高中生物生态系统的稳定性 教材分析 新课标 人教版 必修3

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1、生态系统的稳定性教材分析一、生物圈Ⅱ号为了做人类离开地球能否生存的实验，美国花费２亿美元于１9８４年建造了一个完全封闭的生态实验基地。由于该实验室是模拟生物圈的结构和功能而建造的，因此叫做“生物圈Ⅱ号”。这是一个占地１.３亿平方米的钢架结构的玻璃建筑，远远望去仿佛是一个巨大的温室。从1993年1月，八名科学家和家人入住以后，科学家们一边从事科学研究，一边养鸡养鸭，耕种收获，过着完全自给自足的生活。透过玻璃往里看去，温室内有麦田、草地、鱼塘和微型海洋等；室内还放养着猪、牛、羊和其他家禽。两年中只为他们提供包括种子在内的物品，其余的一切都需要他们自己解决。能源取自太

2、阳能；氧气由自己种植的植物来制造；粮食全靠自己在里面种植收获；肉类和蛋白质取自自己养的鸡、鸭、猪、羊；甚至包括里面的气温和气候，也由自己控制，并尽可能地模拟地球气候。总之，他们必须设法保证这个小小的生态系统的平衡。一年后，由于“生物圈Ⅱ号”内的氧气含量从21%下降到14%，加之没有调节好内部气候，致使粮食歉收，科学家们不得不靠吃种子勉强度日。最后科学家们提前撤出实验室。图5—5—2　生物圈Ⅱ号实验室二、生态系统稳定性的概念生态系统一般是从产生开始、从低等到高等、从简单到复杂向前发展并不断完善的。例如，在自然条件下，一个森林生态系统的形成，一般是要经过地衣阶段、苔

3、藓阶段、草本植物阶段、灌木阶段、乔木阶段，从而形成森林的顶级群落。即该群落是一个相对稳定的生态系统。图5—5—3是一个生态系统中美洲兔与猞猁的数量变化曲线。图5—5—3从图中看出，每当美洲兔大量繁殖时，草原中的猞猁也大量繁殖，随着猞猁大量捕食美洲兔，美洲兔的数量大量减少了，猞猁的数量也会随着减少，事实上，美洲兔和猞猁之间是由于物质和能量的输入和输出之间达到了相对稳定的状态，才保证了美洲兔和猞猁的数量在一定范围内变动。从而保持了相对的动态平衡状态。我们再从原始森林生态系统某一阶段看，各种生物的种类和数量总是大体相同的，如图5—5—4：图5—5—4原始森林生态系统从

4、产生开始，直到发展到今天，尽管其中的生物生生死死，迁入迁出，无机环境也在不断地发生变化，但生物的种类组成、数量比例仍保持着相对稳定。原因是：当一个生态系统趋于成熟时，它的结构也趋于完善，所决定的功能也趋于稳定。即森林生态系统的能量流动和物质循环能够保持一定的动态平衡，也就是物质和能量的输入和输出保持着动态平衡。以上两个实例都说明了生态系统的结构和功能能够保持相对稳定。即生态系统发展到一定阶段，它的生产者、消费者和分解者之间都能在较长时间内保持着相对平衡。三、生态系统的自我调节能力生态系统之所以能够保持生态平衡，关键在于生态系统本身具有自动调节的能力（抗灾害自恢复

5、能力和抗污染自净化能力），这种能力是通过生态系统内部的反馈机制来实现的。1.生态系统的反馈调节生态系统普遍存在着反馈现象。当生态系统中某一成分发生变化的时候，它必然会引起其他成分出现一系列的相应变化，这些变化最终又反过来影响最初发生变化的那种成分，这个过程就叫做反馈。反馈有两种类型，即负反馈和正反馈。（1）负反馈是比较常见的一种反馈，它的作用是能够使生态系统达到和保持平衡或稳态，反馈的结果是抑制和减弱最初发生变化的那种成分所发生的变化。例如，如果草原上的食草动物因为迁入而增加，植物就会因为受到过度啃食而减少，植物数量减少以后，反过来就会抑制动物的数量。如图5—5

6、—5：图5—5—5　兔种群与植物种群之间的负反馈示意图当草原上兔数量增多的时候，植被迅速减少，造成兔的食物不足。这时食兔动物（如狐、鹰等）有了丰富的食物来源，数量就随之增加。由于食物不足和天敌数量增多，就使兔数量下降，从而减轻了对植物的压力，植被又得以恢复。（2）另一种反馈叫正反馈，正反馈是比较少见的，它的作用刚好与负反馈相反，即生态系统中某一成分的变化所引起的其他一系列的变化，反过来，不是抑制而是加速最初发生变化的成分所发生的变化，因此正反馈的作用常常使生态系统远离平衡状态或稳态。在自然生态系统中正反馈的实例不多，下面我们举出一个例子加以说明：如果一个湖泊受到

7、了污染，鱼类的数量就会因为死亡而减少，鱼体死亡腐烂后又会进一步加重污染并引起更多鱼类死亡。因此，由于正反馈的作用，污染会越来越重，鱼类的死亡速度也会越来越快。2.自动调节能力的大小生态系统的自动调节能力在一定范围内能够保持生态系统的稳定性。在一定限度内，生态系统可以抵抗一定的外界干扰，体现出一定的“弹性”从而维持着生态系统的稳定性。自动调节能力越大，即“弹性”越大，生态系统对外界干扰就越不敏感，并且当内部和外部干扰解除后，生态系统就迅速地得到完全恢复。一般地说，生态系统的成分越单纯，营养结构越简单，自动调节能力就越小，生态平衡就越容易被破坏。反之，生态系统的营养

8、结构越复杂，食物链中各个