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第5节 生态系统的稳定性
1.生态平衡:生态系统的结构和功能处于相对稳定的一种状态。
2.处于生态平衡的生态系统具有的特征
(1)结构平衡:生态系统的各组分保持相对稳定。
(2)功能平衡:生产—消费—分解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: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。
特别提醒 生态平衡并不是指生态系统一成不变,而是一种动态的平衡。
知识点 1 生态平衡与生态系统的稳定性
必备知识 清单破
3.生态平衡调节机制——负反馈
(1)概念: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)示意图
(3)意义: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。
4.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(生态系统维持生态
平衡的能力)。
(2)原因:生态系统具有自我调节能力。
①一般来说,生态系统中的生物种类越多,食物网越复杂,其自我调节能力就越强。
②生态系统的自我调节能力是有限的。当外界干扰因素的强度超过一定限度时,生态系统的
稳定性急剧下降,生态平衡会遭到严重破坏。
知识点 2 抵抗力稳定性和恢复力稳定性
抵抗力稳定性 恢复力稳定性
概念 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 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
核心 抵抗干扰,保持原状 遭到破坏,恢复原状
关系 ①一般情况下,一个生态系统中两种稳定性的大小呈负相关, 生态系统中的生物种类越多(物种丰富度越大),食物网 (营养结构)越复杂,抵抗力稳定性越高,恢复力稳定性越低; ②气候条件恶劣的生态系统,如苔原、荒漠等,营养结构简单, 一旦遭到破坏难以恢复原状,抵抗力稳定性和恢复力稳定性都低 特别提醒 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。
1.意义: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,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,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。如对过度利用的森林与草原封育,待其恢复到较好状态时再适度利用。
(2)对人类利用强度较大的生态系统,给予相应的物质、能量的投入,保证生态系统内部结构
与功能的协调。如为使单一作物的农田生态系统保持稳定,需要不断施肥、灌溉、控制病虫
害;还可以人工建造“生态屏障”。
知识点3
提高生态系统的稳定性
知识点 4 设计制作生态缸,观察其稳定性
设计要求 相关分析
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有很强的生命力,生物成分齐全(具有生产者、消费者、分解者) 生态缸中能够进行物质循环和能量流动,在
一定时间内保持稳定
生态缸的材料必须透明 ①为光合作用提供光能;
②保持生态缸内温度;
③便于观察
生态缸的采光用较强的散射光 防止水温过高导致水生生物死亡
特别提醒 人工生态系统的稳定性是有条件的,也可能是短暂的。
知识辨析
1.生态系统维持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,是否正
确
不正确。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。
2.自然条件下,生态系统能够在较长时间内保持相对稳定,主要原因是生态系统具有一定的自
我调节能力,是否正确
正确。负反馈调节在生态系统中普遍存在,使生态系统具有一定的自我调节能力,进而使生
态系统维持相对稳定。
提示
提示
3.湖泊受到污染后,引起鱼虾大量死亡,鱼虾尸体导致微生物大量繁殖,引起污染进一步加剧,
导致鱼虾死亡数量锐增。这一过程是负反馈调节,是否正确
不正确。湖泊受到污染后,鱼虾死亡使微生物大量繁殖,这个结果使污染加剧,这是正反馈调
节。负反馈调节的结果应是鱼虾的死亡数量减少。
4.冻土苔原、荒漠生态系统的营养结构极其简单,因此它的抵抗力稳定性很低,但它的恢复力
稳定性很高,是否正确
不正确。冻土苔原、荒漠生态系统由于条件恶劣,其抵抗力稳定性和恢复力稳定性都很低。
5.生态系统中的生物种类越多,食物网越复杂,生态系统的恢复力稳定性就越高,是否正确
不正确。一般来说,生态系统中的生物种类越多,食物网越复杂,生态系统的抵抗力稳定性越
高,恢复力稳定性越低。
提示
提示
提示
实例:与草原生态系统相比,农田生态系统的y值更大,x值更小,TS值更大。
关键能力 定点破
定点 1 生态系统总稳定性的数学模型
典例 如图表示受到一定程度的干扰后,某生态系统功能的变化图,两条虚线之间的部分表
示生态系统功能正常的作用范围,下列分析中不合理的一项是 ( )
A.x、y的大小可分别作为恢复力稳定性和抵抗力稳定性强弱的指标
B.受到相同因素干扰后热带雨林生态系统与草原生态系统相比,y值要小
C.TS面积越大,生态系统的整体稳定性越强
D.x、y在同一系统内一般表现为相反关系,共同维持着生态系统的稳定
C
思路点拨 抵抗力稳定性越强,受到外界干扰时偏离正常范围的距离越小,即y值越小,反之越
大;恢复力稳定性越强,遭到外界干扰因素的破坏后恢复到原状的时间越短,即x值越小,反之
越大。
解析 根据分析,x、y的大小可分别作为恢复力稳定性和抵抗力稳定性强弱的指标,x、y在同
一系统内一般表现为相反关系,共同维持着生态系统的稳定,A、D正确;热带雨林生态系统比
草原生态系统的抵抗力稳定性强,受到相同因素干扰后热带雨林生态系统与草原生态系统相
比,y值要小,B正确;抵抗力稳定性和恢复力稳定性共同维持生态系统的稳定,TS面积越大,生
态系统的整体稳定性越弱,C错误。
定点 2 生态系统稳定性的负反馈调节和正反馈调节的比较
负反馈调节 正反馈调节
作用 使生态系统保持相对平衡状态 使生态系统远离平衡状态
结果 抑制或减弱最初发生的变化 促进或增强最初发生的变化
实例 森林中的食虫鸟和害虫的数量变化
已被污染的湖泊污染加剧
情境探究
碎屑食物链是指以死亡的动植物残体为基础,从真菌、细菌或某些土壤动物开始的食物
链。下图是某生态系统部分生物关系示意图。
学科素养 情境破
素养 科学思维—— 食物链
问题1 图中由乔木、草本植物、蝗虫、蜘蛛、杂食性鸟构成的食物网中共有几条食物链
4条食物链,分别是乔木→杂食性鸟,草本植物→杂食性鸟,草本植物→蝗虫→杂食性
鸟,草本植物→蝗虫→蜘蛛→杂食性鸟。
提示
问题2 跳虫所属的食物链是捕食食物链吗
跳虫所属的食物链的起点不是生产者,而是有机碎屑,故跳虫所属的食物链是碎屑食
物链。
提示
问题3 从生态系统的组成成分分析,捕食食物链和碎屑食物链的不同之处是什么
捕食食物链包含生产者和消费者,碎屑食物链以死亡的动植物残体为基础,包含分解
者和消费者。
提示
讲解分析
食物链的类型
概念 实例
捕食食物链 以活的绿色植物为基础,从食草动物开始的食物链 小麦→蚜虫→瓢虫→食虫鸟
碎屑食物链 以死亡的动植物残体为基础,从真菌、细菌或某些土壤动物开始的食物链 死亡的动植物残体→跳虫→
蜘蛛→食虫鸟
寄生食物链 生物间以寄生物与宿主的关系构成的食物链,一般由体形较大的生物开始至体形微小的生物,后者寄生在前者的体表或体内 鸟类→跳蚤→鼠疫细菌
典例呈现
例题 碎屑食物链是食物链的一种,碎屑食物链从分解动植物遗体或动物粪便中的有机物等
开始,如图所示。下列有关叙述正确的是( )
A.该碎屑食物链中鹰获得的能量最少
B.该碎屑食物链不参与构成食物网
C.该碎屑食物链中的信息单向传递
D.该碎屑食物链的能量不来自太阳能
解题思路 在该碎屑食物链中,鹰的营养级最高,从该食物链中获得的能量最少,A正
确;碎屑食物链参与构成食物网,B错误;具有食物联系的各种生物之间的信息传递往往是双
向的,C错误;该碎屑食物链的能量可来自该生态系统中生产者固定的太阳能(如植物遗体中
的能量来自太阳能),D错误。
A第5节 生态系统的稳定性
基础过关练
题组一 生态平衡和生态系统的稳定性
1.虽然地球上许多生态系统不时受到外来干扰,但只要这种干扰没有超过限度,生态系统就能保持生态平衡。下列关于生态平衡的叙述错误的是( )
A.生态平衡并不是指生态系统一成不变,而是一种动态的平衡
B.处于生态平衡的生态系统中,物质和能量的输入与输出均衡,生物种类的组成稳定
C.生态平衡是指生态系统的组成成分和营养结构处于相对稳定的一种状态
D.生态平衡是通过负反馈调节机制实现的
2.下列关于生态系统稳定性的叙述,错误的是( )
A.雾霾现象的自行退去体现了生态系统的自我调节能力
B.大量污水排入河道,导致水质急剧下降且难以恢复,说明生态系统的自我调节能力是有一定限度的
C.生态系统具备自我调节能力的基础是负反馈调节
D.人工林物种单一,因此其自我调节能力高于自然林
3.图1为某草原生态系统中的反馈调节示意图(甲、乙、丙可构成一条食物链),图2为某湖泊生态系统中发生的某种调节活动。下列分析不正确的是( )
A.一个完整的生态系统,除了图1中所示的成分外,还应该包括分解者以及非生物的物质和能量
B.甲、乙、丙之间的食物关系是乙→甲→丙
C.图2所示调节导致的最终结果是维持该生态系统原有的稳态
D.图1是负反馈调节,图2是正反馈调节
题组二 抵抗力稳定性和恢复力稳定性
4.下列与生态系统稳定性相关的叙述,正确的是( )
A.生态系统中的生物种类越多,食物网越复杂,生态系统的恢复力稳定性就越高
B.农田生态系统比草原生态系统的稳定性高
C.由于物种组成单一、结构简单,北极冰原生态系统的抵抗力稳定性和恢复力稳定性都较低
D.在遭到严重破坏后,相对于池塘生态系统而言,海洋生态系统恢复得更快
5.下列关于生态系统稳定性的叙述,错误的是( )
A.一块弃耕的农田形成灌木林后,其抵抗力稳定性提高
B.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
C.一块弃耕的农田形成树林后,其恢复力稳定性降低
D.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
6.鳄雀鳝最初是作为观赏鱼类引入我国的,但鳄雀鳝是肉食性鱼类,具有极强的破坏性,若放到天然水域,会对当地的水体生态系统造成严重危害。下列说法错误的是 ( )
A.鳄雀鳝的捕食导致的某些土著鱼类种群数量下降可引起遗传多样性降低
B.鳄雀鳝与某些土著鱼类生态位高度重叠,在竞争中占优势,可能导致某些物种灭绝
C.鳄雀鳝入侵的水域营养结构变得简单,自我调节能力减弱,恢复力稳定性降低
D.将鳄雀鳝的天敌美洲鳄引入我国被入侵的水域,不一定能提高生态系统的稳定性
题组三 提高生态系统的稳定性
7.生态系统的抵抗力稳定性越高,其平衡状态就越不容易被破坏。下列措施不利于提高或保持生态系统抵抗力稳定性的是( )
A.调查论证后将一些物种引入生态系统,可增大生物群落的物种丰富度
B.在不超过生态系统自我调节能力的范围内合理、适度利用生态系统
C.对利用较大的生态系统实施相应的物质和能量投入
D.为提高收入,将大面积自然林改为单一树种的经济林
8.某湖滨湿地生态系统有芦苇、荇菜、莲、芡实、苦草、黑藻等多种水生植物,蛙类、鱼类等多种动物。莺飞草长、生机盎然。当地为开发利用该湿地拟采取“莲藕生态养鱼”的种养复合生态模式。为扩大莲藕种植面积,准备清除池塘中各种野生植物。下列对该项目评价正确的是( )
A.开发后大面积种植莲藕一定不会影响群落的种间关系
B.开发后湿地生态系统对污水的净化能力一定会增强
C.开发后植被种类的减少一定会降低该生态系统固定的能量
D.开发后该生态系统的自我调节能力会下降
题组四 设计制作生态缸,观察其稳定性
9.设计制作生态缸以观察人工生态系统的稳定性。下列相关叙述错误的是( )
A.人工生态缸具有能量流动、物质循环和信息传递的功能
B.应对生态缸进行密封,防止外界环境与缸内发生物质交换
C.应定时向生态缸内通气,以保证生物的有氧呼吸
D.制作生态缸时,要考虑生态系统内组分及营养级之间的比例
10.为观察生态系统的稳定性,某生物兴趣小组设计了4个密闭、透明的生态缸,各缸内的组成和条件见表。下列相关叙述正确的是( )
生态系 统组成 光 水草 藻类 浮游 动物 小鱼 泥沙
生态 缸编 号 ① - + + + - +
② + + + + - +
③ + + + + + +
④ + + + + - -
注:“+”表示有;“-”表示无。
A.生态缸②③④应置于太阳光能直射的地方
B.生态缸②中的氧气含量应该高于生态缸④
C.生态缸③较生态缸④稳定性高
D.实验说明消费者和生产者是该生态系统不可缺少的成分
能力提升练
题组 生态系统的稳定性及其调节
1.土地沙漠化是我国当前面临的最严重的生态环境问题之一。2019年全国造林1.06亿亩(1亩≈666.7 m2),超额完成年度计划任务,并实现我国荒漠化和沙化面积连续3个监测期的“双缩减”。下列有关沙漠生态系统稳定性的叙述,错误的是( )
A.恢复沙化土地的自我调节能力才能重塑其负反馈调节
B.沙漠生态系统的抵抗力稳定性和恢复力稳定性均较低
C.要恢复沙化土地的稳定性,需投入相应的物质和能量
D.植树造林时最好种植多种树种,且要能适应当地环境
2.如图是某河流受到不同程度污染与恢复速率的关系,下列说法错误的是( )
A.一定范围内,污染程度越大,河流的恢复速率越慢,恢复需要的时间越长
B.水体富营养化导致更多生物死亡,这又加重了水体的污染,体现了正反馈调节
C.b点之后的污染难以恢复的原因是超过了河流的自我调节能力
D.适量增加该河流各个营养级的生物种类能提高其恢复力稳定性
3.生态平衡是一种动态平衡,图中“置位点”表示生态系统所具有的某个理想状态,其中P、A、B、C、D、E表示生态系统中的生物成分,箭头表示物质的传递方向。下列叙述正确的是( )
A.P、A、B、E构成生态系统的营养结构,是生态系统物质循环、能量流动的主要渠道
B.生态系统中的生物种类越多,生态系统偏离置位点的可能性越小
C.若该图表示某农田生态系统,间作套种可实现对能量的多级利用,提高能量的利用率
D.正反馈调节和负反馈调节都是生态系统自我调节能力的基础
4.(多选题)如图表示正常生态系统受到一定程度的干扰后,生态系统稳定性的变化,下列说法正确的是( )
A.在受到干扰之前,曲线在正常范围内波动是由于该生态系统具有自我调节能力
B.在受到干扰后,曲线偏离正常范围越晚和幅度越小,说明生态系统的抵抗力稳定性越高
C.S2所代表的面积越大,生态系统的恢复力稳定性越高
D.S3所代表的面积越小,生态系统的总稳定性越高
答案与分层梯度式解析
第5节 生态系统的稳定性
基础过关练
1.C 生态平衡是生态系统的结构(组成成分和营养结构)和功能处于相对稳定的一种状态,生态平衡并不是指生态系统一成不变,而是一种动态的平衡,A正确,C错误。处于生态平衡的生态系统中,物质和能量的输入与输出均衡,生物种类的组成稳定,B正确。正是由于生态系统具有自我调节能力,生态系统才能维持相对稳定,而负反馈调节是生态系统具备自我调节能力的基础,生态平衡反映生态系统的稳定性,因此,生态平衡是通过负反馈调节机制实现的,D正确。
2.D 雾霾现象的自行退去说明生态系统能够维持相对稳定,其原因是生态系统具有自我调节能力,A正确。大量污水排入河道,导致生态系统维持或恢复自身结构与功能的能力丧失,说明生态系统的自我调节能力具有一定的限度,B正确。负反馈调节在生态系统中普遍存在,它是生态系统具备自我调节能力的基础,C正确。一般来说,生态系统中的生物种类越多,食物网越复杂,其自我调节能力越强,与自然林相比,人工林生物种类少,食物网简单,其自我调节能力低于自然林,D错误。
3.C 根据题干信息和图分析选项:
选项分析
图1: 丙增多(减少) ↓ 甲减少(增多) ↓ 乙增多(减少) ↓ 甲增多(减少) ↓ 丙增多(减少) 乙是第一营养级、甲是第二营养级、丙是第三营养级,甲、乙、丙之间的食物关系是乙→甲→丙,B正确
生态系统的组成成分包括生产者、消费者、分解者以及非生物的物质和能量,图1中缺少分解者及非生物的物质和能量,A正确
是负反馈调节过程,其导致的最终结果是维持该生态系统原有的稳态
图2 是正反馈调节过程,其导致的最终结果是破坏该生态系统原有的稳态,C错误,D正确
方法技巧 区分正反馈调节与负反馈调节
(1)从定义区分:正反馈调节促进原过程,负反馈调节抑制原过程。
(2)从结果区分:正反馈调节使系统偏离平衡(或加速某过程的结束),负反馈调节使系统保持平衡。
4.C 一般来说,生态系统中的生物种类越多,食物网越复杂,其抵抗力稳定性越高,恢复力稳定性越低,因此在遭到严重破坏后,相对于池塘生态系统而言,海洋生态系统恢复得更慢,A、D错误。与草原生态系统相比,农田生态系统生物种类少,营养结构简单,抵抗力稳定性较低,B错误。北极冰原生态系统生物种类少,结构简单(抵抗力稳定性低);气候严寒,生物生长困难(恢复力稳定性低),C正确。
5.D 一块弃耕的农田形成灌木林或树林后,其营养结构变复杂,抵抗力稳定性提高,恢复力稳定性降低,A、C正确。在一块牧草地上播种杂草形成杂草地后,生物种类增加,营养结构变复杂,抵抗力稳定性提高,B正确。通过管理提高一块牧草地上某种牧草的产量,则需对该牧草地进行除虫、除草等,使该牧草地的生物种类减少,导致其抵抗力稳定性降低,D错误。
6.C 鳄雀鳝的捕食导致某些土著鱼类种群数量下降,意味着这些死亡的鱼类体内所携带的基因也随之减少,A正确;鳄雀鳝与某些土著鱼类生态位高度重叠,在竞争中占优势,占据其他生物的生存空间,争夺食物,可能导致某些生存能力较弱的物种灭绝,B正确;鳄雀鳝入侵的水域营养结构变得简单,自我调节能力减弱,抵抗力稳定性降低,C错误;鳄雀鳝的天敌美洲鳄也是外来物种,引入后,有可能在竞争中占优势,可能导致某些物种灭绝,从而使入侵水域的营养结构变得简单,自我调节能力减弱,抵抗力稳定性降低,D正确。
7.D 自然林改为单一树种的经济林,会导致物种丰富度降低,营养结构变简单,会降低生态系统抵抗力稳定性,D符合题意。
8.D 题述湿地中生物种类较多,食物网较复杂,莲藕与其他植物之间存在种间竞争关系,开发后大面积种植莲藕一定程度上会影响群落的种间关系,A错误。开发后,该湿地生态系统物种减少,营养结构变简单,自我调节能力会下降,抵抗力稳定性下降,净化能力下降,B错误,D正确。开发后,植被种类减少,但植物数量不一定减少,总光合作用不一定降低,该生态系统固定的能量不一定会降低,C错误。
9.C 生态缸应密封(不通气),防止外来生物和非生物因素的干扰,C错误。
10.C 生态缸②③④放在阳光直射的地方会使缸内温度过高,不利于生物生存,应放在有较强散射光的地方,A错误;生态缸③中成分齐全,生态缸④中缺少分解者(泥沙中),生态缸③较生态缸④稳定性高,C正确;与生态缸④(缺少分解者)相比,生态缸②中分解者的呼吸作用会消耗氧气,导致氧气含量降低,B错误;生态系统组成成分有生产者、消费者和分解者以及非生物的物质和能量,但该实验只能说明非生物的物质和能量、分解者是生态系统必不可少的成分,D错误。
能力提升练
1.A 生态系统具备自我调节能力的基础是负反馈调节,所以恢复沙化土地的负反馈调节,才能重塑其自我调节能力,A错误。沙漠环境恶劣,生物种类较少,抵抗力稳定性和恢复力稳定性均较低,B正确。沙化土地环境恶劣,要恢复沙化土地的稳定性,需投入相应的物质和能量,C正确。植树造林时最好种植多种树种,且要能适应当地环境,提高生态系统的抵抗力稳定性,D正确。
2.D 适量增加题述河流各个营养级的生物种类,能使该生态系统营养结构变复杂,进而提高其抵抗力稳定性,而恢复力稳定性降低,D错误。
3.B 生态系统的营养结构是食物链和食物网,包括生产者(P)和消费者(A、B、C、D),是生态系统物质循环、能量流动的主要渠道,E是分解者,不属于食物链(网)成分,A错误。从图中可看出,生态系统偏离置位点后,正反馈会使偏离越来越大,而负反馈会使偏离逐渐回到置位点。生态系统中的生物种类越多,营养结构越复杂,自我调节能力越强,抵抗力稳定性越高,生态系统偏离置位点的可能性越小,B正确。间作套种可提高光能的利用率,没有实现能量的多级利用,C错误。负反馈调节在生态系统中普遍存在,是生态系统具有自我调节能力的基础,从而能维持生态系统的稳定,D错误。
4.ABD 根据图示信息,S3所代表的面积表示生态系统的总稳定性,S3越小,生态系统总稳定性越高。生态系统的恢复力稳定性越高,受到干扰后曲线回到正常范围的时间越短,曲线围成的面积S2越小。生态系统的抵抗力稳定性越高,受到外界干扰时曲线偏离正常范围的距离越小,曲线围成的面积S1越大。根据以上分析,C错误。
