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生物生態(tài)系統(tǒng)的課程教案
一、生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)
1.穩(wěn)態(tài)的原因：生態(tài)系統(tǒng)具有自我調(diào)節(jié)能力。
2.調(diào)節(jié)方式：反饋調(diào)節(jié)。
（1）反饋調(diào)節(jié)：當(dāng)生態(tài)系統(tǒng)中的某一成分發(fā)生變化的時(shí)候，它必然會(huì)引起其他成分出現(xiàn)一系列的相應(yīng)變化，這些變化最終又反過來影響最初發(fā)生變化的那種成分，這個(gè)過程叫反饋調(diào)節(jié)。
�。�2）類型
①負(fù)反饋：最常見，反饋的結(jié)果是抑制和減弱最初發(fā)生變化的那種成分所發(fā)生的變化。
�、谡答仯汉苌僖姡铀僮畛跛l(fā)生的變化，其作用常常使生態(tài)系統(tǒng)遠(yuǎn)離穩(wěn)態(tài)。
思考：我國(guó)薊縣盤山有一片原始森林，那里樹木郁郁蔥蔥，百鳥爭(zhēng)鳴，風(fēng)景秀麗迷人，當(dāng)?shù)厝朔Q之為“八仙桌子”�？茖W(xué)家去“八仙桌子”調(diào)查過，發(fā)現(xiàn)那里害蟲種類非常多，但是那里卻從未出現(xiàn)害蟲的大發(fā)生，也未造成大的傷害。試分析其原因。
提示：該地生物種類繁多，營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性強(qiáng)，各種生物能夠保持相對(duì)穩(wěn)定，因此不會(huì)發(fā)生害蟲的大爆發(fā)。
3.生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)：向物種多樣化、結(jié)構(gòu)復(fù)雜化和功能完善化的方向發(fā)展。
二、正確處理人與自然的關(guān)系
1.人類生存和發(fā)展的基礎(chǔ)：保持生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的穩(wěn)定。
2.人類的活動(dòng)與穩(wěn)態(tài)的關(guān)系：人類的活動(dòng)除了要講究經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益外，還必須特別注意生態(tài)效益和生態(tài)后果，以便利用自然的同時(shí)能基本保持生物圈的穩(wěn)態(tài)。
思考：我國(guó)的黃土高原最初是一個(gè)森林茂密、郁郁蔥蔥、山清水秀之處，后來由于人們亂砍濫伐，使生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞，變成了不毛之地。近十幾年來，政府不斷對(duì)黃土高原進(jìn)行治理，生態(tài)環(huán)境有所改善。但還沒有完全恢復(fù)原貌。試分析以上現(xiàn)象說明了什么問題。
提示：生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力是有限度的，當(dāng)外界干擾因素超過這個(gè)限度時(shí)，生態(tài)系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)就遭到破壞；森林生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)力穩(wěn)定性較差。
合作探究
探究一：正確理解生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的概念
生態(tài)系統(tǒng)和穩(wěn)定性是生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展到一定階段，它的結(jié)構(gòu)和功能能夠保持相對(duì)穩(wěn)定時(shí)，表現(xiàn)出來的保持或恢復(fù)自身結(jié)構(gòu)和功能相對(duì)穩(wěn)定的能力。可從以下幾個(gè)方面分析：
1.穩(wěn)定性的前提條件
只有當(dāng)生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展到一定階段，它的生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者三大功能類群齊全，能量的輸入和輸出保持穩(wěn)定，物質(zhì)的輸入和輸出相對(duì)平衡時(shí)才表現(xiàn)出來。這一階段就是生態(tài)系統(tǒng)的成熟階段。
2.穩(wěn)定性的表現(xiàn)
（1）結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定：生態(tài)系統(tǒng)中動(dòng)植物種類及數(shù)量一般不會(huì)有太大的變化，一般相關(guān)種群數(shù)量呈現(xiàn)周期性變化，可用下圖曲線表示：
�。�2）功能相對(duì)穩(wěn)定：生物群落的能量輸入與輸出相對(duì)平衡，物質(zhì)的輸入與輸出保持相對(duì)平衡。
3.穩(wěn)定性的兩個(gè)方面
�。�1）保持自身結(jié)構(gòu)和功能的相對(duì)穩(wěn)定，即抵抗力穩(wěn)定性。其核心是抵抗干擾，保持原狀的能力。
�。�2）恢復(fù)自身結(jié)構(gòu)和功能的相對(duì)穩(wěn)定，即恢復(fù)力穩(wěn)定性。其核心是遭到破壞，恢復(fù)原狀的能力。
�。�3）任何一個(gè)成熟的生態(tài)系統(tǒng)，都同時(shí)具備抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性，且它們之間呈相反的關(guān)系。
�。�4）生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性指的是生態(tài)系統(tǒng)的一種能力或特性，而不是一種狀態(tài)。
探究二：生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力
生態(tài)系統(tǒng)能保持動(dòng)態(tài)平衡，是因?yàn)樯鷳B(tài)系統(tǒng)具有一定的自我調(diào)節(jié)能力。這種能力的基礎(chǔ)是負(fù)反饋調(diào)節(jié)。
生態(tài)系統(tǒng)的反饋調(diào)節(jié)是指當(dāng)生態(tài)系統(tǒng)某一成分發(fā)生變化的時(shí)候，它必然會(huì)引起其他成分出現(xiàn)一系列的相應(yīng)變化，這種變化又反過來影響最初發(fā)生變化的那種成分的現(xiàn)象。其中包括正反饋和負(fù)反饋，負(fù)反饋調(diào)節(jié)在生態(tài)系統(tǒng)中普遍存在。
�。�1）負(fù)反饋調(diào)節(jié)
①作用：是生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)能力的基礎(chǔ)，能使最初發(fā)生的那種變化向相反的方向發(fā)展，使生態(tài)系統(tǒng)達(dá)到和保持相對(duì)穩(wěn)定。
�、趯�(shí)例：森林中的食蟲鳥和害蟲的數(shù)量變化
�。�2）正反饋調(diào)節(jié)
�、僮饔茫杭铀偕鷳B(tài)系統(tǒng)最初所發(fā)生的變化，使生態(tài)系統(tǒng)向著更好或更壞的方向發(fā)展，即人們常說的良性循環(huán)和惡性循環(huán)。
�、趯�(shí)例：
探究三：生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能與其穩(wěn)定性的關(guān)系
生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定程度，取決于它的物種組成、營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)和非生物因素之間的協(xié)調(diào)關(guān)系。
生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)是能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的渠道，完善的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)是保障能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)暢通運(yùn)行的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)；而能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)又能使生態(tài)系統(tǒng)的四種成分緊密地聯(lián)系在一起，有利于形成典型的食物鏈關(guān)系，推動(dòng)生態(tài)系統(tǒng)的生存與發(fā)展。當(dāng)生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展到一定階段時(shí)，它的結(jié)構(gòu)與功能能夠保持相對(duì)穩(wěn)定。系統(tǒng)內(nèi)各種生物的種類和數(shù)量雖有波動(dòng)，但總是大體相同的，表現(xiàn)為生物的種類組成、數(shù)量比例保持相對(duì)穩(wěn)定。
完善的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)使生態(tài)系統(tǒng)具有一種反饋調(diào)節(jié)機(jī)制，進(jìn)而抵抗外界干擾，維持自身穩(wěn)定。例如，在森林生態(tài)系統(tǒng)中，當(dāng)害蟲數(shù)量增加時(shí)，林木的生長(zhǎng)自然受到危害，但食蟲鳥類由于食物豐富數(shù)量增多，這樣害蟲種群增長(zhǎng)就會(huì)受到抑制，出現(xiàn)了“有蟲不成災(zāi)”的現(xiàn)象。生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力有大有小，因此抵抗力穩(wěn)定性有高有低。生態(tài)系統(tǒng)抵抗力穩(wěn)定性的高低，是由它的成分和營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)所決定的。一般地說，生態(tài)系統(tǒng)的成分越單純，營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單，自我調(diào)節(jié)能力就越小，抵抗力穩(wěn)定性就越低；相反，生態(tài)系統(tǒng)中各個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物種類越多，營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，自我調(diào)節(jié)能力就越大，抵抗力穩(wěn)定性就越高。
題例領(lǐng)悟
【例題1】 2007四川卷，3 社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)中，四川某地通過新建沼氣池和植樹造林，構(gòu)建了新型農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)（如下圖所示）。下列敘述錯(cuò)誤的是（ ）
A.該生態(tài)系統(tǒng)中，處于第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物有人和家禽家畜
B.該生態(tài)系統(tǒng)中人的作用非常關(guān)鍵，植物是主要成分
C.該生態(tài)系統(tǒng)的建立，提高了各營(yíng)養(yǎng)級(jí)間的能量傳遞效率
D.沼氣池的建造和植樹造林，提高了該生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性
解析：該農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了能量的多級(jí)利用，從而大大提高了能量的利用率，而不是傳遞效率，相鄰兩營(yíng)養(yǎng)級(jí)間能量傳遞效率約為10%，因此C選項(xiàng)錯(cuò)誤。此生態(tài)系統(tǒng)是人工生態(tài)系統(tǒng)，人的作用非常關(guān)鍵，主要成分仍然是生產(chǎn)者，B選項(xiàng)正確。一般來說，生態(tài)系統(tǒng)的組分越多，食物網(wǎng)越復(fù)雜，其自我調(diào)節(jié)能力越強(qiáng)，抵抗穩(wěn)定性越高，所以D選項(xiàng)正確。
答案：C
領(lǐng)悟：生態(tài)系統(tǒng)的主要成分是生產(chǎn)者，生態(tài)農(nóng)業(yè)的建設(shè)人的作用非常重要。要提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，就要增加生態(tài)系統(tǒng)的生物種類和構(gòu)建復(fù)雜的食物鏈和食物網(wǎng)。
【例題2】 2007江蘇卷，11 內(nèi)蒙古呼倫貝爾草原上的牧民以養(yǎng)羊?yàn)橹鳂I(yè)。近年來的過度放牧致使草原退化，也使分布在這里的野生黃羊種群密度大幅度下降，面臨瀕危。針對(duì)這一事實(shí)，下列觀點(diǎn)不正確的是（ ）
A.過度放牧降低了草原生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力
B.家羊是草原生態(tài)系統(tǒng)的外來入侵物種
C.野生黃羊與家羊之間是競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系
D.草原生態(tài)保護(hù)與牧業(yè)發(fā)展之間產(chǎn)生了矛盾
解析：本題重點(diǎn)考查生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。過度放牧，使草原植被遭到破壞，使其自我調(diào)節(jié)能力降低，抵抗力穩(wěn)定性下降，家羊是牧民從草原原有物種中馴化而來的，并不能算是外來物種，所以就不能稱為外來入侵物種（外來入侵物種一般是本地生態(tài)系統(tǒng)中沒有的，而從別的生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)入的物種）。草原生態(tài)系統(tǒng)中的黃羊與家羊在食物、空間等方面都存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力是有限的，控制過度放牧，保護(hù)草原生態(tài)是必需的，二者之間存在一定矛盾，但是可以有效調(diào)控的。
答案：B
領(lǐng)悟：生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力決定于生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)，營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單，自我調(diào)節(jié)能力越小，營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，自我調(diào)節(jié)能力越大。
【例題3】 能提高一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性的措施是（ ）
A.減少捕食者和寄生物數(shù)量 B.使生產(chǎn)者和消費(fèi)者的數(shù)量保持平衡
C.增加物種的數(shù)目 D.限制一個(gè)演替過程
解析：A項(xiàng)減少捕食者和寄生物數(shù)量不僅減少了生態(tài)系統(tǒng)的物種數(shù)目，而且干擾甚至破壞了所有的生態(tài)系統(tǒng)，增加了生態(tài)系統(tǒng)的不穩(wěn)定性。B項(xiàng)使生產(chǎn)者和消費(fèi)者的數(shù)量保持平衡，只能保持生態(tài)系統(tǒng)的原有平衡，不能使穩(wěn)定性進(jìn)一步提高。D項(xiàng)限制一個(gè)演替過程，干擾了生態(tài)系統(tǒng)的演替規(guī)律，反而降低了穩(wěn)定性。這是因?yàn)檠萏孢^程會(huì)增加生態(tài)系統(tǒng)的物種多樣性。C項(xiàng)增加物種數(shù)目，使生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的渠道——食物鏈、食物網(wǎng)增多，才能增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力，從而進(jìn)一步提高該生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
答案：C
領(lǐng)悟：生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)是向物種多樣化、結(jié)構(gòu)復(fù)雜化和功能完善化的方向發(fā)展。
課堂反饋
1.下列生態(tài)系統(tǒng)中自我調(diào)節(jié)能力最強(qiáng)的是（ ）
A.溫帶闊葉林 B.熱帶雨林 C.寒帶針葉林 D.溫帶草原
解析：在給出的四個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中，熱帶雨林的組分最多，食物網(wǎng)最復(fù)雜，所以自我調(diào)節(jié)能力最強(qiáng)。
答案：B
2.農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)比自然生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性差的原因是（ ）
A.人為的作用非常突出
B.需要不斷地播種、施肥、灌溉、田間管理等人類的作用
C.種植的植物種類少，營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單
D.其產(chǎn)品運(yùn)輸?shù)较到y(tǒng)以外
解析：生態(tài)系統(tǒng)的生物種類越多，營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，自我調(diào)節(jié)能力大；反之，生態(tài)系統(tǒng)的生物種類越少，營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單，其自我調(diào)節(jié)能力越小。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的特點(diǎn)是種植的植物種類少，營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所以自動(dòng)調(diào)節(jié)能力小穩(wěn)定性差。
答案：C
3.在一片動(dòng)物種類繁多的森林中，消費(fèi)者、分解者的種類和數(shù)目基本穩(wěn)定，那么，下列哪項(xiàng)與之不相符（ ）
A.能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)保持動(dòng)態(tài)平衡 B.食物鏈和食物網(wǎng)保持相對(duì)穩(wěn)定
C.各類生物所含的能量值基本不變 D.各種群年齡組成維持增長(zhǎng)型
解析：動(dòng)物種類繁多的森林，營(yíng)養(yǎng)復(fù)雜，自我調(diào)節(jié)能力大，且生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者數(shù)量基本穩(wěn)定，說明該生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)達(dá)到了動(dòng)態(tài)平衡，食物鏈和食物網(wǎng)基本保持相對(duì)穩(wěn)定。種群年齡組成為穩(wěn)定型。
答案：D
4.自然生態(tài)系統(tǒng)中，“往往有蟲不成災(zāi)”，其根本原因是（ ）
A.昆蟲的繁殖能力 B.食物的限制 C.天敵的捕食 D.生態(tài)系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)能力
解析：生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部都具有一定的自動(dòng)調(diào)節(jié)能力，能夠抵抗外界干擾并使自身的結(jié)構(gòu)和功能保持原狀，自然生態(tài)系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)能力取決于“林木→植食害蟲→食蟲鳥類”這條食物鏈。
答案：D
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