和分解者，A错误； B、生态缸应放置到散射光充足的地方，保证生产者对光照的需求，这样有利于维持其稳定性，而不应该在阳光直射的地方，否则会导致生态缸中的温度过高，影响生物的生长，B错误； C、该生态缸处于密封状态，但维持缸内生态系统的稳定仍需依赖外界环境提供能量，C正确； D、生态缸中生态系统物种组成较为简单，抵抗力稳定性较低，D错误。 故选C。 9．某同学用苔藓、金鱼藻、铁线蕨、蚯蚓、鼠妇、蜗牛等生物和一些石块、泥土设计制作一个较为稳定的生态缸，以下叙述正确的是（    ） A．制作生态缸时可以直接采用城市自来水作为水源 B．较为稳定的生态缸具有物质和能量自给自足的特点 C．生态缸达到稳定状态后，各生物种群数量均达到K值 D．需要定期观察生态缸内生物、无机环境的变化，并记录 【答案】D 【分析】生态缸的设计要求： （1）生态缸中投放的几种生物必须具有很强的生命力，具有生产者、消费者和分解者，以保证能够进行物质循环和能量流动，在一定时期内保持稳定。 （2）生态缸的材料必须透明，为光合作用提供光能，便于观察。 （3）选择生命力强的动物，动物不宜过多，个体不宜太大，以便减少对O2的消耗。 【详解】A、城市自来水经过了杀菌处理，缺少分解者，所以制作生态缸时不可以直接采用城市自来水作为水源，A错误； B、较为稳定的生态缸，物质上是自给自足的，能量需要需要外界输入，不能自给自足，B错误； C、生态缸达到稳定状态后，各生物种群数量保持相对稳定，但并不一定均能到达K值，C错误； D、制作生态缸需要定期观察生态缸内生物、无机环境的变化，并记录，以确定生态系统的稳定性等指标，D正确。 故选D。 10．近日一段利用废弃的矿泉水桶自制生态鱼缸的视频吸引了众多网友的围观。视频拍摄者将矿泉水桶切割后，在桶内放入底沙、溪流石、圆心萍、铜钱草、孔雀鱼、虎皮鱼等制成生态鱼缸。下列叙述正确的是（    ） A．若该生态鱼缸未密封，其也属于一个独立的小型生态系统 B．底沙、溪流石没有生命，不属于该生态系统的组成成分 C．需将该生态鱼缸放在太阳直射的地方，以维持其正常功能 D．制作生态鱼缸前要考虑系统内组分及营养级之间的合适比例 【答案】D 【分析】生态系统是指在自然界的一定的空间内，生物与环境构成的统一整体，在这个统一整体中，生物与环境之间相互影响、相互制约，并在一定时期内处于相对稳定的动态平衡状态。生态系统的范围可大可小，相互交错，太阳系就是一个生态系统，太阳就像一台发动机，源源不断给太阳系提供能量。 【详解】A、若该生态鱼缸未密封，与外界环境有气体等物质交换，不属于独立的生态系统，A错误； B、底沙、溪流石没有生命，属于该生态系统的非生物成分，B错误； C、太阳直射温度太高，不利于生物的生存，采光宜采用较强的散射光，以防止水温过高导致水生植物死亡，C错误； D、生态系统由生物群落与非生物成分组成，生物之间形成一定的营养结构，制作生态鱼缸前要考虑系统内组分及营养级之间的合适比例，D正确。 故选D。 11．下列有关实验与探究的叙述错误的是（    ） A．与清水相比，缓冲液和生物材料的匀浆对酸碱度的调节能力均较强 B．制作生态缸时，定时加入适量饵料，有利于提高生态系统的稳定性 C．探究酵母菌种群的数量变化时，若酵母菌数量过多则应换高倍镜观察 D．探索2，4-D促进插条生根的最适浓度时，需要提前做预实验 【答案】BC 【分析】预实验是在正式实验之前，其目的是为正式实验摸索实验条件，也可以检验实验设计的科学性和可行性，以免由于设计不周，盲目开展实验而造成人力、物力、财力的浪费。 【详解】A、与清水相比，缓冲液和生物材料的匀浆对酸碱度的调节能力均较强，因为生物材料中也含有缓冲物质，A正确； B、生态缸就是一个小的密封生态系统，物质循环利用，能自给自足，所以制作生态缸时，不需定时加入适量的饵料以提高生态系统的稳定性，B错误； C、探究酵母菌种群的数量变化时，若酵母菌数量过多则应适当稀释后再计数，C错误； D、探索2，4-D促进插条生根的最适浓度时，需要提前做预实验，为进一步的正式实验摸索条件，保证实验的可行性和科学性，D正确。 故选BC。 12．在玻璃瓶底部铺一层潮湿的土壤，播下一粒种子，将玻璃瓶密封，放在靠近窗户能照到阳光的地方，室内温度保持在30℃左右。不久，这粒种子萌发长成幼苗。若要预测这株植物幼苗能够生存多长时间，下列叙述正确的是（    ） A．要预测植物生存的时间，需要知道土壤含水量和土壤中各种无机盐的含量 B．瓶中植物生存时间的长短，与植物种类无关 C．要预测植物生存的时间，还需要知道植物体光合速率、呼吸速率或有机物积累速率等 D．瓶中CO2总量会影响植物生存时间的长短 【答案】ACD 【分析】植物生存需要的基本条件有二氧化碳、阳光、水等，不同种类的植物各有一定的寿命。 【详解】A、土壤含水量和土壤中各种无机盐的含量影响植物的生存，则要预测植物生存的时间需要知道土壤含水量和土壤中各种无机盐的含量，A正确； B、不同种类的植物有不同的寿命，则瓶中植物生存时间的长短与植物种类有关，B错误； C、植物光合作用速率-呼吸速率=有机物积累速率，如果没有有机物的积累，植物无法正常生长，所以要预测植物生存的时间，还需要知道植物体光合速率、呼吸速率或有机物积累速率等，C正确； D、CO2是植物进行光合作用的原料，所以瓶中CO2总量会影响植物生存时间的长短，D正确。 故选ACD。 13．兴趣小组设计了以下实验来验证生态系统的一些相关问题：取4个密闭、透明的生态瓶，各瓶内的组成和条件见下表，图中“1”表示有“0”表示无。经过一段时间的培养后，下面判断正确的是（    ） 生态瓶 编号 生态系统组成 光照 水草 藻类 浮游动物 小鱼 泥沙 甲 1 1 1 1 0 1 乙 0 1 1 1 0 1 丙 1 1 1 1 0 0 丁 1 1 1 1 1 1 A．丁瓶的抵抗力稳定性比丙瓶高 B．乙瓶中，浮游动物的种群密度将维持恒定 C．丙瓶比甲瓶有较多的有机物 D．甲瓶的氧含量比丁瓶的高 【答案】ACD 【分析】生态系统的结构包括组成成分和营养结构，组成成分包括生产者、消费者、分解者、非生物的物质和能量，一般而言，生态系统组成成分越多，营养结构越复杂，生态系统的抵抗力越强。 【详解】A、丁瓶有泥沙（提供分解者），丙瓶中无泥沙，丁瓶物种比较丰富，抵抗力稳定性强于丙，A正确； B、乙瓶中无光照，缺少能量来源，生态系统将无法长久维持，故乙瓶中，浮游动物的种群密度无法维持恒定，B错误； C、丙瓶中无泥沙（提供分解者），缺少分解者分解有机物，故丙瓶比甲瓶（含有泥沙）有较多的有机物，C正确； D、丁瓶比甲瓶多了消费者小鱼，消耗氧气，故甲瓶的氧含量比丁瓶的高，D正确。 故选ACD。 14．某同学打算制作一个生态缸并观察其稳定性，下列说法正确的是(　　) A．生态缸中的各种生物构成了一个生态系统 B．瓶内各种生物的数量搭配应合理 C．生态缸模拟生态系统，其物质和能量都是自给自足的 D．生态缸应放置在通风、光线良好的地方，但要避免阳光直射 【答案】BD 【解析】生态缸制作要求：生态缸必须是封闭的；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（具有生产者、消费者和分解者）；生态缸材料必须透明；生态缸宜小不宜大，缸中的水量应占其容积的4/5，要留出一定的空间；生态缸采光用较强的散射光；选择生命力强的生物，动物不宜太多，个体不宜太大。 【详解】A、生态缸中的各种生物构成了群落，A错误； B、瓶内各种生物的数量搭配应合理，使其具有一定的自我调节能力，B正确； C、生态缸所需的能量来自于外界的太阳能等，C错误； D、生态缸应放置在通风、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缸内的生物，D正确。 故选BD。 / 学科网（北京）股份有限公司 $