生態系統的穩定性【課前復習】復習、鞏固關于生態系統的概念、類型、結構和功能，弄清各種生態系統的成分、結構，知道它們如何通過能量流動和物質循環建立起有機的聯系，形成一個統一的整體。溫故會做了，學習新課才能有保障1表示一個生態系統食物關系時，往往得到的是網狀的復雜結構，這是由于A生產者的數量最多B消費者不只以一種食物為食C生態系統的物質流失D能量在各級營養級中逐漸遞減解析：在一個生態系統中，生物的種類越多，個體數量越龐大，其中的食物就越多，彼此間的聯系也就越復雜。因為一種綠色植物可能是多種草食動物的食物，而一種草食動物既可以吃多種植物，又可能成為多種肉食動物的捕食對象，從而使各條食物鏈彼此交錯，形成食物網。答案：B2種群密度和群落結構常有劇烈變化的自然系統是A森林生態系統B湖泊生態系統C海洋生態系統D草原生態系統解析：森林生態系統動植物種類繁多，群落結構復雜，種群密度和群落結構能夠長期處于較穩定的狀態。湖泊生態系統中屬于淡水生態系統，水域中動植物種類較多，淺水區(層)、深水層、底層生物分布相對穩定。海洋生態系統占地球表面積的70%，是一個非常巨大的生態系統、結構層次復雜，種類繁多，自動調節能力和穩定性最強。只有草原生態系統分布在干旱地區，動植物種類相對較少，群落結構相對簡單，在不同季節或年份，降雨量很不均勻，因此，種群密度和群落的結構常常發生劇烈變化。答案：D知新先看書，再來做一做1生態系統穩定性的概念生態系統所具有的保持或恢復_和_相對穩定的能力。生態系統的穩定性包括_和_等方面。2抵抗力穩定性（1）概念：抵抗力穩定性是指生態系統抵抗_并使自身的_和功能保持原狀的能力。（2）內部因素：生態系統之所以具有抵抗力穩定性，是因為生態系統內部具有一定的_。（3）抵抗力穩定性的高低生態系統的成分越_，營養結構越_，自動調節能力就_，抵抗力穩定性就_；生態系統中各營養級的生物種類_，營養結構越_，自動調節能力就_，抵抗力穩定性就越高。3恢復力穩定性（l）概念：恢復力穩定性是指生態系統在遭到外界干擾因素的_以后恢復到原狀的能力。（2）抵抗力穩定性和恢復力穩定性的關系抵抗力穩定性與恢復力穩定性之間往往存在著_的關系，抵抗力穩定性較高的生態系統，恢復力穩定性就較低，反之亦然。4提高生態系統的穩定性應當針對各種生態系統的_，采取相應的對策，保持各種生態系統的相對穩定。【學習目標】1理解生態系統穩定性的概念。2理解抵抗力穩定性和恢復力穩定性。3理解提高生態系統的穩定性的原理及方法。【基礎知識精講】課文全解：本小節主要學習生態系統穩定性的概念、抵抗力穩定性、恢復力穩定性和提高生態系統的穩定性等知識。生態系統穩定性，教材是利用著名的“生物圈號”實驗室引出的。關于生態系統穩定性的概念，教材主要闡述了這樣幾個要點：生態系統的結構和功能總是處于不斷變化過程中的，生態系統的穩定只是相對的穩定；生態系統的穩定性是指生態系統所具有的一種能力，而不是一種狀態，這是它與生態平衡的區別；生態系統的穩定性包括抵抗力穩定性和恢復力穩定性等方面。關于抵抗力穩定性，教材分析了抵抗力穩定性的原因，講述了不同類型生態系統的抵抗力穩定性的特點。關于恢復力穩定性，教材首先通過實例闡明了恢復力穩定性的概念，然后講述了抵抗力穩定性與恢復力穩定性的關系，說明這兩種穩定能力同時存在于生態系統中且存在相反的關系，與生態系統結構的復雜程度有著密切的聯系。如何提高生態系統的穩定性，教材又一次提到了“生物圈號”實驗室的實例，指出保持各種生態系統穩定性的必要性，接著舉例講述了保護生態系統穩定性的一些措施。并說明人類要想生存和發展，就要想法保護生態系統穩定性。綜上所述，本小節的知識結構如下：問題全解：117如何理解“生物圈號”實驗？（1）科學家們之所以建造“生物圈號”，是為了深入研究生態系統的結構和功能，并試驗人類離開地球能否生存。（2）“生物圈號”中有微型的森林、沙漠、農田、海洋、溪流；有土壤、水源、空氣、陽光、多種多樣的動植物和微生物等成分。非生物的物質和能量、生產者、消費者和分解者應有盡有。（3）在實驗過程中，“生物圈號”由于土壤中的碳與氧氣反應生成二氧化碳，部分二氧化碳又與建造“生物圈I號”的混凝土的鈣反應生成碳酸鈣，導致氧氣含量由21%下降到14%，二氧化碳含量猛增。同時，昆蟲中除了白蟻、蟑螂和蟈蟈外都基本死亡，食物鏈等營養結構聯系中斷；靠花粉傳播繁殖的植物都滅絕了，糧食嚴重減少。118如何理解生態系統的穩定性以及抵抗力穩定性和恢復力穩定性含義？生態系統所具有的保持或恢復自身結構和功能相對穩定的能力，叫做生態系統的穩定性，它包括抵抗力穩定性和恢復力穩定性兩個方面。生態系統穩定性是生態系統發展到一定階段的產物，或者說是生態系統發展到成熟穩定狀態時而具有的一種“自穩”能力。任何一個生態系統不僅具有一定的結構，而且執行一定的功能。其中，生態系統的營養結構是能量流動和物質循環的渠道，完善的營養結構是保障能量流動和物質循環暢通運行的結構基礎；而能量流動和物質循環又能使生態系統的四種成分緊密地聯系在一起，有利于形成典型的食物鏈關系，推動生態系統的生存與發展。當生態系統發展到一定階段時，它的結構與功能能夠保持相對穩定。例如，原始森林生態系統是經過千百年來形成的，盡管其中的生物生生死死，遷入遷出，無機環境也在不斷變化，但從某一階段來看，該系統內各種生物的種類和數量總是大體相同的。這說明原始森林生態系統在結構上達到了相對穩定，表現為生物的種類組成、數量比例保持相對穩定 (如圖871)。生態系統的結構決定著它的功能。因此，原始森林生態系統的能量流動和物質循環也能夠保持相對穩定，即能量和物質的輸入和輸出趨于平衡。圖871當生態系統的結構和功能都達到相對穩定時，生態系統就能夠在一定限度內抵抗外界干擾并使自身的結構和功能保持原狀。即具有抵抗力穩定性。或者當生態系統在遭到外界干擾因素的破壞以后能夠恢復到原狀，即具有一定的恢復力穩定性。119生態系統穩定性的原理是什么？如何保護？生態系統之所以具有抵抗力穩定性，是因為生態系統內部具有一定的自動調節能力，而自動調節能力又取決于生態系統自身的凈化能力(抗污染)和完善的營養結構 (抗干擾)。凈化作用包括物理沉降、化學分解和生物分解三個方面。它是河流生態系統抵抗環境污染的有效途徑。其中，生物分解主要以微生物為主，微型動物為輔，某些植物也有這種功能，水環境中的有機污染物通過水生生物的分解和富集，轉化為無害而穩定的無機物質，有些物質可成為細胞結構的組成成分，使其濃度下降，變有毒物質為無毒物質。例如，工廠廢水剛排入河流時，酚、氰等有毒物質含量很高，隨著河水向下游流動，其濃度逐漸降低，這是由河流生態系統的自凈作用引起的。完善的營養結構使生態系統具有一種反饋調節機制，進而抵抗外界干擾，維持自身穩定，例如，在森林生態系統中，當害蟲數量增加時，林木的生長自然受到危害，但食蟲鳥類由于食物豐富數量也增多，這樣害蟲的種群增長就會受到抑制。出現了“有蟲不成災”的現象。由此可見，森林生態系統的抵抗力穩定性取決于“林木植食害蟲食蟲鳥類”這條食物鏈的反饋調節。又如，在一個草原生態系統中，每逢美洲兔大量繁殖之時，草原中的猞猁也會繼而大量繁殖，隨著猞猁大量捕食美洲兔，美洲兔數量減少了，猞猁的數量也隨之減少(圖872)。圖872生態系統的自動調節能力有大有小，因此抵抗力穩定性有高有低。例如，純馬尾松林容易發生松毛蟲的暴發性危害，而由兩種或兩種以上喬木樹種組成的混交林，這種單一性蟲害就不容易發生。這說明純馬尾松林抵抗力穩定性較低，而混交林抵抗力穩定性較高。那么，生態系統抵抗力穩定性的高低是由什么決定的?從上面實例不難看出，混交林內生物種類較多，因此形成的食物鏈、食物網結構復雜，可以有多種天敵來控制一種害蟲數量的發展。一般地說，生態系統的成分越單純，營養結構越簡單，自動調節能力就越小，抵抗力穩定性就越低；相反，生態系統中各個營養級的生物種類越多，營養結構越復雜，自動調節能力就越大，抵抗力穩定性就越高。與此同理，一個生態系統的結構越復雜，這個生態系統所能容納有毒物質的量也就越大，抵抗污染的能力也就越強。總之，生物多樣性越強，生態系統的抵抗力穩定性就越高。因此，我們要保護生物多樣性，破壞生物多樣性就等于破壞生態系統的穩定性。例如，無節制地獵捕草原上的黃鼬、狐等動物，就會使鼠因失去天敵的控制而數量猛增，從而導致草原的退化。保護生態系統的穩定性，還必須保護那些益蟲、益鳥免遭捕殺，否則就會破壞由它們千百年來自然形成的食物鏈，致使生態系統喪失自動調節能力的結構基礎。例如，前幾年，我國某地區由于大肆捕捉青蛙，用來喂養肉雞，使得該地區的青蛙幾乎瀕于絕滅。結果粘蟲在麥田里大量繁殖，造成小麥嚴重減產。這證明大肆捕捉青蛙破壞了“小麥粘蟲青蛙”這條食物鏈，導致該生態系統抵抗力穩定性的喪失。雖然生態系統內部具有自動調節能力，但這種自動調節能力是有一定限度的。當外界干擾因素特別強時，就會破壞生態系統的營養結構，其自動調節能力就會降低甚至消失，最終導致生態系統抵抗力穩定性減弱或者喪失。例如，過度放牧會造成草原退化；河流被嚴重污染，導致水生生物大量死亡等。但是，生態系統在遭到外界干擾因素的破壞以后，一旦停止這種干擾，經過一段時間后，能夠恢復到原來的狀態，即生態系統具有一定的恢復力穩定性。例如，如果停止污染物的排放，河流生態系統通過自身的凈化作用，還會恢復或接近原狀。一片草地發生火災后。第二年又會長出茂密的草本植物。正所謂“野火燒不盡，春風吹又生”。生態系統的穩定性及其原理如圖873圖873總之，生態系統既具有抵抗力穩定性，又具有恢復力穩定性，以保持或恢復自身結構和功能的相對穩定。實際上，生態系統的穩定性也是生態系統發展到一定階段，其結構和功能達到相對穩定狀態時的必然產物。一般地說，抵抗力穩定性較高的生態系統，恢復力穩定性就較低，反之亦然。例如，森林生態系統的抵抗力穩定性比草原生態系統高。但是它的恢復力穩定性要比草原生態系統低得多。因此。要禁止對森林的亂砍濫伐，以保護其穩定性。120如何理解抵抗力穩定性與恢復力穩定性之間的相互關系?以森林生態系統與草原生態系統為例：森林生態系統動植物種類繁多，群落的結構復雜，當系統受到外界的擾動，某種動物數量大量減少甚至絕跡，處于同一營養級的動物還可彌補，因為營養結構復雜，其自動調節能力強，抵抗力穩定性就強。當外界干擾超過生態系統的自動調節能力，比如發生森林大火，森林生態系統遭到破壞，要恢復到火災前的狀態就相當困難，所需的時間亦長，即恢復力穩定性弱。草原生態系統動植物種類少，群落的結構簡單，某種動物數量減少或絕跡，可能造成系統內能量流動和物質循環受阻，因營養結構簡單，其自動調節能力小，抵抗力穩定性弱。當草原生態系統遭遇火災，受到破壞，短時間即可恢復到火災前的狀態，“野火燒不盡，春風吹又生”講的就是這個道理，即恢復力穩定性強。【學習方法指導】本節的學習重在結合實際，例如森林生態系統、北極苔原生態系統、草原生態系統以及河流生態系統等進行分析、討論。然后歸納總結出生態系統穩定性的概念、類型及其差異性等內容。【知識拓展】生態系統如何實現自動調節？生態系統普通存在著反饋調節現象。什么是反饋?當生態系統中某一成分發生變化的時候，它必然會引起其他成分出現一系列的相應變化，這些變化最終又反過來影響最初發生變化的那種成分，這個過程就叫做反饋。反饋有兩種類型，即負反饋和正反饋。負反饋是比較常見的一種反饋，它的作用是能夠使生態系統達到和保持平衡或穩定狀態，反饋的結果是抑制和減弱最初發生變化的那種成分所發生的變化。例如，如果草原上的食草動物因為遷入而增加，植物就會因為受到過度啃食而減少，植物數量減少以后，反過來就會抑制動物的數量。另一種反饋叫做正反饋，正反饋是比較少見的，它的作用剛好與負反饋相反，即生態系統中某一成分的變化所引起的其他一系列的變化，反過來不是抑制而是加速最初發生變化的成分所發生的變化，因此正反饋的作用常常使生態系統遠離平衡狀態或穩態。在自然生態系統中正反饋的實例不多，下面我們舉出一個例子加以說明：如果一個湖泊受到了污染，魚類的數量就會因為死亡而減少，魚體死亡腐爛后又會進一步加重污染并引起更多魚類死亡。因此，由于正反饋的作用，污染會越來越重，魚類的死亡速度也會越來越快。從這個例子中我們可以看出，正反饋往往具有極大的破壞作用，但是它常常是爆發性的，所經歷的時間也很短。從長遠看，生態系統中的負反饋和自我調節將起主要作用。【同步達綱訓練】1在草原上人工種草，為了防止鳥把草籽吃掉，用網把試驗區罩上，后來發現，草的葉子幾乎被蟲吃光，而沒加網罩的草地反而長得較好。造成這種現象的原因是A植被破壞B環境污染C食物鏈被破壞D缺水干旱2生態系統能夠保持穩定的原因主要是A相對穩定的物質循環B缺水干旱C自動調節能力D食物鏈被破壞3什么措施能提高生態系統的抵抗力穩定性A減少捕食者和寄生生物數量B使消費者和生產者的數量保持平衡C增加物種數量D限制一個演替系列的演替過程4在一個生態系統中，a、b、c、d四種生物，由于食物關系形成如下幾種結構，其中最穩定的是5下列哪一生態系統的抵抗力穩定性最小A溫帶草原生態系統B北極凍原生態系統C熱帶雨林生態系統D北方針葉林生態系統6自然林區的馬尾松一般不會發生大面積蟲害，但有些人工馬尾松林常會發生嚴重的松毛蟲危害，其原因是A松毛蟲繁殖能力強B馬尾松抗害蟲能力差C營養結構簡單D氣候適宜松毛蟲生長7下列生態系統中自動調節能力最弱的是A天然落葉林B天然常綠林C人工純種林D人工混交林8下列幾種生態系統中，自動調節能力最大的是A溫帶草原B溫帶落葉林C北方針葉林D熱帶雨林9數百年前我國黃土高原原有茂密的森林，后來卻成了荒山禿嶺，主要原因是A北方寒流長期侵襲B過度開發破壞了生態平衡C長年旱災，赤地千里D地殼運動頻繁10假定在一個由草原、鹿和狼組成的相對封閉的生態系統中，把狼殺絕，鹿群的數量將會A迅速上升B緩慢上升 C保持相對穩定D上升后又下降11西部大開發必須注意改善和保護西部的生態環境，實施可持續發展戰略。（1）生物與環境之間的關系包括生物與無機環境和生物與有機環境兩大類：其中無機環境包括_。A陽光、溫度、水、動物等B大氣、水、土壤、植物等C溫度、水、地形、微生物等D陽光、溫度、水、土壤等（2）在一定的時間和空間內，生物群落與無機環境之間，通過不斷的_和_而構成的有機整體稱為生態系統。（3）當生態系統達到動態平衡時，它能通過自動調節來維持正常功能。這種調節能力有大有小，生態系統的營養結構越復雜，各個營養級的_越多，自動調節能