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第5節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性
第3章 生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性
紫莖澤蘭原分布于中美洲，傳入我國后，先是在云南瘋長蔓延，現(xiàn)已擴散至廣西、貴州、四川等多個省份，對當(dāng)?shù)亓帜尽⒛敛莺娃r(nóng)作物造成嚴(yán)重危害，在《中國第一批外來入侵物種名單》中名列榜首。
討論1: 為什么紫莖澤蘭在原產(chǎn)地沒有大肆繁殖，在入侵地可以瘋長蔓延？
適應(yīng)、繁殖能力強，沒有天敵等制約因素
【問題探討】
2.我國曾引入紫莖澤蘭的專食性天敵——澤蘭實蠅來防治紫莖澤蘭。澤蘭實蠅也是一種外來生物，對這種方法，你怎么看？
【問題探討】
澤蘭實蠅可以抑制紫莖澤蘭的生長，但是澤蘭實蠅是一種外來物種，也有可能影響入侵地的生態(tài)系統(tǒng)，因此在釋放澤蘭實蠅之前，應(yīng)做好相關(guān)研究，如澤蘭實蠅的生物安全性研究，野外如何布點釋放澤蘭實蠅，定點釋放的蟲量應(yīng)當(dāng)為多少等等，即在確保利用澤蘭實蠅的安全性后，再利用它進(jìn)行防治。
一. 生態(tài)系統(tǒng)中信息的種類
(一)生態(tài)平衡
1. 生態(tài)平衡的概念:
生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)，就是生態(tài)平衡。
2. 處于生態(tài)平衡的生態(tài)系統(tǒng)具有以下特征:
(1)結(jié)構(gòu)平衡:
(2)功能平衡:
(3)收支平衡:
生態(tài)系統(tǒng)的各組分保持相對穩(wěn)定。
生產(chǎn)—消費—分解的生態(tài)過程正常進(jìn)行，保證了物質(zhì)總之循環(huán)，能量不斷流動，生物個體持續(xù)發(fā)展和更新。
如在某生態(tài)系統(tǒng)中，植物在一定時間內(nèi)制造的可供生物利用的有機物的量，處于比較穩(wěn)定的狀態(tài)。
由此可見，生態(tài)平衡并不是指生態(tài)系統(tǒng)一成不變，而是一種動態(tài)平衡。
這種動態(tài)平衡是通過什么調(diào)節(jié)機制實現(xiàn)的呢？
（1）結(jié)構(gòu)平衡：
生態(tài)系統(tǒng)各組分保持相對穩(wěn)定。
一、生態(tài)平衡
2.特征：
水葫蘆瘋長，導(dǎo)致水體含氧量下降，水體魚類大量死亡，細(xì)菌等微生物大量繁殖。
群落總生產(chǎn)量和總呼吸量的變化曲線圖
思考：
在成熟階段，群落的總生產(chǎn)量和總呼吸量呈現(xiàn)怎樣的趨勢？這說明了什么？
總生產(chǎn)量和總呼吸量均趨于穩(wěn)定，且相對值接近。說明群落在物質(zhì)、能量的輸入和輸出上趨于達(dá)到平衡狀態(tài)。
（2）功能平衡：
（1）結(jié)構(gòu)平衡：
一、生態(tài)平衡
2.特征：
（3）收支平衡：
動態(tài)平衡
問題三：這種動態(tài)平衡是通過什么調(diào)節(jié)機制實現(xiàn)的呢？
3. 生態(tài)平衡的調(diào)節(jié)機制 —— 負(fù)反饋調(diào)節(jié)
實例1:
兔子數(shù)量增加
狼增加
草減少，兔的生存空間和資源減少
兔子數(shù)量減少
草增加，兔的生存空間和資源增加
狼減少
說明在生態(tài)系統(tǒng)中，生物群落內(nèi)部能夠進(jìn)行自我調(diào)節(jié)，以維持生態(tài)平衡。
3. 生態(tài)平衡的調(diào)節(jié)機制 —— 負(fù)反饋調(diào)節(jié)
實例2:
森林植被大量生長
林下光照減少，樹苗生長受限，枯枝落葉增加
自然火災(zāi)
光照充足
土壤養(yǎng)料增多
種子萌發(fā)，幼苗迅速成長
植被逐漸恢復(fù)
說明在生態(tài)系統(tǒng)中，生物群落與無機環(huán)境之間也能夠自我調(diào)節(jié)，以維持生態(tài)平衡。
3. 生態(tài)平衡的調(diào)節(jié)機制 —— 負(fù)反饋調(diào)節(jié)
上述生態(tài)系統(tǒng)都遇到了破壞或干擾，而對抗這種破壞或干擾，使生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)平衡的調(diào)節(jié)機制，是負(fù)反饋機制。
3. 生態(tài)平衡的調(diào)節(jié)機制 —— 負(fù)反饋調(diào)節(jié)
在一個系統(tǒng)中，系統(tǒng)工作的效果，反過來又作為信息調(diào)節(jié)該系統(tǒng)的工作，并且使系統(tǒng)工作的效果減弱或受到限制，它可使系統(tǒng)保持穩(wěn)定。
負(fù)反饋調(diào)節(jié)在生態(tài)系統(tǒng)中普遍存在，它是生態(tài)系統(tǒng)具備自我調(diào)節(jié)能力的基礎(chǔ)。
原方向
原方向
發(fā)生偏離
發(fā)生偏離
正反饋調(diào)節(jié)
更加偏離
負(fù)反饋調(diào)節(jié)
回到原方向
破壞穩(wěn)態(tài)(錯上加錯)
調(diào)節(jié)穩(wěn)態(tài)(改邪歸正)
掠奪式開發(fā)后的黃土高原
美麗的呼倫貝爾草原
正反饋調(diào)節(jié): 具有破壞性。
負(fù)反饋調(diào)節(jié): 生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)能力的基礎(chǔ)。
思考·討論 分析反饋調(diào)節(jié)的過程
討論2: 利用本章第一節(jié)圖3-4(第52頁)，以圖中的“草→昆蟲→蜘蛛→捕蟲鳥→鷹”這條食物鏈為例，描繪該種動物數(shù)量增加或減少時，生態(tài)系統(tǒng)可能發(fā)生的變化 ，并討論反饋調(diào)節(jié)是否發(fā)揮了作用？
蛙減少
昆蟲和蜘蛛增加
捕食昆蟲和蜘蛛的鳥增加
鷹增加
蛇減少
蛙增加
昆蟲和蜘蛛減少
捕食昆蟲和蜘蛛的鳥減少
鷹減少
蛇增加
4.生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性
(1)概念: 生態(tài)系統(tǒng)維持或恢復(fù)自身結(jié)構(gòu)與功能處于相對平衡狀態(tài)的能力。強調(diào)的是生態(tài)系統(tǒng)維持生態(tài)平衡的能力。
(2)兩個方面: ①抵抗力穩(wěn)定性；②恢復(fù)力穩(wěn)定性。
(3)生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力是有限的。
當(dāng)外界干擾因素的強度超過一定限度時，生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性急劇下降，生態(tài)平衡就會遭到嚴(yán)重的破壞。
黃土高原由于植被破壞造成水土流失
二. 抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性
生態(tài)系統(tǒng)抵抗外界干擾并使自身的結(jié)構(gòu)與功能保持原狀(不受傷害)的能力。
1. 抵抗力穩(wěn)定性
抵抗干擾，維持原狀
二. 抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性
生態(tài)系統(tǒng)抵抗外界干擾并使自身的結(jié)構(gòu)與功能保持原狀(不受傷害)的能力。
1. 抵抗力穩(wěn)定性
生態(tài)系統(tǒng)在受到外界干擾因素的破壞后恢復(fù)到原狀的能力。
2. 恢復(fù)力穩(wěn)定性
遭到破壞，恢復(fù)原狀
抵抗干擾，維持原狀
蝗蟲采食下，草原植物再生能力增強
干旱時樹木擴展根系的分布空間
這些都反映生態(tài)系統(tǒng)本身對外界干擾具有一定的抵抗能力。
1. 抵抗力穩(wěn)定性
二. 抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性
生態(tài)系統(tǒng)在受到外界干擾因素的破壞后恢復(fù)到原狀的能力。
2. 恢復(fù)力穩(wěn)定性
遭到破壞，恢復(fù)原狀
2. 恢復(fù)力穩(wěn)定性
大興安嶺1987火災(zāi)俯瞰圖
若干年后，大興安嶺的植被
3. 不同生態(tài)系統(tǒng)在這兩種穩(wěn)定性的表現(xiàn)上有著一定的差別。
比較森林生態(tài)系統(tǒng)和北極凍原生態(tài)系統(tǒng)在兩種穩(wěn)定性表現(xiàn)上的差別，簡要表述理由。
森林生態(tài)系統(tǒng)
草原生態(tài)系統(tǒng)
如果熱帶雨林生態(tài)系統(tǒng)和草原生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生同等強度的火災(zāi)，哪個容易恢復(fù)到原狀？
生態(tài)系統(tǒng)中的組分越多
食物網(wǎng)越復(fù)雜
自我調(diào)節(jié)能力就越強
抵抗力穩(wěn)定性越高，
恢復(fù)力穩(wěn)定性越低
一般來說，熱帶雨林生態(tài)系統(tǒng)和草原生態(tài)系統(tǒng)，哪個的抵抗力穩(wěn)定性更強？
3. 不同生態(tài)系統(tǒng)在這兩種穩(wěn)定性的表現(xiàn)上有著一定的差別。
3. 不同生態(tài)系統(tǒng)在這兩種穩(wěn)定性的表現(xiàn)上有著一定的差別。
比較森林生態(tài)系統(tǒng)和北極凍原生態(tài)系統(tǒng)在兩種穩(wěn)定性表現(xiàn)上的差別，簡要表述理由。
熱帶雨林中，動植物種類繁多，營養(yǎng)結(jié)構(gòu)非常的復(fù)雜，假如其中某種生物大量減少，它在食物網(wǎng)中的位置還可以由這個營養(yǎng)級的多種生物來代替，整個生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能仍然能夠維持在相對穩(wěn)定的狀態(tài)；
一般來說，生態(tài)系統(tǒng)中的組分越多，食物網(wǎng)越復(fù)雜，其自我調(diào)節(jié)能力就越強，抵抗力穩(wěn)定性就越高。
北極凍原生態(tài)系統(tǒng)，動植物種類稀少，營養(yǎng)結(jié)構(gòu)簡單，其中生產(chǎn)者主要是地衣，其他生物大都直接或間接地依靠地衣來維持生活，假如地衣受到大面積破壞，整個生態(tài)系統(tǒng)就會崩潰。
抵抗力穩(wěn)定性 恢復(fù)力穩(wěn)定性
區(qū) 別 實質(zhì) _____自身結(jié)構(gòu)和功能相對穩(wěn)定 _____自身結(jié)構(gòu)和功能相對穩(wěn)定
核心
影響 因素
保持
恢復(fù)
抵抗干擾，保持原狀
受到破壞，恢復(fù)原狀
生態(tài)系統(tǒng)中組分越多，食物網(wǎng)越復(fù)雜，其自我調(diào)節(jié)能力就越強，抵抗力穩(wěn)定性越高
生態(tài)系統(tǒng)中組分越少，營養(yǎng)結(jié)構(gòu)越簡單，恢復(fù)力穩(wěn)定性越高
抵抗力穩(wěn)定性
穩(wěn)定性
營養(yǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度
一般為負(fù)相關(guān)關(guān)系
恢復(fù)力穩(wěn)定性
4. 抵抗力穩(wěn)定性與恢復(fù)力穩(wěn)定性的比較
注意: 環(huán)境惡劣地帶的生態(tài)系統(tǒng)(北極凍原、荒漠)，往往恢復(fù)力穩(wěn)定性和抵抗力穩(wěn)定性都比較弱！
（1）圖中兩條虛線之間的部分表示生態(tài)
系統(tǒng)功能的正常作用范圍。
（2）y表示一個外來干擾使之偏離這一范
圍的大小，y值大，說明抵抗力穩(wěn)定性弱，
反之，抵抗力穩(wěn)定性強；如受到相同干擾
時，草原生態(tài)系統(tǒng)的y值大于熱帶雨林生態(tài)系統(tǒng)。
（3）x表示恢復(fù)到原狀態(tài)所需的時間，x值大，說明恢復(fù)力穩(wěn)定性弱，反之，恢復(fù)力穩(wěn)定性強。
（4）曲線與正常范圍之間所夾的面積作為總穩(wěn)定性的定量指數(shù)（TS）,TS越大，說明這個生態(tài)系統(tǒng)的總穩(wěn)定性越弱。
5. 生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的數(shù)學(xué)模型
生態(tài)系統(tǒng)在受到不同程度的干擾或破壞后，其恢復(fù)速度和恢復(fù)時間是不一樣。
野火燒不盡，春風(fēng)吹又生
嚴(yán)重污染后，經(jīng)治理的河流
在個體水平穩(wěn)態(tài)的維持上，有沒有類似生態(tài)系統(tǒng)抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性的情況？
人體在遇到病原體入侵時，免疫系統(tǒng)會抵抗病原體的入侵，這與生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性相似；人體也有恢復(fù)穩(wěn)態(tài)的機制和趨勢，在大病初愈時，有些功能需要恢復(fù)到正常水平，這與恢復(fù)力穩(wěn)定性相似。
研究不同生態(tài)系統(tǒng)在抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性兩方面存在的差別，對自然生態(tài)系統(tǒng)的利用和保護(hù)有什么意義？
在利用自然生態(tài)系統(tǒng)時，要根據(jù)不同類型生態(tài)系統(tǒng)抵抗力穩(wěn)定性的差異，合理控制對生態(tài)系統(tǒng)的干擾強度，干擾不能超過生態(tài)系統(tǒng)抵抗力穩(wěn)定性的范圍；在保護(hù)自然生態(tài)系統(tǒng)時，要根據(jù)不同類型生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力穩(wěn)定性的差異，合理確定保護(hù)對策，如采取封育措施，補充相應(yīng)的物質(zhì)、能量，修補生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，增強生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)力。
【檢測】如圖表示正常生態(tài)系統(tǒng)受到一定程度的干擾后，生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的變化。下列說法錯誤的是(　　)
A.在受到干擾之前，曲線在正常范圍內(nèi)波動是由于該 生態(tài)系統(tǒng)具有自我調(diào)節(jié)能力
B.在受到干擾后，曲線偏離正常范圍越晚和幅度越小，說明生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性越高
C.S2所代表的面積越大,生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)力穩(wěn)定性越高
D.S3所代表的面積越小，生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性越高
C
【檢測】在圖一中，兩條虛線之間的部分表示生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的正常范圍: y表示一個外來干擾使之偏離這一范圍的大小；x表示恢復(fù)到原狀態(tài)所需的時間。圖二表示氣候變化對甲、乙生態(tài)系統(tǒng)中種群類型數(shù)量的影響。請回答:
(1)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的基礎(chǔ)是_______________________________。
若要保持一個封閉生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，必須從外界源源不斷的輸入_____。
(2)如圖一所示，對a、b兩個生態(tài)系統(tǒng)施加相同強度的干擾，若ya＞yb，則這兩個生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性的關(guān)系為a____b(填“＞”“＜”或“＝”)；對同一生態(tài)系統(tǒng)來說，x和y的關(guān)系為_______。
生態(tài)系統(tǒng)具有一定的自我調(diào)節(jié)能力
能量
＜
正相關(guān)
偏離正常范圍越大,恢復(fù)需要的時間就越長
(3)從圖二中看出，甲生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)力穩(wěn)定性比乙生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)力穩(wěn)定性____ (填“高”或“低”)，乙生態(tài)系統(tǒng)在S點后經(jīng)歷________演替。
低　
次生
三. 提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性
（1）可以持續(xù)不斷地滿足人類生活所需；
（2）能夠使人類生活與生產(chǎn)的環(huán)境保持穩(wěn)定。
1. 提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性的意義
三. 提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性
2. 提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性的措施
（1）控制對生態(tài)系統(tǒng)的干擾強度，在不超過生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力的范圍內(nèi)，合理適度地利用生態(tài)系統(tǒng)。
合理放牧
封山育林
適量捕撈
三. 提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性
（2）對人類利用強度較大的生態(tài)系統(tǒng)，應(yīng)給予相應(yīng)的物質(zhì)、能量的投入，保證生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)與功能的協(xié)調(diào)。
2. 提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性的措施
農(nóng)田施肥
防護(hù)林防風(fēng)阻沙
1.基本原理:
在有限的空間內(nèi)，依據(jù)生態(tài)系統(tǒng)原理，將生態(tài)系統(tǒng)的基本成分進(jìn)行組織，構(gòu)建一個人工微生態(tài)系統(tǒng)是可能的。要使人工微生態(tài)系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)，在設(shè)計時還要考慮系統(tǒng)
內(nèi)組分及營養(yǎng)級之間的合適比例。
應(yīng)該注意，人工生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定
性是有條件的，也可能是短暫的。
四.設(shè)計制作生態(tài)缸，觀察其穩(wěn)定性
2.小型生態(tài)缸(瓶)實驗流程:
3.設(shè)計和制作生態(tài)缸的要求
設(shè)計要求 相關(guān)分析
生態(tài)缸一般是 的
生態(tài)缸中投放的幾種生物必須具有很強的 ，成分 生態(tài)缸中能夠進(jìn)行物質(zhì)循環(huán)和能量流動，在一定時期內(nèi)保持穩(wěn)定
生態(tài)缸的材料必須 .　
②保持生態(tài)缸內(nèi)溫度；③便于觀察
生態(tài)缸宜 不宜 ，缸中的水量應(yīng) ，要留出一定的
生態(tài)缸的采光用較強的 光
封閉
生命力
透明
小
大
適宜
空間
散射
齊全
防止外界生物或非生物因素的干擾
①為光合作用提供光能；
便于操作；
缸內(nèi)儲備一定量的空氣.
防止水溫過高導(dǎo)致水生植物死亡
4.注意事項
（1）設(shè)計一份觀察記錄表，定期觀察，同時做好觀察記錄，內(nèi)容包括植物、動物的生活情況，水質(zhì)情況（由顏色變化進(jìn)行判別）及基質(zhì)變化等；
（2）觀察指標(biāo)為：生態(tài)缸中生物的生存狀況和存活時間，進(jìn)而了解生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性及影響穩(wěn)定性的因素；
（3）如果發(fā)現(xiàn)生態(tài)缸中的生物已經(jīng)全部死亡，說明此時該生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性已被破壞，記錄下發(fā)現(xiàn)的時間。
（4）依據(jù)觀察記錄，對不同生態(tài)缸進(jìn)行比較、分析，說明生態(tài)缸中生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性差異的原因。
5.結(jié)論:
（1）人工生態(tài)系統(tǒng)可以保持較長時間的相對穩(wěn)定但不是永久；
（2）人工生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性是有條件的
★生態(tài)缸或瓶中生態(tài)系統(tǒng)要保持穩(wěn)定，需要具備下列條件:
②具有生產(chǎn)者、消費者、分解者，且三者的數(shù)量應(yīng)保持一定比例。
①源源不斷的能量輸入;
(即不同營養(yǎng)級生物之間的比例是否合適)
【檢測】如圖所示為某同學(xué)制作的小生態(tài)瓶，據(jù) 圖分析不正確的是(　　)
A.該生態(tài)瓶的組成成分雖比較簡單，但其群落仍存在垂直結(jié)構(gòu)
B.生態(tài)瓶中生物種類稀少，沒有食物鏈存在
C.為了保證生態(tài)瓶的正常運轉(zhuǎn)，瓶內(nèi)浮萍、金魚藻、螺螄和蝦的比例應(yīng)適中
D.在適宜的溫度和光照條件下,該生態(tài)瓶會更穩(wěn)定
B
【檢測】下圖為河流生態(tài)系統(tǒng)受到生活污水（含有大量有機物）輕度污染后的凈化過程示意圖，請據(jù)圖回答(教材P80)
（1）在河流的AB段上，溶解氧大量減少的主要原因是什么？
藻類減少，需氧型細(xì)菌大量繁殖，溶解氧隨有機物被細(xì)菌分解而大量消耗。
（2）在河流的AB段上，藻類大量繁殖的主要原因是什么？
有機物分解后形成大量的NH4+等無機鹽離子，有利于藻類的大量繁殖
（3）水中溶解氧含量逐漸恢復(fù)的主要原因是什么？
藻類通過光合作用釋放O2，有機物減少，需氧型細(xì)菌數(shù)量下降，因而對溶解氧的消耗量減少。
（4）若釀造廠或味精廠將大量含有有機物的廢水排入該河流，對河流生態(tài)系統(tǒng)可能造成的最嚴(yán)重后果是什么？請運用生態(tài)平衡原理分析造成這種后果的原因。
河流中的生物大量死亡，生態(tài)平衡遭到破壞；因為生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力有一定的限度，當(dāng)外來干擾超過這個限度時，生態(tài)平衡就會遭到破壞。
（5）利用生態(tài)浮床（或挺水植物）可用來防止水華現(xiàn)象的原因是: 　　　　　　　　　　 ，
　　　　　　　　　　 。
①生態(tài)浮床可起遮光作用,抑制了水中浮游植物的光合作用
②生態(tài)浮床可可與水中的藻類植物競爭吸收水中的N、P等礦質(zhì)元素
練習(xí)與應(yīng)用
一、概念檢測
1. 生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性包括抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性。判斷下列相關(guān)表述是否正確。
（1 ）溫帶針闊葉混交林比熱帶雨林的抵抗力穩(wěn)定性低。 （ ）
（2）不同的生態(tài)系統(tǒng)，抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性的強度不同。 （ ）
2. 封山育林能有效提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，是因為 （ ）
A. 封山育林控制了物質(zhì)循環(huán)
B. 延長了生態(tài)系統(tǒng)中的食物鏈
C. 增加了生態(tài)系統(tǒng)中消費者數(shù)量
D. 使生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜性增加
√
√
D
3. 天然森林很少發(fā)生的松毛蟲蟲害，卻經(jīng)常發(fā)生在人工馬尾松林中，合理的解釋是 （ ）
A. 馬尾松對松毛蟲抵抗力差
B. 人工林內(nèi)松毛蟲繁殖能力強
C. 人工林成分單一，營養(yǎng)結(jié)構(gòu)簡單
D. 當(dāng)?shù)貧夂蜻m于松毛蟲的生長和繁殖
C
二、拓展應(yīng)用
某江南水鄉(xiāng)小城，曾經(jīng)是一派小橋、流水、人家的怡人景象。幾百年來，當(dāng)?shù)匕傩赵诤恿魃?游淘米洗菜，在下游洗澡洗衣，河水的水質(zhì)一直保持良好。20世紀(jì)70年代，由于大量生活污水和工業(yè)廢水排入河道，水質(zhì)惡化。20世紀(jì)90年代, 當(dāng)?shù)夭扇〈胧I(yè)廢水排放進(jìn)行控制，同時將河道支流很多入水口封閉以減少污水流入，河道內(nèi)水量減少、河水流速降低，水質(zhì)仍然較差。
請基于對生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的認(rèn)識，回答以下問題。
1. 當(dāng)?shù)匕傩赵诤恿髦刑悦紫床耍丛柘匆? 為什么河水仍能保持清澈？
【提示】生態(tài)系統(tǒng)具有抵抗力穩(wěn)定性，當(dāng)河水受到輕微污染(如淘米洗菜、洗澡洗衣等)時，河水能通過物理沉降、化學(xué)分解和微生物分解，很快消除污染，因此河水仍能保持清澈。
2. 大量生活污水和工業(yè)廢水排入河道以后, 為什么會引起水質(zhì)急劇下降？20世紀(jì)90年代采取的措施沒有明顯效果，可能的原因是什么？
【提示】大量生活污水和工業(yè)廢水排入水中，破壞了該生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性，河水很難恢復(fù)到原來的狀態(tài)，就會形成污染。生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力具有一定的限度，由于污染嚴(yán)重，盡管采取了治理措施，河流自身的凈化能力仍然不足以消除污染物，因此水質(zhì)仍然較差。
3. 可以采取什么措施來改善該地河流水質(zhì)？
【提示】從治理已有污染的角度，可采用物理、化學(xué)、生物等方法進(jìn)行治理，如機械除藻、底泥疏浚、在某些區(qū)段人工増氧、利用微生物分解污染物、利用水生植物進(jìn)行生態(tài)修復(fù)等。從管理的角度，應(yīng)禁止生活污水和工業(yè)廢水排入河道，或污水、廢水必須經(jīng)嚴(yán)格處理才能排放；加強人們的水環(huán)境保護(hù)意識；加強執(zhí)法檢査；等等。
復(fù)習(xí)與提高
一、選擇題
1. 下圖是一個農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)模式圖，關(guān)于該系統(tǒng)的敘述，錯誤的是 （ ）
A. 沼氣池中的微生物是該生態(tài)系統(tǒng)的分解者
B. 微生物也能利用農(nóng)作物通過光合作用儲存的能量
C. 沼渣、沼液作為肥料還田，使能量能夠循環(huán)利用
D. 多途徑利用農(nóng)作物可提高該生態(tài)系統(tǒng)的能量利用效率
C
2. 在自然生態(tài)系統(tǒng)中，物質(zhì)是能量的載體，下列敘述正確的是（ ）
A. 能量可驅(qū)動物質(zhì)循環(huán)
B. 物質(zhì)和能量可循環(huán)利用
C. 能量只能在食物鏈中流動
D. 能量金字塔和生物數(shù)量金字塔均可倒置
A
3. 生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)、能量流動和信息傳遞每時每刻都在進(jìn)行，下列與之相關(guān)的敘述，正確的是 （ ）
A. 物質(zhì)循環(huán)往復(fù)意味著任何生態(tài)系統(tǒng)在物質(zhì)上都是自給自足的
B. 能量流動是指生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的過程
C. 只有生物才會對信息有反應(yīng)，因此信息傳遞只發(fā)生在生物群落內(nèi)部
D. 生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)、能量流動和信息傳遞都是沿食物鏈進(jìn)行的
B
4. 毛竹與榜樹、苦楮等闊葉樹形成的混交林，其穩(wěn)定性比毛竹純林的高。以下分析不合理的是 （ ）
A. 毛竹純林易發(fā)生病蟲害
B. 混交林中物種多樣性高
C. 混交林中食物網(wǎng)更復(fù)雜
D. 混交林中能量可循環(huán)利用
D
二、非選擇題
1. 將以下概念之間的關(guān)系分別用概念圖的形式表示出來。
生態(tài)系統(tǒng)、食物鏈、食物網(wǎng)、生產(chǎn)者、消費者、分解者、生物群落、初級消費者、次級消費者、三級消費者、第一營養(yǎng)級、第二營養(yǎng)級、第三營養(yǎng)級、第四營養(yǎng)級。
【提示】舉例如下。
2. 下圖是河流生態(tài)系統(tǒng)受到生活污水（含大 量有機物）輕度污染后的凈化作用示意圖。
請據(jù)圖冋答下列問題。
（1） 在該河流的AB段上，溶解氧大量減少的主要原因是什么？
【答案】藻類數(shù)量減少；需氧型細(xì)菌大量繁殖，溶解氧隨有機物被細(xì)菌分解而大量消耗。
（2） 在該河流的BC段上，藻類大量繁殖的主要原因是什么？
【答案】有機物分解后形成的大量的NH4+等無機鹽離子，有利于藻類的大量繁殖。
2. 下圖是河流生態(tài)系統(tǒng)受到生活污水（含大 量有機物）輕度污染后的凈化作用示意圖。
請據(jù)圖冋答下列問題。
（3） 水中溶解氧含量逐漸恢復(fù)的主要原因是什么？
【答案】藻類通過光合作用釋放氧氣；有機物減少，需氧型細(xì)菌數(shù)量下降，因而對溶解氧的消耗量減少。
（4 ）若釀造廠或味精廠將大量含有有機物的廢水排入該河流，對河流生態(tài)系統(tǒng)可能造成的最嚴(yán)重的后果是什么？
【答案】河流中生物大量死亡，該生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性遭到破壞。
3. 棉鈴蟲是棉田常見的害蟲，噴灑高效農(nóng)藥可以迅速殺死棉鈴蟲，但同時也會殺死棉鈴蟲的天敵，并造成環(huán)境污染。如果放養(yǎng)棉鈴蟲的天敵——赤眼蜂，雖然不能徹底消滅棉鈴蟲，但是能將它們的種群數(shù)量控制在較低水平，也不會造成環(huán)境污染。哪一種做法有利于提高農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性？為什么？
【答案】放養(yǎng)赤眼蜂。因為噴酒高效農(nóng)藥、在消滅棉鈴蟲的同時，也會殺死大量的棉鈴蟲的天敵。棉鈴蟲失去了天敵的控制，就容易再度爆發(fā)。在棉田中放養(yǎng)赤眼蜂，由于棉鈴蟲和赤眼蜂在數(shù)量上存在相互制約的關(guān)系，因此能夠?qū)⒚掴徬x的數(shù)量長期控制在較低水平。從這個角度看，這種做法有利于提高農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
4. 有科學(xué)家指出：“沒有物質(zhì)，什么都不存 在；沒有能量，什么都不會發(fā)生；沒有信息，任何事物都沒有意義。”在生態(tài)系統(tǒng)中，物質(zhì)、能量和信息是這樣起作用的嗎？在細(xì)胞、個體、種群、 群落等層次，它們所起的作用也是這樣的嗎？試舉例談?wù)剬@句話的理解。
【提示】生命有物質(zhì)性，即生命體都是物質(zhì)實體，因此物質(zhì)是生命的基礎(chǔ)。在生態(tài)系統(tǒng)中，生物體都是由物質(zhì)組成的，其生命活動所需要的物質(zhì)都來自環(huán)境，沒有物質(zhì)，什么都不存在。生命活動會消耗能量，能量驅(qū)動生命活動的有序進(jìn)行，因此能量流動是生態(tài)系統(tǒng)的動力，沒有能量，生命活動都不能正常進(jìn)行，因此可以說什么都不會發(fā)生。信息調(diào)節(jié)保證了生命活動的有序進(jìn)行，沒有信息，生命系統(tǒng)難以維系和運轉(zhuǎn)。例如，如果沒有視覺、聽覺或嗅覺等方面的信息，捕食者就無法捕獲獵物，獵物即使近在咫尺也毫無意義。從這個角度看，沒有信息，任何事物都沒有意義了。
在細(xì)胞、個體、種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)等各個層次，物質(zhì)、能量、信息都發(fā)揮著作用，盡管有細(xì)微差別，但大體上是一致的，不論在哪個層次，生命都是物質(zhì)、能量、信息的統(tǒng)一體。

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