第三章第5節

生態系統的穩定性1.什么是生態平衡？2.生態系統如何自我調節？3.怎樣理解生態系統的穩定性？4.怎樣提高生態系統的穩定性？本節聚焦：紫莖澤蘭問題探討

紫莖澤蘭原分布于中美洲，傳入我國后，先是在云南瘋長蔓延，現已擴散至廣西、貴州、四川等多個省份，對當地林木、牧草和農作物造成嚴重危害，在《中國第一批外來入侵物種名單》中名列榜首。討論1:為什么紫莖澤蘭在原產地沒有大肆繁殖，在入侵地可以瘋長蔓延？適應、繁殖能力強，沒有天敵等制約因素討論2.我國曾引入紫莖澤蘭的專食性天敵——澤蘭實蠅來防治紫莖澤蘭。澤蘭實蠅也是一種外來生物，對這種方法，你怎么看？澤蘭實蠅問題探討

澤蘭實蠅可以抑制紫莖澤蘭的生長，但是澤蘭實蠅是一種外來物種，也有可能影響入侵地的生態系統，因此在釋放澤蘭實蠅之前，應做好相關研究，如澤蘭實蠅的生物安全性研究，野外如何布點釋放澤蘭實蠅，定點釋放的蟲量應當為多少等等，即在確保利用澤蘭實蠅的安全性后，再利用它進行防治。紫莖澤蘭薇甘菊空心蓮子草豚草互花米草飛機草鳳眼蓮濕地松粉蚧強大小蠹美國白蛾非洲大蝸牛福壽螺中國第一批外來入侵物種名單（16種）一、生態平衡與生態系統的穩定性1.生態平衡的概念:

生態系統的

和

處于相對穩定的狀態，就是生態平衡。結構功能生態系統的組成成分和營養結構（食物鏈、食物網）能量流動物質循環信息傳遞2.處于生態平衡的生態系統具有以下特征:(1)結構平衡:(2)功能平衡:(3)收支平衡:生態系統的各組分保持相對穩定。生產—消費—分解的生態過程正常進行，保證了物質總在循環，能量不斷流動，生物個體持續發展和更新。如在某生態系統中，植物在一定時間內制造的可供生物利用的有機物的量，處于比較穩定的狀態。生態平衡并不是指生態系統一成不變，而是一種動態平衡。3.生態平衡的調節機制——負反饋調節

負反饋：在一個系統中，系統工作的效果，反過來又作為信息調節該系統的工作，并且使系統工作的效果減弱或受到限制，它可使系統保持穩定。

負反饋調節在生態系統中普遍存在，它是生態系統具備自我調節能力的基礎。正反饋調節和負反饋調節模型原方向發生偏離1.正反饋調節更加偏離錯上加錯原方向發生偏離回到原來方向改邪歸正2.負反饋調節:生態系統自我調節能力的基礎:具有破壞性★負反饋調節VS正反饋調節比較項目負反饋調節正反饋調節作用是生態系統自我調節能力的基礎，能使生態系統達到并保持平衡使生態系統遠離平衡狀態結果抵制或減弱最初發生變化的那種成分所發生的變化加速最初發生變化的那種成分所發生的變化實例森林中的食蟲鳥和害蟲的數量變化已經污染的湖泊中污染狀況加劇等過程聯系正、負反饋的相互作用和轉化，保證了生態系統可以達到并保持一定的穩態實例1:兔子數量增加狼增加草減少，兔的生存空間和資源減少兔子數量減少草增加，兔的生存空間和資源增加狼減少實例2:森林植被大量生長林下光照減少，樹苗生長受限，枯枝落葉增加增加了自然火災的可能性光照充足土壤養料增多種子萌發，幼苗迅速成長植被逐漸恢復(2)原因：生態系統具有一定的自我調節能力。4.生態系統的穩定性(1)概念:生態系統維持或恢復自身結構與功能處于相對平衡狀態的能力。(3)分類：①抵抗力穩定性②恢復力穩定性二、抵抗力穩定性和恢復性穩定性1．抵抗力穩定性

生態系統在受到外界干擾因素的破壞后恢復到原狀的能力。

生態系統抵抗外界干擾并使自身的結構與功能維持原狀（不受損害）的能力。2．恢復力穩定性（抵抗干擾，維持原狀）（遭到破壞，恢復原狀）(1)蝗蟲采食下，草原植物再生能力增強(2)干旱時樹木擴展根系的分布空間(3)草原大火過后，“野火燒不盡，春風吹又生”(4)水體被污染后經過很長一段時間后又恢復了清澈判斷以下情況體現了生態系統的哪種穩定性：——抵抗力穩定性——抵抗力穩定性——恢復力穩定性——恢復力穩定性

一般來說，生態系統中的組分越多，食物網越復雜，其自我調節能力就越強，抵抗力穩定性就越高，恢復力穩定性越低。穩定性抵抗力穩定性恢復力穩定性營養結構復雜程度同時存在，作用相反，共同維持生態系統穩定一般為負相關關系注意:

環境惡劣地帶的生態系統(北極凍原、荒漠)，往往恢復力穩定性和抵抗力穩定性都比較弱！

北極凍原生態系統，動植物種類稀少，營養結構簡單，其中生產者主要是地衣，其他生物大都直接或間接地依靠地衣來維持生活，假如地衣受到大面積破壞，整個生態系統就會崩潰。生態系統穩定性的數學模型（1）圖中兩條虛線之間的部分表示生態系統功能的正常作用范圍。在受到干擾之前，曲線在正常范圍內波動使由于該生態系統具有自我調節能力；（2）y表示一個外來干擾使之偏離這一范圍的大小，y值大，說明抵抗力穩定性弱，反之，抵抗力穩定性強；生態系統穩定性的數學模型如受到相同干擾時，草原生態系統的y值大于熱帶雨林生態系統。（3）x表示恢復到原狀態所需的時間，x值大，說明恢復力穩定性弱，反之，恢復力穩定性強。（4）曲線與正常范圍之間所夾的面積作為總穩定性的定量指數（TS）,TS越大，說明這個生態系統的總穩定性越弱。北極苔原生態系統的抵抗力穩定性和恢復力穩定性都很低。思考：結構簡單的生態系統，恢復力穩定性一定高嗎？

北極苔原生態系統中，動植物種類稀少，營養結構簡單，其生產者主要是地衣，其他生物大都直接或間接地依靠地衣生活。苔原生態系統荒漠生態系統特例:苔原（凍原）、荒漠（沙漠）等生態系統兩種穩定性都比較低思考：在個體水平穩態的維持上，有沒有類似生態系統抵抗力穩定性和恢復力穩定性的情況？人體在遇到病原體入侵時，免疫系統會抵抗病原體的入侵，這與生態系統的抵抗力穩定性相似；人體也有恢復穩態的機制和趨勢，在大病初愈時，有些功能需要恢復到正常水平，這與恢復力穩定性相似。(1)生物多樣性高有利于提高生態系統的自我調節能力(

)(2)負反饋調節在生態系統中普遍存在，它是生態系統自我調節能力的基礎(

)(3)某相對穩定的生態系統中旅鼠的天敵、植物、旅鼠之間數量的變化是一種正反饋調節(

)(4)自我調節能力越強的生態系統，其恢復力穩定性也就越高(

)常考基礎診斷CHANG

KAO

JI

CHU

ZHEN

DUAN√√××(5)生態系統中的組成成分越多，食物網越復雜，生態系統的恢復力穩定性就越強(

)(6)森林生態系統的抵抗力穩定性要比草原生態系統高(

)(7)一個生態系統的抵抗力穩定性很低，則恢復力穩定性就一定很高(

)常考基礎診斷CHANG

KAO

JI

CHU

ZHEN

DUAN×√×(8)極地苔原由于物種組成單一，結構簡單，它的抵抗力穩定性和恢復力穩定性都很低(

)(9)河流輕度污染后的凈化恢復及火災后草原的恢復均屬于恢復力穩定性(

)(10)落葉闊葉林遭到嚴重破壞時，往往不易在短時間內恢復到原來的狀態，原因是其抵抗力穩定性較低(

)√××常考基礎診斷CHANG

KAO

JI

CHU

ZHEN

DUAN三、提高生態系統的穩定性提高生態系統的穩定性的措施：（1）控制對生態系統的干擾強度，在不超過生態系統的自我調節能力的范圍內，合理適度地利用生態系統。（2）對人類利用強度較大的生態系統，應給予相應的物質、能量的投入，保證生態系統內部結構與功能的協調。合理放牧封山育林建造“三北”防護林適度捕撈適量砍伐對農田生態系統要不斷施肥、灌溉，增加投入，控制病蟲害，才能保證高產出。防風固沙護田護草施肥灌溉控制病蟲害合理放牧合理放牧合理放牧合理放牧亂砍濫伐森林,土地沙漠化

我們不想再看到這樣的結果！！！！！！過度放牧，草場退化四、設計制作生態缸，觀察其穩定性1、基本原理:

在有限的空間內，依據生態系統原理，將生態系統的基本成分進行組織，構建一個人工微生態系統是可能的。2、實驗材料：蚯蚓：蝸牛、小烏龜：浮萍、水草等植物：水、土壤、陽光等：分解者消費者生產者非生物的物質和能量

生態缸中投放的幾種生物必須具有很強的生活力，成分齊全，還要考慮系統內組分及營養級之間的合適比例。制作生態缸框架用玻璃板和粘膠制作生態缸的框架鋪土注水放入動、植物密封生態缸移置生態缸觀察記錄方法步驟6.設計制作生態缸，觀察其穩定性沙土在下，含腐殖質較多的土在上依據生物生活習性合理放置每周定時觀察生態缸中生物的存活和水質變化情況將生態缸放置在光線良好的散射光下，避免陽光直射。放幾塊有孔的假山石，作為小動物棲息場所，倒水設計要求相關分析一般是封閉的材料必須透明采光應用較強的散射光宜小不宜大，缸中的水量應適宜，要留出一定的空間3、生態缸設計注意事項：防止外界生物或非生物因素的干擾為光合作用提供光能；保持生態缸內溫度；便于觀察防止水溫過高導致水生植物死亡便于操作；缸內儲備一定量的空氣思考②：生態缸的穩定性高還是低？為什么？是，因為它具有生態系統的各個組成成分低，因為生態缸中生物種類少，營養結構簡單。思考①：生態缸是不是一個生態系統？為什么？【練習】如圖所示為某同學制作的小生態瓶，據圖分析不正確的是(

)A.該生態瓶的組成成分雖比較簡

單，但其群落仍存在垂直結構B.生態瓶中生物種類稀少，沒有食物鏈存在C.為了保證生態瓶的正常運轉，瓶內浮萍、金魚

藻、螺螄和蝦的比例應適中D.在適宜的溫度和光照條件下,該生態瓶會更穩定B課堂小結生態系統的穩定性1.穩定性的原因：2.穩定性的表現：3.提高穩定性的策略：自我調節能力（1）基礎：負反饋調節（2）特點：有限的表現實質影響因素兩者聯系抵抗力穩定性恢復力穩定性抵抗干擾，保持原狀遭到破壞，恢復原狀組分數量；食物網復雜程度；自我調節能力強弱；呈負相關

特例：苔原、荒漠雙低（1）控制干擾，適度利用（2）實施物質、能量投入生態平衡生態系統的穩定性提高生態系統穩定性結構平衡功能平衡抵抗力穩定性恢復力穩定性收支平衡控制干擾程度適當物質能量的投入與營養結構復雜程度的關系生態系統的穩定性課堂小結課后練習(1)生態平衡就是生態系統的物質和能量的輸入與輸出均衡()(2)當農田里蚜蟲數量增多時，七星瓢蟲的數量也會增多，這樣蚜蟲種群數量的增長就會受到抑制，這屬于生物群落內的負反饋調節()(3)北極凍原生態系統的抵抗力穩定性低，但恢復力穩定性高()(4)“野火燒不盡，春風吹又生”說明生態系統具有抵抗力穩定性()(5)與天然林相比，人工馬尾林營養結構復雜，恢復力穩定性高()(6)適當增加某生態系統內各營養級生物的種類可提高區域生態系統自我調節能力()××√×√×1.概念辨析課后練習2.封山育林能有效提高生態系統的穩定性，是因為（

）A.封山育林控制了物質循環B.延長了生態系統中的食物鏈C.增加了生態系統中消費者數量D.使生態系統營養結構復雜性增加D3.天然森林很少發生的松毛蟲蟲害，卻經常發生在人工馬尾松林中，合理的解釋（

）A.馬尾松對松毛蟲抵抗力差B.人工林內松毛蟲繁殖能力強C.人工林成分單一，營養結構簡單D.當地氣候適于松毛蟲的生長和繁殖C二、拓展應用某江南水鄉小城，曾經是一派小橋、流水、人家的怡人景象。幾百年來，當地百姓在河流上游淘米洗菜，在下游洗澡洗衣，河水的水質一直保持良好。20世紀70年代，由于大量生活污水和工業廢水排入河道，水質惡化。20世紀90年代,當地采取措施對工業廢水排放進行控制，同時將河道支流很多入水口封閉以減少污水流入，河道內水量減少、河水流速降低，水質仍然較差。請基于對生態系統穩定性的認識，回答以下問題。1.當地百姓在河流中淘米洗菜，洗澡洗衣,為什么河水仍能保持清澈？【提示】生態系統具有抵抗力穩定性，當河水受到輕微污染(如淘米洗菜、洗澡洗衣等)時，河水能通過物理沉降、化學分解和微生物分解，很快消除污染，因此河水仍能保持清澈。第五節課后練習2.大量生活污水和工業廢水排入河道以后,為什么會引起

水質急劇下降？20世紀90年代采取的措施沒有明顯效果，

可能的原因是什么？【提示】大量生活污水和工業廢水排入水中，破壞了該生態系統的抵抗力穩定性和恢復力穩定性，河水很難恢復到原來的狀態，就會形成污染。生態系統的自我調節能力具有一定的限度，由于污染嚴重，盡管采取了治理措施，河流自身的凈化能力仍然不足以消除污染物，因此水質仍然較差。3.可以采取什么措施來改善該地河流水質？【提示】從治理已有污染的角度，可采用物理、化學、生物等方法進行治理，如機械除藻、底泥疏浚、在某些區段人工増氧、利用微生物分解污染物、利用水生植物進行生態修復等。從管理的角度，應禁止生活污水和工業廢水排入河道，或污水、廢水必須經嚴格處理才能排放；加強人們的水環境保護意識；加強執法檢査；等等。課后練習一、選擇題1.下圖是一個農業生態系統模式圖，關于該系統的敘述，錯誤的是

（

）A.沼氣池中的微生物是該生態系統的分解者B.微生物也能利用農作物通過光合作用儲存的能量C.沼渣、沼液作為肥料還田，使能量能夠循環利用D.多途徑利用農作物可提高該生態系統的能量利用效率2.在自然生態系統中，物質是能量的載體，下列敘述正確的是

（

）A.能量可驅動物質循環B.物質和能量可循環利用C.能量只能在食物鏈中流動D.能量金字塔和生物數量金字塔均可倒置第五節AC復習與提高3.生態系統中物質循環、能量流動和信息傳遞每時每刻都在進行，下列與之相關的敘述，正確的是

（

）A.物質循環往復意味著任何生態系統在物質上都是自給自足的B.能量流動是指生態系統中能量的輸入、傳遞、轉化和散失的過程C.只有生物才會對信息有反應，因此信息傳遞只發生在生物群落內部D.生態系統中的物質循環、能量流動和信息傳遞都是沿食物鏈進行的4.毛竹與榜樹、苦楮等闊葉樹形成的混交林，其穩定性比毛竹純林的高。以下分析不合理的是

（

）A.毛竹純林易發生病蟲害B.混交林中物種多樣性高C.混交林中食物網更復雜D.混交林中能量可循環利用DB復習與提高二、非選擇題1.將以下概念之間的關系分別用概念圖的形式表示出來。生態系統、食物鏈、食物網、生產者、消費者、分解者、生物群落、初級消費者、次級消費者、三級消費者、第一營養級、第二營養級、第三營養級、第四營養級。【提示】舉例如下。復習與提高2.下圖是河流生態系統受到生活污水（含大量有機物）輕度污染后的凈化作用示意圖。請據圖冋答下列問題。（1）在該河流的AB段上，溶解氧大量減少的主要原因是什么？【答案】藻類數量減少；需氧型細菌大量繁殖，溶解氧隨有機物被細菌分解而大量消耗。（2）在該河流的BC段上，藻類大量繁殖的主要原因是什么？【答案】有機物分解后形成的大量的NH4+等無機鹽離子，有利于藻類的大量繁殖。（3）水中溶解氧含量逐漸恢復的主要原因是什么？【答案】藻類通過光合作用釋放氧氣；有機物減少，需氧型細菌數量下降，因而對溶解氧的消耗量減少。（4）若釀造廠或味精廠將大量含有有機物的廢水排入該河流，對河流生態系統可能造成的最嚴重的后果是什么？【答案】河流中生物大量死亡，該生態系統的穩定性遭到破壞。復習與提高3.棉鈴蟲是棉田常見的害蟲，噴灑高效農藥可以迅速殺死棉鈴蟲，但同時也會殺死棉鈴蟲的天敵，并造成環境污染。如果放養棉鈴蟲的天敵——赤眼蜂，雖然不能徹底消滅棉鈴蟲，但是能將它們的種群數量控制在較低水平，也不會造成環境污染。哪一種做法有利于提高農田生態系統的穩定性？為什么？【答案】放養赤眼蜂。因為噴酒高效農藥、在消滅棉鈴蟲的同時，也會殺死大量的棉鈴蟲的天敵。棉鈴蟲失去了天敵的控制，就容易再度爆發。在棉田中放養赤眼蜂，由于棉鈴蟲和赤眼蜂在數量上存在相互制約的關系，因此能夠將棉鈴蟲的數量長期控制在較低水平。從這個角度看，這種做法有利于提高農田生態系統的穩定性。4.有科學家指出：“沒有物質，什么都不存在；沒有能量，什么都不會發生；沒有信息，任何事物都沒有意義。”在生態系統中，物質、能量和信息是這樣起作用的嗎？在細胞、個體、種群、群落等層次，它們所起的作用也是這樣的嗎？試舉例談談對這句話的理解。【提示】生命有物質性，即生命體都是物質實體，因此物質是生命的基礎。在生態系統中，生物體都是由物質組成的，其生命活動所需要的物質都來自環境，沒有物質，什么都不存在。生命活動會消耗能量，能量驅動生命活動的有序進行，因此能量流動是生態系統的動力，沒有能量，生命活動都不能正常進行，因此可以說什么都不會發生。信息調節保證了生命活動的有序進行，沒有信息，生命系統難以維系和運轉。例如，如果沒有視覺、聽覺或嗅覺等方面的信息，捕食者就無法捕獲獵物，獵物即使近在咫尺也毫無意義。從這個角度看，沒有信息，任何事物都沒有意義了。在細胞、個體、種群、群落、生態系統等各個層次，物質、能量、信息都發揮著作用，盡管有細微差別，但大體上是一致的，不論在哪個層次，生命都是物質、能量、信息的統一體。復習與提高【練習】下圖為河流生態系統受到生活污水（含有大量有機物）輕度污染后的凈化過程示意圖，據圖回答：（1）在河流的AB段上，溶解氧大量減少的主要原因是？

藻類減少，需氧型細菌大量繁殖，溶解氧隨有機物被細菌分解而大量消耗。（2）在河流的AB段上，藻類大量繁殖的主要原因是什么？有機物分解后形成大量的NH4+等無機鹽離子，有利于藻類的大量繁殖。（3）水中溶解氧含量逐漸恢復的主要原因是什么？藻類通過光合作用釋放O2，有機物減少，需氧型細菌數量下降，因而對溶解氧的消耗量減少。（4）若釀造廠或味精廠將大量含有有機物的廢水排入該河流，對河流生態系統可能造成的最嚴重后果是什么？請運用生態平衡原理分析造成這種后果的原因。因為生態系統的自我調節能力有一定的限度，當外來干擾超過這個限度時，生態平衡就會遭到破壞。河流中的生物大量死亡，生態平衡遭到破壞；1,生態系統的穩定性包括抵抗力穩定性和恢復力穩定性。判斷下列相關表述是否正確。(1)溫帶針闊葉混交林比熱帶雨林的抵抗力穩定性低()(2)不同的生態系統,抵抗力穩定性和恢復力穩定性的強度不同()2.封山育林能有效提高生態系統的穩定性,是因為()A.封山育林控制了物質循環

B.延長了生態系統中的食物鏈C.增加了生態系統中消費者數量

D.使生態系統營養結構復雜性增加√√D3,天然森林很少發生的松毛蟲蟲害,卻經常發生在人工馬尾松林中,合理的解釋是()A.馬尾松對松毛蟲抵抗力差B.人工林內松毛蟲繁殖能力強C.人工林成分單一,營養結構簡單D.當地氣候適于松毛蟲的生長和繁殖C3.可以采取什么措施來改善該地河流水質?從治理已有污染的角度,可采用物理、化學、生物等方法進行治理,如機械除藻、底泥疏浚、在某些區段人工增氧、利用微生物分解污染物、利用水生植物進行生態修復等。從管理的角度,應禁止生活污水和工業廢水排入河道,或污水、廢水必須經嚴格處理才能排放;加強人們的水環境保護意識;加強執法檢查;等等。2.大量生活污水和工業廢水排入河道以后,為什么會引起水質急劇下降?20世紀90年代采取的措施沒有明顯效果,可能的原因是什么?大量生活污水和工業廢水排入水中,破壞了該生態系統的抵抗力穩定性和恢復力穩定性,河水很難恢復到原來的狀態,就會形成污染。生態系統的自我調節能力具有一定的限度,由于污染嚴重,盡管采取了治理措施,河流自身的凈化能力仍然不足以消除污染物,因此水質仍然較差。一、選擇題1.下圖是一個農業生態系統模式圖,關于該系統的敘述,錯誤的是()A.沼氣池中的微生物是該生態系統的分解者存的能量B.微生物也能利用農作物通過光合作用儲循環利用C.沼渣、沼液作為肥料還田,使能量能夠D.多途徑利用農作物可提高該生態系統的能量利用效率C太陽農作物沼氣池家畜人沼渣沼液飼料食物秸稈糞便糞便食物2.在自然生態系統中,物質是能量的載體,下列敘述正確的是()A.能量可驅動物質循環B.物質和能量可循環利用C.能量只能在食物鏈中流動D.能量金字塔和數量金字塔均可倒置3.生態系統中物質循環、能量流動和信息傳遞每時每刻都在進行,下列與之相關的敘述,正確的是()A.物質循環往復意味著任何生態系統在物質上都是自給自足的B.能量流動是指生態系統中能量的輸入、傳遞、轉化和散失的過程C.只有生物才會對信息有反應,因此信息傳遞只發生在生物群落內部D.生態系統中的物質循環、能量流動和信息傳遞都是沿食物鏈進行的AB4·毛竹與栲樹、苦褚等閣葉樹形成的混交林,其穩定性比毛竹純林的高。以下分析不合理的是（）A.毛竹純林易發生病蟲害B.混交林中物種多樣性高C.混交林中食物網更復雜D.混交林中能量可循環利用D生態系統非生物環境生物群落生產者消費者分解者第一營養級初級消費者次級消費者三級消費者第二營養級第三營養級第四營養級屬于屬于屬于屬于構成食物鏈構成食物網2.下圖是河流生態系統受到生活污水(含大量有機物)輕度污染后的凈化作用示意圖。請據圖回答下列問題。(1)在該河流的AB段上,溶解氧大量減少的主要原因是什么?藻類數量減少;需氧型細菌大量繁殖,溶解氧隨有機物被細菌分解而大量消耗。(2)在該河流的BC段上,藻類大量繁殖的主要原因是什么?有機物分解后形成的大量的NH4+,等無機鹽離子,有利于藻類的大量繁殖2.下圖是河流生態系統受到生活污水(含大量有機物)輕度污