生態系統的穩態與調節【學習目標】1、 區分生態系統的抵抗力穩定性和恢復力穩定性，明確二者的區別和聯系。2、 闡明生態系統的自我調節能力。3、 概述生物多樣性保護的意義和措施。【要點梳理】要點一、生態系統穩態（穩定性）的理解生態系統的穩定性是生態系統發展到一定階段，它的結構和功能能夠保持相對穩定時，表現出來的保持或恢復自身結構和功能相對穩定的能力，可從以下幾方面來理解：（1）結構的相對穩定：生態系統中動、植物種類及數量一般不會有太大的變化，一般相關種群數量呈現周期性變化，可用如下圖曲線表示：（2）功能的相對穩定：生物群落的能量輸入與輸出保持相對平衡，物質的輸入與輸出保持相對平衡。要點二、生態系統的穩態（穩定性）1、 抵抗力穩定性抵抗力穩定性是指生態系統抵抗外界干擾并使自身結構和功能保持原狀的能力。生態系統的抵抗力穩定性是與生態系統的自動調節能力大小有關的。2、 恢復力穩定性恢復力穩定性是指生態系統在遭到外界干擾因素的破壞以后恢復到原狀的能力。如：人類活動能夠破壞草原生態系統的穩定性，但當人類停止破壞活動后，草原在幾年后會恢復原貌的現象。一般來說，熱帶雨林抵抗干擾和保持穩定狀態的能力比苔原生態系統強。但是，熱帶雨林一旦受到嚴重破壞（如過度采伐），它要恢復到原狀的時間就非常漫長；而苔原生態系統在受到嚴重破壞后，恢復時間就比較短。這就是說，就抵抗力穩定性來說，熱帶雨林比苔原高；而就恢復力穩定性來說，苔原則比熱帶雨林高。就同一類型的生態系統來說，抵抗力和恢復力也因生態系統所處的發育階段而有差別。一般來說，頂極群落的抵抗力強，恢復能力弱；發展中的群落的恢復力強，抵抗力弱。3、 抵抗力穩定性和恢復力穩定性的關系

抵抗力穩定性恢復力穩定性影響因素生態系統的成分越復雜，抵抗力穩定性越強生態系統的成分越簡單，則越容易恢復，與自身調節能力有關聯系（1）相反關系，抵抗力穩定性強的生態系統，恢復力穩定?\ □亢力穩定性性差，反之亦然 性X/ 族復力穩定性（2）一者是同時存在于同一系統中的兩種截然不同的作用 ——.營養結構復雜程度力，它們相互作用共同維持生態系統的穩定如右圖所示要點三、生態系統穩態的調節1、含義當生態系統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，這種變化又反

過來影響最初發生變化的那種成分的現象。其中包括正反饋和負反饋，負反饋調節在生態系統中普遍存在。2、負反饋調節（1） 作用：是生態系統自我調節能力的基礎，能使生態系統達到和保持平衡的狀態。（2） 結果：抑制和減弱最初發生變化的那種成分所發生的變化。（3） 實例：森林中的食蟲鳥和害蟲的數量變化。 ?鳥數量增加 鳥數量下降一＞II鳥食*7增加鳥因饑餓死亡鳥吃少量害蟲鳥吃大量害蟲L害蟲減少 害蟲增加V 3、正反饋調節（1） 作用：使生態系統遠離平衡狀態。（2） 結果：加速最初發生變化的那種成分所發生的變化。（3） 實例：若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，污染會越來越嚴重，魚類的死亡速度也會越來越快。4、生態系統的自動調節能力與生態系統營養結構的關系成分單純決定因素成分單純決定因素Y ；I營養結構簡單v自動調節能力小V抵抗力穩定性低成分復雜決定因素T ]I營養結構復雜自動調節能力大抵抗力穩定性高生態系統的穩定性常常與生態系統的營養結構聯系起來考慮，因此把握食物鏈、食物網中各種生物之間的變化關系尤為重要。其特點如下：（1） 食物鏈越短，營養結構越穩定。（2） 生產者越多，營養結構越穩定。（3） 生物種類越多，營養結構越穩定。（4） 生物關系越復雜，營養結構越穩定。這四點要綜合考慮。要點詮釋：生態系統的自動調節能力與自身的成分和營養結構呈正相關。生態系統的自動調節能力與抵抗力穩定性呈正相關，與恢復力穩定性呈負相關。抵抗力穩定性高低比較：海洋生態系統＞熱帶雨林＞溫帶草原＞極地荒漠。恢復力穩定性正好與其相反。某一生態系統在徹底破壞之前，受到外界干擾遭到一定程度的破壞而恢復的過程，應視為抵抗力穩定性，如河流收到輕度污染的凈化；若遭到徹底破壞，則恢復過程應視為恢復力穩定性，如火災后草原的恢復等。5、生態缸的設計制作及結果的觀察與分析（1） 制作小生態缸的目的：探究生態系統保持相對穩定的條件。（2） 小生態缸的設計要求及分析。設計要求相關分析生態缸必須是封閉的防止外界生物或非生物因素的干擾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（具有生產者、消費者和分解者）生態缸中能夠進行物質循環和能量流動，在一定時期內保持穩定。生態缸的材料必須透明為光合作用提供光能；保持生態缸內溫度；便于觀察生態缸宜小不宜大，缸中的水量應占其容積的4便于操作；缸內儲備一定量的空氣/5，要留出一定的空間—生態缸的采光用較強的散射光防止因水溫過高而導致水生植物死亡(3)生態缸穩定性觀察與分析。觀察穩定性，可通過觀察動植物的生活情況、水質變化、基質變化等判斷生態系統的穩定性。生態缸中雖然成分齊全，生產者、消費者和分解者之間可以進行能量流動和物質循環，但是由于生態缸中的生態系統極為簡單，自我調節能力極差，所以抵抗力穩定性極低，生態系統的穩定性極易被破壞。因此，生態缸內的生物只能保持一定時間的活性。如果生態缸是一個開放的生態系統，則生態系統的成分復雜，自我調節、自我修復和自我延續的能力強，在沒有巨大外界環境干擾的情況下會長期保持相對穩定。6、提高生態系統的穩定性的措施【高清課堂：生態系統的穩態與調節399162提高生態系統的穩定性的措施】保持與提高生物數量，保護生物多樣性(生物多樣性包括：物種多樣性、遺傳多樣性、生態系統多樣性)對生態系統的利用要適度，不能超過其自動調節能力。要點五、生態環境的保護1、全球性的環境問題生態環境的特點：生態環境具有全球性，主要原因是因為物質循環的全球性。溫室效應。溫室氣體：CO2、CH4、氮的氧化物等氣體，其中CO2是主要氣體，約占60%左右。原理：溫室氣體層可以讓陽光、可見光透過，但對地球向宇宙釋放的紅外線起阻礙作用，并吸收轉化為熱量，使地球表面溫度升高。主要來源：煤、石油、泥炭等化石燃料的大量燃燒。主要危害：全球變暖，冰川融化，海平面上升，干旱范圍擴大。預防措施：大力植樹種草；減少化石燃料燃燒，開發潔凈新能源臭氧層破壞臭氧層作用：阻擋日光中大部分紫外線，使生物能夠登陸成功，并在陸地上正常地存活下去。破壞原因：氟利昂等物質的大量排放。機理：氟利昂遇紫外線即放出氯，氯破壞臭氧分子的能力極強，一個氯原子能破壞10萬個臭氧分子。危害：皮膚癌和白內障患病率上升，植物光合作用受到抑制。酸雨形成原因：主要是硫的氧化物溶于雨水而降落至土壤或水體中，酸雨雨水的pHV5.6。來源：煤、石油等化石燃料的大量燃燒，森林火災等。危害：植物種子發芽率和幼苗成熟率降低，影響光合作用效率；魚卵不能正常孵化；危害建筑物及工業設備；引起人的呼吸道疾病。（4） 海洋污染來源：生活污水、工業污水進入水體，海洋運輸時石油泄漏和傾倒污染物。表現：富營養化。結果：若表現在海洋中稱為赤潮，若表現在湖泊等淡水流域稱為水華。（5） 土地荒漠化原因：植被破壞是土地荒漠化的主要原因，如草原的過度放牧，草原植被遭到破壞；有益動物大量減少，病蟲害嚴重，使草原植被退化；原始森林和三北防護林被破壞。后果：沙塵暴遮天蔽日，毀壞力極強。治理措施：合理利用和保護現有草原；部分地區退耕還林、還草；大量營造草場、灌木林和防護林，以林護草，草林結合。（6） 水資源短缺（7） 生物多樣性銳減原因：生存環境的改變和破壞；掠奪式地開發和利用；環境污染；外來物種入侵或引種到缺少天敵的地區。2、生物多樣性及其原因分析⑴「多樣性樣性:三遺傳信息的總和，包括地球上所有動物、植物、微生物個體的基因I,物種多樣性：指地球上生命有機體的多樣性，目前被描述的物種約175萬種II生態系統多樣性：指生物圈中生態環境、生物群落和生態過程的多樣性（2）多樣性原因分析。從分子水平看：DNA（基因）的多樣性一轉宇蛋白質多樣性一＞生物性狀多樣性（根本原因）翻譯（直接原因） （即生物多樣性）從進化角度看：物種多樣性與生態系統多樣性主要是生物的不定向變異與定向選擇在進化過程中共同作用的結果。3、生物多樣性的價值、保護與利用（1） 多樣性價值分類。潛在價值：目前人類尚不清楚的價值間接價值（生態價值）：如生物多樣性在水土保持、蓄洪防旱、氣候調節等方面的作用直接價值：如食用、藥用、工業原料、觀賞、科研等（2） 生物多樣性的保護。保護生物多樣性關鍵是協調好人類與生態環境的關系a.控制人口增長；b.合理利用資源；c.防治環境污染。此外還要加強立法及宣傳活動。具體保護措施。就地保護：主要指建立自然保護區或風景名勝區，這是最有效的保護措施。易地保護：從原地遷出，在異地建立植物園、動物園、瀕危動物繁育中心。C.利用生物技術保護：建立精子庫、種子庫一一保護瀕危物種的基因；利用人工授精、組織培養、胚胎移植一一保護珍稀瀕危物種。堅持“可持續發展”和“合理利用”是最好的保護對于生物多樣性的保護與利用要防止兩個極端：避免盲目掠奪式開發利用，堅持可持續發展的觀念。避免禁止開發和利用，堅持合理開發是最好的保護，如規定禁漁期和禁漁區、退耕還林（草、湖）等。【典型例題】類型一：生態系統的穩態（穩定性）例1、下列有關生態系統穩定性的說法正確的是（ ）。生態系統穩定性是指生態系統所具有的保持自身結構和功能相對穩定的能力森林生態系統的恢復力穩定性較強草原生態系統的恢復力穩定性比森林生態系統弱在草原上適當栽種防護林，可以有效地提高草原生態系統的抵抗力穩定性【答案】D【解析】選項A只闡明了生態系統保持自身結構和功能相對穩定的能力，還應包括恢復自身結構和功能相對穩定的能力。選項B森林生態系統受破壞后恢復能力較弱。選項C草原比森林受破壞后更易恢復。選項D在草原上適當栽種防護林后，使草原生態系統結構更復雜，具備一定的防風固沙能力，因而能有效地提高草原生態系統的抵抗力穩定性。【總結升華】本題考查生態系統的穩定性，考查同學們的理解能力。【舉一反三】：【變式一】自然條件下，生態系統能夠在一段時間內保持穩定性，其主要原因是( )。具有復雜的營養結構能量的收支隨季節而波動物質循環和能量流動能反復進行生態系統具有一定的自動調節能力【答案】D【解析】生態系統發展到一定階段，能夠在一段時間內保持相對的穩定性，主要在于生態系統具有一定的維持自身相對穩定的能力，即一定的自動調節能力。【變式二】農田生態系統比自然生態系統恢復力穩定性高的原因是( )。人的作用非常突出需要人類不斷地播種、施肥、灌溉、田間管理等勞動種植的植物種類少，營養結構簡單其產品運輸到系統以外類型二：生態系統穩定性的原理應用例2、水族箱是一個人工生態系統，請運用已學知識說明水族箱的設計原理：水族箱至少一面由透明材料制成，原因是。水族箱一般在較長時間內不需要喂食和通氧，請說明其原因。水族箱中應包括哪些生物類群?它們分別起什么作用？應按照什么規律來設計水族箱中各類生物的數量并請說明原因。【答案】水族箱內的綠色植物需光才能正常生活一是綠色植物的光合作用可以釋放氧氣，為系統供氧；二是生產者為消費者提供食物，生產者和消費者同時為分解者提供食物，分解者又為生產者提供光合作用所需的無機物，這樣的物質循環可以維持較長時間。水族箱內應包括：①生產者(水生綠色植物)②消費者(水生動物等)；③分解者(異養腐生生物)。應按照十分之一規律來設計，因為一個種群的物質和能量其90%被自身所消耗，遺留的約10%可以被高一營養級的種群所利用，所以水族箱中綠色植物的數量應是植物性動物的10倍，植食性動物的數量應是肉食性動物的10倍。【解析】水族箱的設計應按照設計生態系統的一般方法進行，關鍵是要使生態系統內的物質循環和能量流動能正常進行，而且要有外援性的能量補充。在封閉系統內物質循環無損失，但能量有不斷地向外輻射的

過程。生態系統各構成成分必須是完整的，數量可以少些，但不能缺乏，否則生態系統將無法維持正常運彳亍。【舉一反三】：【變式一】圖甲是兩個農業生態系統的結構模式圖。圖a中農作物為人類提供的食物量、為家禽和家畜提供的飼料量，都與圖b相同。(1)請根據圖a、圖b所示生態系統的結構，在圖乙中用箭頭完成這兩個生態系統的能量流動圖解(各種生物的呼吸作用耗能和圖中未標出的分解者耗能可不標出)。(2)圖所示生態系統的能量能夠更多地被人類利用，原因是【答案】(2)b，圖b所示生態系統中流向分解者的能量，還有一部分可以以生活能源或食物中化學能的形式被人類再度利用【解析】圖a為普通的農業生態系統結構模式圖。圖b為新興的“生態農業”結構模式圖，它是一個人工建立的高產穩定農業生態系統。若與圖a相比，在圖b的系統中建立起了更加有益于人類的新生態平衡。圖b的生態系統最突出的特點就是流向分解者的能量，并不是全部以分解者的呼吸熱而散失，其中有一部分進入分解者的代謝產物之一一一沼氣中，這部分化學能可以為人類的生活提供能源；另外，還有一部分流向分解者的能量為食用菌所利用，以食物中化學能的形式又被人類再利用。【變式二】下圖是一個較為理想的人工生態系統。雞糞中含有較多的營養物質，未被利用，干制后添加其他飼料可以喂豬。豬糞可以用來“籠養蠅蛆”，又可作為農田肥料，蠅蛆還可用來喂雞和養蝎子。請分析說明:建立這一人工生態系統的目的是。在該人工生態系統中起決定作用的是。豬糞經過作用被植物利用。豬糞中的氨經過作用，形成，被植物吸收。該人工生態系統功能的維持，取決于它的動態平衡。【答案】最充分地強調能量流動關系，使能量流向對人類最有益的部分農作物分解者的分解硝化細菌的化能合成硝酸鹽物質循環和能量流動【解析】圖示的人工生態系統注重物質和能量的多層分級利用，系統物質轉換率高，使能量盡量多地流向對人類有益的部分。類型三：生態環境的保護例3、