第5节 生态系统的稳定性
[学习目标] 1.理解生态系统的自我调节能力。2.区分抵抗力稳定性和恢复力稳定性，并简述提高生态系统稳定性的措施。3.设计并制作生态缸，观察其稳定性。
一、生态系统的自我调节能力
1．当河流受到轻微污染后，为什么很快会恢复清澈？这体现了生态系统的什么能力？
答案 当河流受到轻微污染后，能通过物理沉降、化学分解和微生物的分解，很快消除污染，恢复清澈。体现了生态系统的自我调节能力。
2．分析森林中食虫鸟与害虫种群之间的调节过程
(1)由上述调节过程归纳什么是负反馈调节？
答案 抑制或减弱最初发生变化的哪种成分所发生的变化，称为负反馈调节。
(2)该种调节方式只在生态系统中存在吗？
答案 不是，在生命系统的各个层次上均有体现。
二、抵抗力稳定性和恢复力稳定性
1．什么是生态系统的稳定性？什么是抵抗力稳定性和恢复力稳定性？
答案 生态系统所具有的保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力称为生态系统的稳定性。
其中生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构和功能保持原状的能力，叫做抵抗力稳定性。受到外界干扰因素的破坏后恢复到原状的能力，叫做恢复力稳定性。
2. 生态系统具有抵抗力稳定性和恢复力稳定性的基础是什么？
答案 生态系统内部具有一定的自我调节能力。
3．分析抵抗力稳定性和恢复力稳定性的高低
(1)一般来说，生态系统中的组分越多，营养结构越复杂，自我调节能力越强，抵抗力稳定性就越高，恢复力稳定性就越低。
(2)在下图中绘制抵抗力稳定性和恢复力稳定性随营养结构复杂程度增高的变化曲线。
答案 如图
11
(3)苔原生态系统的生物种类稀少，丰富度低，抵抗力稳定性低，恢复力稳定性很高，对吗？
答案 不对。因为苔原生态系统的环境条件恶劣，温度低，生物生长缓慢，一旦被破坏，很难恢复。所以，苔原生态系统的抵抗力稳定性低，恢复力稳定性也很低。
4．提高生态系统稳定性的措施
(1)要控制对生态系统干扰的程度，对生态系统的利用应该适度，不应超过生态系统的自我调节能力。
(2)要对人类利用强度较大的生态系统实施相应的物质、能量投入，以保证生态系统内部结构与功能的协调。
5．生态系统一旦达到稳态，就会一直保持相对稳定状态，对吗？
答案 不对。生态系统的自我调节能力不是无限的，当外界干扰因素的强度超过一定限度时，生态系统的自我调节能力会迅速丧失，稳态被破坏。
三、生态缸的设计要求及分析
设计要求
相关分析
生态缸一般是封闭的
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，成分齐全(具有生产者、消费者和分解者)
生态缸中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
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；缸内储备一定量的空气
生态缸应采用较强的散射光
防止水温过高导致生物死亡
辨析生态系统的抵抗力和恢复力稳定性
两条虚线之间的部分表示生态系统功能正常的作用范围。y表示一个外来干扰使之偏离这一范围的大小；x表示恢复到原状态所需的时间；曲线与正常范围之间所夹的面积可以作为总稳定性的定量指标(TS)。请分析回答下列问题：
11
1. 在正常作用范围内，生态系统中生物的种类和数量是否保持不变？
答案 不是。始终处于动态的变化之中，在一定范围内保持相对稳定。
2. 开始一段时间内，干扰较小时，曲线虽有波动，但是都在正常范围内波动，这主要体现了生态系统的哪种稳定性？
答案 抵抗力稳定性。
3．当外来干扰较大时，曲线偏离了正常的作用范围，一段时间后又恢复到正常范围内，这期间主要体现了生态系统的哪种稳定性？
答案 恢复力稳定性。
4．上述两种稳定性的基础是什么？
答案 生态系统具有一定的自我调节能力。
5．同一个生态系统中，一般情况下y与x是什么关系？
答案 呈负相关。
6．对a、b两个生态系统施加相同强度的干扰，若ya>yb，则这两个生态系统的抵抗力稳定性的关系是怎样的？
答案 a小于b。
1．某地大量捕杀青蛙，其结果是稻田里害虫大量繁殖，水稻减产，其主要原因是( )
A．破坏了生态系统的平衡
B．破坏了食物链
C．破坏了青蛙的繁殖
D．破坏了环境
答案 B
解析 在题干中的生态系统中，水稻为植物，属于生产者，而害虫和青蛙为动物，属于消费者，它们之间存在吃与被吃的关系，构成一条食物链，即：水稻→害虫→青蛙，如果大量捕捉青蛙，会导致稻田里害虫大量繁殖，破坏了食物链，导致生态平衡失调，使害虫增加，水稻减产。
2．小军为探究人工生态系统的稳定性，设计制作了一个生态瓶，如图所示。下列做法中，可能会降低该生态瓶中生态系统稳定性的是( )
11
A．用蒸馏水代替池塘水
B．给予一定的光照
C．添加一些分解者
D．通入一定量的空气
答案 A
解析 用蒸馏水代替池塘水，会减少生态瓶的分解者，降低物质循环，可能会降低该生态瓶中生态系统稳定性，A正确；该生态瓶中生态系统需要能量输入，给予一定的光照会增加稳定性，B错误；添加一些分解者会加快生态系统的物质循环，增强生态系统的稳定性，C错误；通入一定量的空气供生态系统的生物利用，可增强生态系统的稳定性，D错误。
3．生态系统在受到外界干扰时，可以依靠自我调节能力维持自身的相对稳定，下列生态系统中，自我调节能力最强的是( )
A．荒漠生态系统 B．草原生态系统
C．森林生态系统 D．农田生态系统
答案 C
解析 在一个生态系统中，生物种类越多，生态系统稳定性越强，自我调节能力越强。在荒漠生态系统、草原生态系统、森林生态系统、农田生态系统中，森林生态系统生物种类最多，自我调节能力最强。
4．下列不属于负反馈调节的是( )
A．根据食物链草→虫→食虫鸟分析，当害虫增加时，食虫鸟也会增多，从而导致害虫种群的增长受到抑制
B．一场森林大火后，森林中种群密度降低，但不久种子迅速萌发并长成新植株
C．运动员长期服用兴奋剂，会导致自身性腺分泌性激素的量减少
D．河流受到严重污染时，能进一步加剧污染
答案 D
解析 害虫数量增加会引起食虫鸟类数量增多，进而抑制害虫种群的增加，属于负反馈调节；一场森林大火使森林中种群密度降低，但不久种子迅速萌发并长成新植株，使种群密度逐渐恢复，属于负反馈调节；性激素分泌属于负反馈调节，运动员长期服用兴奋剂，血液中激素含量过高，会抑制下丘脑分泌促性腺激素释放激素和垂体分泌促性腺激素，会导致自身性腺分泌性激素的量减少；河流受到严重污染时，加剧环境污染，这属于正反馈调节，故选D项。
11
5．近几年国家投入巨资植树造林，大大提高了植被的覆盖率，在生态保护等方面取得了一定成就，但绝大多数的人工林，远看一片绿，近看一片黄(地表植被极少)。有些专家指出：大面积的人工林，树多了但森林生态功能却衰退了，是表面绿化，是“绿色沙漠”。下列对“绿色沙漠”的看法不正确的是( )
A．该群落的结构单一，垂直分层现象不明显
B．该系统抵抗力稳定性比自然林强
C．动植物种类稀少，生物多样性水平极低，易遭病虫害
D．单一树种因树龄、高矮接近，生长密集，导致地表植被缺乏，易发生水土流失
答案 B
解析 该群落的结构单一，绝大多数是人工林，其他动植物种类少，导致垂直分层现象不明显，A正确；由于该系统动植物种类少，营养结构简单，故自我调节能力差，其抵抗力稳定性比自然林弱，B错误；动植物种类稀少，生物多样性水平极低，自我调节能力差，易遭病虫害，C正确；单一树种因树龄、高矮接近，生长密集，导致地表植被缺乏，易发生水土流失，D正确。
知识点一 生态系统的自我调节能力
1．在一个系统中，系统本身的工作效果，反过来又作为信息调节该系统的工作，这种调节方式叫做反馈调节，下列有关反馈调节的叙述中，不正确的是( )
A．负反馈调节在生物群落中普遍存在，但在生物群落与无机环境之间不存在
B．捕食者和被捕食者的数量变化能体现生物群落内的负反馈调节
C．负反馈调节在生态系统中普遍存在，它是生态系统自我调节能力的基础
D．通过反馈调节作用，血液中的激素可以维持在正常的相对稳定的水平
答案 A
解析 反馈调节存在于生态系统中，在生物群落、生物群落与无机环境之间都存在，A错误；捕食者和被捕食者的数量变化能体现生物群落内的负反馈调节，如当农田里蚜虫的数量增多时，七星瓢虫的数量也会增多，这样蚜虫种群数量的增长就会受到抑制，属于生物群落内的负反馈调节，B正确；生态系统自我调节能力，基础是负反馈调节，C正确；通过反馈调节作用，血液中的激素经常维持在正常的相对稳定的水平，如甲状腺激素分泌过多，反过来抑制促甲状腺激素释放激素和促甲状腺激素的分泌，进而使得甲状腺激素含量下降，D正确。
2．生态系统结构越复杂，其自我调节能力就越强，原因是( )
①处于同一营养级的生物种类多
②能量可通过不同的食物链传递到顶级
③某营养级中部分生物减少或消失，可由该营养级的其他生物代替
④能量流经各营养级时，是逐级递减的
11
A．①②③④ B．①②③
C．①③④ D．③④
答案 B
解析 ①处于同一营养级的生物种类多，若某生物灭绝，处在同一营养级的生物可以代替，所以生态系统越复杂，就越不容易灭绝，所以调节能力越大；②能量可通过不同的食物链传递到顶级，通过不同食物链传递到顶级，那么最高营养级就通过不同的方式获得能量； ③某营养级的部分生物减少或消失，可由该营养级的其他生物代替；④能量流经各营养级时是逐级递减的，逐级递减是能量流动的特点。其中生态系统结构越复杂，自我调节能力就越强的原因是①②③。
知识点二 抵抗力稳定性和恢复力稳定性
3．如果在一个生态系统中有甲、乙、丙、丁四种生物，在它们所形成的下列四种结构中，最稳定的是( )
答案 B
解析 一般来说，生态系统的组成成分越多，抵抗力稳定性越强；若生物成分一样多，则生产者种类越多，生态系统越稳定。
4．下列关于生态系统稳定性的叙述，正确的是( )
A．负反馈调节是生态系统自我调节能力的基础
B．自我调节能力越强的生态系统其恢复力稳定性往往就越高
C．不同的生态系统抵抗力稳定性和恢复力稳定性基本相同
D．提高生态系统稳定性，就是要禁止对生态系统的干扰和利用
答案 A
解析 自我调节能力越强的生态系统其抵抗力稳定性越高，恢复力稳定性越弱；生态系统的抵抗力稳定性和恢复力稳定性呈负相关，负反馈调节是生态系统自我调节能力的基础；要提高生态系统的稳定性应该适当增加物种的种类和数目。
5．下列关于生态系统稳态的表述正确的是( )
A．轻度污染的河流通过正反馈调节来恢复稳态
B．群落在演替过程中抵抗力和恢复力稳定性会逐渐增强
C．围湖造田、扩大耕地降低了生态系统的稳定性
D．大量引进外来物种有利于生态系统稳态的维持
11
答案 C
解析 轻度污染的河流可通过负反馈调节来维持该系统的稳定，A错误；群落在演替过程中，物种多样性增加，抵抗力稳定性逐渐增强，恢复力稳定性逐渐减弱，B错误；围湖造田、扩大耕地会破坏植被和食物链，导致生态系统稳定性的破坏，C正确；大量引进外来物种会造成生物入侵，破坏生物多样性，导致生态系统稳定性降低，D错误。
6．下列关于生态系统的叙述中正确的是( )
A．抵抗力稳定性高的生态系统，其恢复力稳定性也一定高
B．一般来说，食物网越复杂，生态系统抵抗外界干扰的能力就越强
C．能量流动和物质循环是两个独立的过程
D．生态系统的能量流动是循环利用，逐级递减的
答案 B
解析 抵抗力稳定性高的生态系统，其恢复力稳定性一般较低，A错误；生态系统中的组成成分越多，营养结构就越复杂，生态系统的自我调节能力就越强，生态系统抵抗外界干扰的能力就越强，B正确；物质是能量的载体，能量是物质循环的动力，所以它们不是两个独立的过程，C错误；生态系统的物质循环的特点是全球性与循环性，能量流动的特点是单向流动，逐级递减，D错误。
7．下列有关生态系统稳定性的叙述，错误的是( )
A．生态系统具有自我调节能力，这是生态系统稳定性的基础
B．生态系统内部结构与功能的协调，可以提高生态系统稳定性
C．生物多样性对维持生态系统稳定性具有重要作用，体现了其间接价值
D．生态系统中的组成成分越多，食物网越复杂，生态系统恢复力稳定性就越高
答案 D
解析 生态系统具有自我调节能力，这是生态系统稳定 性的基础；生态系统内部结构与功能的协调，可以提高生态系统稳定性；生物多样性对维持生态系统稳定性具有重要作用，体现了其间接价值；生态系统中的组成成分越多，食物网越复杂，生态系统抵抗力稳定性越高，恢复力稳定性越低。
8．我国海关对入境地进口货物都要进行严格检疫，严禁境外有害生物(包括虫卵和微生物)进入境内。有害生物一旦进入境内，不可能引起的结果是( )
A．其天敌数量增多
B．境内生物多样性受到威胁
C．影响农业、林业生产
D．破坏入侵地的生态环境
答案 A
11
解析 有害生物进入境内后，往往没有天敌，A错误；有害生物数量急剧增加，在竞争中占优势，使境内生物多样性受到威胁，B正确；有害生物对农作物和树木等造成严重危害，影响农业、林业生产，C正确；有害生物在竞争中占优势，使入侵地的一些物种被淘汰，破坏了入侵地的生态环境，D正确。
知识点三 设计并制作生态缸，观察其稳定性
9．评价小生态缸的设计制作水平的主要标准是( )
A．生态系统维持时间的长短
B．生态系统营养结构的复杂程度
C．生态系统有机物的积累速度
D．生态系统的成分是否全面
答案 A
解析 在一般情况下，生态系统中各种生物的数量和所占的比例是相对稳定的。这说明生态系统具有一定的自我调节能力。生态系统调节能力的大小取决于它自身结构特点，但生态系统的资源和空间是有限的，所以，其自我调节能力也是有限的。一般来说，生态系统中的生物种类越多，营养结构越复杂，自我调节能力就越大，反之，调节能力就越小。因此评价小生态缸的设计制作水平的主要标准是生态系统维持时间的长短。
10．我们通常在媒体上看到“生态平衡”的概念，下列关于“生态平衡”和“生态系统稳定性”的叙述，不正确的是( )
A．生态平衡是生态系统发展到一定阶段，生态系统保持其结构与功能的稳定状态
B．生态系统的稳定性是生态系统具有的保持和恢复其结构与功能相对稳定的能力
C．生态系统的自我调节能力是生态系统稳定性和生态平衡的基础
D．生态平衡与生态系统的稳定性不是一个概念，两者之间并没有关系
答案 D
解析 生态平衡是指生态系统中各种生物的数量和比例总是维持在相对稳定的状态，生态平衡是一个动态的平衡，生物的种类数量不是绝对不变的，而是相对、持续的稳定，生态系统中各种生物的数量变化是有规律的，是在一定范围内的动态平衡。在自然状态下，生态系统是稳定的，是具有自我调节能力的，生态系统的自我调节能力是有一定限度的，与生物的种类和数量有关，生物的数量和种类越多，调节能力越强。
综合训练
11. 如图为某条小河流从高山湖泊进入大河的示意图及A处水域浮游植物在一年内的变化曲线图，其中食品工厂会向河流排污，结合所学知识，回答下列问题：
11
(1)图中高山、河流、村庄在生物种类上的差异属于群落空间结构中的________结构，其中河流生态系统中的能量来源是_______________________________________________。
(2)食品工厂向河流排污，将会导致鱼类因为缺少__________而大量死亡使水体变浑浊，但是在村庄附近的河流又保持清澈见底，这依赖于该河流的____________能力。
(3)根据图示推测，A处1～2月无机盐大量下降的主要原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，
12月限制浮游植物繁殖的主要因素是__________。
(4)调查表明，近年来高山冰川越来越少，主要原因是________________________________。
答案 (1)水平 太阳能和工厂排放污水中有机物的化学能
(2)氧气 自我调节
(3)浮游植物大量繁殖消耗了无机盐 温度或光照
(4)化石燃料的燃烧
解析 (1)图中高山、河流、村庄没有明显的分层现象，而是呈现镶嵌分布，故其在生物种类上的差异属于群落空间结构中的水平结构。河流生态系统中的能量来源主要是生产者固定的太阳能，但也有工厂污水中有机物储存的化学能，后者容易被忽略，应引起重视。(2)食品工厂向河流排污，使河流中好氧性细菌急剧增多，导致河流中O2含量急剧减少，从而导致鱼类大量死亡。在村庄附近的河流又保持清澈见底，这依赖于该河流的自我调节能力。(3)根据图示可知，A处1～2月无机盐大量下降的主要原因是浮游植物大量增多，吸收了水中的无机盐。12月限制浮游植物繁殖的主要因素可能是温度过低，也有可能是光照时间太短。(4)全球气候变暖，是因为人类大量燃烧化石燃料，大气中CO2增多而造成温室效应。
12．如图表示某生态系统在未受干扰、受到干扰和遭到破坏三种情况下，该生态系统中某种群数量的变化曲线。请据图回答问题：
(1)a区表示生态系统在一般情况下或受到一定__________(干扰/破坏)的情况下，由于生态系统具有__________稳定性，某种群数量在正常范围内波动。
11
(2)b区表示生态系统在受到一定__________(干扰/破坏)的情况下，由于生态系统具__________稳定性，某种群数量在逐渐恢复正常范围。
(3)c区表示生态系统在受到严重__________(干扰/破坏)的情况下，某种群数量持续下降，随着生态系统的__________，种群趋向灭亡。
(4)若图中物种为食草动物，当看到青草明显减少时，部分个体会另觅取食地，这体现了生态系统的__________功能。
答案 (1)干扰 抵抗力
(2)破坏 恢复力
(3)破坏 崩溃
(4)信息传递
解析 (1)a区表示生态系统在一般情况下或受到一定干扰的情况下，由于生态系统具有抵抗力稳定性，某种群数量在正常范围内波动。(2)b区表示生态系统在受到一定破坏的情况下，由于生态系统具恢复力稳定性，某种群数量在逐渐恢复正常范围。(3)c区表示生态系统在受到严重破坏的情况下，某种群数量持续下降，随着生态系统的崩溃，种群趋向灭亡。(4)若图中物种为食草动物，当看到青草明显减少时，部分个体会另觅取食地，这体现了生态系统的信息传递功能。
13．探究：在一个人工建造的封闭生态系统——生态缸中，保持生态系统稳定性的条件有哪些？
(1)探究问题：在一个人工建造的封闭生态系统——生态缸中，哪些因素能影响生态系统的稳定性？
(2)提出假设：光能否影响生态系统的稳定性？
(3)你所需的器材是_____________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)实验过程
①将相同种类和数量的生物，放在两个同样的容器中培养。该实验的变量是________，即除了这一个生态因素不同外，其他生态因素都相同。
②连续进行实验一段时间，每天定时观察并记录该生态系统的情况。
(5)结果和讨论
①本小组的实验结果是：生态因素中的________能影响生态系统的稳定性。
②生态因素中还有______________________________________________________等因素也都能影响生态系统的稳定性。
③如果该生态缸中没有消费者或分解者，该小型生态系统能保持稳态吗？____________。
答案
11
(3)罐头瓶或可乐等饮料的塑料瓶，水草若干，小鱼2～3条，小田螺2～3个，河水(或放过2天的自来水)，胶带，细砂等 (4)①光 (5)①光 ②空气、温度、水质、生产者和消费者的数量以及分解者 ③不能
解析 在一个封闭的人工生态系统中，光照、空气、温度、水质，以及生产者和消费者的数量，还有我们看不见的分解者等都是保持该生态系统稳定性的条件。其中，光照又是保持其稳定性的重要条件。而在一个自然生态系统中，生物的多样性是保持生态系统稳定性的重要条件。生物多样性越丰富，食物网越复杂，生态系统抵抗外界干扰的能力也越强，而食物网越简单，生态系统越容易发生波动和受到破坏。在一个具有复杂食物网的生态系统中，一般也不会由于一种生物的消失而引起整个生态系统的失调，但是任何一种生物的灭绝都会在不同程度上使生态系统的稳定性有所下降。当一个生态系统的食物网变得很简单时，环境的改变就比较容易引起这个生态系统发生剧烈的波动。
11
微信/支付宝扫码支付