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)具有自我調節(jié)能力。
2.調節(jié)方式：反饋調節(jié)。
（1）反饋調節(jié)：當生態(tài)系統(tǒng)中的某一成分發(fā)生變化的時候，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(fā)生變化的那種成分，這個過程叫反饋調節(jié)。
�。�2）類型
①負反饋：最常見，反饋的結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。
②正反饋：很少見，加速最初所發(fā)生的變化，其作用常常使生態(tài)系統(tǒng)遠離穩(wěn)態(tài)。
思考：我國薊縣盤山有一片原始森林，那里樹木郁郁蔥蔥，百鳥爭鳴，風景秀麗迷人，當地人稱之為“八仙桌子”�？茖W家去“八仙桌子”調查過，發(fā)現那里害蟲種類非常多，但是那里卻從未出現害蟲的大發(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，營養(yǎng)結構復雜，生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性強，各種生物能夠保持相對穩(wěn)定，因此不會發(fā)生害蟲的大爆發(fā)。
3.生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢：向物種多樣化、結構復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系
1.人類生存和發(fā)展的基礎：保持生態(tài)系統(tǒng)結構和功能的穩(wěn)定。
2.人類的活動與穩(wěn)態(tài)的關系：人類的活動除了要講究經濟效益和社會效益外，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能基本保持生物圈的穩(wěn)態(tài)。
思考：我國的黃土高原最初是一個森林茂密、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，政府不斷對黃土高原進行治理，生態(tài)環(huán)境有所改善。但還沒有完全恢復原貌。試分析以上現象說明了什么問題。
提示：生態(tài)系統(tǒng)的自我調節(jié)能力是有限度的，當外界干擾因素超過這個限度時，生態(tài)系統(tǒng)的相對穩(wěn)定狀態(tài)就遭到破壞；森林生態(tài)系統(tǒng)的恢復力穩(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，它的結構和功能能夠保持相對穩(wěn)定時，表現出來的保持或恢復自身結構和功能相對穩(wěn)定的能力�？蓮囊韵聨讉�方面分析：
1.穩(wěn)定性的前提條件
只有當生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展到一定階段，它的生產者、消費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，物質的輸入和輸出相對平衡時才表現出來。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
�。�1）結構相對穩(wěn)定：生態(tài)系統(tǒng)中動植物種類及數量一般不會有太大的變化，一般相關種群數量呈現周期性變化，可用下圖曲線表示：
�。�2）功能相對穩(wěn)定：生物群落的能量輸入與輸出相對平衡，物質的輸入與輸出保持相對平衡。
3.穩(wěn)定性的兩個方面
（1）保持自身結構和功能的相對穩(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）恢復自身結構和功能的相對穩(wěn)定，即恢復力穩(wěn)定性。其核心是遭到破壞，恢復原狀的能力。
�。�3）任何一個成熟的生態(tài)系統(tǒng)，都同時具備抵抗力穩(wěn)定性和恢復力穩(wěn)定性，且它們之間呈相反的關系。
�。�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)的自我調節(jié)能力
生態(tài)系統(tǒng)能保持動態(tài)平衡，是因為生態(tài)系統(tǒng)具有一定的自我調節(jié)能力。這種能力的基礎是負反饋調節(jié)。
生態(tài)系統(tǒng)的反饋調節(jié)是指當生態(tài)系統(tǒng)某一成分發(fā)生變化的時候，它必然會引起其他成分出現一系列的相應變化，這種變化又反過來影響最初發(fā)生變化的那種成分的現象。其中包括正反饋和負反饋，負反饋調節(jié)在生態(tài)系統(tǒng)中普遍存在。
（1）負反饋調節(jié)
�、僮饔茫菏巧鷳B(tài)系統(tǒng)自我調節(jié)能力的基礎，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)達到和保持相對穩(wěn)定。
�、趯嵗荷种械氖诚x鳥和害蟲的數量變化
�。�2）正反饋調節(jié)
①作用：加速生態(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)。
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探究三：生態(tài)系統(tǒng)的結構、功能與其穩(wěn)定性的關系
生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定程度，取決于它的物種組成、營養(yǎng)結構和非生物因素之間的協(xié)調關系。
生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結構是能量流動和物質循環(huán)的渠道，完善的營養(yǎng)結構是保障能量流動和物質循環(huán)暢通運行的結構基礎；而能量流動和物質循環(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系，推動生態(tài)系統(tǒng)的.生存與發(fā)展。當生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展到一定階段時，它的結構與功能能夠保持相對穩(wěn)定。系統(tǒng)內各種生物的種類和數量雖有波動，但總是大體相同的，表現為生物的種類組成、數量比例保持相對穩(wěn)定。
完善的營養(yǎng)結構使生態(tài)系統(tǒng)具有一種反饋調節(jié)機制，進而抵抗外界干擾，維持自身穩(wěn)定。例如，在森林生態(tài)系統(tǒng)中，當害蟲數量增加時，林木的生長自然受到危害，但食蟲鳥類由于食物豐富數量增多，這樣害蟲種群增長就會受到抑制，出現了“有蟲不成災”的現象。生態(tài)系統(tǒng)的自我調節(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，是由它的成分和營養(yǎng)結構所決定的。一般地說，生態(tài)系統(tǒng)的成分越單純，營養(yǎng)結構越簡單，自我調節(jié)能力就越小，抵抗力穩(wěn)定性就越低；相反，生態(tài)系統(tǒng)中各個營養(yǎng)級的生物種類越多，營養(yǎng)結構越復雜，自我調節(jié)能力就越大，抵抗力穩(wěn)定性就越高。
題例領悟
【例題1】 2007四川卷，3 社會主義新農村建設中，四川某地通過新建沼氣池和植樹造林，構建了新型農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)（如下圖所示）。下列敘述錯誤的是（ ）
A.該生態(tài)系統(tǒng)中，處于第二營養(yǎng)級的生物有人和家禽家畜
B.該生態(tài)系統(tǒng)中人的作用非常關鍵，植物是主要成分
C.該生態(tài)系統(tǒng)的建立，提高了各營養(yǎng)級間的能量傳遞效率
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：該農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)實現了能量的多級利用，從而大大提高了能量的利用率，而不是傳遞效率，相鄰兩營養(yǎng)級間能量傳遞效率約為10%，因此C選項錯誤。此生態(tài)系統(tǒng)是人工生態(tài)系統(tǒng)，人的作用非常關鍵，主要成分仍然是生產者，B選項正確。一般來說，生態(tài)系統(tǒng)的組分越多，食物網越復雜，其自我調節(jié)能力越強，抵抗穩(wěn)定性越高，所以D選項正確。
答案：C
領悟：生態(tài)系統(tǒng)的主要成分是生產者，生態(tài)農業(yè)的建設人的作用非常重要。要提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，就要增加生態(tài)系統(tǒng)的生物種類和構建復雜的食物鏈和食物網。
【例題2】 2007江蘇卷，11 內蒙古呼倫貝爾草原上的牧民以養(yǎng)羊為主業(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。針對這一事實，下列觀點不正確的是（ ）
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爭關系
D.草原生態(tài)保護與牧業(yè)發(fā)展之間產生了矛盾
解析：本題重點考查生態(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爭關系，一個生態(tài)系統(tǒng)的自我調節(jié)能力是有限的，控制過度放牧，保護草原生態(tài)是必需的，二者之間存在一定矛盾，但是可以有效調控的。
答案：B
領悟：生態(tài)系統(tǒng)的自我調節(jié)能力決定于生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結構，營養(yǎng)結構越簡單，自我調節(jié)能力越小，營養(yǎng)結構越復雜，自我調節(jié)能力越大。
【例題3】 能提高一個生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性的措施是（ ）
A.減少捕食者和寄生物數量 B.使生產者和消費者的數量保持平衡
C.增加物種的數目 D.限制一個演替過程
解析：A項減少捕食者和寄生物數量不僅減少了生態(tài)系統(tǒng)的物種數目，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項使生產者和消費者的數量保持平衡，只能保持生態(tài)系統(tǒng)的原有平衡，不能使穩(wěn)定性進一步提高。D項限制一個演替過程，干擾了生態(tài)系統(tǒng)的演替規(guī)律，反而降低了穩(wěn)定性。這是因為演替過程會增加生態(tài)系統(tǒng)的物種多樣性。C項增加物種數目，使生態(tài)系統(tǒng)能量流動和物質循環(huán)的渠道——食物鏈、食物網增多，才能增強生態(tài)系統(tǒng)的自我調節(jié)能力，從而進一步提高該生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
答案：C
領悟：生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是向物種多樣化、結構復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)中自我調節(jié)能力最強的是（ ）
A.溫帶闊葉林 B.熱帶雨林 C.寒帶針葉林 D.溫帶草原
解析：在給出的四個生態(tài)系統(tǒng)中，熱帶雨林的組分最多，食物網最復雜，所以自我調節(jié)能力最強。
答案：B
2.農田生態(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，營養(yǎng)結構簡單
D.其產品運輸到系統(tǒng)以外
解析：生態(tài)系統(tǒng)的生物種類越多，營養(yǎng)結構越復雜，自我調節(jié)能力大；反之，生態(tài)系統(tǒng)的生物種類越少，營養(yǎng)結構越簡單，其自我調節(jié)能力越小。農田生態(tài)系統(tǒng)的特點是種植的植物種類少，營養(yǎng)結構簡單，所以自動調節(jié)能力小穩(wěn)定性差。
答案：C
3.在一片動物種類繁多的森林中，消費者、分解者的種類和數目基本穩(wěn)定，那么，下列哪項與之不相符（ ）
A.能量流動和物質循環(huán)保持動態(tài)平衡 B.食物鏈和食物網保持相對穩(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型
解析：動物種類繁多的森林，營養(yǎng)復雜，自我調節(jié)能力大，且生產者、消費者和分解者數量基本穩(wěn)定，說明該生態(tài)系統(tǒng)已經達到穩(wěn)定狀態(tài)，能量流動和物質循環(huán)達到了動態(tài)平衡，食物鏈和食物網基本保持相對穩(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”，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)的自動調節(jié)能力
解析：生態(tài)系統(tǒng)內部都具有一定的自動調節(jié)能力，能夠抵抗外界干擾并使自身的結構和功能保持原狀，自然生態(tài)系統(tǒng)的自動調節(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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