1、第三节第三节 生态系统的稳定性生态系统的稳定性 情景导入 课标导航 课程标准 1.了解生态系统稳定性概念，明确生态系统稳定性与结构复杂性的关系。 2.理解生态系统的抵抗力和恢复力关系，以及生态系统的稳定性阈值。 3.设计并制作生态缸，观察其稳定性。 关键术语 生态系统的稳定性 抵抗力、恢复力 生态系统的稳定性阈值 生态系统的稳定性 基础梳理 1概念 生态系统发展到一定阶段的产物，或者说生态系统发展到成熟稳定状态时而具有的一种自稳 能力。 2影响生态系统稳定性原因 (1)结构复杂，物种多样性高(“高”或“低”)，种间相互作用多而密切，其环境条件相对稳 定，可预测性强(“强”或“差”)，抵抗干扰能
2、力强(“强”或“差”)。 (2)结构简单，物种多样性低(“高”或“低”)，种间相互作用少(“多”或“少”)，其环境条 件多变而难以预测，抵抗干扰能力差(“强”或“差”)。 3生态系统稳定性的类型 包括抵抗力和恢复力两个方面，它们之间关系并非正相关，而是相互排斥的。 4生态系统的稳定性阈值 (1)概念 生态系统对外界干扰的抵抗都有一定的限度或阈值，即生态系统存在着一个稳定性阈值。 (2)影响因素 取决于生态系统的成熟程度，与抵抗力相一致，抵抗力越高，阈值也越高；抵抗力越低，稳 定性阈值也就越低。 思维激活森林生态系统的稳定性高于草原生态系统的稳定性，对吗？ 提示 不对。森林生态系统的抵抗力高于草
3、原生态系统，而恢复力低于草原生态系统。 合作探究 1稳定性的表现 (1)结构相对稳定：动植物种类及数量保持相对稳定。 (2)功能相对稳定：物质和能量的输入、输出相对平衡。 2稳定性的基础负反馈调节 (1)作用：是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及稳态。 (2)结果：抑制或减弱最初发生变化的那种成分所发生的变化。 (3)存在范围：负反馈调节不仅存在于生物群落内部，而且存在于生物群落与无机环境之间。 (4)实例：一个草原生态系统中的负反馈调节，如图所示。 特别提醒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。 3稳定
4、性的两个方面 抵抗力 恢复力 区别 实质 保持自身结构功能相对稳定 恢复自身结构功能相对稳定 核心 抵抗干扰、保持原状 遭到破坏、恢复原状 影响 因素 一般地说，生态系统中物种丰富度越 大，营养结构越复杂，抵抗力越高 一般地说， 生态系统中物种丰 富度越小，营养结构越简单， 恢复力越高 联系 相互排斥关系，抵抗力强的生态系统，恢复力差，反之亦然；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性；如下图所示： 4.生态系统的稳定性阈值 (1)图中两条虚线之间的部分表示生态系统功能正常的作用范围。 (2)y 表示一个外来干扰使之偏离这一范围的大小，偏离的
5、大小可以作为抵抗力的定量指标， 偏离大说明抵抗力弱，反之，抵抗力强，如热带雨林与草原生态系统受到相同干扰时，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态所需的进间；x 越大，表示恢复力越弱，反之，恢复力越强。 (4)TS 表示曲线与正常范围之间所围成的面积， 可作为总稳定性的定量指标， 这一面积越大， 即 x 与 y 越大，则说明这个生态系统的总稳定性越低。 (5)稳定性阈值的大小 取决于生态系统的成熟程度，与生态系统的抵抗力呈正相关。当遇到的外界干扰超过生态系 统的自我调节能力时，生态系统就不能恢复到原初状态，甚至导致生态危机。 (6)提高生态系统的稳定
6、性阈值 造成生态系统稳定性破坏的因素 a自然因素：主要是指自然界发生的异常变化，如火山爆发、地震、海啸、山洪、泥石流和 雷电火灾等使生态系统破坏甚至毁灭的因素。 b人为因素：人类的活动正在改变着自然界中各种生态系统的稳定性，导致出现了全球的环 境危机，主要表现为破坏植被、破坏食物链、污染环境等。 提高生态系统稳定性阈值的措施 a控制对生态系统干扰的程度，对生态系统的利用应该适度，不应超过生态系统的自我调节 能力。例如，对森林生态系统的利用，要有计划地采伐，防止过度采伐，并且要伐种兼顾。 b对人类利用强度较大的生态系统，应实施相应的物质、能量投入，保证生态系统内部结构 和功能的协调。例如，农田生
7、态系统需要不断地施肥、灌溉，控制病虫害，并且推广秸秆还 田，以减少农田的输出。 研究意义 在发展经济的同时，人类应针对各种生态系统稳定性的特点，采取相应的保护对策，保护各 种生态系统的稳定性，这样才能使人与自然协调发展。 巩固 1生态系统结构越复杂，其生态系统自我调节能力越大的原因不包括( )。 A处于同一营养级的生物种类繁多 B能量可通过其他食物链传递到顶级 C某营养级的一些生物消失，可由该营养级其他生物替代 D能量流经各营养级时，是逐级递减的 解析 一般来说，生态系统的营养结构越复杂，其自我调节能力就越大。因为营养结构越复 杂，食物链中各营养级生物种类就越多，如果某一营养级的某种生物消失，
8、就会由该营养级 的其他生物来代替，用其他的食物链来代替这一食物链，维持了生态系统的稳定性。D 项属 于能量流动的特点，不是生态系统自我调节能力大小的原因。 答案 D 巩固 2关于生态系统稳定性的正确叙述是( )。 负反馈调节是生态系统具有自我调节能力的基础 “遭到破坏，恢复原状”属于抵抗力 人们对自然生态系统“干扰”不应超过其承受能力 热带雨林遭到严重的砍伐后，其恢复力仍很强 A B C D 答案 C 生态缸(瓶)的设计制作及结果的观察与分析 基础梳理 1制作小生态缸(瓶)的目的：探究生态系统保持相对稳定的条件。 2小生态缸(瓶)的设计要求及分析 设计要求 相关分析 生态缸(瓶)必须是封闭的
9、防止外界生物或非生物因素的干扰 生态缸(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)，各营养级生物之间比例合适 生态缸(瓶)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(瓶)的材料必须透明 为光合作用提供光能；保持生态缸(瓶)内温 度；便于观察 缸(瓶)中的水量应占其容积的4 5，要留出一定 缸(瓶)内储备一定量的空气 的空间 生态缸(瓶)应采用较强的散射光 防止水温过高导致水生植物死亡 3.生态缸(瓶)稳定性观察与分析 (1)观察时的注意事项 首先设计一张观察记录表，内容包括植物、动物的生活情况、水质情况(由颜色变化进行判 别)及基质变
10、化等。 定期观察，同时做好观察记录。 如果发现生态缸(瓶)中的生物已经全部死亡，说明此时该生态系统的稳定性已被破坏，记 录下发现的时间。 (2)结果分析 依据观察记录，对不同生态缸(瓶)进行比较、分析，说明生态缸(瓶)中生态系统稳定性差异的 原因。 生态缸(瓶)中虽然成分齐全， 生产者、 消费者和分解者之间可以进行能量流动和物质循环， 但是由于生态缸(瓶)中的生态系统极为简单，自我调节能力极差，所以抵抗力极低，生态系 统的稳定性极易被破坏。因此，生态缸(瓶)内的生物只能保持一定时间的活性。 如果生态缸(瓶)是一个开放的生态系统，则生态系统的成分复杂，自我调节、自我修复和 自我延续的能力强，在没
11、有巨大外界环境干扰的情况下会长期保持相对稳定。 巩固 3(实验设计)为观察生态系统的稳定性，设计 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。 请回答下列问题。 (1)乙瓶中，藻类的种群密度变化趋势为_，原因是_ _。 (2)丙瓶比甲瓶有较多的有机物，原因是_ _。 (3)丁瓶与甲瓶相比，氧气含量_，原因是_ _。 (4)根据观测结果，得出结论： _。 _。 解析 密闭生态瓶的稳定性取决于该生态系统生物种类和数量
12、的合理搭配。生产者进行光合 作用，消耗水中的二氧化碳，释放出氧气，同时将无机物转化成有机物，为消费者浮游 动物和小鱼提供氧气和食物。泥沙中含有微生物分解者，可将水中的有机物分解成无机 物，实现瓶内物质循环。乙瓶缺光，丙瓶缺分解者，两者都不能长久地维持稳定，甲瓶(无小 鱼)较丁瓶(有小鱼)稳定的原因可能是生态瓶较小， 小鱼的存在和长大会使生物间的竞争加剧， 打破原有的平衡。 答案 (1)下降 缺乏光照情况下，藻类不能进行光合作用，不能生长 (2)缺乏泥沙，分解者 数量太少 (3)较少 消费者较多，消耗较多的氧气 (4)生态系统应该具有生产者、消费者 和分解者以及非生物环境 生产者、消费者以及分解
13、者之间应保持适宜比例，以维持生态 系统的相对稳定 生态系统的稳定性及其原因分析 【例 1】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，其抵抗力提高 C在一块牧草地上栽种乔木形成树林后，其恢复力下降 D一块弃耕后的牧草地上形成灌木林后，其抵抗力提高 思维导图 答案 B 反思总结生态系统的稳定性常常与生态系统的营养结构(食物链与食物网)联系起来考虑，因 此，把握食物链，尤其是食物网中各生物之间的变化关系尤为重要。 其特点如下： 食物链越短，营养结构越稳定。 生产者越多，营养结构越稳定。 生物种类越
14、多，营养结构越稳定。 生物关系越复杂，营养结构越稳定。 这四点要综合考虑， 往往是在同一生态系统中来考虑其食物链或食物网中某种结构的稳定性。 生态系统及其功能的综合考查 【例 2】某草原生态系统的食物网如图所示，据图回答下列问题。 (1)图中食物网较简单，因此，该草原生态系统的_能力 较差，其_稳定性也相应较低。除图中所示的生物类群外，该生态系统的生物组成成 分还应有_才能保证其物质循环的正常进行。 (2)如果图中草能提供 10000kJ 的能量，营养级间的能量转化效率为 10%20%，那么鹰占据 的营养级能够得到的最低和最高能量值分别是_kJ 和_kJ。若去除蛇，且狐的 数量不变，则草原容纳
15、鹰的数量会_。若外来生物入侵该区，则会导致该草原的 _锐减或丧失。 (3)影响图中兔种群数量变化的种间因素是_和竞争。 若某年兔种群的K值为1000只， 且 1 只兔和 4 只鼠消耗的草量相等，其他条件不变的情况下，次年鼠的数量增加 400 只，则 兔种群的 K 值变为_只。用标志重捕法调查该区鼠的种群数量时，若部分标记个体迁 出，则导致调查结果_(填“偏高”或“偏低”)。 思维导图 解析 (1)食物网简单，生态系统的自我调节能力差，抵抗力稳定性弱。物质循环的正常进行 需要生产者、消费者、分解者共同参与。 (2)能量转化效率为 10%时， 鹰得到的能量最少， 能量转化效率为 20%时， 鹰得到
16、的能量最多。 营养级越少，最高营养级获得能量越多。所以鹰位于第三营养级时，获得最高能量为 1000020%20%400kJ。 鹰位于第四营养级时， 获得最低能量为 1000010%10%10% 10kJ。若去除蛇，且狐的数量不变，则能量流动过程中能量损耗会减少，鹰的环境容纳量 会增加。外来物种入侵，则会导致该草原的生物(物种)多样性锐减或丧失。 (3)影响兔种群数量的种间因素是捕食和竞争。若兔的 K 值为 1000 只，1 只兔和 4 只鼠消耗 的草量相等，次年鼠的数量增加 400 只，相当于吃了 100 只兔子的食物，则兔的环境容纳量 变为 900 只。若部分标记个体迁出，则调查结果将偏高。
17、 答案 (1)自我调节(或： 反馈调节， 负反馈调节) 抵抗力 分解者 (2)10 400 增加 生物 多样性(或物种多样性) (3)捕食 900 偏高 1下列有关生态系统稳定性的叙述，错误的是( )。 A生态系统具有自我调节能力，这是生态系统稳定性的基础 B生态系统内部结构与功能的协调，可以提高生态系统稳定性 C生物多样性对维持生态系统稳定性具有重要作用 D生态系统中的组成成分越多，食物网越复杂，生态系统恢复力就越强 解析 D 选项中，生态系统中的组成成分越多，食物网越复杂，生态系统抵抗力越强，而恢 复力越弱。 答案 D 2某池塘中，早期藻类大量繁殖，食藻浮游动物水溞大量繁殖，藻类减少，接着
18、又引起水溞 减少。后期排入污水，引起部分水溞死亡，加重了污染，导致更多水溞死亡。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 早期的调节使藻类数量趋于稳定，属于负反馈调节；后期的调节使水溞的数量远离平 衡状态，属于正反馈调节。 答案 B 3 下列曲线表示四个不同的自然生态系统在受到同等程度的外来干扰后， 初级消费者数量的 变化情况。其中抵抗力最高的生态系统是( )。 解析 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，叫做生态系统的抵抗 力，图 C 初级消费者
19、种群数量恢复相对稳定的时间短，抵抗力最强。 答案 C 4某地区常年栖息着 30 万只鸟类，其中灰椋鸟占了最大优势，数量达 10 万只之多。灰椋鸟 是农林害虫的天敌，喜好群体活动，常集结成庞大的鸟群在天空盘旋，形成壮观的风景。该 地区为打造灰椋鸟品牌，计划在林区大规模清除其他树种，并改种灰椋鸟喜居的树种，欲招 引 20 万只以上灰椋鸟。该计划的实施将使该地区( )。 A灰椋鸟种内竞争必然减弱 B鸟的种类必然增加 C农林害虫数量必然大幅度上升 D生态系统的结构必然发生变化 解析 随着灰椋鸟数量增加，种内竞争增强。由于灰椋鸟是农林害虫的天敌，因此农林害虫 大幅度减少。大规模清除其他树种，鸟的种类必然
20、减少。 答案 D 5根据下列材料，回答问题： 材料一 红树林是生长在热带、亚热带海岸潮间带特有的植被，具有丰富的动植物资源。广 东是我国红树林资源最丰富的省份之一，其中雷州半岛和深圳湾的红树林分布区被列为国家 级红树林自然保护区，红树林的保护和发展也被列为广东建设林业生态省的八大工程之一。 材料二 2004 年 12 月，印度洋地震引起的海啸导致十多万人死亡，几百万人无家可归。但 因为有茂密的红树林，印度泰米尔纳德邦一个渔村里的 172 户人家在这次海啸中幸免于难。 (1)红树林属于_生态系统。 (2)红树林的_较强而_较弱，原因是红树林_。 (3)海啸过后，灾区沿海的多种生态系统遭到了毁灭性破坏，短期内难以恢复。这一事实说明 任何生态系统的_都是有限的。 (4)在海啸中被海水浸泡过的农田为什么不宜直接种植农作物？从生物学角度分析其原因是 _。 答案 (1)湿地 (2)抵抗力 恢复力 生物种类较多，营养结构复杂 (3)自我调节能力 (4) 被海水浸泡过的土壤，无机盐浓度过高，使农作物无法通过渗透作用吸收水分(其他合理答案 也可) 课堂小结
