生物：5.5《生态系统的稳定性》学案（新人教版必修3）

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第5节 生态系统的稳定性
问题探讨
地球上，亚马逊森林，欧亚大陆草原，以及极地附近的苔原，都已经存在至少上千万年了，这些自然生态系统尽管经常遭受洪涝、火烧、虫害，也遭受人类的砍伐与放牧等活动的干扰，但是现在依然基本保持着正常的森林、草原与苔原景观，仍能维系生态系统的正常功能。讨论：
为什么这些生态系统在受到干扰后，仍能保持相对稳定呢
制作 设计并制作生态缸，观察其稳定性
目的要求
设计一个生态缸，观察这一人工生态系统的稳定性。基本原理
在有限的空间内，依据生态系统原理，将生态系统具有的基本成分进行组织，构建一个人工微生态系统是可能的。要使人工微生态系统正常运转，在设计时还要考虑系统内不同营养级生物之间的合适比例。应该注意，人工生态系统的稳定性是有条件的，也可能是短暂的。实验材料
蚯蚓8～10条，蜗牛5～7个，小乌龟2～3只。
浮萍、水草、蕨类植物和一些低矮杂草，仙人掌或仙人球2～3株。
玻璃板4～5 m2，粘胶足量；沙土8～10 kg，含腐殖质较多的花土40～50 kg，自来水足量。鑫方法步骤
按100 cm×70 cm×50 cm的标准制作生态缸框架。
在生态缸内底部铺垫沙土和花土，花土在下，一边高，一边低；沙土在上，沙土层厚5～10 cm。在缸内低处倒进水。将收集或购买的动物和植物放在生态缸中，其中浮萍、水草与小乌龟放在水中，仙人掌或仙人球移植到沙土上，蕨类植物和杂草移植到花土上，蚯蚓与蜗牛也放置在花土上。封上生态缸盖。将生态缸放置于室内通风、光线良好的地方，但要避免阳光直接照射。
每一个星期观察一次生态缸内的生物种类与数量变化，并且进行记录。结果和结论根据观察结果完成实验报告。讨论：
1．设计时要考虑的生态系统各组成成分有哪些
2．生态缸经过多长时间才能达到比较稳定的状态
3．达到稳定状态后，生态缸内的生物种类与数量有无变化 如有，是怎样变化的
课题：设计并制作生态缸，观察其稳定性。
1．在指导学生制作生态缸时，除了参考教材中的方法步骤外，还要注意以下几点。
(1)生态缸可制作成封闭型，也可制作成开放型(即不加盖)。前者对生态系统的基本成分及其比例有着更严格的要求。
(2)生态缸中放置的生物必须具有较强的生活力，放置的生物数量要合适。
(3)为了使生态缸内的沙地保持干燥，可在沙土下铺垫一张塑料布，以防止缸中水(气)渗透上来。
(4)生态缸制作完毕后，应该贴上标签，在上面写上制作者的姓名与制作日期。
2．在指导学生观察生态缸的稳定性时，要注意以下几点。
(1)让学生设计一份观察记录表，内容包括植物、动物的生活情况，水质情况(由颜色变化进行判别)及基质变化等。
(2)定期观察，同时做好观察记录。
(3)如果发现生态缸中的生物已经全部死亡，说明此时该生态系统的稳定性已被破坏，记录下发现的时间。
(4)依据观察记录，对不同生态缸进行比较、分析，说明生态缸中生态系统稳定性差异的原因。
练 习
一、基础题
1．判断下列表述是否准确：
(1)温带针阔混交林比热带雨林的抵抗力稳定性低。 (√ )
(2)同等强度干扰下，草原生态系统比沙漠生态系统恢复的速度慢。 (× )
(3)不同的生态系统，抵抗力稳定性和恢复力稳定性不同。 (√ )
2．地球上有许多类型的生态系统。以下是其中的一部分：
(1)森林生态系统； (2)草原生态系统；
(3)荒漠生态系统； (4)湖泊生态系统；
(5)苔原生态系统； (6)农田生态系统；
(7)果园生态系统； (8)海洋生态系统；
(9)池塘生态系统； (10)湿地生态系统；
(11)人工林地生态系统；
(12)高山草甸生态系统。
上述各种类型的生态系统中，
自我调节能力最强的两个生态系统是( )；
人的作用突出的生态系统有( )；
陆地生态系统中抵抗力稳定性较强的是( )，较弱的是( )；
水域生态系统在遭到较严重破坏后，恢复较快的是( )，恢复较慢的是( )。
2．自我调节能力最强的两个生态系统是(1、8)；人的作用突出的生态系统有(6、7、9、11)；陆地生态系统中抵抗力稳定性较强的是(1、2)，较弱的是(3、5、6、7、11)；水域生态系统在遭到较严重的破坏后，恢复较快的是(4、9)，恢复较慢的是(8)。
二、拓展题
举例说明生态系统的复杂程度与生态系统的稳定性的关系。
提示：生态系统中的生物种类越多，食物链越复杂，系统的自我调节能力就越强；反之，生物种类越少，食物链越简单，则调节平衡的能力越弱。例如在马尾松纯林中，松毛虫常常会产生爆发性的危害；如果是针阔混交林，单一的有害种群不可能大发生，因为多种树混交，害虫的天敌种类和数量随之增加，进而限制了该种害虫的扩展和蔓延。
技能训练
运用术语准确表达
生命是什么 这是一个古老而又充满哲理的问题。总结从细胞到生态系统多层次生命系统的共同特征，对你认识生命的本质会有帮助。这个活动，需要你综合运用已经学过的知识，甚至还需要你自己去进一步查找资料，获取更准确的信息，并用准确的术语表达。
1．生命系统与环境的关系。与一般的非生命系统相比，生命系统的复杂程度高，而且任伺生命系统都不能孤立地存在，而是与周围环境时刻进行着物质和能量的交换。
生命系统应该是什么样的系统
2．生命系统的结构。生命系统尽管结构复杂，但都是由各个组成部分构成的统一整体，组织性强。
生命系统的结构特征是：______________________________________.
3．生命系统的功能。和非生命系统相比，生命系统能够不断地从外界环境获取物质和能量，形成新的组织结构，也能不断地排出物质、散失热能，等等。
细胞、个体，都能形成新的细胞、个体。
生命系统具有什么功能
4．生命系统的历史。分析生命系统的由来，追寻生命系统的历史，也是理解生命是什么的关键。
从历史的角度看，生命系统_________________________________。
自我检测
一、概念检测
1．判断
(1)生态系统中存在着物质循环和能量流动两个相对独立的过程。 ( )
(2)太阳能只有通过生产者才能输入到生态系统之中。 ( )
(3)植食性动物一定是初级消费者。 ( )
(4)在草一昆虫一青蛙一蛇一狐一豹这条食物链中，豹是第五营养级。 ( )
(5)抵抗力稳定性高的生态系统，恢复力稳定性可能比较低。 ( )
1．(1)×； (2)√；(3)√； (4)×；(5)√
2．选择
(1)下列哪一种方法能增加生态系统的抵抗力稳定性：
A．减少该生态系统内捕食者和寄生生物的数量；
B．增加该生态系统内各营养级生物的种类；
c．使该生态系统内生产者和消费者在数量上保持平衡；
D．减少该生态系统内各营养级生物的种类。
答[ 】
(2)与生态系统自我调节能力大小有关的主要因素是：
A．生态系统的无机环境；
B．生态系统的气候环境；
c．生态系统的成分；
D．生态系统的地理位置。
答[ ]
2． (1)B；(2)C。
3．画概念图
(1)将以下概念之间的关系用概念图的形式表示出来。
生态系统、食物链、食物网、生产者、消费者、分解者、生物群落、初级消费者、次级消费者、三级消费者、第一营养级、第二营养级、第三营养级、第四营养级。
(2)在以下概念图的问号和空白框内填写适当的词语。
(2)
4．填表
填表比较能量流动、物质循环与信息传递的特点，并阐述三者之间的关系
比较项目 能量流动 物质循环 信息传递
特点
范围
关系
二，知识迁移
1．现提供以下种植、养殖物种和其他一些生产因素(见下表)，请你选择种植、养殖物种各两种，设计一个符合生态学原理的农业生产系统(用文字、方框、箭头、线段等表示)。
种植物种 玉米、小麦、棉花、苹果
养殖物种 猪、鸡、牛、鸭
肥料、农药 农家肥、化肥、农药适量
虫害 玉米螟、黏虫、棉铃虫
1．这是一道开放性非常大的题，可以让学生充分发挥创造力去设计。
2．下图是河流生态系统受到生活污水(含大量有机物)轻度污染后的净化作用示意图。
请根据图回答：
(1)在该河流的AB段上，溶解氧大量减少的主要原因是什么
(2)在该河流的BC段上，藻类大量繁殖的主要原因是什么
(3)水中溶解氧含量逐渐恢复的主要原因是什么
(4)若酿造厂或味精厂将大量含有有机物的废水排入该河流，对河流生态系统可能造成的最严重的后果是什么
2．提示：
(1)藻类数量减少；需氧型细菌大量繁殖，溶解氧随有机物被细菌分解而大量消耗。
(2)有机物分解后形成的大量的NH4+等无机盐离子，有利于藻类的大量繁殖。
(3)藻类通过光合作用释放氧气；有机物减少，需氧型细菌数量下降，因而对溶解氧的消耗量减少。
(4)河流中生物大量死亡，该生态系统的稳定性遭到破坏。
三、技能应用
1．某同学在探究落叶在不同土壤中的变化时，提出了新的问题；缺氧环境中的土壤是否也能分解落叶呢 请你帮助他完成实验设计。
1．略
2．某地农业部门在防治棉铃虫问题上，提出了两种方案：一种是喷洒高效农药；一种是放养棉铃虫的天敌——赤眼蜂。前者可以比较迅速地杀死
棉铃虫，但却会同时杀死其他动物，包括赤眼蜂，还可能造成环境污染；后者不能彻底消灭棉铃虫，但是能将棉铃虫的种群数量控制在较低的水平，而且不会造成环境污染。请评价哪种方案有利于提高农田生态系统的稳定性 为什么
2．放养赤眼蜂。因为喷洒高效农药，在消灭棉铃虫的同时，也会杀死大量的棉铃虫的天敌。棉铃虫失去了天敌的控制，就容易再度大发生。在棉田中放养赤眼蜂，由于棉铃虫和赤眼蜂在数量上存在相互制约的关系，因此，能够将棉铃虫的数量长期控制在较低水平。从这个角度看，这个方案有利于提高农田生态系统的稳定性。
四、思维拓展
1977年，科学家在深海中的火山口周围发现了热泉。热泉喷出的海水温度超过300℃，并且富含硫化氢和硫酸盐。令人惊奇的是，在这样的海水中，竞发现大量的硫细菌。这些细菌通过氧化硫化物和还原二氧化碳来制造有机物。在热泉口周围还发现多种无脊椎动物，如大海蛤、蟹、管水母以及没有口也没有消化道的管居环节动物等。近30多年来，人们不断在深海发现这样的热泉生态系统。有些科学家认为热泉口的环境与地球上早期生命所处的环境类似。
请根据以上资料回答：
(1)上述硫细菌是自养的还是异养的
(2)与一般生态系统相比，深海热泉生态系统有哪些特殊之处
(3)研究深海热泉生态系统有什么意义
(1)属于自养生物。
(2)一般生态系统的能量来自太阳，由绿色植物进行光合作用固定，但深海热泉生态系统中的能量却是来自硫化物，由硫细菌通过氧化硫化物获得。
(3)对于研究生命的起源和演化，研究地球上生态系统的结构、规律具有重要的意义。
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