2020_2021学年高中生物第5章生态系统及其稳定性5生态系统的稳定性

第5节生态系统的稳定性
课时素养目标
1.运用结构与功能观，理解生态系统具有保持或恢复自身结构和功能相对稳定并维持动
态平衡的能力。

(
生命观念、科学思维)
2.基于事实，说明生态系统的稳定性会受到自然或人为因素的影响，在实践中要保护生
态系统的稳定性。

(社会责任)
3.基于对生态系统的理论学习，尝试设计制作生态缸。

(科学探究)
必备知识·自主学习
一、生态系统的稳定性
1.概念：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。

2.原因：生态系统具有一定的自我调节能力。

3.调节基础：负反馈调节。

4.特点：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限度时，生态系统的自我调节能力会迅速丧失，生态系统原状难以维持。

二、生态系统的稳定性的类型及提高稳定性的措施
1.生态系统稳定性的类型：
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
特点
生态系统的成分越复杂，抵抗力稳定性越
高，反之越低生态系统的成分越简单，一般越容易恢复；反之越难
2.提高生态系统稳定性的措施：
(1)控制对生态系统的干扰程度，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。

(2)对人类利用强度较大的生态系统，应实施相应物质和能量的投入，保证生态系统内部结构与功能的协调。

教材中“与社会的联系”，你还能举出生活中其他可以长期维持稳定生产的例子吗？
提示：如农业生产中不断施肥、灌溉、除草及控制病虫害等可以使种植单一农作物的农田保
持稳定。

三、生态缸的制作
1.目的要求：探究生态系统保持稳定性的条件。

2.实验原理：
(1)生态缸中必须包括生态系统的四种成分，特别需要注
意必须有足够的分解者。

(2)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。

(3)生物之间要有合适的食物链结构，生物的数量不宜过多。

(4)生态缸必须是透明的，这样可以保证生态缸中有充足的太阳能。

当然，生态缸一定要封闭，防止外界生物或非生物因素的干扰。

3.实验流程：
铺垫细沙
↓
注水：注入适量的河水或池塘水，使缸内有陆上与水下之分
↓
放置动植物：根据生物本身的生活习性正确放置适量的生物个体
↓
密封生态缸：用胶带将生态缸口密封
↓
放置生态缸：将生态缸放置在光线良好的散射光下
↓
观察记录：每周定时观察生态缸中生物的存活和水质变化情况
“野火烧不尽，春风吹又生”体现了生态系统的哪种稳定性？
提示：恢复力稳定性。

关键能力·合作学习
知识点一生态系统的自我调节能力
1.生态系统的自我调节能力的实例：
(1)受轻微污染的河流：
(2)受害虫危害的森林：
结果：鸟类、害虫数量趋于稳定。

2.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
概念
当一个变化产生时，调节机制会减
弱这个变化，使之回归正常
受控部分发出反馈信息，其方向与控制信息
一致，可以促进或加强控制部分的活动举例
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
调节方式
抑制和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结果有利于生态系统保持相对稳定常使生态系统远离稳态
1.拓展探究：
反馈调节只存在于生态系统中吗？其他生命系统有吗？举例说明。

(生命观念)
提示：反馈调节不只在生态系统中体现。

例如在个体层次，人的甲状腺激素分泌的调节属于负反馈调节，人的排尿反射属于正反馈调节。

2.情境探究：
图1为草原生态系统中的反馈调节示意图，图2为某湖泊生态系统中发生的某种调节活动。

(1)反馈调节有正反馈调节和负反馈调节，图1和图2分别属于哪一种？(科学思维)
提示：图1所示的是负反馈调节，图2所示的是正反馈调节。

(2)请尝试写出图1中的食物链。

(科学思维)
提示：乙→甲→丙。

(2020·石家庄高二检测) 负反馈调节是维持生命系统平衡或稳态的重要调节机制。

下列不属于负反馈调节的是( )
A.长期服用睾丸酮会导致促性腺激素释放激素含量减少
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酶的合成量下降
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
【解题思维】
【解析】选D。

长期服用睾丸酮会导致促性腺激素释放激素含量减少，属于负反馈调节，A不符合题意。

大量猎杀草原食肉动物，导致食草动物的数量先升后降，属于负反馈调节，B不符合题意。

在酶促反应中，反应终产物过量致使酶的合成量下降，属于负反馈调节，C不符合题意。

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，属于正反馈调节，D符合题
意。

(2020·沧州高二检测)埃及的阿斯旺大坝建成后，尽管改善了电力和灌溉条件，取得了明显的经济效益，但巨大的水库沿岸水草丛生，使血吸虫发病率高达 80%～100%，尼罗河下游农田失去了肥源等，说明该工程( )
A.经济效益和生态效益良好
B.在一定程度上破坏了生态系统的自我调节能力
C.维持了原来的生态系统的自我调节能力
D.使生态系统的结构变得复杂
【解析】选B。

根据题干信息分析，取得了明显的经济效益，但尼罗河下游农田失去了肥源等，即生态效益恶化，A错误。

“巨大的水库沿岸水草丛生，使血吸虫发病率高达80%～100% ，尼罗河下游农田失去了肥源等”说明一定程度上破坏了生态平衡，破坏了生态系统的自我调节能力，B正确，C错误。

埃及的阿斯旺大坝建成后，破坏了原有的生态系统，使生态系统的结构变得简单，D错误。

【补偿训练】
可以说明生态系统具有自我调节能力的实例是( )
A.弃耕农田上杂草丛生
B.山区植被遭到破坏后造成水土流失
C.豆科植物供给根瘤菌有机养料，并从根瘤菌获得含氮养料
D.食草动物数量增长，导致植物数量减少，从而引起食草动物数量增长受到抑制
【解析】选D。

弃耕农田无人管理，将会杂草丛生，是人为因素造成的，没有体现生态系统的自我调节能力，A项错误；山区植被遭到破坏后，导致水土流失，是人类活动破坏造成的，没有体现生态系统的自我调节能力，B项错误；豆科植物供给根瘤菌有机物，从根瘤菌获得含氮养料，是共生关系，不是生态系统的自我调节能力，C项错误；在一般情况下，生态系统中各种生物的数量和所占的比例是相对稳定的。

食草动物数量增长，导致植物数量减少，植物数量减少从而使食草动物的数量增长受到抑制，体现了生态系统具有自我调节能力，D项正确。

知识点二抵抗力稳定性和恢复力稳定性
1.对生态系统稳定性的理解：
(1)特点：生态系统的结构和功能保持动态平衡。

(2)内容：
①结构相对稳定：动植物的种类和数量相对稳定。

②功能相对稳定：生物群落的物质与能量的输入和输出相对平衡。

③可打破重建：在遵循生态系统规律的前提下依据人类的需要，打破原有平衡，建立更加高效的平衡。

2.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，抵抗力稳定性越强，而恢复力稳定性一般越弱。

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。

③二者之间及与营养结构的关系，如图所示：
1.拓展探究：池塘洗衣后仍能保持清澈与黄土高原植被被破坏后又重新恢复分别主要体现了生态系统的哪种稳定性？(科学思维)
提示：池塘洗衣后仍能保持清澈主要体现了抵抗力稳定性，黄土高原植被被破坏后又重新恢复主要体现了恢复力稳定性。

2.拓展探究：同等干扰强度下，草原生态系统与沙漠生态系统谁恢复的速度较快？原因是什么？(科学思维)
提示：草原生态系统恢复速度较快。

在同等干扰强度下，草原的恢复力稳定性较高，更易恢复。

如图为某一生态系统稳定性图解。

下列叙述不正确的是( )
A.a为抵抗力稳定性，b为恢复力稳定性
B.a为恢复力稳定性，b为抵抗力稳定性
C.恢复力稳定性与营养结构呈负相关
D.抵抗力稳定性与恢复力稳定性呈负相关
【解题思维】
【解析】选B。

生物种类越多，营养结构越复杂，抵抗力稳定性就越高，恢复力稳定性越低；营养结构越简单，抵抗力稳定性就越低，恢复力稳定性越高。

题图中a为抵抗力稳定性，b为恢复力稳定性，两者呈负相关，故只有B选项符合题意。

【审答误区】
本题易错点在于对营养结构与生态系统稳定性关系的理解错误：生态系统组成成分(营养结构)越多，自我调节能力越强，抵抗力稳定性越高，恢复力稳定性越低。

【母题追问】
(1)对于同一个生态系统来说，抵抗力稳定性与恢复力稳定性一定呈负相关吗？举例说明。

提示：不一定。

例如苔原生态系统或者荒漠生态系统，抵抗力稳定性和恢复力稳定性都比较弱。

(2)有同学认为“引入新物种到一个生态系统可以增加生物种类，提高抵抗力稳定性”，你认为这种说法对吗？为什么？
提示：不一定对。

若引入适当的新物种，可以增加生物种类，使营养结构变复杂，提高抵抗力稳定性；若引入不当，新物种在引入地无天敌，则会使当地生物的种类减少，破坏生态系统。

【方法规律】抵抗力稳定性和恢复力稳定性的判断技巧
(1)从实质分析：抵抗力稳定性是保持自身结构和功能相对稳定的能力；恢复力稳定性是恢复自身结构和功能相对稳定的能力。

(2)从核心分析：抵抗力稳定性是抵抗干扰、保持原状的能力；恢复力稳定性是遭到破坏、恢复原状的能力。

(3)从二者关系分析：同时存在于同一系统中的两种不同的作用力，作用相反，共同维持生态系统的稳定。

【补偿训练】
如图所示曲线表示4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。

其中抵抗力稳定性最高的生态系统是( )
【解析】选C。

C曲线表示的自然生态系统在受到同等程度的外来干扰后，初级消费者数量开始下降，后来又恢复到动态平衡状态，说明此生态系统的自我调节能力最强，即抵抗力稳定性最高。

【类题精练】
下列关于生态系统稳定性的叙述，正确的是( )
A.营养结构越复杂的生态系统其抵抗力稳定性往往就越强
B.正反馈调节是生态系统自我调节能力的基础
C.抵抗力稳定性很弱的生态系统其恢复力稳定性一定很强
D.提高生态系统稳定性，就是要禁止对生态系统的干扰和利用
【解析】选A。

生物多样性程度越大，营养结构越复杂，其抵抗力稳定性往往越强，A正确。

负反馈调节在生态系统中普遍存在，是生态系统自我调节能力的基础，B错误。

一般情况下，
抵抗力稳定性很弱的生态系统其恢复力稳定性强，但在北极苔原生态系统中，生物种类稀少，营养结构简单，抵抗力稳定性和恢复力稳定性都较弱，C错误。

提高生态系统稳定性，对生态系统的干扰和利用程度不应该超过其自我调节能力，D错误。

核心素养·情境探究
【素材情境】红耳龟原产于美洲，作为宠物引入我国。

由于宠物弃养和放生行为，红耳龟野外种群数量逐渐增大，这对当地的生物多样性造成威胁。

为研究红耳龟入侵对当地生态系统的影响，科研人员对某地区红耳龟的食性进行了调查。

研究人员解剖了红耳龟和本地龟类——中华花龟，统计它们胃内残余食物种类及出现次数，发现中华花龟胃内仅有雨久花科、苋科和鱼类三种食物。

红耳龟的残余食物统计结果如图所示。

(1)红耳龟与中华花龟的种间关系是什么？请说出判断依据。

(科学思维)
提示：竞争关系。

红耳龟的食物中也有雨久花科、苋科和鱼类三种食物。

(2)红耳龟入侵后，由于当地物种中缺少天敌的制约，得以迅速繁殖，这会对生态系统造成怎样的影响？(生命观念)
提示：红耳龟属于外来物种，可以使当地生物多样性锐减，物种的丰富度降低，影响该生态系统的自我调节能力。

(3)为了防控红耳龟的生态入侵，请为当地生态部门提出合理的建议。

(社会责任)
提示：开展关于红耳龟生态入侵的民众科普教育；监管放生行为。

【材料情境】2019年亚马孙地区森林大火，
致“地球之肺”遭受重创。

人们关注最大的生态系统之一亚马孙地区森林大火的视线还没来得及移开，紧接着更可怕的澳大利亚的森林大火沿着海岸线肆虐各地。

地球上美丽的海洋，蔚蓝的天空，广泛的森林，所有的一切都不是一蹴而就的，而是经历几亿年漫长岁月才从量变到质变，进而繁衍出大地的生机。

期间尽管经常遭遇大火、虫害、洪涝等灾害，也受到过人类的砍伐与污染破坏，到现在依然保持着壮丽的景观。

(1)如材料所述，森林尽管遭受破坏，却仍然保持稳定，你能说出其中的原因吗？(科学思维)
提示：亚马孙森林中组分较多，食物网较复杂，具有一定的稳定性。

(2)亚马孙森林中害虫数量增加时，食虫鸟的数量也会增多，害虫的增长就会受到抑制，这反映了生物群落内部的哪种调节方式？(科学思维)
提示：负反馈调节。

课堂检测·素养达标
1.生命的意义是延续种族的生命，自然生态系统是以稳定发展为目的。

下列关于生态系统稳定性的叙述，错误的是_______。

①生态系统自我调节能力的基础是负反馈调节
②当外界干扰因素的强度超过一定限度，生态系统会因自我调节能力丧失而难以恢复
③不同的生态系统，抵抗力稳定性和恢复力稳定性不同
④温带针阔混交林比热带雨林的抵抗力稳定性高
⑤适当增加草原生态系统的物种丰富度可有效提高其抵抗力稳定性
⑥抵抗力稳定性弱的生态系统恢复力稳定性一定强
【解析】选④⑥。

生态系统自我调节能力的基础是负反馈调节，①正确；生态系统的自我调节能力是有一定限度的，当外界干扰因素的强度超过一定限度，生态系统会因自我调节能力丧失而难以恢复，②正确；不同的生态系统，抵抗力稳定性和恢复力稳定性不同，③正确；温带针阔混交林比热带雨林的物种丰富度低，自我调节能力弱，抵抗力稳定性低，④错误；适当增加草原生态系统的物种丰富度，可以增加营养结构的复杂程度，提高生态系统的抵抗力稳定性，⑤正确；抵抗力稳定性弱的生态系统恢复力稳定性不一定强，如北极苔原生态系统，⑥错误。

2.(2020·咸阳高二检测)与生态系统自我调节能力大小有关的主要因素是( )
A.生态系统的无机环境
B.生态系统的气候环境
C.生态系统的成分
D.生态系统的地理位置
【解析】选C。

生态系统的自我调节能力与生物的种类和数量有关，与生态系统的无机环境、气候环境、地理位置都无关，A、B、D错误。

生态系统的自我调节能力与生物的种类和数量有关，而生态系统包括生物部分和非生物部分，C正确。

3.(2020·汕头高二检测)下列生态系统中，自我调节能力最强的是( )
A.草原生态系统
B.沙漠生态系统。