生态系统的稳定性-高二生物讲义练习

第07讲生态系统的稳定性
【学习目标】
1.解释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。

2.举例说明生态系统的稳定性会受到自然或人为因素的影响，如气候变化、自然事件、人类活动或外来物种入侵等。

3.阐明生态系统在受到一定限度的外来干扰时，能够通过自我调节维持稳定。

【基础知识】
一、生态平衡
生态平衡指生态系统的结构和功能处于相对稳定的一种状态。

特别提醒
1.生态平衡时生态系统的结构保持动态平衡，生态系统各组分保持相对稳定。

2.生态平衡时生态系统的功能保持动态平衡，生产者—消费者—分解者所执行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.生态平衡状态时，生态系统保持收支平衡。

生产者在一定时间内制造的可供其他生物利用的量，处于比较稳定的状态。

二、生态系统的稳定性
1.生态系统的稳定性本质是生态系统能够保持动态平衡，生态系统的动态平衡通过负反馈调节实现。

生态系统稳定性的调节机制是负反馈调节。

2.反馈调节是指在一个系统中，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。

包括正反馈调节和负反馈调节。

3.正反馈调节：加速最初发生变化的那种成分所发生的变化，常使生态系统远离稳态。

正反馈调节示意图：
4.负反馈调节：抑制和减弱最初发生变化的那种成分所发生的变化，有利于生态系统保持相对稳定。

负反馈调节示意图
归纳总结负反馈调节和正反馈调节比较
负反馈调节正反馈调节
是生态系统自我调节能力的基础，能使生态系统
作用
使生态系统远离平衡状态
达到和保持平衡
抑制或减弱最初发生变化的那种成分所发生的
加速最初发生变化的那种成分所发生的变化结果
变化
实例森林中的食虫鸟和害虫的数量变化已经污染的湖泊中污染状况加剧
图示
1.生态系统维持或恢复自身结构与功能相对平衡状态的能力。

也就是说生态系统维持生态平衡的能力。

2.生态系统具有稳定性的原因是生态系统具有一定的自我调节能力，自我调节能力的基础是生态系统的负反馈调节机制。

3.生态系统的自调能力有一定限度,当外界干扰因素的强度超过一定限度时，生态系统的稳定性急剧下降，生态平衡遭破坏。

4.生态系统的稳定性包括抵抗力稳定性和恢复力稳定性两种类型。

归纳总结
1.抵抗力稳定性和恢复力稳定性比较
抵抗力稳定性恢复力稳定性
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
生态系统中组分越多，食物网越复杂，
其自我调节能力就越强，抵抗力稳定性
越高
生态系统中组分越少，营养结构越简
单，恢复力稳定性越高
二者联系①相反关系：抵抗力稳定性强的生态系统，恢复力稳定性弱，反之亦然；
②二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。

如图所示：
2.北极冻原生态系统抵抗力稳定性和恢复力稳定性都低
北极冻原生态系统，动植物种类稀少，营养结构简单，其中生产者主要是地衣，其他生物大都直接或间接地依靠地衣来维持生活，假如地衣受到大面积破坏，整个生态系统就会崩溃。

四、生态系统稳定性的数学模型
1.图中两条虚线之间的部分表示生态系统功能的正常作用范围。

2.y表示一个外来干扰使之偏离这一范围的大小，y值大，说明抵抗力稳定性弱，反之，抵抗力稳定性强；如受到相同干扰时，草原生态系统的y值大于热带雨林生态系统。

3.x表示恢复到原状态所需的时间，x值大，说明恢复力稳定性弱，反之，恢复力稳定性强。

特别提醒：
曲线与正常范围之间所夹的面积作为总稳定性的定量指数（TS）,TS越大，说明这个生态系统的总稳定性越弱。

五、研究生态系统稳定性的意义
1.可以持续不断地满足人类生活所需；
2.能够使人类生活与生产的环境保持稳定。

归纳总结
1.控制对生态系统的干扰强度，在不超过生态系统的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。

如对农田生态系统要不断施肥、灌溉，增加投入，控制病虫害，才能保证高产出。

六、设计生态缸并观察其稳定性
1.目的要求：设计一个生态缸，观察这一人工生态系统的稳定性
2.设计原理：在有限的空间内，依据生态系统原理，将生态系统的基本成分进行组织，构建一个人工微生态系统是可能的。

要使人工微生态系统正常运转，在设计时还要考虑系统内组分及营养级之间的合适比例。

应该注意，人工生态系统的稳定性是有条件的，也可能是短暂的。

3.小型生态缸的设计流程
归纳总结
密封
散射存活和水质变化
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
生态缸中的生物必须有很强的生活能力，且成分要齐全（有生产者、消费者、分解者）保证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，且要采用较强的散射光为光合作用提供光照，便于观察；防止水温过高
导致水生植物死亡
生态缸宜小不宜大，缸中的水量应占其容积的4/5，
留出一定空间
便于操作，缸内储备一定量的空气
选择的动物不宜太多，个体不宜太大。

减少对氧气的消耗，防止生产量小于消耗量
【考点剖析】
考点一：生态系统稳定性的调节
例1．1．(2023·四川凉山·高二期末)下列关于生态系统的稳定性叙述错误的是( )
A．负反馈调节是生态系统自我调节能力的基础
B．一般来说，生态系统的抵抗力稳定性与自我调节能力呈正相关
C．生态系统稳定性的高低不可通过种群内个体数目的多少来体现
D．生物群落与无机环境间不存在负反馈调节
【答案】D
【解析】负反馈调节：使生态系统达到或保持平衡或稳态，结果是抑制和减弱最初发生变化的那种成分的变化，是生态系统自我调节能力的基础，A正确；一般来说，生态系统的抵抗力稳定性与自我调节能力呈正相关，生态系统越复杂，自我调节能力越强，抵抗力稳定性越高，B正确；生态系统稳定性的高低主要与群落内物种的多少有关，食物网越复杂，越稳定，而不是通过种群内个体数目的多少来体现，C正确；生物群落与无机环境间存在负反馈调节，例如草食动物的增多导致草消耗过多，反馈调节引起草食动物减少，利于恢复草的生长，D错误。

故选D。

考点二：生态系统自我调节能力辨析
例2．以下生态系统中，自我调节能力最强的是（）
A．荒漠生态系统B．森林生态系统C．苔原生态系统D．农田生态系统
【答案】B
【解析】抵抗力稳定性：指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；恢复力稳定性：指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影响。

生态系统中的组成成分越多，营养结构就越复杂，生态系统的自我调节能力就越强，其抵抗力稳定性就越强，相反的其恢复力稳定性就越弱。

生态系统的调节能力有大有小，这主要取决于它自身的结构特点。

在题干的4个选项中的生态系统中，森林生态系统中动植物种类繁多，营养结构复杂，自我调节能力最强，能够长期处在比较稳定的状态，B正确，ACD错误。

考点三、生态瓶的设计及制作
例3．下面罗列了设计生态瓶应该遵循的原理，其中不合理的是（）
A．瓶内各种生物之间应有营养上的联系
B．瓶内各种生物的数量搭配应合理
C．应定时向瓶内通气，保证生物的有氧呼吸
D．生态瓶放在有阳光的地方以获得充足的能量供应
【答案】C
【解析】生态瓶是一种微型生态系统，使其在一定时间内保持结构和功能上的相对稳定，应使其具有一定的生态系统成分，并具有合理的生态系统结构。

生态瓶中各种生物之间应有营养上的联系，形成食物链或食物网，A正确；瓶内各种生物的数量搭配应合理，符合能量流动的逐级递减规律，B正确；生态瓶应与外界环境保持相对立，应保持生态瓶的密闭状态，C错误；生态瓶放在散射光下，以获得充足的能量供应，D 正确。

考点三、生态系统通过反馈调节维持稳定性
例4.生态系统在正常情况下能保持稳定，即使受到一定程度的外来干扰，也能通过反馈调节保持自身的稳定性。

下列错误的是（）
A．生态系统的自我调节能力是保持稳态的基础
B．负反馈调节是生态系统自我调节能力的基础
C．在群落与非生物环境之间不存在负反馈调节
D．捕食者和被捕食者的数量变化能体现群落的负反馈调节
【答案】C
【解析】生态系统具有自我调节能力，这是生态系统稳定性的基础。

自我调节能力的基础是负反馈调节。

生态系统的稳定性是指生态系统所具有的保持自身结构和功能相对稳定的能力，以及在受到一定的干扰后恢复到原来平衡状态的能力。

生态系统之所以能保持稳定是因为生态系统的自我调节能力，A正确；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，B正确；反馈调节不仅存在于一些动物激素的调节过程中，也存在于生态系统中，对于生态系统，它在生物群落、生物群落与无机环境之间都存在，C错误；捕食者和被捕食者的数量变化能体现群落的负反馈调节，如当农田里蚜虫数量增多时，七星瓢虫的数量也增多，这样蚜虫种群数量的增长就会受到抑制，属于生物群落内的负反馈调节，D正确。

【真题演练】
1.（2022年1月浙江）垃圾分类是废弃物综合利用的基础，下列叙述错误的是（）
A. 有害垃圾填埋处理可消除环境污染
B. 厨余垃圾加工后可作为鱼类养殖的饵料
C. 生活垃圾发酵能产生清洁可再生能源
D. 禽畜粪便作为花卉肥料有利于物质的良性循环
【答案】A
【解析】将垃圾资源化、无害处理处理可以利用有机垃圾中的能量外，还充分地分层次多级利用了垃圾中的物质，减少了环境污染。

有害垃圾主要包括废旧电池、过期药物等，此类垃圾若进入土壤或水体中，其中的重金属离子等物质会通过食物链和食物网逐级积累，还会污染环境，A错误；厨余垃圾含有大量的有机物，经加工后可作为鱼类养殖的饵料，B正确；微生物通过分解作用可将垃圾中的有机物分解成无机物或沼气，此过程可再生能源，C正确；分解者可以将禽畜粪便分解为无机物，作为花卉肥料，而释放的CO2可向无机环境归还碳元素，有利于物质的良性循环，D正确。

2.（2021福建）下列关于生态茶园管理措施的分析，错误的是（）
A. 使用诱虫灯诱杀害虫，可减少农药的使用
B. 套种豆科植物作为绿肥，可提高土壤肥力
C. 利用茶树废枝栽培灵芝，可提高能量的传递效率
D. 修剪茶树枝叶通风透光，可提高光合作用强度
【答案】C
【解析】农业生产中信息传递的应用：提高农产品和畜产品产量；对有害动物进行控制。

用黑光灯诱杀害虫属于生物防治，该技术可减少农药的使用，降低环境污染，A正确;豆科植物具有生物固氮能力，可将空
气中的氮(N2）转变为含氮的养料，故套种豆科植物作为绿肥，可提高土壤肥力，B正确；利用茶树废枝栽培灵芝，可提高能量的利用率，但不能提高能量传递效率（能量传递效率是指相邻两个营养级之间同化量的比值），C错误；修剪茶树枝叶通风透光，可提高二氧化碳浓度和光照强度，进而提高光合作用强度，D 正确。

3.（2021湖北）反馈调节是生命系统中最普遍的调节机制。

下列在生理或自然现象中，不属于反馈调节的是（）
A. 干旱时，植物体内脱落酸含量增加，导致叶片气孔大量关闭
B. 某湖泊中肉食性鱼类甲捕食草食性鱼类乙形成的种群数量动态变化
C. 下丘脑产生的TRH刺激垂体分泌TSH，TSH的增加抑制TRH的释放
D. 动物有氧呼吸过程中ATP合成增加，细胞中ATP积累导致有氧呼吸减缓
【答案】A
【解析】负反馈调节是指某一成分的变化所引起的一系列变化抑制或减弱最初发生变化的那种成分所发生的变化；正反馈调节是指某一生成的变化所引起的一系列变化促进或加强最初所发生的变化。

干旱时，植物体内脱落酸含量增加，导致叶片气孔大量关闭是植物对于环境的一种适应，不属于反馈调节，A符合题意；某湖泊中肉食性鱼类甲捕食草食性鱼类乙会导致乙的数量减少，乙数量的减少会导致甲的数量随之减少，两种鱼形成的种群数量动态变化属于反馈调节，B不符合题意；下丘脑产生的TRH刺激垂体分泌TSH，TSH 的增加抑制TRH的释放，该过程中存在TSH对TRH的负反馈调节，C不符合题意；动物有氧呼吸过程中ATP 合成增加，细胞中ATP积累导致有氧呼吸减缓，该过程属于负反馈调节，D不符合题意。

4.（2023·河北高考真题）湿地生态系统生物多样性丰富，鸟类是其重要组成部分。

研究者对某湿地生态系统不同退化阶段的生物多样性进行了调查，结果见下表。

下列叙述正确的是（）
注：生物多样性指数反映生物多样性水平
A．严重退化湿地中的鼠类吸引部分猛禽使得食物网结构最为复杂
B．因湿地退化食物不足，鸟类死亡率增加导致丰富度降低
C．湿地生态系统稳定性是其自我调节能力的基础
D．湿地退化对生物多样性的间接价值影响最大
【答案】D
【解析】分析表格数据，随着湿地退化，退化程度越严重，积水越少，并且生物多样性指数和鸟类丰富度都下降。

严重退化的湿地的生物多样性指数最低，而且鸟类丰富度也最低，故食物网结构最简单，A错误；丰富度是物种数目的多少，鸟类死亡率增加会使种群密度下降，不会导致物种数目减少，B错误；负反馈调节是湿地生态系统自我调节能力的基础，C错误；湿地具有可以蓄水调洪、补充地下水的生态功能，因此湿地的退化对生物多样性的间接价值影响最大，D正确。

【过关检测】
1．北极苔原指北极地区北冰洋与泰加林带之间的永久冻土地和沼泽地带，苔原气候属荒漠气候，年降水量低。

在北极苔原生态系统中，动植物种类稀少，营养结构简单，其中生产者主要是地衣，其他生物大都直接或间接地依靠地衣来维持生活。

下列关于北极苔原生态系统及其稳定性的叙述，不正确的是（）A．北极苔原气候条件差，抵抗力稳定性较弱
B．食物网相对简单，恢复力稳定性较强
C．抵抗力稳定性与物种特性如抗逆性有关
D．冰川大量融化会影响北极苔原的现有稳定性
【答案】B
【解析】北极苔原气候条件差，生态系统的生产力较弱，营养结构简单，抵抗力稳定性较弱，A正确；北极苔原食物网相对简单，北极苔原气候条件差，生态系统的生产力较弱，无论是物质的积累还是能量的周转都受环境条件的限制，恢复力稳定性较低，B错误；生态系统的每个结构，包括营养结构、非生物的物质和能量均与生态系统的稳定性息息相关，抵抗力稳定性与物种特性如抗逆性有关，C正确；无机环境的变迁时刻影响着生态系统的稳定性，冰川融化影响北极的气候以及生态系统的边界范围、温度变化等，从而影响生态系统的稳定性，D正确。

故选B。

2．长跑后心跳加速、血压升高，传出神经释放一种神经递质作用于心脏及血管，使心率减慢、血管紧张度下降，从而降低血压。

下列相关叙述错误的是（）
A．突触前膜以主动运输的方式释放神经递质B．机体血压平衡的调节方式称为负反馈调节
C．心跳加速、血压升高有利于氧气及时供给 D．长跑结束后肌肉和肝脏等的产热量会减少
【答案】A
【解析】突触前膜以胞吐的方式释放神经递质，A错误；血压升高，传出神经释放一种神经递质作用于心脏及血管，使心率减慢、血管紧张度下降，从而降低血压，为负反馈调节，B正确；血液中红细胞负责运输氧气，心跳加速、血压升高有利于氧气及时供给，C正确；长跑结束后肌肉和肝脏等细胞的呼吸速率减慢，因此其产热量会减少，D正确。

3．下列有关生态系统稳定性的叙述，错误的是（）
A．包括抵抗力稳定性和恢复力稳定性
B．生态系统稳定性具有一定的自我调节能力
C．通常自我调节能力越强，抵抗力稳定性就越高
D．极地冻原抵抗力稳定性低，恢复力稳定性较高
【答案】D
【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生态系统的稳定性，生态系统的自我调节能力，是生态系统稳定性的基础。

生态系统稳定性包括抵抗力稳定性和恢复力稳定性，其中，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与功能保持原状的能力，而恢复力稳定性是指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，A正确；生态系统稳定性具有一定的自我调节能力，超过该调节能力，生态系统的稳定性就会遭到破坏，B正确；通常，生态系统的生物种类越多、营养结构越复杂，其自我调节能力越强，抵抗力稳定性也越高，C正确；极地冻原生态系统由于特殊的气候环境，抵抗力稳定性和恢复力稳定性都比较低，D错误。

故选D。

4．许多同学设计制作小生态缸，评价其设计制作水平的主要标准是（）
A．生态系统维持时间的长短B．生态系统营养结构的复杂程度
C．生态系统有机物积累的速度D．生态系统的成分是否全面
【答案】A
【解析】生态系统的稳定性包括抵抗力稳定性和恢复力稳定性，其中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。

恢复力稳定性是指生态系统在遭到外界干扰因素的破坏以后恢复到原状的能力。

抵抗力稳定性的大小取决于该生态系统的生物物种的多少和营养结构的复杂程度。

生物种类越多，营养结构越复杂，生态系统的抵抗力稳定性就越高；而恢复力稳定性则是生态系统被破坏后恢复原状的能力，恢复力稳定性的大小和抵抗力稳定性的大小往往存在着相反的关系。

制作生态瓶的目的：探究生态系统保持相对稳定的条件。

设计要求：必须密封；必须透明；含生产者、消费者、分解者；大小适宜；采用较强的散射光。

小生态缸的维持时间越长，说明生物种类、数量及非生物成分的搭配越合理，
物质循环持久，制作水平高。

故评价其设计制作水平的主要标准是生态系统维持的时间长短。

综上所述，BCD不符合题意，A符合题意。

5．下列有关生物进化的叙述，错误的是（）
A．某果蝇种群中的全部眼色基因构成其基因库
B．自然选择使有利变异得到保留并逐渐积累
C．生物多样性是维持生态系统平衡的必要条件
D．马和驴交配产生的骡子不育，两者之间存在生殖隔离
【答案】A
【解析】现代生物进化理论的基本观点：种群是生物进化的基本单位，生物进化的实质在于种群基因频率的改变；突变和基因重组产生生物进化的原材料；自然选择使种群的基因频率发生定向的改变并决定生物进化的方向；隔离是新物种形成的必要条件。

种群中全部个体所含有的全部基因构成其基因库，因此，某果蝇种群中的全部眼色基因不属于其基因库，A错误；通过自然选择，使有利变异得到积累，基因频率发生定向的改变，B正确；生物种类越多，生态系统的营养结构越复杂，生态系统自我调节能力就越强，因此生物多样性是维持生态系统稳定的重要条件，C正确；马和驴能杂交生出骡子，但由于骡子是不育的，所以马和驴之间存在生殖隔离，D正确.
6．下列有关生态系统稳定性的叙述，错误的是（）
A．抵抗力稳定性弱的生态系统恢复力稳定性一定强
B．生态系统自我调节能力的基础是负反馈调节
C．适当增加物种丰富度可有效提高抵抗力稳定性
D．“野火烧不尽，春风吹又生”体现了恢复力稳定性
【答案】A
【解析】抵抗干扰，保持原状属于抵抗力稳定性；遭到破坏，恢复原状属于恢复力稳定性；一般来说，生态系统的营养结构越复杂，自我调节能力就越强，抵抗力稳定性就越强，恢复力稳定性就越弱。

有些生态系统如极地苔原，抵抗力稳定性与恢复力稳定性都较低，A错误；生态系统自我调节能力的基础是负反馈调节，B正确；适当增加物种丰富度可提高营养结构的复杂度，有效提高抵抗力稳定性，C正确；“野火烧不尽，春风吹又生”体现了恢复力稳定性，D正确。

7．下列关于生态系统的叙述，错误的是（）
A．自然生态系统常趋于稳态B．生态系统保持稳态不需要外界能量的输入
C．生态系统结构越复杂，功能就越完善D．负反馈调节是生态系统具备自我调节能力的基础
【答案】B
【解析】生态系统是指在一定空间内，由生物群落与它的非生物环境相互作用而形成的统一整体。

生态系统的结构包括组成成分和营养结构，结构越复杂，功能越完善。

生态系统具有保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力，使得生态系统趋于稳态，A正确；由于能量是单向流动、逐级递减的，因此生态系统必须依赖于外界能量的输入，B错误；生态系统自我调节能力的大小与生态系统中营养结构的复杂程度有关，营养结构越复杂，功能就越完善，生态系统的自我调节能力就越强，C正确；生态系统稳定性是通过自我调节来实现的，D正确。

8．下列关于生态系统稳定性的叙述，正确的是（）
A．生态系统的成分越复杂自我调节的能力越小
B．生态系统的稳定性包括抵扰力稳定性和恢复力稳定性
C．抵抗力稳定性越低的生态系统，其恢复力稳定性也越低
D．减少各营养级生物的种类可提高生态系统自我调节能力
【答案】B
【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，称为生态系统的稳定性。

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。

该能力的基础是负反馈调节。

生物种类越多，营养结构越复杂，生态系统的抵抗力稳定性就越高；而恢复力稳定性则是生态系统被破坏后恢复原状的能力，恢复力稳定性的大小和抵抗力稳定性的大小往往存在着相反的关系。

生态系统的成分越复杂自我调节的能力越大，A错误；生态系统的稳定性包括抵扰力稳定性和恢复力稳定性，B正确；抵抗力稳定性越低的生态系统，其恢复力稳定性不一定就越高，还要看环境条件，如沙漠生态系统抵抗力稳定性和恢复力稳定性都低，B错误；增加生态系统内各营养级生物的种类可提高生态系统自我调节能力，减少各营养级生物的种类可使营养结构变得简单，生态系统自我调节能力会降低，D错误。

9．下列关于种群、群落、生态系统的相关实验表述，错误的是（）
A．样方法、标志重捕法和用黑光灯进行诱捕的方法都可以用来调查种群密度
B．若调查池塘中鲤鱼的种群密度时，初次捕捞和再次捕捞时渔网网眼均过大，则估算值与实际值相比明显偏大
C．调查土壤中小动物类群的丰富度常采用取样器取样的方法，而丰富度的统计方法常用记名计算法和目测估计法
D．设计并制作生态缸时，应将生态缸置于室内通风、光线良好的地方，但要避免阳光直接照射
【答案】B
【解析】样方法、标志重捕法和用黑光灯进行诱捕的方法都可以用来调查种群密度，A正确；捕捞所用渔网的网眼过大，会导致捕获的个体只是个体较大的个体，所以该种方法调查的只是鲤鱼种群中个体较大的部。