2023-2024学年人教版选择性必修2 3-5 生态系统的稳定性 学案

3.5生态系统的稳定性课程标准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。学科素养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)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。(2)特征——动态平衡。①结构平衡：生态系统的各组分保持相对稳定。②功能平衡：生态—消费—分解的生态过程正常进行。③收支平衡。(3)调节机制——负反馈机制。①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负反馈调节在生态系统中普遍存在，是生态系统具备自我调节能力的基础。2．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。生态系统的稳定性强调的是生态系统维持生态平衡的能力。(2)原因：生态系统具有自我调节能力。(3)特点：生态系统的自我调节能力是有限的。二、抵抗力稳定性和恢复力稳定性1．抵抗力稳定性(1)含义：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。(2)规律：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，如热带雨林生态系统。2．恢复力稳定性(1)含义：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)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。三、提高生态系统的稳定性1．原因(1)处于生态平衡的生态系统可以持续不断地满足人类生活所需。(2)处于生态平衡中的生态系统能够使人类生活与生产的环境保持稳定。2．措施(1)控制对生态系统的干扰强度，对生态系统的利用应适度，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，应实施相应的物质、能量投入。四、生态缸的制作1．目的要求：设计一个生态缸，观察人工生态系统的稳定性。2．基本原理：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，在设计时还要考虑系统内组分及营养级之间的合适比例。3．方法步骤(1)制作框架：用玻璃板和粘胶制作生态缸的框架。↓(2)铺土：沙土在下，含腐殖质较多的土在上。↓(3)放假山石：放几块有孔的假山石，作为小动物栖息的场所。↓(4)倒水：在缸内倒入自来水。↓(5)放置生物：依据生物生活习性合理放置。↓(6)放置生态缸，封上生态缸盖，将生态缸放置于室内通风、光线良好的地方，但要避免阳光直接照射。4．实验设计要求设计要求目的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的材料必须是透明的为光合作用提供光能，便于观察生态缸宜小不宜大，缸中的水量应适宜，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要用较强的散射光防止水温过高导致水生植物死亡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选择的动物不宜过多，个体不宜过大减少对氧气的消耗，防止生产量小于消耗量1．判断正误(1)温带针阔叶混交林比热带雨林的抵抗力稳定性低。(√)(2)不同的生态系统，抵抗力稳定性和恢复力稳定性的强度相同。(×)提示：生态系统中，抵抗力稳定性和恢复力稳定性与本身生态系统结构组成有关，不一定相同。(3)负反馈调节在生物群落中普遍存在，但在生物群落与非生物环境之间不存在。(×)提示：负反馈调节在生物与生物之间、生物群落与非生物环境之间广泛存在。(4)适当增加某生态系统内各营养级生物的种类可提高该区域生态系统自我调节能力。(√)(5)应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。(×)提示：生态缸采用的是较强的散射光，能为水生植物进行光合作用提供光能，同时避免生态缸中水温升高过快，导致水生植物死亡。2．表述回答(1)生态系统维持自身稳定性的原因是生态系统具有自我调节能力。(2)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，反之则越低。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(1)主要表现①同种生物的种群密度的调控，这是在有限空间内比较普遍存在的种群变化规律。②异种生物种群之间的数量调控，多出现于植物与动物或动物与动物之间，常有食物链关系。③生物与环境之间的相互调控。生态系统总是随着时间的变化而变化，并与周围的环境有着很密切的关系。(2)特点：生态系统的自我调节能力是有一定限度的。因为生态系统的自我调节能力是以内部生物群落为核心，有着一定的承载力，超出其承载力就会造成生态系统平衡的破坏。2．反馈调节的类型及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，能使生态系统达到并保持平衡使生态系统向着更好或更坏的方向发展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森林中的食虫鸟和害虫的数量变化说明负反馈调节是生态系统自我调节能力的基础，在生态系统中普遍存在；正反馈调节往往具有极大的破坏作用，常具有爆发性，经历时间也短反馈调节类型的判断方法调节后的结果与原状态之间的变化。调节后eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(进一步偏离原有水平→正反馈调节,回归到原有水平→负反馈调节))亚马逊森林已经存在至少上千万年了，中间尽管经常遭受洪涝、火烧、虫害，也遭受人类的砍伐与放牧等活动的干扰，但现在依然保持着生态平衡。1．维持生态平衡的亚马逊森林应具有哪些特征？提示：结构平衡、功能平衡和收支平衡。2．生态系统具有自我调节能力，为什么仍会有海洋污染、土地荒漠化、沙尘暴等恶劣环境问题的出现？这给我们什么启示？提示：生态系统的自我调节能力是有一定限度的，外界干扰超过了这个限度，生态系统就会受到影响甚至是破坏。人类不能破坏自然规律，肆意利用自然资源，要走可持续发展道路。[案例]不同的生态系统其自我调节能力不一定相同，下列实例说明生态系统具有自我调节能力的是()A．豆科植物能供给根瘤菌有机养料，同时能通过根瘤菌获得含氮养料B．草原上羊的数量剧增，会导致草的数量减少，进而抑制了羊的数量增长C．山区植被遭到破坏或掠夺式砍伐后造成水土流失甚至泥石流的发生D．废弃多时的耕地上会逐渐生长出杂草，进而逐渐出现小灌木林B[豆科植物和根瘤菌是共生关系，A不符合题意；草原上羊的数量剧增，会导致草的数量减少，进而抑制了羊的数量增长，体现了生态系统的自我调节能力，B符合题意；植被破坏，导致泥石流发生，是自然现象，没有体现生态系统的自我调节能力，C不符合题意；耕地上出现小灌木林是群落演替，D不符合题意。][递进训练]某池塘演变早期，藻类大量繁殖，食藻浮游动物水蚤随之大量繁殖，导致藻类数量减少，接着又引起水蚤减少。后期因排入污水，引起部分水蚤死亡，加重了污染，导致更多水蚤死亡。下列叙述正确的是()A．早期不属于负反馈调节，后期属于负反馈调节B．早期属于负反馈调节，后期属于正反馈调节C．早期、后期均属于负反馈调节D．早期、后期均属于正反馈调节B[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，题干中所述的早期符合负反馈调节的机制。正反馈调节是指某一成分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，题干中所述的后期属于正反馈调节。]知识点二生态系统的稳定性1．判断生态系统抵抗力稳定性大小的方法2．抵抗力稳定性与恢复力稳定性的比较项目抵抗力稳定性恢复力稳定性区别实质保持自身的结构与功能相对稳定恢复自身的结构与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物种丰富度越大，营养结构越复杂，抵抗力稳定性越强一般情况下，生态系统中物种丰富度越小，营养结构越简单，恢复力稳定性越强二者联系①相反关系：一般来说，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：3.生态系统稳定性的定量分析生态系统抵抗力稳定性、恢复力稳定性和总稳定性的关系可用下图表示：(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，偏离的程度可以作为衡量抵抗力稳定性的指标，偏离大说明抵抗力稳定性低，反之，说明抵抗力稳定性高。(3)x表示恢复到原状态所需的时间，x越大，表示恢复力稳定性越低，反之，表示恢复力稳定性越高。(4)TS表示曲线与正常范围之间所围成的面积，可作为衡量总稳定性的指标，TS面积越大，说明这个生态系统的总稳定性越低。请回答下列问题。1．某地农业部门在防治棉铃虫问题上，提出了两种方案：一种是喷洒高效农药；一种是放养赤眼蜂(其为棉铃虫天敌)。请评价哪种方案更有利于提高农田生态系统的稳定性？说明理由。提示：放养赤眼蜂。因为喷洒高效农药，在消灭棉铃虫的同时，也会杀死大量的棉铃虫的天敌。棉铃虫失去了天敌的控制，就容易再度大爆发。在棉田中放养赤眼蜂，由于棉铃虫和赤眼蜂在数量上存在相互制约的关系，因此，能够将棉铃虫的数量长期控制在较低水平。从这个角度看，放养赤眼蜂更有利于提高农田生态系统的稳定性。2．在极地考查的科研人员，一般都要将自己的生活垃圾带出极地，你认为这样做有必要吗？提示：极地地区分解者较少，分解能力很弱。生活垃圾需要经过许多年才能够被降解掉，所以有必要将自己的生活垃圾带出极地。[案例]生态系统的稳定性表现为抵抗力稳定性和恢复力稳定性，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，其抵抗力稳定性提高B．在一块牧草地上通过管理提高某种牧草的产量后，其抵抗力稳定性提高C．在一块牧草地上栽种乔木形成树林后，其恢复力稳定性下降D．一块弃耕后的牧草地上形成灌木林后，其抵抗力稳定性提高B[生态系统的稳定性包括两个方面：抵抗力稳定性和恢复力稳定性。生态系统的抵抗力稳定性与生态系统的成分和营养结构的复杂程度有关，成分和营养结构越复杂，其抵抗力稳定性越高，恢复力稳定性越低，题中A、C、D选项中的生态系统，都是向着成分和营养结构复杂化的方向发展，而B选项中生态系统是趋向牧草生长的单一化发展，其抵抗力稳定性降低。]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。[递进训练]下图中，两条虚线之间的部分表示生态系统功能正常的作用范围。y表示一个外来干扰使之偏离这一范围的大小；x表示恢复到原状态所需的时间；曲线与正常范围之间所夹的面积可以作为总稳定性的定量指标(TS)。下列说法正确的是()A．y值大小可作为生态系统恢复力稳定性的定量指标B．在遭到干扰时，x、y值的大小与生物种类有关，与生物数量无关C．对于不同的生态系统，受到相同强度的干扰，x值越大，表明其恢复力稳定性越高D．TS值越小，这个生态系统的总稳定性越高D[y表示一个外来干扰使之偏离生态系统功能正常的作用范围的大小，y值大小可作为生态系统抵抗力稳定性的定量指标，A项错误；x、y值的大小与生物种类和数量都有关，一般来说，生态系统的生物种类和数量越多，营养结构越复杂，其自我调节能力越强，则抵抗力稳定性越高，B项错误；x值越大，表明生态系统恢复到原状态所需的时间越长，其恢复力稳定性越低，C项错误；TS值是生态系统遭到破坏后偏离正常水平的程度，该值越小，则表示生态系统总稳定性越高，D项正确。]网络构建要语必背1.生态平衡是生态系统的结构和功能处于相对稳定的一种状态，具有结构平衡、功能平衡和收支平衡等特征。2.生态系统具有一定的自我调节能力，其基础是负反馈调节。3.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。4.抵抗力稳定性指的是生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构与功能保持原状(不受损害)的能力。5.恢复力稳定性指的是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。6.提高生态系统稳定性的措施：控制对生态系统的干扰强度，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；对人类利用强度较大的生态系统，应给予相应的物质和能量的投入，保证生态系统内部结构与功能的协调。1.媒体上经常出现“生态平衡”的概念，下列关于“生态平衡”和“生态系统稳定性”的叙述，不正确的是()A．生态平衡是生态系统在一定条件下结构和功能的相对稳定状态B．生态系统稳定性是生态系统具有的维持或恢复其结构和功能相对稳定的能力C．生态系统的自我调节能力是生态系统稳定性和生态平衡的基础D．生态平衡与生态系统的稳定性无关D[根据定义，生态平衡是指生态系统的结构和功能处于相对稳定的一种状态，A正确；人们把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，B正确；生态平衡是一种动态的平衡，生态系统能够维持这种动态平衡是因为生态系统具有一定的自我调节能力，即生态系统的自我调节能力是生态系统稳定性和生态平衡的基础，C正确；生态平衡与生态系统的稳定性通常是一致的，D错误。]2．如图所示为某同学制作的小生态缸，据图分析正确的是()A．生态缸中生物种类稀少，不能实现物质循环再生B．生态缸要适时打开瓶盖，适量补充二氧化碳C．为保证生态缸的正常运转，瓶内各种成分应比例适中D．在强烈光照条件下，才能维持生态缸的稳定性C[生态缸中生物种类齐全，有生产者、消费者、分解者，能实现物质循环再生，A错误；生态缸要遵循物质循环的原理，所以不能打开瓶盖，B错误；为保证生态缸的正常运转，瓶内各种成分应比例适中，C正确；生态缸不能放在强烈光照条件下，应该放在散射光下，才能维持生态缸的稳定性，D错误。]3．如图为某一生态系统稳定性图解，对此理解错误的是()A．a为抵抗力稳定性，b为恢复力稳定性B．恢复力稳定性与营养结构复杂程度呈相反关系C．本图不能表示所有生态系统的抵抗力稳定性和恢复力稳定性的关系D．除去农田中的杂草可以提高其抵抗力稳定性D[生态系统中组分越多，营养结构越复杂，自我调节能力越强，则抵抗力稳定性越高，恢复力稳定性越低，因此a为抵抗力稳定性，b为恢复力稳定性，A正确；营养结构越复杂，在受到外界干扰因素