高中生物生態系統與生態平衡學案
學習目標定位：
瞭解生態系統的組成。
2.理解生態平衡的特徵。
3.瞭解受損生態系統的表現及後果。
一、生態系統的組成
1．與生態系統有關的幾個術語
(1)個體：獨立存在的一個物種。
(2)種群：同一物種在一定空間內集合在一起。
(3)生物群落：指一個區域內所有不同的生物種群。
(4)生態系統：指生物群落及其環境的統一整體。
2．生態系統的組成
(1)生物成分：生產者、消費者、分解者。
(2)非生物成分：空氣、水分、陽光和溫度等。
思維活動
1．地球上最大的生態系統是什麼？它是哪些事物的總和？
答案 生物圈是地球上最大的生態系統。它是地球上全部生物和它們的無機環境的總和。
2．生態系統和生物群落有何區別？
答案 各種生物體的組合構成了生物群落；生物群落及其環境的統一整體就是生態系統，它是由生物群體和無機環境組成的。
二、生態平衡
1．概念
在一個正常的生態系統中，它的結構和功能，包括生物的種類、各種群的數量和比例以及能量和物質的輸入與輸出，都處於相對穩定的狀態，這種持續性的動態平衡叫作生態平衡。
2．平衡狀態的生態系統的特徵
(1)生物的組成和數量的比例相對穩定；
(2)能量和物質的輸入與輸出保持平衡；
(3)食物鏈結構複雜、互相交叉而形成食物網；
(4)在生產者、消費者和分解者之間有完好的營養關係。
3．與生態平衡有關的幾個術語
(1)自身調節：生態系統內部的自我調節能力，以保持其⑩穩定性。
(2)食物鏈：指食物中的能量從植物透過一系列的動物，像一個食物的鏈條依次傳遞的途徑。
(3)食物網：由許多食物鏈相互交叉形成。
思維活動
3．以森林生態系統為例說明生態系統為什麼具有自我調節能力？什麼樣的生態系統調節能力最強？為什麼生態系統會遭到破壞？
答案 生態系統內物質迴圈和能量流動中的任何變化，都是對系統發出的訊號。例如，森林生態系統中食葉昆蟲數量增多導致林木受害，這種訊號傳遞給食蟲鳥類，促使其大量繁殖，捕食昆蟲，從而使昆蟲數量得到控制，於是，森林生態系統平衡逐步得到恢復。 生態系統的成分越複雜、越多樣化，生態系統的調節能力越強。 因為生態系統的自我調節作用是有限的，超過這個限度就會引起生態失衡，乃至生態系統的破壞。
三、受損生態系統
1．原因：自然和人為干擾。
2．表現：原有生態系統的動態平衡被打破。
3．後果：系統的結構、功能發生障礙，形成波動性破壞或惡性迴圈。
4．森林破壞後的後果：生態退化、物種消失、氣候變化。
思維活動
4．森林破壞以後會引起哪些連鎖反應？森林破壞以後可能產生哪些具體後果？
答案 不良連鎖反應：森林減少→生態退化→部分物種消失→氣候惡化→森林減少。 具體後果：水源涵養能力降低、水土流失日趨嚴重、農業和森林病蟲害增多、惡性雜草繁生、溫差發生變化、降水減少、相對溼度下降、霧日減少、環境日趨惡化。
探究點一 生態系統的組成
探究活動 閱讀材料，完成下列問題。
材料一 世界上第一個國家公園——黃石公園，位於美國西部懷俄明州的落基山谷。1872年3月1日，美國第十八任總統格蘭特簽署了《黃石公園法案》，世界上第一個國家公園誕生了。黃石公園不僅有原始的森林草地景觀、珍稀的野生生物，而且還有3 000多處溫泉。
材料二 黃石公園堪稱野生動物的寶庫。唯一令人遺憾的是，由於大規模捕殺，狼在此已經絕跡，而麋鹿、駝鹿等大型鹿群成倍增長，植被遭到破壞。1995年1月，美國從加拿大引進8頭灰狼，放歸大自然。計劃放歸15頭灰狼，透過自然繁殖，到2002年使其增至100頭，恢復生態平衡。
(1)黃石公園大規模捕殺狼以後，植被為什麼會遭到破壞？
(2)引進大灰狼以後，黃石公園的生態系統由哪些部分組成？
(3)1988年，一場森林大火差不多燒掉了公園的一半。有人說：“與其讓這些可貴的森林被野火吞噬，還不如伐取、利用起來。”但另一部分人堅決反對，認為森林火災和伐木是兩回事。試運用所學知識，對上述觀點作一評判。
答案
(1)狼以麋鹿、駝鹿為食，麋鹿、駝鹿以植物為食。大量捕殺狼，麋鹿、駝鹿成倍增長，所以植被遭到破壞。
(2)生產者：綠色植物；消費者：狼、麋鹿、駝鹿、野牛、熊等動物；分解者：微生物；非生物環境：空氣、水分、養分、太陽光熱等。
(3)伐木是將物質與能量取走，要在高海拔地區恢復這些營養物質則是個極為緩慢的過程，因此，伐木造成的生態平衡破壞，恢復起來需要很長的時間。森林火災產生的灰燼補充土壤的養分，森林火災也吞噬了危害植物生長的害蟲，間接保護了沒有遭受火災的林地。
解析 這個案例是生態系統合理保護的典型事件，對生態系統的保護是對整個生態系統的保護，而不是對某一個環節的保護。
反思歸納 生態系統的組成
(1)生態系統的概念
生物群落及其環境的統一整體就是生態系統。
組成概念關係
生物種群是同一物種在一定空間內集合在一起，是一定區域相同物種的集合它們之間的包含關係由低階到高階依次是生物個體、生物種群、生物群落、生態系統
生物群落是一定區域內所有不同的生物種群生活在一起，是一定區域內不同種群的集合
生態系統是生物群落及其環境的統一整體，是一定區域內生物群落(包括生命系統)和其生存環境(包括非生命系統)的集合
(2)生態系統的結構
生態系統的結構指生態系統的組成及食物鏈和食物網。
生態系統的組成生物成分生產者、消費者、分解者
非生物成分養分、空氣、水、氣候因素
食物鏈指透過食物關係把一個生態系統中的各種生物連線起來。任何食物鏈都是以綠色植物為基礎的食物鏈和食物網是以食物關係為基礎的，它們成為物質和能量流動的渠道
食物網一個生態系統中許多食物鏈彼此相互交錯連線的複雜營養關係。食物網是自然界普遍存在的
遷移應用1 閱讀下面一段文字，完成下列問題。
小魚剛剛隱約可見，翠鳥就蹬開葦稈，像箭一樣飛過去，剎那間，叼起一條小魚，貼著水面往遠處飛走了。
(1)文中的翠鳥在其所屬生態系統成分中是________，在食物鏈中是________。
(2)文中描述的是一個生態系統嗎？說明理由。
答案 (1)生物個體 (次級)消費者
(2)是。文中有生物成分(葦稈、魚、翠鳥)和非生物成分(水)，加上隱含的大氣、陽光、分解者、養分等成分，可以構成一個生態系統。
解析 生物個體和生物種群都是一種生物，但數量存在差別，個體指一個生物體，種群則是同一種生物體在一定空間內的集合。判斷某物質結合是否屬於生態系統的關鍵是看其是否包含生物成分和非生物成分。第(1)題，“一條小魚”是題眼，文中描述的是一隻翠鳥，翠鳥以小魚為食。第(2)題，文中有生物成分(葦稈、魚、翠鳥)和非生物成分(水)。
探究點二 生態平衡
探究活動 根據下面“澳大利亞食物網示意圖”，完成下列問題。
(1)根據所學知識，在圖中填上括號內供選擇的次級消費者(獅、虎、豹、狼)，如認為均不恰當，請說明理由。
(2)根據圖中食物網，牧羊業的有利條件是________，存在的問題是________。
(3)袋鼠是澳大利亞的特有動物，袋鼠皮製成品價格高，因此其遭到濫殺。你認為應該對袋鼠採取怎樣的措施？
答案
(1)均不恰當。澳大利亞缺少大型哺乳動物，羊、兔也是外來帶入的。
(2)缺少大型哺乳動物，羊無天敵，自然放養，草場資源豐富 野兔大量繁殖，與羊爭食
(3)有計劃捕殺，保持數量穩定。
反思歸納 生態系統的動態平衡
(1)表現：①生物的組成和數量的比例相對穩定；②能量和物質的輸入與輸出保持平衡；③食物鏈結構複雜、相互交叉而形成食物網；④在生產者、消費者和分解者之間有完好的營養關係。
(2)特點：暫時的、相對的、動態平衡。
(3)過程：不平衡—平衡—不平衡。
(4)能量流動和物質迴圈
能量流動物質迴圈
過程
方向單向迴圈流動
特點 收支平衡
遷移應用2 讀“某森林中食物網示意圖”，完成下列問題。
(1)如果該森林內的生態系統是平衡的，它具有哪些特徵？
(2)如果該森林內蛇大量減少，但鷹的數量變化並不大，說明生態系統具有________作用。
(3)如果該地森林被大量砍伐，可能帶來哪些後果？(提示：從生態、物種和氣候三個方面歸納)
答案
(1)生物的組成和數量的比例相對穩定；能量和物質的輸入與輸出保持平衡；食物鏈結構複雜、相互交叉而形成食物網；在生產者、消費者和分解者之間有完好的營養關係。
(2)自身調節
(3)生態退化：涵養水源的能力下降，水土流失日趨嚴重，農業和森林病蟲害劇增，惡性雜草大量繁殖。
物種：生存環境受到威脅，種群數量減少甚至消失。
氣候變化：氣溫的日較差、年較差增加；降水減少；空氣溼度降低等。
解析 第(1)題，生態平衡的特徵應從生物的組成和數量比例，能量和物質的傳輸是否穩定，食物網結構的複雜程度，生產者、消費者和分解者間的關係等角度分析。第(2)題，鷹的食物是蛇、鼠和兔，蛇減少後，鼠類數量增加，說明生態系統具有自身調節作用。第(3)題，森林大量砍伐的後果可從生態、物種和氣候三個方面分析歸納。
生態系統與生態平衡——生態系統的組成——物種—種群—生物群落—生態系統—生態平衡——概念—特徵—受損生態系統
1．生態系統的基礎與核心是( )
A．土壤 B．植被
C．水文 D．大氣
答案 B
解析 植被是能量的集聚者，因此是生態系統的基礎和核心。
2．人在生態系統中屬於( )
A．生產者
B．消費者
C．分解者
D．既是生產者又是消費者
答案 B
解析 在生態系統中，生產者是指能夠製造有機物的.綠色植物；“人既是生產者，又是消費者”是從社會經濟學的角度來說的。在生態系統中，人只能是消費者。
3．生態系統總是在不斷地進行物質和能量的交換，推動自身的變化和發展，其發展過程為( )
A．不平衡—平衡—不平衡
B．平衡—不平衡
C．平衡—不平衡—平衡
D．不平衡—平衡
答案 C
解析 生態平衡是相對的、暫時的，不是絕對的。一旦外界因素的干擾超過生態系統的自我調節能力時，生態平衡就會遭到破壞，直至建立新的平衡。
4．下列不屬於生態平衡特徵的是( )
A．動植物在種類和數量上的相對穩定
B．物質和能量的輸入和輸出處於相對穩定狀態
C．系統中生產、消費和分解過程處於相對平衡狀態
D．動植物種類比較單一
答案 D
解析 要理解生態平衡的概念，需要明確動植物種類和數量的相對穩定是生態系統處於相對平衡狀態的直觀而明顯的標誌。
5．西部大開發必須注意改善和保護生態環境，實施可持續發展戰略。據此完成下列問題。
(1)無機環境包括( )
A．陽光、溫度、水、動物等
B．大氣、水、土壤、植物等
C．溫度、水、地形、微生物等
D．陽光、溫度、水、土壤等
(2)在一定的時間和空間內，生物群落與無機環境之間，透過不斷地________和________而構成的有機整體稱為生態系統。
(3)當生態系統達到動態平衡時，它能透過自我調節來維持正常功能。這種調節能力有大有小，生態系統的營養結構越複雜，各個營養級的________越多，自我調節能力就__________。但外來干擾超過________時，生態系統將________，其損失是難以估計的。
答案 (1)D
(2)能量流動 物質迴圈
(3)生物種類 越強 自我調節能力 失去平衡
[基礎過關]
1．生活在一定自然區域內，相互間有直接或間接關係的各種生物的總體叫做( )
A．生物群落 B．生態系統
C．生態平衡 D．生物圈
答案 A
解析 本題是對“生物群落”概念的考查。要注意它與生態系統、生態平衡、生物圈不是同一概念。
2．對生態系統的敘述，正確的是( )
①一個完整的生態系統由生產者、消費者、分解者幾部分組成 ②人用雙手創造了世界，所以人在生態系統中是生產者
③消費者是那些直接或間接以植物為食物的各種動物
④分解者指細菌、真菌、放線菌等微生物
A．①② B．②③ C．③④ D．①④
答案 C
解析 完整的生態系統是由生物群落(生產者、消費者、分解者)和環境組成。
3．在珠江三角洲的“桑基魚塘”生態系統中，消費者是( )
①桑 ②基 ③蠶 ④魚
A．①③ B．①② C．③④ D．①④
答案 C
解析 在生態系統中，桑基魚塘的基是無機環境，桑是生產者，蠶和魚都是消費者。
4．在一陰溼山窪草叢中，有一堆長滿苔蘚的腐木，其中聚集著螞蟻、蚯蚓、蜘蛛、老鼠等動物。它們共同構成( )
A．種群 B．群落
C．食物網 D．生態系統
答案 D
解析 生態系統是在空間和時間內，各種生物之間以及生物與無機環境之間，透過能量流動和物質迴圈相互作用而組成的一個自然系統。它的範圍可大可小。陰溼山窪的草叢中，堆放著長滿苔蘚的腐木並生活著多種動物，它們透過能量流動和物質迴圈，構成了一個生態系統。
5．下列關於生態平衡的敘述，錯誤的是( )
A．生態平衡是指動植物種類和數量上的平衡
B．生態平衡是相對的平衡
C．濫伐森林會破壞生態平衡
D．嚴重汙染環境，也會破壞生態平衡
答案 A
解析 生態平衡的標誌及特點要清楚。同時，要掌握一些破壞生態平衡的典型事例。
6．生態系統之所以能夠保持動態平衡，主要是由於生態系統具有( )
A．物質和能量 B．食物鏈和食物網
C．自我調節能力 D．分解者
答案 C
解析 在長期的進化過程中，生態系統內的各成分之間建立起相互協作、相互制約和相互補償的關係，使生態系統保持一種穩定狀態。一個生態系統發展到一定階段，它的生產者、消費者和分解者之間，能夠較長時間保持著一種動態平衡，是因為生態系統具有自我調節能力。生態平衡是一種相對平衡，不是一成不變的。
7．濫伐森林可能引起的環境問題是( )
A．河流含沙量增大 B．地下水位持續上升
C．土壤肥力增加 D．河流水位下降
答案 A
解析 濫伐森林會加劇水土流失，表層土壤被沖刷掉，因此肥力下降，而表層土壤被衝入河流，導致河流含沙量大增，河床淤積，河流水位上升；森林失去涵養水源的作用，在同等降水的條件下，地下徑流減少，地下水位下降。
8．下列人類活動，屬於破壞生態平衡的是( )
A．濫捕青蛙 B．採集野果
C．開採礦藏 D．修築道路
答案 A
解析 在生態系統中，青蛙是消費者。濫捕青蛙會導致其數量發生變化，影響生態平衡。
[能力提升]
讀“某區域示意圖”，完成9～12題。
9．該圖中的各地理要素可以構成一個( )
A．生物個體 B．生物種群
C．生物群落 D．生態系統
答案 D
解析 圖中既有生物成分，又有非生物成分，可以構成一個完整的生態系統。
10．圖中表示生產者的是( )
A．① B．② C．③ D．④
答案 A
解析 圖中的植物①利用太陽能、水、土、空氣等非生物物質透過光合作用合成有機質，是生產者。
11．該區域中的各種生物可構成的食物網中，有________條食物鏈( )
A．2 B．3 C．4 D．5
答案 A
解析 圖中顯示出的食物鏈是植物—害蟲—青蛙—蛇—鷹和植物—兔—鷹兩條。
12．該系統中最長的食物鏈包含________類生物種群( )
A．2 B．3
C．4 D．5
答案 D
解析 該系統中最長的食物鏈是植物—害蟲—青蛙—蛇—鷹，包含5類生物種群。
13．19世紀中期，墨爾本動物園從英國運來24只澳大利亞沒有的兔子供人觀賞。不料，1863年動物園失火，倖免於難的兔子逃到草原上大量繁殖，造成了澳大利亞嚴重的生態災難。據此回答下列問題。
(1)兔子在澳大利亞迅速繁殖的原因是什麼？
(2)兔子對澳大利亞牧羊業的影響是什麼？
(3)澳大利亞不引進兔子的天敵對付兔子的原因是什麼？
(4)袋鼠是澳大利亞的特有動物，袋鼠皮製成品價格高，因此被大肆捕殺。出售袋鼠皮製品和肉製品，是否合理？為什麼？
答案 (1)澳大利亞沒有兔子的天敵，沒有嚴寒的冬天，食物豐富，有利於兔子的繁殖。
(2)兔子吃掉了大量作為畜牧業基礎的牧草，同羊爭食，對牧羊業不利。
(3)可能會引起新的生態破壞。
(4)不合理。由於地質歷史原因，澳大利亞無高階野生哺乳動物，袋鼠是其特有動物，是其生態系統的組成部分，對袋鼠要保護，大肆捕殺會令其銳減，甚至滅絕；當然，過多時應有計劃的捕殺，以保持草原生態系統內動植物種類、數量的相對穩定，保持生態平衡。
解析 兔子對澳大利亞大陸來講，是外來物種。因為澳大利亞大陸同其他大陸隔開，進化較慢，動植物都比較原始，特別是動物，只有袋類動物等低等動物。兔子進入澳大利亞後，因為缺乏天敵，又有溫暖的氣候和大量的牧草，因而繁殖迅速。兔子吃掉了大量牧草，同羊爭食，從而影響了牧羊業。如果澳大利亞再引進兔子的天敵，可能會破壞生態系統平衡，引發新的生態破壞。袋鼠是澳大利亞特有動物，對其應加以保護，以維持生態平衡。
14．閱讀下列材料，完成下列問題。
1870年，在美國開巴高原467平方千米的土地範圍內，生活著4 000多頭鹿，同時有少量美洲獅和狼在此活動。人們為了繁殖更多的鹿，便開始捕殺獅和狼，到1924年，這兩種肉食動物幾乎絕跡，鹿群迅速繁殖到10萬頭。可是經過兩個年頭，鹿群減少到6萬頭，到1939年只剩下1萬頭。
(1)寫出開巴高原上的食物鏈。
(2)1924年鹿群迅速繁殖、數量大增的原因是什麼？
(3)獅和狼絕跡以後，鹿群數量又減少的主要原因是什麼？
(4)說明該食物鏈上獅和狼的主要作用是什麼？
答案 (1)草—鹿—狼—獅。
(2)狼和獅被大量捕殺，鹿群失去天敵。
(3)鹿群數量太多，破壞了草場，因飢餓而死。
(4)控制鹿群數量，維持生態平衡。
解析 食物鏈是以初級生產者為起點的。生態系統內部成分的改變會對生態系統產生影響，引起系統的改變。生態系統自身有一定的自我調節能力。
15．食物鏈、食物網是生態系統的營養結構，生態系統的物質迴圈和能量流動是沿著此渠道進行的。假如在某溫帶草原上存在如下圖所示的食物網，分析回答下列問題。
(1)該生態系統的成分中，草屬於________(生產者或消費者)，貓頭鷹屬於________(生產者或消費者)。
(2)該食物網的各種生物中，含有能量最多的是________，該生態系統的能量最終於________，其能量流動的特點是____________________。
(3)在生態系統的物質迴圈中，碳元素以________的形式在生物群落與無機環境中進行迴圈，生產者透過________作用使碳元素進入到生物群落中，各種生物透過________作用使碳元素回到無機環境中。
答案 (1)生產者 消費者
(2)草 太陽輻射 單向流動，逐級遞減
(3)二氧化碳(氣體) 光合 呼吸
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