資源簡介

第六節　生態系統通過自我調節維持穩態
導學聚焦 1.生命觀念——明確生態系統的穩定性是具有一定限度的，生態系統的自我調節是在一定范圍內的，形成穩態與平衡觀。 2.科學思維——比較分析負反饋調節與正反饋調節在生態系統穩態維持中的作用。 3.科學探究——通過“設計并制作生態瓶，觀察其穩定性”實驗，探尋生態系統穩態維持的基本條件，提升實驗設計、實物模型制作能力。 4.社會責任——認同生態系統的調節具有限度，養成環境保護意識。
知識點　生態系統的穩態及調節
1.生態系統主要通過反饋調節維持穩態
（1）穩態的定義
指生態系統內部各成分彼此　相互協調　，保持相對穩定的狀態。
（2）反饋調節
定義：生態系統中的某一成分發生變化時，它必然會引起　其他成分　出現一系列的相應變化，這些變化最終又反過來影響　最初　發生變化的那種成分，這個過程稱為反饋調節。
（3）類型及比較（連線）
2.生態系統具有抵抗干擾保持穩態的能力
（1）生態系統自我調節能力：指生態系統具有抵抗外界　干擾　，使自身的結構和功能保持　原狀　的能力。
（2）生態系統自我調節能力比較
生態系統成分 食物網 自我調節能力
越多 越復雜 　越強　
越少 越簡單 　越弱　
3.生態系統在遭到外界干擾因素破壞時具有恢復穩態的能力
（1）外界干擾對生態系統的影響
①一定干擾范圍內，生態系統能夠自我　調節　和維持自己的正常功能，克服和消除外來干擾，保持自身　穩定性　。
②若干擾超出承受范圍，則可能會引起生態系統穩態的　失調　，甚至導致生態危機。
（2）生態失調的特點與應對
①特點：初步不易被覺察，一旦發展到出現　生態危機　時，就很難在短期內恢復平衡。
②應對措施
a.對生態系統的利用或干預需要嚴格加以控制，不能超出生態系統的　自我調節　能力。
b.對于利用和干預強度較大的生態系統，應有相應　物質　和　能量　的補充輸入。
4.判斷下列相關表述的正誤
（1）被污染水體中生物的大量死亡使污染加劇屬于正反饋調節（　√　）
（2）某營養級生物數量增加時，一定能增大生態系統的自我調節能力（　×　）
（3）生態系統總是朝著物種多樣化，結構復雜化和功能完善化方向發展（　√　）
（4）正反饋調節能使生態系統保持平衡和穩態，而負反饋調節使生態系統失去平衡狀態（　×　）
（5）在森林中，當害蟲增加時食蟲鳥也會增多，這樣害蟲種群的增長就受到控制，這屬于生物群落內的正反饋調節（　×　）
1.圖A為草原生態系統中的反饋調節示意圖，圖B為某湖泊生態系統中發生的某種調節活動。請據圖思考下列問題：
（1）反饋調節有正反饋調節和負反饋調節，圖A和圖B分別屬于哪一種？
提示：圖A所示的是負反饋調節，圖B所示的是正反饋調節。
（2）請寫出圖A中的食物鏈。
提示：乙→甲→丙。
（3）甲狀腺激素分泌增加后，會影響下丘腦和垂體的分泌活動，其中的反饋調節和圖中的哪種調節方式相同？
提示：甲狀腺激素分泌增加后，會抑制下丘腦和垂體的分泌活動，這種反饋調節是負反饋調節，和圖A中的調節方式相同。
2.如圖表示受到干擾后，生態系統功能的變化圖，兩條虛線之間的部分表示生態系統功能正常的作用范圍，請分析：
（1）熱帶雨林生態系統與草原生態系統相比，受到相同干擾，比較草原生態系統的y值與熱帶雨林的y值的關系。
提示：草原生態系統的y值要大于熱帶雨林的y值。
（2）x的大小與恢復穩定性能力的關系是怎樣的？
提示：x的大小可作為恢復穩定性強弱的指標，x值越大說明該穩定性越弱。
3.提高生態系統的穩定性，我們可以做些什么呢？
提示：①控制對生態系統干擾的程度，對生態系統的利用應該適度，不應超過生態系統的自我調節能力。②對于人類利用強度較大的生態系統，應實施相應的物質、能量投入，保證生態系統內部結構與功能的協調穩定。
1.生態系統的自我調節能力
（1）自我調節能力取決于生態系統自身的凈化作用和完善的營養結構。
①凈化作用包括物理沉降、化學分解和微生物的降解三個方面，它是河流生態系統抵抗環境污染的有效途徑。
②完善的營養結構使生態系統具有一種反饋調節機制，進而抵抗外界干擾，維持自身穩定。反饋調節是生態系統自我調節能力的基礎，如在森林中，當害蟲數量增加時，食蟲類由于食物豐富，數量也會增加，害蟲種群的增長就會受到抑制。生態系統的自我調節主要依靠群落內的種間關系（主要是捕食）和種群中的種內斗爭來實現。
（2）自我調節能力與生態系統成分和營養結構的關系。生態系統的自我調節能力與其自身的成分和營養結構呈正相關。一般來說，生態系統的成分越單純，營養結構越簡單，自我調節能力就越小，反之越大。
2.生態系統反饋調節的種類與比較
比較項目 正反饋 負反饋
調節方式 加速最初發生變化的那種成分所發生的變化 抑制和減弱最初發生變化的那種成分所發生的變化
結果 常使生態系統遠離穩態 有利于生態系統保持相對穩定
實例 分析
3.生態系統保持穩態和恢復穩態的能力的比較
類型 保持穩態的能力 恢復穩態的能力
區別 實質 保持自身結構與功能相對穩定 恢復自身結構與功能相對穩定
核心 抵抗干擾，保持原狀 遭到破壞，恢復原狀
聯系 一般情況下二者呈負相關，a為保持穩態的能力，b為恢復穩態的能力
考向1　生態系統的穩態與自我調節
1.自然條件下，生態系統能夠在一段較長的時間內保持動態的平衡，例如森林中的生物群落不會因為氣候的干旱而發生太大的變化，其主要原因是（　　）
A.能量的收支隨季節而波動
B.具有復雜的營養結構
C.生態系統具有一定的自我調節功能
D.物質循環和能量流動能反復進行
解析：C　環境的改變并不會引起生態系統太大的變化，原因是生態系統具有一定的自我調節功能，通過復雜的食物網，調節其中的物質循環和能量流動，使生態系統保持相對穩定。
2.下列關于生態系統的穩定性和調節的敘述，錯誤的是（　　）
A.生物種類較多的生態系統，自我調節功能強
B.北極苔原生態系統抵抗干擾的能力弱但遭到破壞恢復穩態的能力強
C.在“草→蚱蜢→蛙→蛇→鷹”這條食物鏈中，大量捕殺蛇，導致青蛙數量先升后降屬于負反饋調節
D.天氣干旱時，草原生態系統中動植物種類和數量一般不會有太大變化，體現了抵抗干擾保持穩態的能力
解析：B　北極苔原生態系統抵抗干擾的能力較弱，遭到破壞恢復穩態的能力也較弱，B錯誤。
3.下列關于反饋調節的敘述中，錯誤的是（　　）
A.草原生態系統通過負反饋調節，使兔和狼的數量保持穩定
B.受到了污染的湖泊由于正反饋調節機制的作用，導致魚類大量死亡
C.生態系統的穩態是通過負反饋調節實現的
D.負反饋調節在自然生態系統中很少見
解析：D　草原生態系統通過負反饋調節，使兔和狼的數量保持穩定，A正確；受到了污染的湖泊由于正反饋調節機制的作用，導致魚類大量死亡，B正確；負反饋調節具有維持系統穩定的作用，C正確；負反饋調節是生態系統中非常普遍的調節機制，D錯誤。
名師點睛
　　生態系統之所以能維持相對穩定，是由于生態系統具有自我調節能力。生態系統自我調節能力的基礎是負反饋，物種數目越多，營養結構越復雜，自我調節能力越大。生態系統的穩定性具有相對性，當受到大規模干擾或外界壓力超過該生態系統自身更新和自我調節能力時，便可能導致生態系統穩定性的破壞甚至引發系統崩潰。
考向2　生態瓶的制作與觀察分析
4.下列關于“設計并制作生態瓶，觀察其穩定性”的敘述，合理的是（　　）
A.不同營養級生物之間的合適比例可作為設計的依據
B.氧氣的含量平衡主要由生產者和消費者維持
C.生態瓶中生物數量越少，達到穩定狀態所需的時間越短
D.生態瓶達到穩定狀態后，各生物種群數量均達到K值
解析：A　氧氣的含量平衡主要由生產者和分解者來維持，B錯誤；生態瓶中生物的種類和數量要維持合適的比例，有利于進行物質循環和能量流動，保持其穩態，C錯誤；生態瓶達到穩定狀態后，各生物種群數量保持相對穩定，但并不一定均能達到K值，D錯誤。
5.某生物興趣小組的同學用河水、池泥、水藻、植食性小魚、廣口瓶、凡士林等材料制作了3個生態瓶（如圖所示）。下列有關說法中錯誤的是（　　）
A.該實驗可以用來觀察人工生態系統的穩定性
B.三個生態瓶中的分解者主要存在于河水及池泥中
C.丙瓶中的小魚存活的時間比乙長
D.甲瓶中的小魚很快死亡主要是因為瓶內各營養級生物的比例不合適導致的
解析：C　該實驗可以用來觀察人工生態系統的穩定性，觀察指標是小魚的存活時間，A正確；生態瓶中的分解者是細菌和真菌，主要存在于河水及池泥中，B正確；丙瓶缺乏能量來源，小魚存活的時間比乙瓶中小魚時間短，C錯誤；甲瓶中的小魚很快死亡是因為瓶內小魚數量過多，種內斗爭激烈，D正確。
考向拓展
生態瓶的制作原理與要求
（1）制作原理
設計生態瓶必須依據生態系統穩定性原理，保障其結構與功能的完善，既包括生態系統的生物成分與非生物成分，又要使各成分確實能進行能量流動與物質循環，即各生物間遵循正常的食物聯系，同時應注意源源不斷地為該系統提供能量，以保障其能量需求。
（2）生態瓶制作要求
生態瓶必須是封閉的；生態瓶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）；生態瓶的材料必須透明；生態瓶的采光用較強的散射光；選擇生命力強的生物，動物不宜太多，個體不宜太大。
1.（2023·金華月考）生態系統在正常情況下能保持穩態，即使受到一定程度的外來干擾，也能通過反饋調節而保持自身的穩定性。下列關于生態系統穩態的敘述，正確的是（　　）
A.生態系統的自我調節能力是保持穩態的基礎
B.生態系統的穩態就是指其中的各種成分穩定不變
C.增加物種多樣性有利于提高生態系統恢復穩態的能力
D.減少捕食者和寄生者的數量有利于增強生態系統的穩態
解析：A　生態系統之所以能保持穩定是因為生態系統的自我調節能力，A正確；生態系統的穩態就是指生態系統的各種成分相對穩定，保持動態平衡，B錯誤；增加物種多樣性有利于提高生態系統保持穩態的能力，C錯誤；減少捕食者和寄生者的數量，生態系統的營養結構變得簡單，不利于增強生態系統的穩態，D錯誤。
2.下列關于鹽堿地的生物與環境之間關系有敘述，正確的是（　　）
A.鹽堿地的生態系統食物鏈少，易趨向穩態
B.種群密度是限制鹽堿地區生物種群數量增長的關鍵生態因素
C.在鹽堿的長期誘導下，生物體發生耐鹽堿突變
D.該區域生態系統的自我調節功能弱
解析：D　鹽堿地由于土壤溶液濃度大，一般植物難以生存，物種種類少，難趨向穩態；限制該地區種群數量增長的關鍵生態因素是水分和無機鹽；耐鹽堿突變并不是在鹽堿的誘導下發生的，鹽堿地只是選擇作用；該地區營養結構簡單，自我調節功能弱。
3.下列關于生態系統穩定性的敘述，錯誤的是（　　）
A.生態系統的自我調節能力主要是通過負反饋調節來實現的
B.同等強度干擾下，草原生態系統比沙漠生態系統恢復的速度慢
C.北極苔原生態系統，保持和恢復穩態的能力都很低
D.一定量的物質和能量輸入是維持城市生態系統穩定的關鍵
解析：B　同等強度干擾下，因為沙漠生態系統環境比較惡劣，故雖然物種組成簡單，但恢復穩態的能力仍然比草原低，故同等強度干擾下，草原生態系統比沙漠生態系統恢復的速度快，B錯誤。
4.外來物種入侵指某種生物從原生存地自然傳入或人為引種后成為野生狀態，損害入侵地生物多樣性，造成經濟損失和生態災難的現象，如歐洲兔被帶到澳大利亞草原放養，對袋鼠等本地生物造成極大威脅。生態專家先后采用引入狐貍（y1年）和黏液瘤病毒（y2年）等手段進行防治，結果如圖所示。下列推斷正確的是（　　）
A.外來物種入侵可增加當地的生態系統的穩態，也可引起群落演替的發生
B.y1年后歐洲兔和袋鼠的數量變化反映狐貍也是袋鼠的被捕食者
C.y2年后歐洲兔數量明顯減少但對袋鼠影響不大與病毒的專性寄生有關
D.y3年草原生態系統整體穩定是負反饋調節、正反饋調節共同作用的結果
解析：C　據題干信息可知，外來物種入侵會損害入侵地的穩態，A錯誤；引入狐貍后（y1年），歐洲兔與袋鼠的數量均減少，說明歐洲兔與狐貍及袋鼠與狐貍之間均是捕食關系，狐貍是袋鼠的捕食者，B錯誤；y2年引入黏液瘤病毒，歐洲兔數量明顯減少但對袋鼠影響不大，說明病毒專性寄生于歐洲兔，C正確；草原生態系統整體穩定是負反饋調節的結果，D錯誤。
5.兩個不同的生態系統在同時受到同等強度的干擾（a）后，其結構和功能的曲線變化情況如圖所示，據圖不能得出的結論是（　　）
A.乙生態系統抵抗干擾的能力比甲高
B.若增大對甲生態系統的干擾強度，則C點左移
C.甲生態系統中的營養結構可能比乙生態系統簡單
D.圖中偏離正常運行范圍的程度體現了保持穩態能力的大小
解析：B　若增大對甲生態系統的干擾強度，則甲偏離正常運行范圍更大，恢復所需時間更長，故C點右移，B錯誤。
6.如圖表示四個不同自然生態系統在受到同等程度的外來干擾后，初級消費者和次級消費者的數量變化情況。其中抵抗外界干擾的功能最強的生態系統是（　　）
解析：C　題中四個曲線中，只有C選項的曲線受干擾后，初級消費者和次級消費者的種群數變化與原來變化趨勢基本相同，所以該生態系統抵抗外界干擾的功能最強。
7.為觀察生態系統的穩定性，某小組設計了4個密閉透明的生態瓶。各瓶內的組成和條件見表（表中“＋”表示有，“－”表示無）。經過一段時間的培養后，最穩定的生態系統可能是（　　）
生態系統的組成 光 水草 藻類 浮游 動物 小魚（肉 食性） 泥沙
生態瓶 編號 甲 ＋ ＋ ＋ ＋ － ＋
乙 － ＋ ＋ ＋ － ＋
丙 ＋ ＋ ＋ ＋ － －
丁 ＋ ＋ ＋ － ＋ ＋
A.甲　　　B.乙C.丙　　D.丁
解析：A　乙生態瓶中由于缺少光照，即沒有能量輸入，不能長久維持；丙生態瓶中由于缺少泥沙，即缺少分解者，使物質循環受阻，也不能長久維持；丁生態瓶中由于缺少浮游動物，會使小魚沒有食物而死亡，不能長久維持。只有甲生態瓶最穩定。
8.下列敘述中不屬于穩定的生態系統特征的是（　　）
A.各種群都處于種群密度越來越大的增長型
B.能量的輸入和輸出之間達到相對平衡
C.動物和植物在數量上保持相對平衡
D.生產者、消費者之間構成完整的營養結構
解析：A　各種群都處于種群密度越來越大的增長型，不屬于穩定的生態系統特征，A正確；能量的輸入和輸出之間達到相對平衡，屬于穩定的生態系統特征，B錯誤；動物和植物在數量上保持相對平衡，屬于穩定的生態系統特征，C錯誤；生產者、消費者之間構成完整的營養結構，屬于穩定的生態系統特征，D錯誤。
9.下列有關反饋調節的敘述錯誤的是（　　）
A.大量捕殺草原食肉動物，導致食草動物的數量先升后降屬于負反饋調節
B.被污染的水體中魚類大量死亡，死魚腐爛后會加重污染屬于正反饋調節
C.負反饋調節在生態系統中普遍存在，它是生態系統自我調節能力的基礎
D.正反饋的作用常常使機體遠離穩態，所以人體的穩態維持不存在正反饋調節
解析：D　大量獵殺草原食肉動物，導致食草動物的數量上升，食草動物的數量上升導致食肉動物數量上升，接著食草動物的數量下降，屬于負反饋調節，A正確；湖泊受污染后魚類數量減少，魚體死亡腐爛進一
步加重污染，導致魚類數量進一步減少，屬于正反饋調節，B正確；負反饋為生態系統自我調節能力的基礎，C正確；在人體與生態系統中，穩態的維持都以反饋調節為基礎，包括正反饋和負反饋，D錯誤。
10.某湖泊中發生了如圖所示的變化，下列敘述正確的是（　　）
A.大量的魚腐爛會導致水體溶解氧減少
B.有害物質在肉食性魚類中的含量低于水生植物
C.湖泊中所有的魚類構成群落，該群落處于演替過程中
D.圖示調節方式是自然界最常見的反饋方式
解析：A　大量的魚腐爛后，需氧型的微生物增多，耗氧量增加，導致水體溶解氧減少，A正確；肉食性魚類營養級較高，通過富集作用，有害物質含量高于水生植物，B錯誤；群落是該區域的全部生物，僅湖泊中所有的魚類不能構成群落，C錯誤；圖示調節方式是正反饋調節，而自然界最常見的是負反饋調節，D錯誤。

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