生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)

生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、 區(qū)分生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性，明確二者的區(qū)別和聯(lián)系。2、 闡明生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力。3、 概述生物多樣性保護(hù)的意義和措施?！疽c(diǎn)梳理】要點(diǎn)一、生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)（穩(wěn)定性）的理解生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性是生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展到一定階段，它的結(jié)構(gòu)和功能能夠保持相對穩(wěn)定時，表現(xiàn)出來的保持或恢復(fù)自身結(jié)構(gòu)和功能相對穩(wěn)定的能力，可從以下幾方面來理解：（1）結(jié)構(gòu)的相對穩(wěn)定：生態(tài)系統(tǒng)中動、植物種類及數(shù)量一般不會有太大的變化，一般相關(guān)種群數(shù)量呈現(xiàn)周期性變化，可用如下圖曲線表示：（2）功能的相對穩(wěn)定：生物群落的能量輸入與輸出保持相對平衡，物質(zhì)的輸入與輸出保持相對平衡。要點(diǎn)二、生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)（穩(wěn)定性）1、 抵抗力穩(wěn)定性抵抗力穩(wěn)定性是指生態(tài)系統(tǒng)抵抗外界干擾并使自身結(jié)構(gòu)和功能保持原狀的能力。生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性是與生態(tài)系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)能力大小有關(guān)的。2、 恢復(fù)力穩(wěn)定性恢復(fù)力穩(wěn)定性是指生態(tài)系統(tǒng)在遭到外界干擾因素的破壞以后恢復(fù)到原狀的能力。如：人類活動能夠破壞草原生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，但當(dāng)人類停止破壞活動后，草原在幾年后會恢復(fù)原貌的現(xiàn)象。一般來說，熱帶雨林抵抗干擾和保持穩(wěn)定狀態(tài)的能力比苔原生態(tài)系統(tǒng)強(qiáng)。但是，熱帶雨林一旦受到嚴(yán)重破壞（如過度采伐），它要恢復(fù)到原狀的時間就非常漫長；而苔原生態(tài)系統(tǒng)在受到嚴(yán)重破壞后，恢復(fù)時間就比較短。這就是說，就抵抗力穩(wěn)定性來說，熱帶雨林比苔原高；而就恢復(fù)力穩(wěn)定性來說，苔原則比熱帶雨林高。就同一類型的生態(tài)系統(tǒng)來說，抵抗力和恢復(fù)力也因生態(tài)系統(tǒng)所處的發(fā)育階段而有差別。一般來說，頂極群落的抵抗力強(qiáng)，恢復(fù)能力弱；發(fā)展中的群落的恢復(fù)力強(qiáng)，抵抗力弱。3、 抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性的關(guān)系

抵抗力穩(wěn)定性恢復(fù)力穩(wěn)定性影響因素生態(tài)系統(tǒng)的成分越復(fù)雜，抵抗力穩(wěn)定性越強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)的成分越簡單，則越容易恢復(fù)，與自身調(diào)節(jié)能力有關(guān)聯(lián)系（1）相反關(guān)系，抵抗力穩(wěn)定性強(qiáng)的生態(tài)系統(tǒng)，恢復(fù)力穩(wěn)定?\ □亢力穩(wěn)定性性差，反之亦然 性X/ 族復(fù)力穩(wěn)定性（2）一者是同時存在于同一系統(tǒng)中的兩種截然不同的作用 ——.營養(yǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度力，它們相互作用共同維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定如右圖所示要點(diǎn)三、生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)1、含義當(dāng)生態(tài)系統(tǒng)某一成分發(fā)生變化的時候，它必然會引起其他成分出現(xiàn)一系列的相應(yīng)變化，這種變化又反

過來影響最初發(fā)生變化的那種成分的現(xiàn)象。其中包括正反饋和負(fù)反饋，負(fù)反饋調(diào)節(jié)在生態(tài)系統(tǒng)中普遍存在。2、負(fù)反饋調(diào)節(jié)（1） 作用：是生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)能力的基礎(chǔ)，能使生態(tài)系統(tǒng)達(dá)到和保持平衡的狀態(tài)。（2） 結(jié)果：抑制和減弱最初發(fā)生變化的那種成分所發(fā)生的變化。（3） 實(shí)例：森林中的食蟲鳥和害蟲的數(shù)量變化。 ?鳥數(shù)量增加 鳥數(shù)量下降一＞II鳥食*7增加鳥因饑餓死亡鳥吃少量害蟲鳥吃大量害蟲L害蟲減少 害蟲增加V 3、正反饋調(diào)節(jié)（1） 作用：使生態(tài)系統(tǒng)遠(yuǎn)離平衡狀態(tài)。（2） 結(jié)果：加速最初發(fā)生變化的那種成分所發(fā)生的變化。（3） 實(shí)例：若一個湖泊受到了污染，魚類的數(shù)量就會因?yàn)樗劳龆鴾p少，魚體死亡腐爛后又會進(jìn)一步加重污染并引起更多魚類死亡。因此，由于正反饋的作用，污染會越來越嚴(yán)重，魚類的死亡速度也會越來越快。4、生態(tài)系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)能力與生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)結(jié)構(gòu)的關(guān)系成分單純決定因素成分單純決定因素Y ；I營養(yǎng)結(jié)構(gòu)簡單v自動調(diào)節(jié)能力小V抵抗力穩(wěn)定性低成分復(fù)雜決定因素T ]I營養(yǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜自動調(diào)節(jié)能力大抵抗力穩(wěn)定性高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性常常與生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)聯(lián)系起來考慮，因此把握食物鏈、食物網(wǎng)中各種生物之間的變化關(guān)系尤為重要。其特點(diǎn)如下：（1） 食物鏈越短，營養(yǎng)結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定。（2） 生產(chǎn)者越多，營養(yǎng)結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定。（3） 生物種類越多，營養(yǎng)結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定。（4） 生物關(guān)系越復(fù)雜，營養(yǎng)結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定。這四點(diǎn)要綜合考慮。要點(diǎn)詮釋：生態(tài)系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)能力與自身的成分和營養(yǎng)結(jié)構(gòu)呈正相關(guān)。生態(tài)系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)能力與抵抗力穩(wěn)定性呈正相關(guān)，與恢復(fù)力穩(wěn)定性呈負(fù)相關(guān)。抵抗力穩(wěn)定性高低比較：海洋生態(tài)系統(tǒng)＞熱帶雨林＞溫帶草原＞極地荒漠。恢復(fù)力穩(wěn)定性正好與其相反。某一生態(tài)系統(tǒng)在徹底破壞之前，受到外界干擾遭到一定程度的破壞而恢復(fù)的過程，應(yīng)視為抵抗力穩(wěn)定性，如河流收到輕度污染的凈化；若遭到徹底破壞，則恢復(fù)過程應(yīng)視為恢復(fù)力穩(wěn)定性，如火災(zāi)后草原的恢復(fù)等。5、生態(tài)缸的設(shè)計制作及結(jié)果的觀察與分析（1） 制作小生態(tài)缸的目的：探究生態(tài)系統(tǒng)保持相對穩(wěn)定的條件。（2） 小生態(tài)缸的設(shè)計要求及分析。設(shè)計要求相關(guān)分析生態(tài)缸必須是封閉的防止外界生物或非生物因素的干擾生態(tài)缸中投放的幾種生物必須具有很強(qiáng)的生活力，成分齊全（具有生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者）生態(tài)缸中能夠進(jìn)行物質(zhì)循環(huán)和能量流動，在一定時期內(nèi)保持穩(wěn)定。生態(tài)缸的材料必須透明為光合作用提供光能；保持生態(tài)缸內(nèi)溫度；便于觀察生態(tài)缸宜小不宜大，缸中的水量應(yīng)占其容積的4便于操作；缸內(nèi)儲備一定量的空氣/5，要留出一定的空間—生態(tài)缸的采光用較強(qiáng)的散射光防止因水溫過高而導(dǎo)致水生植物死亡(3)生態(tài)缸穩(wěn)定性觀察與分析。觀察穩(wěn)定性，可通過觀察動植物的生活情況、水質(zhì)變化、基質(zhì)變化等判斷生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。生態(tài)缸中雖然成分齊全，生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者之間可以進(jìn)行能量流動和物質(zhì)循環(huán)，但是由于生態(tài)缸中的生態(tài)系統(tǒng)極為簡單，自我調(diào)節(jié)能力極差，所以抵抗力穩(wěn)定性極低，生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性極易被破壞。因此，生態(tài)缸內(nèi)的生物只能保持一定時間的活性。如果生態(tài)缸是一個開放的生態(tài)系統(tǒng)，則生態(tài)系統(tǒng)的成分復(fù)雜，自我調(diào)節(jié)、自我修復(fù)和自我延續(xù)的能力強(qiáng)，在沒有巨大外界環(huán)境干擾的情況下會長期保持相對穩(wěn)定。6、提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性的措施【高清課堂：生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)399162提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性的措施】保持與提高生物數(shù)量，保護(hù)生物多樣性(生物多樣性包括：物種多樣性、遺傳多樣性、生態(tài)系統(tǒng)多樣性)對生態(tài)系統(tǒng)的利用要適度，不能超過其自動調(diào)節(jié)能力。要點(diǎn)五、生態(tài)環(huán)境的保護(hù)1、全球性的環(huán)境問題生態(tài)環(huán)境的特點(diǎn)：生態(tài)環(huán)境具有全球性，主要原因是因?yàn)槲镔|(zhì)循環(huán)的全球性。溫室效應(yīng)。溫室氣體：CO2、CH4、氮的氧化物等氣體，其中CO2是主要?dú)怏w，約占60%左右。原理：溫室氣體層可以讓陽光、可見光透過，但對地球向宇宙釋放的紅外線起阻礙作用，并吸收轉(zhuǎn)化為熱量，使地球表面溫度升高。主要來源：煤、石油、泥炭等化石燃料的大量燃燒。主要危害：全球變暖，冰川融化，海平面上升，干旱范圍擴(kuò)大。預(yù)防措施：大力植樹種草；減少化石燃料燃燒，開發(fā)潔凈新能源臭氧層破壞臭氧層作用：阻擋日光中大部分紫外線，使生物能夠登陸成功，并在陸地上正常地存活下去。破壞原因：氟利昂等物質(zhì)的大量排放。機(jī)理：氟利昂遇紫外線即放出氯，氯破壞臭氧分子的能力極強(qiáng)，一個氯原子能破壞10萬個臭氧分子。危害：皮膚癌和白內(nèi)障患病率上升，植物光合作用受到抑制。酸雨形成原因：主要是硫的氧化物溶于雨水而降落至土壤或水體中，酸雨雨水的pHV5.6。來源：煤、石油等化石燃料的大量燃燒，森林火災(zāi)等。危害：植物種子發(fā)芽率和幼苗成熟率降低，影響光合作用效率；魚卵不能正常孵化；危害建筑物及工業(yè)設(shè)備；引起人的呼吸道疾病。（4） 海洋污染來源：生活污水、工業(yè)污水進(jìn)入水體，海洋運(yùn)輸時石油泄漏和傾倒污染物。表現(xiàn)：富營養(yǎng)化。結(jié)果：若表現(xiàn)在海洋中稱為赤潮，若表現(xiàn)在湖泊等淡水流域稱為水華。（5） 土地荒漠化原因：植被破壞是土地荒漠化的主要原因，如草原的過度放牧，草原植被遭到破壞；有益動物大量減少，病蟲害嚴(yán)重，使草原植被退化；原始森林和三北防護(hù)林被破壞。后果：沙塵暴遮天蔽日，毀壞力極強(qiáng)。治理措施：合理利用和保護(hù)現(xiàn)有草原；部分地區(qū)退耕還林、還草；大量營造草場、灌木林和防護(hù)林，以林護(hù)草，草林結(jié)合。（6） 水資源短缺（7） 生物多樣性銳減原因：生存環(huán)境的改變和破壞；掠奪式地開發(fā)和利用；環(huán)境污染；外來物種入侵或引種到缺少天敵的地區(qū)。2、生物多樣性及其原因分析⑴「多樣性樣性:三遺傳信息的總和，包括地球上所有動物、植物、微生物個體的基因I,物種多樣性：指地球上生命有機(jī)體的多樣性，目前被描述的物種約175萬種II生態(tài)系統(tǒng)多樣性：指生物圈中生態(tài)環(huán)境、生物群落和生態(tài)過程的多樣性（2）多樣性原因分析。從分子水平看：DNA（基因）的多樣性一轉(zhuǎn)宇蛋白質(zhì)多樣性一＞生物性狀多樣性（根本原因）翻譯（直接原因） （即生物多樣性）從進(jìn)化角度看：物種多樣性與生態(tài)系統(tǒng)多樣性主要是生物的不定向變異與定向選擇在進(jìn)化過程中共同作用的結(jié)果。3、生物多樣性的價值、保護(hù)與利用（1） 多樣性價值分類。潛在價值：目前人類尚不清楚的價值間接價值（生態(tài)價值）：如生物多樣性在水土保持、蓄洪防旱、氣候調(diào)節(jié)等方面的作用直接價值：如食用、藥用、工業(yè)原料、觀賞、科研等（2） 生物多樣性的保護(hù)。保護(hù)生物多樣性關(guān)鍵是協(xié)調(diào)好人類與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系a.控制人口增長；b.合理利用資源；c.防治環(huán)境污染。此外還要加強(qiáng)立法及宣傳活動。具體保護(hù)措施。就地保護(hù)：主要指建立自然保護(hù)區(qū)或風(fēng)景名勝區(qū)，這是最有效的保護(hù)措施。易地保護(hù)：從原地遷出，在異地建立植物園、動物園、瀕危動物繁育中心。C.利用生物技術(shù)保護(hù)：建立精子庫、種子庫一一保護(hù)瀕危物種的基因；利用人工授精、組織培養(yǎng)、胚胎移植一一保護(hù)珍稀瀕危物種。堅持“可持續(xù)發(fā)展”和“合理利用”是最好的保護(hù)對于生物多樣性的保護(hù)與利用要防止兩個極端：避免盲目掠奪式開發(fā)利用，堅持可持續(xù)發(fā)展的觀念。避免禁止開發(fā)和利用，堅持合理開發(fā)是最好的保護(hù)，如規(guī)定禁漁期和禁漁區(qū)、退耕還林（草、湖）等。【典型例題】類型一：生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)（穩(wěn)定性）例1、下列有關(guān)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的說法正確的是（ ）。生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性是指生態(tài)系統(tǒng)所具有的保持自身結(jié)構(gòu)和功能相對穩(wěn)定的能力森林生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)力穩(wěn)定性較強(qiáng)草原生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)力穩(wěn)定性比森林生態(tài)系統(tǒng)弱在草原上適當(dāng)栽種防護(hù)林，可以有效地提高草原生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性【答案】D【解析】選項A只闡明了生態(tài)系統(tǒng)保持自身結(jié)構(gòu)和功能相對穩(wěn)定的能力，還應(yīng)包括恢復(fù)自身結(jié)構(gòu)和功能相對穩(wěn)定的能力。選項B森林生態(tài)系統(tǒng)受破壞后恢復(fù)能力較弱。選項C草原比森林受破壞后更易恢復(fù)。選項D在草原上適當(dāng)栽種防護(hù)林后，使草原生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，具備一定的防風(fēng)固沙能力，因而能有效地提高草原生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性?！究偨Y(jié)升華】本題考查生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，考查同學(xué)們的理解能力?！九e一反三】：【變式一】自然條件下，生態(tài)系統(tǒng)能夠在一段時間內(nèi)保持穩(wěn)定性，其主要原因是( )。具有復(fù)雜的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)能量的收支隨季節(jié)而波動物質(zhì)循環(huán)和能量流動能反復(fù)進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)具有一定的自動調(diào)節(jié)能力【答案】D【解析】生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展到一定階段，能夠在一段時間內(nèi)保持相對的穩(wěn)定性，主要在于生態(tài)系統(tǒng)具有一定的維持自身相對穩(wěn)定的能力，即一定的自動調(diào)節(jié)能力?！咀兪蕉哭r(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)比自然生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力穩(wěn)定性高的原因是( )。人的作用非常突出需要人類不斷地播種、施肥、灌溉、田間管理等勞動種植的植物種類少，營養(yǎng)結(jié)構(gòu)簡單其產(chǎn)品運(yùn)輸?shù)较到y(tǒng)以外類型二：生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的原理應(yīng)用例2、水族箱是一個人工生態(tài)系統(tǒng)，請運(yùn)用已學(xué)知識說明水族箱的設(shè)計原理：水族箱至少一面由透明材料制成，原因是。水族箱一般在較長時間內(nèi)不需要喂食和通氧，請說明其原因。水族箱中應(yīng)包括哪些生物類群?它們分別起什么作用？應(yīng)按照什么規(guī)律來設(shè)計水族箱中各類生物的數(shù)量并請說明原因?！敬鸢浮克逑鋬?nèi)的綠色植物需光才能正常生活一是綠色植物的光合作用可以釋放氧氣，為系統(tǒng)供氧；二是生產(chǎn)者為消費(fèi)者提供食物，生產(chǎn)者和消費(fèi)者同時為分解者提供食物，分解者又為生產(chǎn)者提供光合作用所需的無機(jī)物，這樣的物質(zhì)循環(huán)可以維持較長時間。水族箱內(nèi)應(yīng)包括：①生產(chǎn)者(水生綠色植物)②消費(fèi)者(水生動物等)；③分解者(異養(yǎng)腐生生物)。應(yīng)按照十分之一規(guī)律來設(shè)計，因?yàn)橐粋€種群的物質(zhì)和能量其90%被自身所消耗，遺留的約10%可以被高一營養(yǎng)級的種群所利用，所以水族箱中綠色植物的數(shù)量應(yīng)是植物性動物的10倍，植食性動物的數(shù)量應(yīng)是肉食性動物的10倍?！窘馕觥克逑涞脑O(shè)計應(yīng)按照設(shè)計生態(tài)系統(tǒng)的一般方法進(jìn)行，關(guān)鍵是要使生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動能正常進(jìn)行，而且要有外援性的能量補(bǔ)充。在封閉系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)循環(huán)無損失，但能量有不斷地向外輻射的

過程。生態(tài)系統(tǒng)各構(gòu)成成分必須是完整的，數(shù)量可以少些，但不能缺乏，否則生態(tài)系統(tǒng)將無法維持正常運(yùn)彳亍?！九e一反三】：【變式一】圖甲是兩個農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式圖。圖a中農(nóng)作物為人類提供的食物量、為家禽和家畜提供的飼料量，都與圖b相同。(1)請根據(jù)圖a、圖b所示生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，在圖乙中用箭頭完成這兩個生態(tài)系統(tǒng)的能量流動圖解(各種生物的呼吸作用耗能和圖中未標(biāo)出的分解者耗能可不標(biāo)出)。(2)圖所示生態(tài)系統(tǒng)的能量能夠更多地被人類利用，原因是【答案】(2)b，圖b所示生態(tài)系統(tǒng)中流向分解者的能量，還有一部分可以以生活能源或食物中化學(xué)能的形式被人類再度利用【解析】圖a為普通的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式圖。圖b為新興的“生態(tài)農(nóng)業(yè)”結(jié)構(gòu)模式圖，它是一個人工建立的高產(chǎn)穩(wěn)定農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。若與圖a相比，在圖b的系統(tǒng)中建立起了更加有益于人類的新生態(tài)平衡。圖b的生態(tài)系統(tǒng)最突出的特點(diǎn)就是流向分解者的能量，并不是全部以分解者的呼吸熱而散失，其中有一部分進(jìn)入分解者的代謝產(chǎn)物之一一一沼氣中，這部分化學(xué)能可以為人類的生活提供能源；另外，還有一部分流向分解者的能量為食用菌所利用，以食物中化學(xué)能的形式又被人類再利用。【變式二】下圖是一個較為理想的人工生態(tài)系統(tǒng)。雞糞中含有較多的營養(yǎng)物質(zhì)，未被利用，干制后添加其他飼料可以喂豬。豬糞可以用來“籠養(yǎng)蠅蛆”，又可作為農(nóng)田肥料，蠅蛆還可用來喂雞和養(yǎng)蝎子。請分析說明:建立這一人工生態(tài)系統(tǒng)的目的是。在該人工生態(tài)系統(tǒng)中起決定作用的是。豬糞經(jīng)過作用被植物利用。豬糞中的氨經(jīng)過作用，形成，被植物吸收。該人工生態(tài)系統(tǒng)功能的維持，取決于它的動態(tài)平衡。【答案】最充分地強(qiáng)調(diào)能量流動關(guān)系，使能量流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠洲r(nóng)作物分解者的分解硝化細(xì)菌的化能合成硝酸鹽物質(zhì)循環(huán)和能量流動【解析】圖示的人工生態(tài)系統(tǒng)注重物質(zhì)和能量的多層分級利用，系統(tǒng)物質(zhì)轉(zhuǎn)換率高，使能量盡量多地流向?qū)θ祟愑幸娴牟糠帧ｎ愋腿荷鷳B(tài)環(huán)境的保護(hù)例3、