生态系统及其稳定性 第5节 生态系统的稳定性(学案 有答案)

1
种
群数
量
时间
c b a 第5节 生态系统的稳定性 学案
学习目标
1. 通过分析某个具体生态系统，阐明生态系统稳定性的原因。

（重点）
2. 通过比较，说明生态系统的抵抗力稳定性和恢复力稳定性及二者的关系。

（难点）
3. 简述提高生态系统稳定性的措施。

4. 设计并制作生态缸，观察其稳定性。

导学脉络
问题探讨 P 109
地球上，亚马逊森林，欧亚大陆草原，以及极地附近的苔原，都已经存在至少上千万年了，这些自然生态系统尽管经常遭受洪涝、火烧、虫害，也遭受人类的砍伐与放牧等活动的干扰，但是现在依然基本保持着正常的森林、草原与苔原景观，仍能维系生态系统的正常功能。

讨论：为什么这些生态系统在受到干扰后，仍能保持相对稳定呢？ 提示：引导学生思考，不需回答。

一、生态系统稳定性的概念及原因 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。

是生态系统的一种能力或特性，而不是一种状态。

2. 稳定性的前提条件
只有当生态系统发展到成熟阶段，它的结构和功能能够保持相对稳定时，才能表现出保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力。

生态系统的稳定性是其结构与功能发展协调的重要标志。

成熟阶段的表现有：
（1）生产者、消费者和分解者三大功能类群齐全。

（2）能量的输入保持稳定。

（3）物质的输入和输出相对平衡。

3. 稳定性的表现
任何一个生态系统都有其发生、发展、稳定的几个阶段。

生态系统的稳定状态是生态系统发展的结果，是生态系统发展成熟的标志。

（1）结构相对稳定
体现在各组成成分的相对稳定和生物种间关系的相对稳定。

即生态系统中的生产者(a )、消费者(b )和分解者(c )在种类和数量上保持相对稳定。

一般相关动植物种群数量呈现周期性变化，可用如图曲线表示：
如：当气候干旱时，森林中的动植物种类和数量一般不会有太大的变化，这说明森林生态系统具有抵抗气候变化，保持自身相对稳定的能力。

（2）功能相对稳定
生物群落的能量输入与输出相对平衡，物质的输入与输出保持相对平衡。

从能量流动角度分析，若能量的输入大于输出，则生态系统处于发展阶段；若能量的输入等于输出，则生态系统处于平衡状态；若能量的输入小于能量的输出，说生态平衡已被破坏。

2 每个营养级生物的种类数量相对稳定
有相对稳定的营养结构
物质循环、能量流动相对稳定────功能稳定 (输入、输出相对平衡)
结构稳定 保证 鸟类数量增加
害虫数量增加 害虫数量减少
鸟类数量减少
物理沉降 河流轻微污染 化学分解 消除污染 微生物分解 生物种类和
数量不会受 到明显影响
（3）稳定性图解
4. 稳定性的原因
生态系统具有一定的自我调节能力。

这种自我调节主要依靠群落内部的种间关系(主要是捕食关系)及种内斗争来实现。

二、生态系统的自我调节能力
1. 调节基础：负反馈调节。

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。

2. 实例分析
实例1：河流受到轻微的污染时，能通过物理沉降、化学分解和微生物的分解，很快消除污染，河流中的生物种类和数量不会受到明显的影响。

实例2：在森林中，当害虫数量增加时，食虫鸟由于食物丰富，数量也会增加，这样，害虫种群的增长就会受到抑制。

3. 特点
（1）生态系统在受到外界干扰时，依靠自我调节能力来维持自身的相对稳定。

例如，一场火灾过后，森林中种群密度降低；但是由于光照更加充足、土壤中无机养料增多，许多种子萌发后，迅速长成新植株。

（2）生态系统的自我调节能力是有限的，当外界干扰强度超过一定限度时，其自我调节能力就迅速丧失，这样，生态系统就到了难以恢复的程度。

例如，我国西北的黄土高原，就是原有森林生态系统崩溃的鲜明例子。

（3）生态系统的自我调节能力一般与生态系统中生物的种类呈正相关。

拓展深化 正反馈、负反馈调节的区别 类型
项目
负反馈调节 正反馈调节
作用 是生态系统自我调节能力的基础，能使生态系统达
到并保持平衡和稳态 使生态系统远离平衡状态
结果 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
实例
三、抵抗力稳定性和恢复力稳定性
正是由于生态系统具有自我调节能力，生态系统才能维持相对稳定。

这种稳定性表现在两个方面：抵抗力稳定性和恢复力稳定性。

1. 抵抗力稳定性
（1）概念：指生态系统抵抗外界干扰，并使自身结构和功能保持原状(不受损害)的能力。

例如，当草原遭受蝗虫的采食后，草原植物就会增强其再生能力，尽可能减缓种群数量的下降；当森林遭遇持续的干旱气候时，树木往往扩展根系的分布空间，以保证获得足够的水分，维持生态系统正常的功能。

（2）特点
①一般地说，生态系统的成分越单纯，营养结构越简单，自动调节能力就越小，抵抗力稳定性就越低。

例如，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(真菌和藻类的共生体)，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损伤，整个生态系统就会崩溃。

②生态系统中各个营养级的生物种类越多，食物网越复杂，营养结构越复杂，其自我调节能力就越强，抵抗力稳定性就越高。

例如，在热带雨林生态系统中，动植物种类繁多，营养结构非常复杂，假如其中的某种植食性动物大量减少，它在食物网中的位置还可以由这个营养级的多种生物来代替，整个生态系统的结构和功能仍然能够维持在相对稳定的状态。

2. 恢复力稳定性
（1）概念：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。

（2）实例分析
①一场火过后，森林中种群密度降低，但是由于光照更加充足、土壤中无机养料增多，许多种子萌发后，迅速长成新植株。

②一片草地发生火灾后，第二年就又长出茂密的草本植物，动物的种类和数量也能很快恢复。

③河流被严重污染后，导致水生生物大量死亡，使河流生态系统的结构和功能遭到破坏。

如果停止污染物的排放，河流生态系统通过自身的净化作用，还会恢复到接近原来的状态。

（3）特点：生态系统在受到不同的干扰(破坏)后，其恢复速度与恢复时间是不一样的。

例如，如果河流与土壤被有毒物质轻微污染，通过自身的净化作用，可以很快恢复到接近原来的状态；如果被有毒物质重度污染，自身的净化作用已不足以消除大部分有毒物质，这些河流或土壤的恢复力稳定性就被破坏了。

同样，热带雨林在遭到严重的砍伐，草原受到极度放牧后，恢复原状的时间漫长，难度极大。

抵抗力稳定性与恢复力稳定性比较
①生态系统的稳定性是一种相对稳定状态，不是绝对不变的。

②生态系统的自我调节靠生物群落内生物间的关系，主要是靠捕食及种群内的种内竞争实现的。

③判断抵抗力稳定性和恢复力稳定性的关键是“保持”还是“恢复”。

3
④抵抗力稳定性和恢复力稳定性的关系并不一定都是相反的，如苔原生态系统的两种稳定性都较小。

四、生态系统稳定性的破坏与保护
1. 破坏生态系统稳定性的因素
（1）自然因素：火山爆发、地震、台风、海啸、流行病等。

（2）人为因素
①破坏植被导致生态系统稳定性被破坏，人类对自然资源的不合理开发和利用，常常造成森林毁灭、草原荒废。

②食物链破坏导致生态系统稳定性被破坏，人类对野生生物的大肆捕捉破坏生态系统的营养结构。

③环境污染破坏生态系统稳定性。

人类的工农业生产排放的有毒物质、工业废水、农药、化肥等对自然资源的污染使生态系统受到不同程度的破坏，甚至丧失其恢复力稳定性的能力。

2. 提高生态系统的稳定性
（1）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。

如：①在草原生态系统中适当栽种防护林，可有效防止风沙侵蚀，提高草原生态系统的稳定性。

②在农田生态系统中，适当放养青蛙、赤眼蜂等可有效抑制农业害虫，提高农田生态系统的稳定性。

③避免对森林过量砍伐，控制污染物的排放。

（2）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相对稳定。

（3）在遵循生态系统规律的前提下，建立新的稳定的生态系统，使生态系统朝向更有利于人类的方向发展。

如：建立生态农业。

特别提醒
①提高生态系统的稳定性主要指的是提高生态系统的抵抗力稳定性，因为提高生态系统的恢复力稳定性是无意义的。

②提高生态系统稳定性的主要措施是增加各营养级生物的种类。

③在生物种类相同的情况下，生物的数量也会影响生态系统的稳定性。

规律方法生态系统稳定性高低的判断
五、【制作】设计并制作生态缸，观察其稳定性P112
1. 目的要求：设计并观察人工生态系统的稳定性。

2. 实验原理
（1）在有限空间内，依据生态系统原理，将生态系统具有的基本成分进行组织，构建人工微生态系统。

（2）要使人工微生态系统正常运转，设计时要注意系统内不同营养级生物之间的合适比例。

（3）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。

（4）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。

3. 实验流程
（1）确定要模拟生态系统的类型；
（2）了解主要的生物类群及其无机环境；
（3）确定具体的生物种类数量，确保能完成生态系统各种功能；
（4）按照方案制作小生态缸；
（5）对制作的生态缸进行密闭；
（6）观察并记录结果；
（7）结果分析及结论。

3. 方法步骤
（1）铺沙土：花土在下，沙土在上；
（2）倒水：在缸内低处倒进水；
（3）放置生物：依据生物生活习性合理设置；
（4）放置生态缸：封上生态缸盖，并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。

4
5. 生态缸的观察指标
由于生态缸中的生态系统极为简单，自我调节能力极差，所以抵抗力稳定性极低。

因此，生态缸内的生物只能保持一定时间的活性。

可通过观察动植物的生活情况、水质变化、基质变化等来判断生态系统的稳定性。

方法技巧生态缸稳定性大小的判断步骤
①生态系统中的成分是否齐全。

②食物链和食物网是否合理。

③生态系统的功能即物质循环、能量流动和信息传递能否正常进行。

课后练习P112
一、基础题
1. 判断下列表述是否准确：
（1）温带针阔混交林比热带雨林的抵抗力稳定性低。

（√）
（2）同等强度干扰下，草原生态系统比沙漠生态系统恢复的速度慢。

（√）
（3）不同的生态系统，抵抗力稳定性和恢复力稳定性不同。

（√）
2. 地球上有许多类型的生态系统。

以下是其中的一部分。

(1)森林生态系统；(2)草原生态系统；(3)荒漠生态系统；(4)湖泊生态系统；(5)苔原生态系统；(6)农田生态系统；(7)果园生态系统；(8)海洋生态系统；(9)池塘生态系统；(10)湿地生态系统；(11)人工林地生态系统；(12)高山草甸生态系统。

上述各种类型的生态系统中，
自我调节能力最强的两个生态系统(1、8)；
人的作用突出的生态系统有(6、7、9、11)；
陆地生态系统中抵抗力稳定性较强的是(1、2)，较弱的是(3、5、6、7、11)；
水域生态系统在遭到较严重破坏后，恢复较快的是(9)，恢复较慢的是(8)。

二、拓展题
举例说明生态系统的复杂程度与生态系统的稳定性的关系。

提示：生态系统中的生物种类越多，食物链越复杂，系统的自我调节能力就越强；反之，生物种类越少，食物链越简单，则调节平衡的能力越弱。

例如在马尾松纯林中，松毛虫常常会产生爆发性的危害；如果是针阔混交林，单一的有害种群不可能大发生，因为多种树混交，害虫的天敌种类和数量随之增加，进而限制了该种害虫的扩展和蔓延。

5。