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第3章 生态系统及其稳定性
第5节　生态系统的稳定性
课时目标 1.运用稳态与平衡观，分析生态平衡的特征和生态系统的稳定性。(生命观念)
2．运用模型与建模的方法，分析抵抗力稳定性、恢复力稳定性的关系和机理。(科学思维)
3．设计制作生态缸，观察其稳定性。(科学探究)
4．基于对生态系统的学习，设计保持和提高某个生态系统稳定性的方案，树立科学的发展观。(社会责任)
一、生态平衡
1．概念：生态系统的____和____处于________的一种状态。
2．处于生态平衡的生态系统的特征
(1)结构平衡：生态系统的各组分保持________。
(2)功能平衡：________________的生态过程正常进行，保证了物质总在循环，能量不断流动，生物个体持续发展和更新。
(3)收支平衡：例如，在某生态系统中，植物在一定时间内制造的可供其他生物利用的有机物的量，处于比较稳定的状态。
功能
结构
相对稳定
相对稳定
生产—消费—分解
3．调节机制：______机制，指在一个系统中，系统工作的效果，反过来又作为____调节该系统的工作，并且使系统工作的效果______________，它可使系统保持稳定。
二、生态系统的稳定性
1．概念：生态系统__________自身结构与功能处于相对____状态的能力。
2．原因：生态系统具有____________。
负反馈
信息
减弱或受到限制
维持或恢复
平衡
自我调节能力
3．生态系统的自我调节能力
(1)基础：__________。
(2)特点：生态系统的自我调节能力是______。
三、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____________并使自身的结构与功能____________________的能力。
(2)规律：一般来说，生态系统中的生物种类越多，______越复杂，其________能力就越强，抵抗力稳定性就越高，如热带雨林生态系统。
负反馈调节
有限的
抵抗外界干扰
保持原状(不受损害)
食物网
自我调节
2．恢复力稳定性
(1)含义：生态系统在______________________后__________的能力。
(2)特点：生态系统在受到不同的干扰(破坏)后，其恢复____与恢复____是不一样的。
四、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________。
(2)处于生态平衡中的生态系统能够使人类生活与生产的____保持稳定。
受到外界干扰因素的破坏
恢复到原状
速度
时间
生活所需
环境
2．措施
(1)控制对生态系统的________，在不超过生态系统自我调节能力的范围内，________地利用生态系统。
(2)对人类利用强度较大的生态系统，应给予相应的____、____的投入，保证生态系统内部____与____的协调。
五、设计制作生态缸，观察其稳定性
1．目的要求：设计一个生态缸，观察这一人工生态系统的______。
干扰强度
合理适度
物质
能量
结构
功能
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________进行组织；在设计时，还要考虑系统内组分及营养级之间的________。
基本成分
合适比例
3．实验步骤
◆名师点睛
1．生态平衡并不是生态系统一成不变，而是一种动态的平衡。
2．区分抵抗力稳定性和恢复力稳定性的关键在于生态系统是否遭到破坏。生态系统遭到破坏的特征是生物种类、数量显著减少，食物链、食物网大为简化。
3．极地冻原生态系统的营养结构简单，抵抗力稳定性低，且由于极地环境条件恶劣，受到破坏后恢复起来较困难，恢复力稳定性也极低。
◆基础速判(对的画“√”，错的画“×”)
1．生态平衡就是生态系统的物质和能量的输入与输出均衡。(　 　)
2．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。(　　)
3．落叶阔叶林遭到破坏时，往往不易在短时间内恢复到原来的状态，原因是其抵抗力稳定性较低。 (　　)
4．与自然池塘相比，人工养殖池塘生态系统恢复力稳定性高。(　 　)
×
√
×
×
5．适当增加某生态系统内各营养级生物的种类，可提高生态系统的自我调节能力。(　　)
6．对过度利用的森林与草原，应实行封育，不能再利用。 (　　)
7．生态缸的采光宜用散射光，以防止水温过高导致水生植物死亡。(　 　)
8．生态缸切记不能密封，以保证内外空气的流通。 (　　)
√
√
×
×
◆思维启迪
1．天然森林很少发生的松毛虫虫害，在人工马尾松林中却经常发生，其原因主要是什么？
提示：人工林成分单一、营养结构简单，抵抗力稳定性较低。
2．一块管理良好的棉田和内蒙古草原上的草场相比，抵抗力稳定性哪个高？说明判断理由。
提示：内蒙古草原上的草场的抵抗力稳定性高于棉田。因为棉田的成分单一、营养结构简单。
任务一__生态平衡与生态系统的稳定性
图A为草原生态系统中的反馈调节示意图，图B为某湖泊生态系统中发生的某种调节活动。
[问题探究]
1．请写出图A中的食物链。
答案：乙→甲→丙。
2．反馈调节有正反馈调节和负反馈调节，图A和图B分别属于哪一种？
答案：图A所示的是负反馈调节，图B所示的是正反馈调节。
3．图A和图B所反映的调节方式，哪一种有利于维持生态平衡？
答案：图A所反映的调节方式，即负反馈调节，有利于维持生态平衡。
生态系统的负反馈调节和正反馈调节的比较
项目 正反馈调节 负反馈调节
调节方式 加强最初发生变化的那种成分所发生的变化 抑制和减弱最初发生变化的那种成分所发生的变化
项目 正反馈调节 负反馈调节
结果 常使生态系统远离稳态 有利于生态系统保持相对稳定
实例分析
1．(2025·桂林高二检测)广西桂林会仙喀斯特国家湿地公园是生物多样性和稳定性较高的湿地生态系统，是许多国家重点保护鸟类的栖息地之一。下列相关叙述正确的是(　　)
A．处于生态平衡的生态系统的各种组成成分保持不变
B．负反馈调节是生态系统维持稳态的主要机制
C．减少鸟类天敌的数量有利于增强该生态系统的稳定性
D．营养结构复杂程度与抗干扰能力呈负相关
B
解析：
处于生态平衡的生态系统各种组成成分的种类及数量保持相对稳定，而不是恒定不变，A错误；负反馈调节是生态系统维持稳态的主要机制，是生态系统具有自我调节能力的基础，B正确；减少鸟类天敌的数量，可能导致鸟类大量繁殖，数量增多，从而导致其食物减少，不利于增强该生态系统的稳定性，C错误；一般而言，营养结构复杂程度与抗干扰能力呈正相关，D错误。
2．下列关于生态系统的稳定性的叙述，正确的是(　　)
A．生态系统的稳定性是指其维持或恢复自身结构与功能处于相对平衡状态的能力
B．负反馈调节只存在于生物群落和非生物环境之间
C．只要生态系统的各种组分保持稳定，生态系统就会处于生态平衡状态
D．生态系统受到破坏后恢复的速度与时间只与自我调节能力的大小有关
A
解析：
生态系统的稳定性是指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，A正确；生态系统中的负反馈调节既存在于生物群落与非生物环境之间，也存在于生物群落内部，B错误；生态平衡不仅要从生态系统的组成成分方面衡量，还要从物质和能量的输入和输出等方面衡量，C错误；生态系统受到破坏后恢复的速度和时间与自我调节能力的大小以及破坏程度均有关，D错误。
任务二__抵抗力稳定性和恢复力稳定性及提高生态系统的稳定性
据说乾隆下江南时，在苏州看到一水乡人家上游淘米洗菜，下游洗澡洗衣，即便如此，水仍然很清澈。这番景象让乾隆大为惊奇。可是，他也发现苏州虎丘外围的河流被众多染坊流出的废水污染得肮脏不堪、臭气熏天，于是他立即下令严禁商贾平民在虎丘一带开设染坊。自虎丘一带原有的数十家染坊搬迁至远离虎丘的苏州远郊后，虎丘重现绿水青山。
[问题探究]
1．水乡人家在河流中淘米洗菜、洗澡洗衣，但河流中的生物种类和数量没有受到明显的影响，请说明原因。
答案：河流生态系统具有一定的自我调节能力。
2．像苏州水乡的河水那样，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，体现了生态系统的哪种稳定性？
答案：抵抗力稳定性。
3．众多染坊的废水流入虎丘外围的河流，远远超出了河流的自我调节能力，河流生态系统被破坏。染坊停止排污后，被破坏的河流生态系统恢复原状，体现了生态系统的哪种稳定性？
答案：恢复力稳定性。
1．抵抗力稳定性和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
项目 抵抗力稳定性 恢复力稳定性
区别 影响因素 生态系统中物种丰富度越大，营养结构越复杂，抵抗力稳定性越高 一般情况下，生态系统中物种丰富度越小，营养结构越简单，恢复力稳定性越高
联系 ①相反关系：一般来说，抵抗力稳定性高的生态系统，恢复力稳定性低。
项目 抵抗力稳定性 恢复力稳定性
联系 ②两者是同时存在于同一系统中的两种不同的作用力，它们相互作用，共同维持生态系统的稳定。
2.图示解读抵抗力稳定性、恢复力稳定性和总稳定性的关系
(1)在受到干扰之前，曲线在正常作用范围内波动是由于该生态系统具有自我调节能力。
(2)y值可以作为抵抗力稳定性高低的指标，y值越大，说明抵抗力稳定性越低。
(3)x值可以作为恢复力稳定性高低的指标，x值越大，说明恢复力稳定性越低。
(4)TS表示曲线与正常作用范围之间所围成的面积，TS值越大，说明生态系统的总稳定性越低。
3．提高生态系统的稳定性的措施
1．(2025·邯郸高二检测)生态系统能够通过自我调节作用抵御和消除一定限度的外来干扰，因而具有保持或恢复自身结构和功能的相对稳定，并维持动态平衡的能力。下列相关叙述正确的是(　　)
A．河流受到生活污水的轻微污染后，通过自我调节很快消除污染，体现的是恢复力稳定性
B．草原植物遭受蝗虫采食后会尽力减缓自身种群数量下降，体现的是恢复力稳定性
D
C．正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
D．生物与环境间的信息传递对生态系统稳定性具有一定的影响
解析：
河流受到生活污水的轻微污染后通过自我调节很快消除污染，体现的是抵抗力稳定性，A错误；草原植物遭受蝗虫采食后会尽力减缓自身种群数量下降，体现的是抵抗力稳定性，B错误；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，C错误；生物与环境间进行信息传递是长期协同进化的结果，可调节生态系统稳定性，D正确。
2．两个不同的生态系统在同时受到同等强度的干扰(y)后，其结构和功能的曲线变化情况如下图所示。由图不能得出的结论是(　　)
A．同等强度的干扰下，乙生态系统的抵抗力稳定性比甲高
B．同等强度的干扰下，若乙生态系统的干扰提前，则b点左移
C．若甲生态系统的干扰强度增大，则c点右移
D．乙生态系统b点后一定有新物种产生
D
解析：
从题图中可看出，甲、乙两个生态系统受到同等强度的干扰后，与乙相比，甲生态系统的结构和功能恢复原状所需要的时间长，波动范围大，说明甲的抵抗力稳定性低，乙的抵抗力稳定性高，A正确；若乙生态系统的干扰提前，其结构和功能恢复至正常运行范围的时间也会提前，即b点左移，B正确；若甲生态系统的干扰强度增大，则恢复原状所需要的时间延长，c点右移，C正确；乙生态系统在恢复原状后不一定有新物种产生，D错误。
任务三__设计制作生态缸，观察其稳定性_
以下是某同学完成生态缸的实验后，总结归纳的实验注意事项：
①制作完成的生态缸中所形成的生态系统，必须是封闭的，且应留适宜的空间。
②生态缸中的各种生物之间以及生物与非生物环境之间，必须能够进行物质循环和能量流动。
③生态缸必须是透明的。
④生态缸中投放的生物，必须具有很强的生活力，投放的动物数量不宜过多，体积不宜过大。
⑤生态缸制作完毕后，应该贴上标签，写上制作者的姓名与日期，然后将生态缸放在有较强散射光的地方，在整个实验过程中，不要随意移动生态缸的位置。
[问题探究]
1．为什么生态缸要留有适宜的空间？
答案：储备一定量的空气供生态缸中各种生物呼吸作用利用。
2．在制作生态缸时常放入少量河泥，其作用是什么？
答案：提供分解者；为植物提供无机营养。
3．生态缸中添加的小动物数量不宜过多，应注意各营养级之间的合适比例，试从能量流动的角度分析原因。
答案：生态缸中的生产者固定的能量有限，而能量流动又是逐级递减的，为避免生物因得不到足够能量而死亡，应注意各营养级之间的比例。
1．生态缸的设计要求及目的
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
生态缸中投放的几种生物必须具有很强的生活力，且种类齐全(具有生产者、消费者和分解者) 使生态缸中的生态系统能够进行物质循环和能量流动，在一定时期内保持稳定
生态缸的材料必须透明 为光合作用提供光能，保持生态缸内温度，便于观察
设计要求 目的
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，且使缸内储备一定量的空气
生态缸的采光应使用较强的散射光 防止水温过高导致水生植物死亡
选择动物不宜过多，个体不宜太大 减少对氧气的消耗，防止氧气的产生量小于消耗量
2.结果分析
(1)生态缸中的生物只能存活一段时间。虽然生态缸中生态系统成分齐全，但其结构比较简单，自我调节能力较弱。
(2)不同的生态缸中生态系统的稳定性时间有长有短。
1．某生物兴趣小组的同学用河水、池泥、水藻、植食性小鱼、广口瓶、凡士林等材料制作了如下图所示的3个生态瓶。下列说法错误的是(　　)
A．甲瓶中的小鱼很快死亡是因为瓶内分解者数量过少
A
B．乙瓶中的生物存活的时间相对较长
C．丙瓶中的分解者主要存在于河水及池泥中
D．若想维持生态平衡，丙瓶不应放在黑暗中
解析：
甲瓶与乙瓶的区别是小鱼数量不同，乙瓶与丙瓶的区别是放置的环境不同。甲瓶中的小鱼很快死亡是因为瓶内消费者数量过多，A错误；相比之下，乙瓶中的生物存活时间较长，B正确；分解者主要存在于河水及池泥中，C正确；丙瓶置于黑暗中，植物不能进行光合作用，瓶中生物会很快死亡，D正确。
2．设计制作封闭型生态缸应该遵循一定的原理和要求。下列原理或要求正确的是(　　)
A．应该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
B．应该经常向生态缸中通气，从而保证缸中生物的呼吸
C．生态缸中投放的生物必须有很强的生命力，投放的动物数量要多一些
D．生态缸的各种生物之间以及生物与非生物环境之间，必须能够进行物质循环和能量流动
D
解析：
应该将生态缸放在较强的散射光下，而不是放在阳光能够直接照射的地方，A错误；生态缸应该是密闭的，不能通气，B错误；生态缸中投放的生物的数量和比例要适中，C错误。
太湖水质的变化——社会责任
太湖曾因富营养化而出现水体中的浮游植物大量增加的现象，沉水植物大量消失，严重影响了太湖的水质。随着人类对太湖周边环境的治理，太湖的水质明显好转，湖中生物的种类以及数量增加。
设计1：考查原因分析与长句表达能力
(1)水体富营养化在湖中引起什么自然现象？___________________
___________________________________________；其形成原因是什么？_______________________________________________________。
设计2：考查生物现象的相关性分析
(2)沉水植物大量消失的主要原因是什么？_____________________
______________。
设计3：考查总结结论与语言组织能力
(3)人类的治理使太湖水质出现好转，说明了什么？_____________。
答案：(1)水华现象　富营养化主要是无机污染导致的，造成水中某些自养生物的数量大量增加
(2)浮游植物的大量繁殖影响透光率，从而使沉水植物不能有效地进行光合作用
(3)说明人类活动能影响生态系统的稳定性
1．火炬树原产于北美洲，果穗呈火炬状，秋后叶变红，是绿化和观赏植物。在肥沃土壤和瘠薄土壤中均能生长，抗寒性、抗旱性极强。曾有人建议将其用于北京城市绿化。对于引入火炬树等国外物种问题，下列说法正确的是(　　)
A．大量引进火炬树等国外物种，一定能增强当地生态系统的稳定性
B．在引入之前，需充分评估国外物种对当地生态系统的潜在危害
C．将火炬树与其多种天敌同时引入，就可避免出现生物入侵现象
D．生态系统有自我调节能力，无须关注火炬树对当地物种的影响
B
解析：
大量引进火炬树等国外物种，不一定能增强当地生态系统的稳定性，也许会导致生物入侵，出现生物多样性锐减的问题，A错误；在引入之前，需充分评估国外物种对当地生态系统的潜在危害，B正确；将火炬树与其多种天敌同时引入，可能会加重不良引种的危害，不一定能避免出现生物入侵现象，C错误；生态系统的自我调节能力是有一定限度的，若要引种，需要充分关注火炬树对当地物种的影响，D错误。
2．地球上各种不同类型的生态系统具有不同的调节能力。与农田、草原、冻原等生态系统相比，热带雨林的特点是(　　)
A．自我调节能力强，抵抗力稳定性低
B．分解力弱，生产力强
C．抵抗力稳定性高，恢复力稳定性低
D．能量流动速率快，物质循环速率慢
C
解析：
与农田、草原、冻原等生态系统相比，热带雨林的组成成分更复杂，自我调节能力强，抵抗力稳定性高，A错误；热带雨林中分解者和生产者的数量均较多，故分解力强，生产力也强，B错误；热带雨林生态系统的物种丰富度高，营养结构复杂，其抵抗力稳定性高，恢复力稳定性低，C正确；热带雨林的能量流动速率和物质循环速率均较快，D错误。
3．有些人工林面积大，构成的树种单一，树木年龄和高度比较接近，树冠密集，这种森林被称为“绿色沙漠”。下列有关分析错误的是(　　)
A．植物种类单一，无法提供多样的食物和栖息场所，因而动物种类也十分稀少
B．密集的树冠遮挡了阳光，使林下缺乏灌木层和地表植被，群落结构简单
C．营养结构简单，食物链短，生态系统的稳态容易维持
D．生物多样性水平低，缺少天敌对虫害的控制，易爆发虫害
C
解析：
人工林植物种类单一，无法提供多样的食物和栖息场所，因而动物种类也十分稀少，A正确；人工林密集的树冠遮挡了阳光，使林下缺乏灌木层和地表植被，群落结构简单，B正确；人工林营养结构简单，食物链短，食物网复杂程度低，生态系统的稳态不容易维持，C错误；人工林生物多样性水平低，缺少天敌对虫害的控制，易爆发虫害，D正确。
4．(2025·北京丰台高二检测)多度用于统计一个群落中各个物种个体的相对数量。研究人员对某生态系统经受干扰时、干扰后的变化情况进行调查，结果如图。下列叙述不正确的是(　　)
A．生态系统受干扰时物种A的多度明显下降
B．物种B与物种A存在着种间竞争的关系
D
C．物种B的竞争力因生态系统受到干扰而高于物种A
D．无物种B存在时物种A的恢复力稳定性更强
解析：
据图可知，受到干扰时，无论是只有物种A存在，还是物种A和物种B同时存在，物种A的多度都明显下降，A正确；受到干扰时，物种A的多度和物种B的多度呈此消彼长的关系，二者的种间关系是种间竞争，B正确；受到干扰时，物种A的多度明显下降，物种B的多度明显上升，说明物种B的竞争力高于物种A，C正确；无物种B存在时，营养关系会变得简单，物种A所在的生态系统的抵抗力稳定性减弱，恢复力稳定性增强，而不是物种A的恢复力稳定性更强，D错误。
5．稳态转换是指在气候变化、人类活动影响下，生态系统的结构和功能可能发生大规模、持续和突然的变化，导致生态系统从一个相对稳定状态快速重组进入另一个相对稳定状态的现象。其转换过程可用下图“球—杯模型”解释，小球位于“山顶”代表稳态转换的临界点。下列叙述错误的是(　　)
A．生态系统由稳态1转变为稳态2后，部分物种的生态位可能会发生变化
B
B．稳态转换后，生态系统的抵抗力稳定性提高
C．识别生态系统的稳态转换临界点，有利于维持生态平衡
D．“球—杯模型”也可以解释人体内环境稳态的变化，其调节机制是神经—体液—免疫调节
解析：
发生稳态转换导致生态系统从一个相对稳定状态快速重组进入另一个相对稳定状态，则稳态转换后，部分物种的生态位可能会发生变化，A正确；生态系统发生稳态转换后，生态系统的营养结构可能变简单，也可能变复杂，生态系统的抵抗力稳定性可能会降低或提高，B错误；识别生态系统的稳态转换临界点，可及时采取相应措施，有利于维持生态平衡，C正确；人体的内环境稳态也可以用图中的模型解释，当内环境的稳态被破坏以后，通过神经—体液—免疫调节重新建立一个新的稳态，D正确。

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