3.5生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性

第5節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性班級學(xué)號姓名1.生命觀念:運(yùn)用穩(wěn)態(tài)與平衡觀,分析生態(tài)平衡的特征和生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。2.科學(xué)思維:運(yùn)用模型和建模,分析抵抗力穩(wěn)定性、恢復(fù)力穩(wěn)定性的關(guān)系和機(jī)理。3.科學(xué)探究:設(shè)計(jì)制作生態(tài)缸,觀察其穩(wěn)定性。目標(biāo)一、生態(tài)平衡與生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性1、生態(tài)平衡(1)概念:生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能處于相對穩(wěn)定的一種狀態(tài)。(2)特征:①結(jié)構(gòu)平衡:生態(tài)系統(tǒng)的各組分保持相對穩(wěn)定。②功能平衡:生產(chǎn)—消費(fèi)—分解的生態(tài)過程正常進(jìn)行,保證物質(zhì)循環(huán)和能量流動的正常運(yùn)行。③收支平衡:物質(zhì)和能量的輸入與輸出平衡。(3)調(diào)節(jié)機(jī)制:負(fù)反饋調(diào)節(jié)①實(shí)例:草地森林兔增加狼增加植被增加陽光減少①表示促進(jìn)的是A、C(用圖中字母作答)②表示抑制的是B、D(用圖中字母作答)②概念:在一個系統(tǒng)中,系統(tǒng)工作的效果,反過來又作為信息調(diào)節(jié)該系統(tǒng)的工作,并且使系統(tǒng)工作的效果減弱或受到限制,它可使系統(tǒng)保持穩(wěn)定。③地位:生態(tài)系統(tǒng)具備自我調(diào)節(jié)能力的基礎(chǔ)。2.生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性（1）概念：生態(tài)系統(tǒng)所具有的保持或恢復(fù)自身結(jié)構(gòu)和功能相對穩(wěn)定的能力。對生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的理解：①穩(wěn)定是相對的，總處于動態(tài)變化中。②結(jié)構(gòu)的相對穩(wěn)定：生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者的種類和數(shù)量相對穩(wěn)定。③功能的相對穩(wěn)定：物質(zhì)與能量的輸入和輸出相對平衡。從能量流動角度分析，若能量的輸入大于輸出，則生態(tài)系統(tǒng)處于發(fā)展階段；若能量的輸入等于輸出，則生態(tài)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)；若能量的輸入小于能量的輸出，說生態(tài)平衡已被破壞。（2）原因：生態(tài)系統(tǒng)具有一定的自我調(diào)節(jié)能力。3.生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力（1）調(diào)節(jié)基礎(chǔ)：負(fù)反饋調(diào)節(jié)。負(fù)反饋調(diào)節(jié)在生態(tài)系統(tǒng)中普遍存在，不僅存在于生物群落內(nèi)部，還存在于生物群落與無機(jī)環(huán)境之間。（2）特點(diǎn)：生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力不是無限的。當(dāng)外界干擾強(qiáng)度超過一定限度時，生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力會迅速喪失。例如，我國西北的黃土高原，就是原有森林生態(tài)系統(tǒng)崩潰的鮮明例子。4.判斷下列相關(guān)表述的正誤(1)處于生態(tài)平衡的生態(tài)系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)平衡、功能平衡、收支平衡的特征。 (√)(2)害蟲數(shù)量對其天敵鳥類數(shù)量的影響一定存在反饋調(diào)節(jié)。 (√)(3)負(fù)反饋調(diào)節(jié)在生態(tài)系統(tǒng)中普遍存在,它是生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)能力的基礎(chǔ)。 (√)(4)草本植物階段比灌木階段的群落自我調(diào)節(jié)能力強(qiáng)。(×)任務(wù)一：分析生態(tài)系統(tǒng)中的反饋調(diào)節(jié)過程材料1在一片草地上，如果兔大量增加，草就會被大量啃食，于是兔之間對食物等資源的競爭就會加劇，導(dǎo)致兔的生存空間和資源減少；同時，捕食者(狼)因食物(兔)豐富而數(shù)量增多，它們會捕食更多的兔。這樣經(jīng)過一段時間后兔的數(shù)量又會恢復(fù)或接近原來的水平。材料2下圖為某湖泊生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生的某種調(diào)節(jié)活動：(1)材料1中的這種調(diào)節(jié)方式屬于什么調(diào)節(jié)？嘗試用文字、方線框、箭頭等描繪上述調(diào)節(jié)過程。提示：這種調(diào)節(jié)方式屬于負(fù)反饋調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)過程如圖所示：(2)材料2中的調(diào)節(jié)過程屬于什么調(diào)節(jié)？提示：正反饋調(diào)節(jié)。1．下列關(guān)于生態(tài)平衡的說法，不正確的是()A．生態(tài)平衡就是生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能處于相對穩(wěn)定的一種狀態(tài)B．處于生態(tài)平衡的生態(tài)系統(tǒng)的各種組成成分保持不變C．處于生態(tài)平衡的生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)和能量的輸入和輸出達(dá)到平衡狀態(tài)D．生態(tài)平衡的調(diào)節(jié)機(jī)制是負(fù)反饋調(diào)節(jié)答案B解析處于生態(tài)平衡的生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能處于相對穩(wěn)定狀態(tài)，生態(tài)系統(tǒng)的各組分保持相對穩(wěn)定，而不是保持不變，B錯誤。2．圖1為某草原生態(tài)系統(tǒng)中的反饋調(diào)節(jié)示意圖(甲、乙、丙可構(gòu)成一條食物鏈)，圖2為某湖泊生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)生的某種調(diào)節(jié)活動。下列分析不正確的是()A．一個完整的生態(tài)系統(tǒng)，除了圖1中所示的成分外，還應(yīng)該包括分解者以及非生物的物質(zhì)和能量B．甲、乙、丙三者之間的食物關(guān)系是乙→甲→丙C．圖2所示調(diào)節(jié)導(dǎo)致的最終結(jié)果是維持該生態(tài)系統(tǒng)原有的穩(wěn)態(tài)D．圖1是負(fù)反饋調(diào)節(jié)，圖2是正反饋調(diào)節(jié)答案C解析生態(tài)系統(tǒng)的組成成分包括生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者以及非生物的物質(zhì)和能量，因此一個完整的生態(tài)系統(tǒng)，圖1中缺少分解者以及非生物的物質(zhì)和能量，A正確；由圖1可知，甲、乙、丙三者之間的食物關(guān)系是乙→甲→丙，B正確；圖2所示調(diào)節(jié)導(dǎo)致的最終結(jié)果是破壞該生態(tài)系統(tǒng)原有的穩(wěn)態(tài)，C錯誤。目標(biāo)二、抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性及提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性1.抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性（1）抵抗力穩(wěn)定性①概念：生態(tài)系統(tǒng)抵抗外界干擾并使自身的結(jié)構(gòu)和功能保持原狀(不受損害)的能力。②特點(diǎn)：一般來說，生態(tài)系統(tǒng)的組分越多，食物網(wǎng)越復(fù)雜，其自我調(diào)節(jié)能力就越強(qiáng)，抵抗力穩(wěn)定性就越高，反之則越低。（2）恢復(fù)力穩(wěn)定性：生態(tài)系統(tǒng)受到外界干擾因素的破壞后恢復(fù)到原狀的能力。如“離離原上草，一歲一枯榮。野火燒不盡，春風(fēng)吹又生?！钡脑蚴巧鷳B(tài)系統(tǒng)具有恢復(fù)力穩(wěn)定性。（3）兩者關(guān)系：一般呈相反關(guān)系。（在右圖中繪出關(guān)系曲線）抵抗力穩(wěn)定性恢復(fù)力穩(wěn)定性生物種類越多→食物網(wǎng)越復(fù)雜(即營養(yǎng)結(jié)構(gòu)越復(fù)雜)抵抗力穩(wěn)定性恢復(fù)力穩(wěn)定性能力越強(qiáng)→抵抗力穩(wěn)定性越高，而恢復(fù)力穩(wěn)定性越低。如：熱帶雨林生態(tài)系統(tǒng)系統(tǒng)抵抗力穩(wěn)定性高，但恢復(fù)力穩(wěn)定性低；草原生態(tài)系統(tǒng)抵抗力穩(wěn)定性低，但恢復(fù)力穩(wěn)定性高。但對于一些特殊的生態(tài)系統(tǒng)，如極地苔原生態(tài)系統(tǒng)，由于物種組分單一，營養(yǎng)結(jié)構(gòu)簡單，它的抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性都較低。2.提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性（1）一方面，要控制對生態(tài)系統(tǒng)干擾的程度，對生態(tài)系統(tǒng)的利用應(yīng)該適度，不應(yīng)超過生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力。（2）另一方面，對人類利用強(qiáng)度較大的生態(tài)系統(tǒng)，應(yīng)實(shí)施相應(yīng)的物質(zhì)、能量投入，保證生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)與功能的協(xié)調(diào)。（3）提高生態(tài)系統(tǒng)(抵抗力)穩(wěn)定性的主要措施是增加該生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)各營養(yǎng)級生物的種類。在生物種類相同的情況下，生物的數(shù)量也會影響生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。避免盲目引入外來物種，使原有物種的生存受到威脅。3.生態(tài)系統(tǒng)抵抗力穩(wěn)定性、恢復(fù)力穩(wěn)定性和總穩(wěn)定性的關(guān)系（1）圖中兩條虛線之間的部分表示生態(tài)系統(tǒng)功能正常的作用范圍。（2）y表示一個外來干擾使之偏離這一范圍的大小。y值的大小可以作為抵抗力穩(wěn)定性強(qiáng)弱的衡量指標(biāo)，y值越大，說明該生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性越低，反之，抵抗力穩(wěn)定越高。如熱帶雨林生態(tài)系統(tǒng)與草原生態(tài)系統(tǒng)受到相同干擾，草原生態(tài)系統(tǒng)的y值要大于熱帶雨林生態(tài)系統(tǒng)的y值。（3）x表示恢復(fù)到原狀態(tài)所需的時間。x值的大小可以作為恢復(fù)力穩(wěn)定性強(qiáng)弱的衡量指標(biāo)，x值越大，說明該生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)力穩(wěn)定性越低；反之，恢復(fù)力穩(wěn)定性越高。（4）TS表示曲線與正常范圍之間所圍成的面積，可以作為總穩(wěn)定性的定量指標(biāo)。TS值越大，即x與y越大，則說明這個生態(tài)系統(tǒng)的總穩(wěn)定性越低。3.判斷下列相關(guān)表述的正誤(1)生態(tài)系統(tǒng)在受到外界干擾因素的破壞后恢復(fù)到原狀的能力叫作抵抗力穩(wěn)定性。 (×)(2)自我調(diào)節(jié)能力越強(qiáng)的生態(tài)系統(tǒng),其恢復(fù)力穩(wěn)定性也就越高。 (×)(3)落葉闊葉林遭到嚴(yán)重破壞時，往往不易在短時間內(nèi)恢復(fù)到原來的狀態(tài)，原因是其抵抗力穩(wěn)定性較低。(×)(4)與自然池塘相比，人工養(yǎng)殖池塘生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力穩(wěn)定性高(√)(5)對過度利用的森林與草原，應(yīng)實(shí)行封育，不能再利用(×)任務(wù)二：生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性之間的關(guān)系1．請用數(shù)學(xué)模型來表示兩種穩(wěn)定性的關(guān)系。提示如圖所示2.蘇州某一水鄉(xiāng)人家在河流中淘米洗菜、洗澡洗衣，河水仍然很清澈，說明生態(tài)系統(tǒng)具有什么能力？這種能力反映生態(tài)系統(tǒng)的哪種穩(wěn)定性？提示：生態(tài)系統(tǒng)具有自我調(diào)節(jié)能力，這種能力反映生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性。3.一塊管理良好的棉田和內(nèi)蒙古草原上的草場相比，其抵抗力穩(wěn)定性哪個高？試說明理由。提示：內(nèi)蒙古草原上的草場的抵抗力穩(wěn)定性高于棉田。因?yàn)槊尢锏某煞謫我?，營養(yǎng)結(jié)構(gòu)簡單，其自我調(diào)節(jié)能力較弱，抵抗力穩(wěn)定性較低。4.對同一個生態(tài)系統(tǒng)來講，抵抗力穩(wěn)定性與恢復(fù)力穩(wěn)定性呈什么關(guān)系？所有的生態(tài)系統(tǒng)都這樣嗎？舉例說明。提示：一般來說，對同一個生態(tài)系統(tǒng)來講，抵抗力穩(wěn)定性與恢復(fù)力穩(wěn)定性呈相反關(guān)系且同時存在。但對于一些特殊的生態(tài)系統(tǒng)，比如北極凍原生態(tài)系統(tǒng)，由于物種組分單一，營養(yǎng)結(jié)構(gòu)簡單，它的抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性都較低。3．下列關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的敘述，正確的是()A．河流受到輕微的污染依然清澈，屬于恢復(fù)力穩(wěn)定性B．恢復(fù)力穩(wěn)定性弱的生態(tài)系統(tǒng)抵抗力穩(wěn)定性一定強(qiáng)C．海洋生態(tài)系統(tǒng)動植物種類很多，抵抗力穩(wěn)定性較強(qiáng)D．引入新物種到一個生態(tài)系統(tǒng)使生物種類增加，從而提高其抵抗力穩(wěn)定性答案C解析河流受到輕微污染依然清澈，表現(xiàn)為“抵抗干擾，保持原狀”，屬于抵抗力穩(wěn)定性，A錯誤；有些生態(tài)系統(tǒng)(如凍原、荒漠)抵抗力穩(wěn)定性與恢復(fù)力穩(wěn)定性都較弱，B錯誤；引入新物種到一個生態(tài)系統(tǒng)可能使原有物種滅絕，從而使該生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性下降，D錯誤。4．兩個不同的生態(tài)系統(tǒng)在同時受到同等強(qiáng)度的干擾(y)后，其結(jié)構(gòu)和功能的曲線變化情況如圖所示。由圖不能得出的結(jié)論是()A．同等強(qiáng)度的干擾下，乙生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性比甲高B．同等強(qiáng)度的干擾下，若乙生態(tài)系統(tǒng)干擾提前，則b點(diǎn)左移C．若甲生態(tài)系統(tǒng)的干擾強(qiáng)度增大，則c點(diǎn)右移D．乙生態(tài)系統(tǒng)b點(diǎn)后一定有新的物種產(chǎn)生答案D解析從圖中可看出，甲、乙兩個生態(tài)系統(tǒng)受到同等強(qiáng)度干擾后，與乙相比，甲生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能恢復(fù)原狀所需要的時間長，波動范圍大，說明甲生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性低，乙生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性高，A項(xiàng)不符合題意；若乙生態(tài)系統(tǒng)干擾提前，其結(jié)構(gòu)和功能恢復(fù)至正常運(yùn)行范圍的時間也會提前，即b點(diǎn)左移，B項(xiàng)不符合題意；若甲生態(tài)系統(tǒng)受到的干擾強(qiáng)度增大，則恢復(fù)原狀所需要的時間延長，c點(diǎn)右移，C項(xiàng)不符合題意；乙生態(tài)系統(tǒng)在恢復(fù)原狀后不一定有新物種產(chǎn)生，D項(xiàng)符合題意。目標(biāo)三、設(shè)計(jì)制作生態(tài)缸，觀察其穩(wěn)定性1.實(shí)驗(yàn)原理①在有限空間內(nèi)，依據(jù)生態(tài)系統(tǒng)原理，將生態(tài)系統(tǒng)具有的基本成分進(jìn)行組織，構(gòu)建人工微生態(tài)系統(tǒng)。②要使人工微生態(tài)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，設(shè)計(jì)時要注意系統(tǒng)內(nèi)不同營養(yǎng)級生物之間的合適比例。③生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定程度，取決于它的物種組成、營養(yǎng)結(jié)構(gòu)和非生物因素之間的協(xié)調(diào)關(guān)系。④觀察生態(tài)缸中生物的生存狀況和存活時間長短，了解生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性及影響穩(wěn)定性的因素。2.生態(tài)缸的設(shè)計(jì)要求及分析設(shè)計(jì)要求相關(guān)分析①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②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③生態(tài)缸的材料必須透明為綠色植物光合作用提供光能，保持生態(tài)缸內(nèi)溫度，便于觀察④生態(tài)缸宜小不宜大，缸中的水量應(yīng)適宜，要留出一定的空間便于操作，缸內(nèi)儲備一定量的空氣⑤生態(tài)缸放置于室內(nèi)通風(fēng)、光線良好的地方。采光用較強(qiáng)的散射光，避免強(qiáng)光直射光照過強(qiáng)會使生態(tài)瓶的溫度升高，不利于生物的生存；光照過低，不足以滿足瓶中生物的能量需求⑥選擇的動物不宜過多，個體不宜太大減少對氧氣的消耗，防止生產(chǎn)量小于消耗量3.結(jié)果分析(1)生態(tài)缸中的生物只能存活一段時間。雖然生態(tài)缸中生態(tài)系統(tǒng)成分齊全，但其結(jié)構(gòu)比較簡單，自我調(diào)節(jié)能力差。(2)不同的生態(tài)缸中生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性時間有長有短。4.判斷下列相關(guān)表述的正誤(1)生態(tài)缸的采光宜用散射光，以防止水溫過高導(dǎo)致水生植物死亡(√)(2)在設(shè)計(jì)生態(tài)缸時，要考慮系統(tǒng)內(nèi)組分及營養(yǎng)級之間的合適比例(√)(3)生態(tài)缸切記不能密封，以保證內(nèi)外空氣的流通(×)任務(wù)三：設(shè)計(jì)制作生態(tài)缸，觀察其穩(wěn)定性閱讀教材P78“探究·實(shí)踐”，回答下列問題：1.為保證生態(tài)缸中的物質(zhì)循環(huán)和能量流動，使其在一定時期內(nèi)保持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定，從生態(tài)系統(tǒng)組成成分角度思考，生態(tài)缸中必須具備哪些成分？提示：生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者等。2.衡量生態(tài)缸穩(wěn)定性的指標(biāo)時可通過什么來判斷生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性？提示：觀察動植物的生活情況、水質(zhì)變化。3.該生態(tài)缸能否構(gòu)成一個完整的生態(tài)系統(tǒng)？倘若將該生態(tài)缸置于黑暗處會怎樣？提示：該生態(tài)缸具備了生態(tài)系統(tǒng)的四類組成成分——非生物的物質(zhì)和能量、生產(chǎn)者、消費(fèi)者及分解者，故可構(gòu)成一個完整的生態(tài)系統(tǒng)。倘若將生態(tài)缸置于黑暗處，則會因喪失能量持續(xù)供應(yīng)而使生態(tài)系統(tǒng)崩潰，其內(nèi)生物將很快死亡。5．設(shè)計(jì)制作封閉型生態(tài)缸應(yīng)該遵循一定的原理和要求。下列原理或要求中合理的是()A．應(yīng)該將生態(tài)缸放在陽光能夠直接照射的地方，以保證獲得足夠的能量B．應(yīng)該經(jīng)常向生態(tài)缸中通氣，從而保證缸中生物的呼吸C．生態(tài)缸中投放的生物必須有很強(qiáng)的生命力，投放的動物數(shù)量要多一些D．生態(tài)缸的各種生物之間以及生物與非生物環(huán)境之間，必須能夠進(jìn)行物質(zhì)循環(huán)和能量流動答案D解析應(yīng)該將生態(tài)缸放在散射光下，而不能放在陽光能夠直接照射的地方，A錯誤；生態(tài)缸應(yīng)該是封閉的，不能通氣，B錯誤；生態(tài)缸