新教材生物选择性必修二 第5节 生态系统的稳定性.docx
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新教材生物选择性必修二第5节生态系统的稳定性
第5节 生态系统的稳定性
课标要求
核心素养
1.概述生态平衡的概念、特征及调节机制。
2．举例说明抵抗力稳定性和恢复力稳定性。
3．简述提高生态系统稳定性的措施。
生命观念：
通过学习生态平衡的概念、特征及负反馈调节，建立稳态与平衡观。
社会责任：
认同人类活动会影响生态系统的稳定性。
针对当地生态系统提出提高其稳定性的改进措施。
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，就是生态平衡。
（2）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：
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。
2．负反馈调节
（1）概念：
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）作用：
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．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，叫作生态系统的稳定性。
（2）原因：
生态系统具有自我调节能力。
二、抵抗力稳定性和恢复力稳定性
项目
抵抗力稳定性
恢复力稳定性
概念
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
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
实质
抵抗干扰、保持原状
遭受破坏、恢复原状
关系
生态系统中的组分越多→食物网越复杂→自我调节能力越强→抵抗力稳定性越高
三、提高生态系统的稳定性
1．意义：
维持生态平衡，提高生态系统的稳定性，对于自然或人工生态系统是十分必要的。
2．措施
（1）控制对生态系统的干扰程度，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。
（1）生态系统达到平衡时，其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。
（ ）
（2）一个稳定的生态系统中动植物种类及数量不会有波动。
（ ）
（3）自我调节能力强的生态系统，其稳定性也就越高。
（ ）
（4）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。
（ ）
答案：
（1）×
（2）× （3）× （4）×
知识点一 生态系统自我调节能力的基础
负反馈调节与正反馈调节的比较
项目
负反馈调节
正反馈调节
作用
生态系统自我调节能力的基础，能使生态系统达到和保持平衡
使生态系统远离平衡状态
结果
抑制或减弱最初发生变化的那种成分所发生的变化
加速最初发生变化的那种成分所发生的变化
实例
图示
（1）生态系统的稳定性指的是生态系统的一种能力或特性，而不是一种状态。
（2）自我调节能力与生物的种类、数量呈正相关，但主要与生物种类有关。
发展素养
1．紫茎泽兰在原产地没有大肆繁殖，为什么在入侵地可以疯长蔓延？
（生命观念）
提示：
由于它的繁殖、适应的能力很强，而且在入侵地没有天敌等制约因素，因此一旦蔓延，就会严重干扰入侵地的生态系统。
2．负反馈调节不只存在于生态系统，在生命系统的各个层次也有体现吗？
举例说明。
（科学思维）
提示：
有，如甲状腺激素分泌的调节。
1．下列生态系统中抵抗力稳定性最强的是（ ）
A．呼伦贝尔大草原 B．青海湖
C．人工蔬菜大棚D．西双版纳雨林
解析：
选D。
西双版纳雨林物种丰富度大，营养结构复杂，抵抗力稳定性强。
2．（2020·甘肃高二期末）生态系统自我调节能力的基础是负反馈调节。
下列哪项不属于负反馈调节（ ）
A．草原鼠的数量上升引起蛇的数量上升，使得鼠的数量增加受到抑制
B．草原被蝗虫采食后，草原植物增强再生能力，减缓植物种群数量的下降
C．森林局部着火破坏了部分植被，但空地土壤肥沃光照充足，幸存植物能迅速萌发生长
D．池塘被倾倒大量污水后，水生生物大量死亡，进一步引起水质变差
解析：
选D。
草原鼠的数量上升，蛇的食物增加引起蛇的数量上升，使得鼠的数量增加受到抑制，属于负反馈调节，A不符合题意；草原被蝗虫采食后，草原植物增强再生能力，可以减缓植物种群数量的下降，属于生态系统的自我调节，属于负反馈调节，B不符合题意；森林局部着火破坏了部分植被，但形成的空地土壤肥沃，光照充足，幸存植物能更迅速地萌发生长，属于负反馈调节，C不符合题意；池塘被倾倒大量污水后，水生生物大量死亡，进一步引起水质变差，属于正反馈调节，D符合题意。
知识点二 生态系统稳定性的类型[学生用书P48]
1．抵抗力稳定性和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。
2．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。
发展素养
1．草原生态系统与森林生态系统相比哪个抵抗力稳定性更高？
恢复力稳定性呢？
（生命观念）
提示：
森林生态系统抵抗力稳定性高，恢复力稳定性低；草原生态系统抵抗力稳定性低，恢复力稳定性高。
2．若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。
（科学思维）
提示：
一般来说，同一个生态系统的抵抗力稳定性与恢复力稳定性呈相反关系且同时存在。
但对于一些特殊的生态系统，例如，极地苔原生态系统，由于其物种组分单一，营养结构简单，它的抵抗力稳定性和恢复力稳定性都较低。
1．（2020·重庆高二检测）下列关于生态系统稳定性的叙述，正确的是（ ）
①负反馈调节是生态系统自我调节能力的基础
②“遭到破坏，恢复原状”属于抵抗力稳定性
③人类对自然生态系统的“干扰”不应超过其承受能力
④热带雨林遭到严重砍伐后，其恢复力稳定性仍很强
⑤提高生态系统稳定性的措施之一是随意增加生物种类，改变其营养结构
A．①③ B．②④⑤
C．②③D．①④⑤
解析：
选A。
生态系统自我调节能力的基础是负反馈调节，①正确；“遭到破坏，恢复原状”属于恢复力稳定性，②错误；生态系统的自我调节能力具有一定的限度，为保持生态系统的稳定，人类对生态系统的干扰不能超过其承受能力，③正确；热带雨林的抵抗力稳定性强，所以遭到破坏后，其恢复力稳定性较弱，④错误；生物种类增加，营养结构变复杂，生态系统的抵抗力稳定性会增加，但是随意增加生物种类，可能造成外来物种入侵，反而会破坏生态系统的稳定性，⑤错误。
2．（2020·河南商丘高二期末）两个不同的生态系统在同时受到同等强度的干扰（a）后，其结构和功能的变化情况如图所示，据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强
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．图中偏离正常运行范围的程度可以体现恢复力稳定性的大小
解析：
选D。
从图中可看出甲、乙两个生态系统在受到干扰后，甲生态系统保持自身结构和功能的能力小，结构和功能波动范围大，所以抵抗力稳定性差，乙抵抗力稳定性强，A正确；若乙生态系统干扰提前，由于乙生态系统恢复自身原状的周期不变，所以B点也会提前，B正确；若甲生态系统所受的干扰强度增大，则甲生态系统恢复自身原状所需要的时间更长，所以C点右移，C正确；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和功能保持原状的能力，所以抵抗力稳定性越大，受到相同程度的外界干扰时偏离正常范围的距离越小，图中偏离正常运行范围的程度可以体现抵抗力稳定性的大小，D错误。
知识点三 生态缸的设计要求及其分析[学生用书P49]
1．实验原理
（1）生态系统的稳定性是其结构与功能发展协调的重要标志。
（2）生态系统的稳定程度，取决于它的物种组成、营养结构和非生物因素之间的协调关系。
（3）观察生态缸中生物的生存状况和存活时间的长短，了解生态系统的稳定性及影响稳定性的因素。
2．实验流程
—
↓
—底部一侧铺垫几块石块作基垫，再铺一层5～15cm厚的沙土，在沙土上铺一层含腐殖质较多的土，厚度为5～10cm，整体呈坡状
↓
—
↓
—
↓
—水中放浮萍、金鱼藻、小乌龟等；土坡上种植苔藓、铁线蕨等，放入鼠妇、蜗牛、蚯蚓等小动物
↓
—
↓
—
↓
—
3．实验设计的关键
设计要求
相关分析
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，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，保持生态缸内温度，便于观察
生态缸宜小不宜大，缸中的水量应占其容积的4/5，要留出一定的空间
便于操作，缸内储备一定量的空气
生态缸的采光用较强的散射光
防止水温过高导致水生植物死亡
选择的动物不宜过多，个体不宜太大
减少对氧气的消耗，防止生产量小于消耗量
1．某同学设计了一个小生态瓶，要想较长时间保持稳态，一定要做到的是（ ）
①要有稳定的能量来源
②生产者、消费者、分解者的数量要搭配合理
③植物的光合作用能满足动物对氧气和养料的需要
④动物产生的CO2能满足植物进行光合作用
⑤瓶底应放一些鹅卵石
A．①③④ B．①②③④
C．①③④⑤D．①②③④⑤
解析：
选B。
生态系统在能量来源上不能自给自足，必须依赖太阳能，因此设计的生态瓶要有稳定的能量来源；生态瓶内可实现物质的循环利用，但为维持其稳定性，生产者、消费者和分解者的数量要搭配合理；瓶底放一些鹅卵石并不是设计生态瓶所必需的。
2．（2020·海口高二检测）设计制作生态缸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．应该将生态缸放在阳光能够直接照射的地方，以保证获得足够的能量
B．应该经常向生态缸中通气，从而保证缸中生物的呼吸
C．生态缸中投放的生物必须有很强的生命力，投放的动物数量要多一些
D．生态缸的各种生物之间以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
解析：
选D。
生态缸的采光用较强的散射光，既可为水生植物的光合作用提供光能，又可防止生态缸中水温过高，导致水生植物死亡，A项不符合题意；生态缸必须是封闭的，目的是防止外界生物或非生物因素的干扰，B项不符合题意；投放的不同营养级的生物比例要合适，C项不符合题意；生态缸相当于微型的生态系统，其中的各种生物之间以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及信息传递，D项符合题意。
核心知识小结
[要点回眸]
[答题必备]
1.生态平衡是指生态系统的结构和功能处于相对稳定的状态。
2.生态系统之所以能维持相对稳定，是由于生态系统具有自我调节能力。
3.负反馈调节在生态系统中普遍存在，它是生态系统自我调节能力的基础。
4.生态系统的自我调节能力是有限的。
5.一般来说，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，恢复力稳定性就越低。
[随堂检测][学生用书P51]
1．一个生态系统的平衡遭到破坏，下列解释合理的是（ ）
A．这个生态系统没有自我调节能力
B．这个生态系统的自我调节能力一定很弱
C．这个生态系统的动植物种类一定很少
D．外来干扰超过了这个生态系统的自我调节能力
解析：
选D。
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的限度时，生态系统的平衡就可能遭到破坏。
2．下列调节过程不属于负反馈调节作用的是（ ）
A．人体血糖浓度上升引起胰高血糖素分泌减少
B．大量猎杀草原食肉动物，导致食草动物的数量先升后降
C．在酶促反应中，反应终产物过量致使反应速率下降
D．湖泊受污染后鱼类数量减少，鱼体死亡腐烂进一步加重污染
答案：
D
3．生态系统通过自我调节机制来维持结构和功能的相对稳定，其自我调节能力的大小取决于（ ）
A．生产者的数量
B．营养结构的复杂程度
C．分解者的种类
D．非生物的物质和能量
解析：
选B。
生态系统具有稳定性是由于生态系统具有自我调节能力，生态系统的自我调节能力与生态系统的营养结构的复杂程度有关，生态系统的组成成分越多，营养结构越复杂，自我调节能力就越强，生态系统的稳定性就越强，反之，就越弱，B正确。
4．下列不属于生态平衡特征的是（ ）
A．结构平衡 B．功能平衡
C．收支平衡D．绝对平衡
答案：
D
5．（不定项）下图表示草原生态系统中兔种群与植物种群的相互关系，下列相关叙述正确的是（ ）
A．这是一种负反馈调节机制
B．这是生态系统自我调节能力的体现
C．有利于生态系统保持相对稳定
D．能够保证生态系统不会受到任何外界干扰而失衡
解析：
选ABC。
兔数量增多，导致植物减少，从而使兔数量减少，这是一种负反馈调节机制，A正确；该生态系统中兔的数量、植物的数量处在相对稳定的状态，有利于生态系统保持相对稳定，是生态系统自我调节能力的体现，B、C正确；生态系统的自我调节能力不是无限的，当外界干扰因素的强度超过一定限度时，生态系统的自我调节能力会迅速丧失，因此该生态系统也会受到外界干扰而失衡，D错误。
6．为观察生态系统的稳定性，某生物兴趣小组的同学设计了4个密闭、透明的生态瓶，各瓶内的组成和条件见下表。
经过一段时间的培养和观测后，发现甲瓶是最稳定的生态系统。
生态系统的组成
光
水草
藻类
浮游动物
小鱼
泥沙
生态瓶编号
甲
＋
＋
＋
＋
－
＋
乙
－
＋
＋
＋
－
＋
丙
＋
＋
＋
＋
－
－
丁
＋
＋
＋
＋
＋
＋
注：
“＋”表示有；“－”表示无。
请回答以下问题：
（1）乙瓶中，藻类的种群密度变化趋势为_______________________________________________________，
原因是_______________________________________________________。
（2）丙瓶与甲瓶相比，有较多的有机物，原因是____________________________________
________________________。
（3）丁瓶与甲瓶相比，氧气含量________，原因是__________________________________
________________________________________________________________________。
（4）根据观察结果，得出结论：
①________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：
据题中表格分析可知，
（1）乙瓶无光照，藻类因无法进行光合作用而死亡，种群密度下降。
（2）丙瓶与甲瓶相比，缺乏泥沙，分解者很少，无法将该瓶中动植物的遗体、动物的排遗物等中的有机物分解为无机物。
（3）丁瓶与甲瓶相比，有小鱼，小鱼进行呼吸作用要消耗水中大量的氧气。
（4）总结结论的方法：
找出该组实验中的自变量与因变量，归纳出自变量与因变量之间的关系。
据表格分析，甲瓶为对照组，乙瓶、丙瓶、丁瓶都为实验组。
乙瓶与甲瓶相比缺少光，造成稳定性降低，说明光照是维持该生态系统长期稳定的必要条件；丙瓶与甲瓶相比少分解者，造成稳定性降低，说明分解者是生态系统中不可缺少的重要组成成分；丁瓶与甲瓶相比多小鱼，消费者过多，也造成稳定性降低，说明生态瓶中生产者、消费者以及分解者之间应保持适宜比例。
最后整理归纳得出结论。
答案：
（1）下降 在缺乏光照的情况下藻类不能进行光合作用，不能生长
（2）丙瓶缺乏泥沙，分解者数量太少
（3）少 消费者较多，消耗较多的氧气
（4）①生态系统应该具有生产者、消费者和分解者以及非生物的物质和能量（太阳能） ②生产者、消费者以及分解者之间应保持适宜比例，以维持生态系统的相对稳定
[课时作业][学生用书P97（单独成册）]
一、单项选择题
1．长白山自然保护区生态系统能长时间保持相对稳定，该生态系统（ ）
①处于大量物种更替的过渡阶段 ②生物的种类和数量相对稳定 ③物质和能量的输入和输出相对平衡 ④有比较复杂的食物链和食物网 ⑤能量的收支随季节周期性变化 ⑥有一定的自我调节能力
A．①②③④⑥ B．②③④⑤⑥
C．②③④⑥D．①②③④⑤⑥
解析：
选B。
长白山自然保护区生态系统已经处于森林阶段，通常不会有大量物种的更替，故①错误。
2．（2020·聊城高二检测）某池塘中，早期藻类大量繁殖，食藻浮游动物水蚤大量繁殖，藻类减少，接着又引起水蚤减少。
后期排入污水，引起部分水蚤死亡，加重了污染，导致更多水蚤死亡。
关于上述过程的叙述，正确的是（ ）
A．早期不属于负反馈，后期属于负反馈
B．早期属于负反馈，后期不属于负反馈
C．早期、后期均属于负反馈
D．早期、后期均不属于负反馈
解析：
选B。
食藻浮游动物和藻类构成捕食关系，藻类大量增加，浮游动物增加，使藻类减少，藻类减少，导致浮游动物减少，这属于负反馈调节；当排入污水后，浮游动物死亡，加重了污染，又导致更多的浮游动物死亡，直到所有动物全部死亡，这属于正反馈调节。
3．下列措施中能提高生态系统的自我调节能力的是（ ）
A．减少该生态系统内捕食者和寄生生物的数量
B．合理增加该生态系统内各营养级生物的种类
C．使该生态系统内生产者和消费者在数量上保持平衡
D．减少该生态系统内生物的种类
解析：
选B。
生态系统自我调节能力的大小取决于生态系统营养结构的复杂程度，生态系统营养结构的复杂程度又取决于生态系统中生物类群的种类数，生物类群的种类数越多，营养结构越复杂，生态系统的自我调节能力就越强。
4．“离离原上草，一岁一枯荣。
野火烧不尽，春风吹又生。
”这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。
5．下列生态系统的稳定性与营养结构复杂程度的关系图中，正确的是（ ）
解析：
选A。
一般来说，生态系统中成分越单纯，营养结构越简单，自我调节能力就越弱，抵抗力稳定性就越低，恢复力稳定性就越高；相反，生态系统中生物种类越多，营养结构越复杂，自我调节能力就越强，抵抗力稳定性就越高，恢复力稳定性就越低。
6．下列关于生态系统的稳定性的叙述，错误的是（ ）
A．生态系统的稳定性是指组成生态系统的各种成分和数量保持不变
B．生态系统的稳定性是指生态系统所具有的保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力
C．生态系统的稳定性表现在抵抗力稳定性和恢复力稳定性两个方面
D．生态系统的稳定性并不是恒定不变的
解析：
选A。
生态系统所具有的保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力，叫作生态系统的稳定性，这种稳定性表现在抵抗力稳定性和恢复力稳定性两个方面，A错误，B、C正确；生态系统的稳定性并不是恒定不变的，当外界干扰因素的强度超过一定限度时，生态系统的稳定性将遭到破坏，D正确。
7．如果一个生态系统中有a、b、c、d四种生物，它们之间可以形成下列四种捕食结构，其中最稳定的是（ ）
解析：
选B。
生产者是生态系统的基石，它可为消费者提供食物和栖息场所，一旦生产者受到破坏，整个生态系统就会受到严重影响。
B项中a、c、d均为生产者，缺少其中之一，该生态系统仍能存在，故其稳定性最高。
8．为提高草原生态系统的稳定性，可采取的措施是（ ）
A．喷洒农药消灭害虫B．不准放牧
C．建立草场防护林D．严禁割草
解析：
选C。
喷洒农药消灭害虫，污染环境，会破坏生态系统的稳定性，A错误；不准放牧，不利于增加动植物的种类，不利于提高生态系统的稳定性，B错误；在草原上适当栽种防护林，可以有效地防止风沙的侵蚀，提高草原生态系统的稳定性，C正确；严禁割草，不利于提高生态系统的稳定性，D错误。
二、不定项选择题
9．下列有关负反馈调节的说法，正确的是（ ）
A．正反馈调节是生态系统自我调节能力的基础
B．当农田里蚜虫数量增多时，七星瓢虫的数量也会增多，这样蚜虫种群数量的增长就会受到抑制，这属于生物群落内的负反馈调节
C．负反馈调节在生物群落中普遍存在，但在生物群落与无机环境之间不存在
D．甲状腺激素分泌的调节也属于负反馈调节
解析：
选BD。
负反馈调节是生态系统自我调节能力的基础，不仅存在于生物群落内部，也存在于生物群落与无机环境之间，A、C错误；七星瓢虫捕食蚜虫，二者之间通过负反馈调节维持相对平衡，B正确；人体甲状腺激素分泌的调节也属于负反馈调节，D正确。
10．生态系统结构越复杂，其自我调节能力就越大，原因是（ ）
A．处于同一营养级的生物种类多
B．能量可通过不同的食物链传递到顶级
C．某营养级的部分生物减少或消失，可由该营养级的其他生物代替
D．能量流经各营养级时，是逐级递减的
解析：
选ABC。
生态系统的自我调节能力主要受生态系统的物种丰富度和营养结构复杂程度的影响，则处于同一营养级的生物种类越多，其营养结构将越复杂，自我调节能力也越强，故A符合题意；能量可通过不同的食物链传递到顶级，说明该生态系统的营养结构复杂，其自我调节能力强，故B符合题意；某营养级的部分生物减少或消失，可由该营养级的其他生物代替，说明该生态系统的营养结构复杂，其自我调节能力强，故C符合题意；能量流经各营养级时，是逐级递减的，这是能量流动的特点，不能说明生态系统自我调节能力的强弱，故D不符合题意。
11．近几年国家投入巨资植树造林，大大提高了植被的覆盖率，在生态保护等方面取得了一定成就，但绝大多数的人工林，远看一片绿，近看一片黄（地表植被极少）。
有些专家指出：
大面积的人工林，树多了但森林生态功能却衰退了，是表面绿化，是
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