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2019-2020年高中生物 （人教大綱版）第二冊 第八章　生物與環(huán)境 3生態(tài)系統(tǒng)(五、備課資料) 一、關(guān)于“生物圈Ⅱ號”實驗的有關(guān)問題 1.科學家們之所以建造“生物圈Ⅱ號”，是為了深入研究生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，并試驗人類離開地球能否生存。 2.“生物圈Ⅱ號”中有微型的森林、沙漠、農(nóng)田、海洋、溪流；有土壤、水源、空氣、陽光、多種多樣的動植物和微生物等成分。非生物的物質(zhì)和能量、生產(chǎn)者、消費者和分解者應有盡有。 3.在實驗過程中，“生物圈Ⅱ號”由于土壤中的碳與氧氣反應生成二氧化碳，部分二氧化碳又與建造“生物圈Ⅱ號”的混凝土的鈣反應生成碳酸鈣，導致氧氣含量由21%下降到14%，二氧化碳含量猛增。同時，昆蟲中除了白蟻、蟑螂和蟈蟈外基本死亡，食物鏈等營養(yǎng)結(jié)構(gòu)聯(lián)系中斷；靠花粉傳播繁殖的植物都滅絕了，糧食嚴重減少。…… 二、生態(tài)系統(tǒng)的反饋調(diào)節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)普遍存在著反饋現(xiàn)象。什么是反饋？當生態(tài)系統(tǒng)中某一成分發(fā)生變化的時候，它必然會引起其他成分出現(xiàn)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，這個過程就叫做反饋。反饋有兩種類型，即負反饋和正反饋。 負反饋是比較常見的一種反饋，它的作用是能夠使生態(tài)系統(tǒng)達到和保持平衡或穩(wěn)定狀態(tài)，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。例如，如果草原上的食草動物因為遷入而增加，植物就會因為受到過度啃食而減少，植物數(shù)量減少以后，反過來就會抑制動物的數(shù)量。 另一種反饋叫做正反饋，正反饋是比較少見的，它的作用剛好與負反饋相反，即生態(tài)系統(tǒng)中某一成分的變化所引起的其他一系列的變化，反過來不是抑制而是加速最初發(fā)生變化的成分所發(fā)生的變化，因此正反饋的作用常常使生態(tài)系統(tǒng)遠離平衡狀態(tài)或穩(wěn)態(tài)。在自然生態(tài)系統(tǒng)中正反饋的實例不多，下面我們舉出一個例子加以說明：如果一個湖泊受到了污染，魚類的數(shù)量就會因為死亡而減少，魚體死亡腐爛后又會進一步加重污染并引起更多魚類死亡。因此，由于正反饋的作用，污染會越來越重，魚類的死亡速度也會越來越快。從這個例子中我們可以看出，正反饋往往具有極大的破壞作用，但是它常常是爆發(fā)性的，所經(jīng)歷的時間也很短。從長遠看，生態(tài)系統(tǒng)中的負反饋和自我調(diào)節(jié)將起主要作用。 三、如何理解抵抗力穩(wěn)定性與恢復力穩(wěn)定性之間的相互關(guān)系（以森林生態(tài)系統(tǒng)與草原生態(tài)系統(tǒng)為例） 森林生態(tài)系統(tǒng)動植物種類繁多，群落的結(jié)構(gòu)復雜，當系統(tǒng)受到外界的擾動，某種動物數(shù)量大量減少甚至絕跡，處于同一營養(yǎng)級的動物還可彌補，因為營養(yǎng)結(jié)構(gòu)復雜，其自動調(diào)節(jié)能力強，抵抗力穩(wěn)定性就強。當外界干擾超過生態(tài)系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)能力，比如發(fā)生森林大火，森林生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞，要恢復到火災前的狀態(tài)，就相當困難，所需的時間亦長，即恢復力穩(wěn)定性弱。 草原生態(tài)系統(tǒng)動植物種類少，群落的結(jié)構(gòu)簡單，某種動物數(shù)量減少或絕跡，可能造成系統(tǒng)內(nèi)能量流動和物質(zhì)循環(huán)受阻，因營養(yǎng)結(jié)構(gòu)簡單，其自動調(diào)節(jié)能力小，抵抗力穩(wěn)定性弱。當草原生態(tài)系統(tǒng)遭遇火災，受到破壞，短時間即可恢復到火災前的狀態(tài)，“野火燒不盡，春風吹又生”講的就是這個道理，即恢復力穩(wěn)定性強。 四、典型例題分析 ［例1］什么措施能提高生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性 A.減少捕食者和寄生生物數(shù)量 B.使消費者和生產(chǎn)者的數(shù)量保持平衡 C.增加物種數(shù)量 D.限制一個演替系列的演替過程 分析：減少捕食者和寄生生物數(shù)量不僅減少了生態(tài)系統(tǒng)的物種種類，而且干擾甚至破壞了原有生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性。使生產(chǎn)者和消費者數(shù)量保持平衡，只能保持生態(tài)系統(tǒng)原有的抵抗力穩(wěn)定性，不能使抵抗力穩(wěn)定性進一步提高。限制一個演替系列的演替過程，干擾了生態(tài)系統(tǒng)的演替規(guī)律，因為演替過程會增加生態(tài)系統(tǒng)的物種多樣性。只有增加物種數(shù)目，使食物鏈增多，食物網(wǎng)復雜，生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)能力才能提高，進而提高生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性。 答案：C ［例2］在一個生態(tài)系統(tǒng)中，a、b、c、d四種生物，由于食物關(guān)系形成如下幾種結(jié)構(gòu)，其中最穩(wěn)定的是 分析：生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與其結(jié)構(gòu)有關(guān)，結(jié)構(gòu)越復雜，食物鏈數(shù)目越多，生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性就越高。B中有三條食物鏈，A只有一條，C和D選項各兩條。 答案：B ［例3］下列哪一生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性最小 A.溫帶草原生態(tài)系統(tǒng) B.北極凍原生態(tài)系統(tǒng) C.熱帶雨林生態(tài)系統(tǒng) D.北方針葉林生態(tài)系統(tǒng) 分析：生態(tài)系統(tǒng)抵抗外界干擾并使自身的結(jié)構(gòu)和功能保持原狀的能力叫生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性。生態(tài)系統(tǒng)之所以具有抵抗力穩(wěn)定性，是因為生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部具有一定的自動調(diào)節(jié)能力。其自動調(diào)節(jié)能力的大小取決于生態(tài)系統(tǒng)的成分和營養(yǎng)結(jié)構(gòu)。成分越單純，營養(yǎng)結(jié)構(gòu)越簡單，自動調(diào)節(jié)能力就越小，抵抗力穩(wěn)定性就越低。題中所列四種生態(tài)系統(tǒng)中，北極凍原生態(tài)系統(tǒng)成分最單純，營養(yǎng)結(jié)構(gòu)最簡單，自動調(diào)節(jié)能力最小。 答案：B ［例4］在歐美國家時興一種水晶球樣的生態(tài)球作為家庭擺設，該球密封、內(nèi)裝有水，二或三條小魚（或蝦），底部有珊瑚、沙子，并生長著一些水藻。妙在小魚、水藻是活的。請回答： （1）這個生態(tài)球應放在_______的地方。 （2）此球內(nèi)的能量流動情況是______。 （3）小魚和水藻能生存的原因是______。 （4）此球能較長時間保持動態(tài)平衡是因為______。 分析：（1）生態(tài)球必須放在有陽光的地方，因為陽光為維持生態(tài)系統(tǒng)能量流動和物質(zhì)循環(huán)提供動力。 （2）此球內(nèi)能量流動情況是：陽光→水藻→小魚（或蝦）。 （3）小魚和水藻能生存的原因是水藻通過光合作用為小魚提供O2和養(yǎng)料，小魚通過呼吸作用為水藻進行光合作用提供CO2，排泄物被分解者分解成簡單小分子物質(zhì)再被水藻利用。 （4）小魚、水藻及分解者等生物能夠保持相對穩(wěn)定，具有穩(wěn)定的能量來源。 答案：（1）有陽光?。?）陽光→水藻→小魚（或蝦）?。?）水藻通過光合作用為小魚提供O2和養(yǎng)料，小魚通過呼吸作用為水藻進行光合作用提供CO2，排泄物被分解者分解成簡單小分子物質(zhì)再被水藻利用。（4）小魚、水藻及分解者等生物能夠保持相對穩(wěn)定，具有穩(wěn)定的能量來源。 ［例5］自然林區(qū)的馬尾松一般不會發(fā)生大面積蟲害，但有些人工馬尾松林常會發(fā)生嚴重的松毛蟲危害，其原因是 A.松毛蟲繁殖能力強 B.馬尾松抗害蟲能力差 C.營養(yǎng)結(jié)構(gòu)簡單 D.氣候適宜松毛蟲生長 分析：天然林的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)復雜，食物鏈中各營養(yǎng)級的生物種類繁多，自動調(diào)節(jié)能力大，當發(fā)生蟲害時，以松毛蟲為食的動物的數(shù)量也增加，限制了松毛蟲的數(shù)量，故很少發(fā)生蟲害。而人工馬尾松林營養(yǎng)結(jié)構(gòu)簡單，成分單一，自動調(diào)節(jié)能力小，故常發(fā)生蟲害。 答案：C