2024-2025学年高中生物第4章生态系统的稳态第2节生态系统的稳态第3课时生态系统中的信息传递生态系统稳态的维持学案苏教版必修3

PAGE11-第3课时生态系统中的信息传递生态系统稳态的维持学习目标核心素养1．举例说诞生态系统中物理、化学和行为信息的传递对生命活动的正常进行、生物种群的繁衍和种间关系的调整起着重要作用。2.说明生态系统具有保持或复原自身结构和功能相对稳定，并维持动态平衡的实力。3.举例说明生态系统的稳定性会受到自然或人为因素的影响，如气候改变、自然事务、人类活动或外来物种入侵等。4.阐明生态系统在受到肯定限度的外来干扰时，能够通过自我调整维持稳定。1．从生态系统具备有限自我调整实力的视角，预料和论证某一因素对生态系统的干扰可能引发的多种潜在改变(生命观念、科学探究、社会责任)。2.能依据科学探究的要求，设计保持和提高某个生态系统稳定性的方案。1．生态系统的信息传递(1)生态系统中信息传递的形式①物理信息：生态系统中以物理过程为传递形式的信息称为物理信息，包括光、声、热、电、磁等。②化学信息：生态系统中以代谢产物等化学物质传递的信息称为化学信息，包括植物代谢产物和动物外激素。③行为信息：生态系统中以生物的表现或动作等行为特征传递的信息称为行为信息，包括舞蹈、运动等。(2)生态系统的三个基本功能：能量流淌、物质循环和信息传递。(3)特点：它既有从输入到输出的信息传递，也有从输出到输入的信息反馈。信息传递强化了生态系统的调整机制。2．生态系统稳态的维持(1)生态系统稳态：指生态系统所具有的保持或复原自身结构和功能相对稳定的实力，又称为生态系统的稳定性。(2)生态系统的稳态是生态系统的结构和功能协调发展的重要标记。(3)生态系统稳态的缘由：生态系统具有自我调整实力。(4)生态系统的自我调整实力的基础：负反馈调整。(5)生态系统的稳态主要表现在：①反抗力稳定性：它是指生态系统反抗外界干扰并使自身的结构与功能保持原状而不受损害的实力。②复原力稳定性：它是指生态系统在受到外界干扰因素的破坏后复原到原状的实力。(6)生态系统的稳态具有相对性①在不同的生态系统中，反抗力稳定性和复原力稳定性的表现不一样。一般来说，生态系统中的物种越多，遗传基因库越丰富，食物网越困难，自我调整实力就越强，反抗力稳定性就越高。②在不同的生态系统遭到破坏后，它们的复原程度与复原时间是不一样的。③一个生态系统在受到大规模干扰或外界压力超过生态系统自我调整实力的限度时，生态系统的稳态就可能遭到严峻破坏，甚至引发系统崩溃。(7)提高生态系统稳态的措施①努力避开对生态系统的过度干扰。②对于具有重要经济价值的人工生态系统，必需确保肯定的物质和能量投入，以维持人工生态系统在结构和功能上的协调发展。(1)生态系统的信息传递只发生在生物之间。(×)提示：信息传递可以发生在生物和生物之间，也可以发生在生物和环境之间。(2)生态系统中的信息包括物理信息、化学信息、生物信息。(×)提示：生态系统中的信息包括物理信息、化学信息、行为信息。(3)生态系统中的信息传递是沿食物链从低养分级向高养分级传递的。(×)提示：生态系统中的信息传递往往是双向的，有从低养分级到高养分级的信息传递，也有从高养分级到低养分级的信息传递。(4)生态系统中的组成成分越多，食物网越困难，生态系统的复原力稳定性就越强。(×)提示：生态系统中的组成成分越多，食物网越困难，生态系统的反抗力稳定性就越强，而复原力稳定性却越弱。(5)生态系统的自我调整实力表现在自身净化作用、群落内部的负反馈调整和生物群落与无机环境之间的负反馈调整等方面。(√)(6)反抗力稳定性越强，复原力稳定性肯定越弱。(×)提示：一般呈负相关。生态系统中的信息传递1．信息的种类比较项目物理信息化学信息行为信息来源无机环境和生物生物的生命活动动物传递形式物理过程信息素动物的特殊行为感受对象或部位动物的眼、耳、皮肤等器官，植物的叶、芽或细胞中的光敏色素等物质动物，如昆虫的性外激素、哺乳动物的气味等同种或异种动物个体2．信息传递的模式(1)形式：可分为物理信息、化学信息、行为信息。(2)来源：可来自环境，也可来自生物。(3)方向：信息传递是双向的。(4)作用eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(调整生命活动,维持种群繁衍,调整种间关系，维持生态系统稳定))3．信息传递在农业生产中的应用措施目的养鸡场延长光照时间提高产蛋率用肯定波长的光照处理蔬菜、各类作物的种子提高发芽率利用人工合成的化学信息吸引传粉动物提高作物的传粉率和牢固率利用音响设备模拟动物的声音诱捕或驱逐动物施用昆虫信息素诱捕或警示有害动物特殊提示：关于信息传递范围和方向的提示1生态系统中信息传递的范围不包括细胞之间的传递，而是指种群内部个体之间、种群之间以及生物与无机环境之间的传递。2信息传递确定能量流淌和物质循环的方向和状态，但它们的传递方向并不是相同的，物质是循环流淌的，能量是单向流淌的，信息一般是双向传递的。4．信息传递与能量流淌、物质循环的关系项目信息传递能量流淌物质循环区别来源生物或无机环境太阳能生态系统途径多种途径食物链或食物网特点往往是双向的单向流淌，逐级递减反复利用，循环流淌范围生物与生物之间，生物与环境之间生态系统各养分级生物圈地位确定能量流淌和物质循环的方向和状态生态系统的动力生态系统的基础联系同时进行，相互依存，不行分割，形成一个统一整体1．下列信息的传递中，与其他三种不属于同一类型的是()A．小囊虫在发觉榆、松寄生植物后，会发出聚积信息素，呼唤同类来共同取食B．榆树通过分泌一种化学物质，与栎树产生相互拮抗的现象C．雄蚊能依据雌蚊飞行时所发出的低频声波而找到雌蚊D．群居动物通过群体气味与其他群体相区分方法规律：明确推断生态系统信息传递种类的方法1从信息传递的途径推断。例如，涉及声音、颜色、温度等物理因素，可推断为物理信息；涉及的信息载体为化学物质，可推断为化学信息；涉及特殊行为，可推断为行为信息。2从文字表述的着重点推断。例如，孔雀开屏假如通过行为传递给对方，则属于行为信息；假如通过羽毛的颜色等传递给对方，则属于物理信息。C[小囊虫在发觉榆、松寄生植物后，会发出聚积信息素，呼唤同类来共同取食，聚积信息素属于化学信息；榆树通过分泌一种化学物质，与栎树产生相互拮抗的现象，这种化学物质也属于化学信息；雄蚊能依据雌蚊飞行时所发出的低频声波而找到雌蚊，声波属于物理信息；群居动物通过群体气味与其他群体相区分，气味属于化学信息。]2．科学家们在探讨植物与草食性昆虫之间的关系时，发觉一个好玩的现象：当烟草叶片受到甲种蛾幼虫的采食刺激后，会释放出挥发性化学物质。这种化学物质白天会吸引甲种蛾幼虫的天敌；夜间会驱逐乙种蛾，使其不能在烟草叶片上产卵(乙种蛾幼虫也采食烟草叶片)。请回答：(1)甲种蛾幼虫与天敌的种间关系是________；甲种蛾幼虫与烟草间的种间关系是________；甲种蛾幼虫与乙种蛾幼虫的种间关系是________。(2)由此可见，信息传递能够___________________________________________。(3)烟草叶片释放出的挥发性化学物质属于________。[解析]生物与其天敌之间一般表现为捕食或是寄生关系；甲、乙两种蛾幼虫都可以取食烟草叶片，因此甲种蛾幼虫与烟草的种间关系是捕食，甲种蛾幼虫与乙种蛾幼虫的种间关系是竞争。烟草受到甲种蛾幼虫的采食刺激而释放挥发性化学物质，以调整它们之间的数量关系，维持生态系统的稳定。[答案](1)捕食或寄生捕食竞争(2)调整生物的种间关系，以维持生态系统的稳定(3)化学信息生态系统稳态的维持[问题探究]自然草场中昆虫在感知小草返青时会大量繁殖。但在人工草场中，若昆虫大量繁殖会导致草场退化。从生态系统稳定性角度思索：人工草场简洁退化的缘由是什么？提示：生物种类少，反抗力稳定性弱。[讲解归纳]1．生态系统稳态的理解(1)结构相对稳定：生态系统中动植物种类及数量在正常状况下不会有太大的改变，一般相关种群数量呈现周期性改变，可用下图表示。(2)功能相对稳定：生物群落的物质输入与物质输出相对平衡，能量输入与输出相对平衡。(3)生态系统的稳态是系统内部自我调整的结果，这种自我调整主要是依靠群落内种间关系(主要是捕食)及种内斗争实现的。2．生态系统保持稳定性的缘由：具有自我调整实力(1)生态系统的结构与自我调整实力的关系生态系统的成分食物网自我调整实力越多越困难大越少越简洁小(2)生态系统的自我调整实力不是无限的，当外界干扰因素的强度超过肯定限度时，生态系统的自我调整实力就会快速丢失，生态系统将难以复原平衡。例如，当大片森林被毁灭性地砍伐，可能导致气候异样，雨水失调，水土流失，植被衰退……3．“三看”法推断反抗力稳定性和复原力稳定性项目反抗力稳定性复原力稳定性看实质保持自身结构、功能相对稳定复原自身结构、功能相对稳定看核心反抗干扰、保持原状遭到破坏，复原原状看影响因素生态系统中物种丰富度越大，养分结构越困难，反抗力稳定性越强一般生态系统中物种丰富度越小，养分结构越简洁，复原力稳定性越强特殊提示：有关生态系统稳定性的三点提示1生态系统的稳定性不是肯定不变的，而是一种相对稳定状态。2推断反抗力稳定性和复原力稳定性的关键是“保持”还是“复原”。3反抗力稳定性和复原力稳定性的关系并不肯定都是相反的，如苔原生态系统的两种稳定性都较小。1．森林遭到持续干旱时，树木往往会扩展根系的分布空间，以保证获得足够水分，维持生态系统的正常功能。这反映了森林生态系统()A．复原力稳定性较强 B．反抗力稳定性较强C．复原力稳定性较弱 D．反抗力稳定性较弱B[森林遭到持续干旱时，树木往往会扩展根系的分布空间，以保证获得足够的水分，维持生态系统的正常功能，这体现了生态系统反抗外界干扰并使自身的结构与功能保持原状的实力，故为反抗力稳定性，说明该森林生态系统的反抗力稳定性较强。]2．下图中的两条虚线之间的部分表示生态系统稳定性的正常范围；y表示一个外来干扰使之偏离这一范围的大小；x表示复原到原状态所需的时间。请回答下列问题：(1)生态系统结构困难，各组分间通过________和______________________________________________________________________紧密联系，形成统一整体；同时，________调整着生物种间关系，以维持生态系统的稳定性。(2)生态系统稳定性的基础是________，若要保持一个封闭生态系统的稳定性，必需从外界源源不断地输入________。(3)对a、b两个生态系统施加相同强度的干扰，若ya＞yb，则这两个生态系统的反抗力稳定性的关系为a_______________________(填“＞”“＜”或“＝”)b；对同一生态系统来说，x和y的关系为________。[解析](1)一个生态系统中各成分之间通过物质循环和能量流淌紧密联系在一起，形成一个统一的整体，生物与无机环境之间，生物与生物之间通过信息传递进行调整，以维持生态系统的平衡。(2)生态系统稳定性的基础是要有肯定的自我调整实力，生态系统越困难，自我调整实力越强。一个生态系统必需包含非生物的物质和能量，因此一个封闭生态系统必须要有外来能量注入。(3)从题干中可知，y表示一个外来干扰使之偏离这一范围的大小，现在对a、b两个生态系统施加相同强度的干扰，而ya＞yb，说明a在相同干扰条件下被破坏程度高，自我调整实力差，即反抗力稳定性弱于b。x表示复原到原状态所需的时间，破坏程度越强，复原时间就越长，两者呈正相关。[答案](1)能量流淌物质循环信息(信息传递)(2)肯定的自我调整实力能量(3)＜正相关维持生态系统相对稳定的条件1．试验原理(1)生态瓶中必需包括生态系统的四种成分，特殊须要留意的是必需有足够的分解者。(2)各种生物之间以及生物与无机环境之间，必需能够进行物质循环和能量流淌。(3)生物之间要有合适的食物链结构，生物的数量不宜过多。(4)生态瓶必需是透亮的，这样可保证生态瓶中有足够的太阳能。当然，生态瓶肯定要封闭，防止外界生物或非生物因素的干扰。2．试验留意事项(1)试验设计要求设计要求相关分析生态瓶必需是封闭的防止外界生物或非生物因素的干扰生态瓶中投放的几种生物，必需具有很强的生活力，成分齐全(具有生产者、消费者和分解者)生态瓶中能够进行物质循环和能量流淌，在肯定时期内保持稳定生态瓶的材料必需透亮为光合作用供应光能，且便于视察生态瓶宜小不宜大，瓶中的水量应相宜，要留出肯定的空间便于操作；使瓶内储备肯定量的空气(2)生态瓶稳定性的视察与分析①视察稳定性，可通过视察动植物的生活状况、水质改变等来推断生态系统的稳定性。②由于生态瓶中的生态系统极为简洁，自我调整实力极差，所以反抗力稳定性极弱，生态系统的稳定性极易被破坏。因此，生态瓶内的生物只能保持肯定时间的活性。1．某生物爱好小组的同学用河水、池泥、水藻、植食性小鱼、广口瓶、凡士林等材料制作了3个生态瓶(如图所示)。下列说法中错误的是()A．甲瓶中的小鱼很快死亡主要是因为瓶内分解者数量过少B．乙瓶中的生物存活的时间相对较长C．丙瓶中的分解者主要存在于河水及池泥中D．若想维持稳定性，丙瓶不应当放在黑暗中A[由题图可知，甲瓶中鱼的数量明显多于乙瓶、丙瓶，会导致甲瓶中氧气不足，所以甲瓶中的小鱼会很快死亡，A项错误；由图甲、图乙和图丙比较可知，乙瓶中的生产者(水藻)和消费者(小鱼)的比例适中，又有能量(太阳能)输入，所以其中的生态系统结构较合理，因此其中的生物存活的时间相对较长，B项正确；丙瓶中的分解者主要为微生物，适合它们生存的环境是有机质丰富的河水和池泥，C项正确；因为生态瓶须要能量的输入，最适合生态瓶的能量输入方式为通过阳光照耀来输入太阳能，所以若想维持稳定性，丙瓶不应当放在黑暗中，D项正确。]2．为视察生态系统稳定性，设计4个密闭、透亮的生态瓶，各瓶内的组成成分和处理条件见下表。经过一段时间的培育和观测后，发觉甲瓶是最稳定的生态系统。生态系统成分光水草藻类浮游动物小鱼泥沙生态瓶编号甲＋＋＋＋－＋乙－＋＋＋－＋丙＋＋＋＋－－丁＋＋＋＋＋＋注：“＋”表示有，“－”表示无。请回答以下问题：(1)乙瓶中，藻类的种群密度改变趋势为________，缘由是___________________________________________________________。(2)丙瓶比甲瓶中的有机物多，缘由是__________________________________________________________________________。(3)丁瓶与甲瓶相比，氧气含量________，缘由是_________________________________________________________________。(4)依据观测结果，得出结论：①__________________________；②__________________________。[解析]密闭生态瓶的稳定性取决于该生态系统中生物的种类和数量的搭配状况。在光照条件下，水草、藻类作为生产者进行光合作用，消耗水中的二氧化碳，释放出氧气，同时将无机物转化成有机物，为消费者(浮游动物和小鱼)供应氧气和食物。泥沙中含有分解者，可将水中的有机物分解成无机物，实现瓶内物质循环。乙瓶缺光，藻类不能进行光合作用，丙瓶缺泥沙，分解者数量相对较少，两者都不能许久地维持稳定。甲瓶中无小鱼，丁瓶中有小鱼，小鱼进行有氧呼吸要消耗氧气。[答案](1)下降在缺乏光照的状况下，藻类不能进行光合作用，不能生长(2)丙瓶中缺乏泥沙，分解者数量太少(3)低消费者较多，需消耗较多的氧气(4)①生态系统应当具有生产者、消费者和分解者以及非生物的物质和能量(太阳能)②生产者、消费者以及分解者之间应保持适当的比例，以维持生态系统的相对稳定1．下列不属于生态系统信息传递的是()A．心猿意马 B．飞蛾扑火C．花香引蝶 D．老马识途A[生态系统的信息传递类型包括物理信息、化学信息和行为信息。飞蛾扑火是通过光传递作息，属于物理信息；花香引蝶、老马识途都是通过气味传递作息，属于化学信息。]2．下列关于生态系统信息传递的叙述，错误的是()A．信息传递不只发生在生物之间B．雄性孔雀的开屏属于行为信息C．信息传递具有单向性的特点D．信息传递可以调整生物的种间关系C[信息传递不仅发生在生物之间，也可发生在生物与无机环境之间，A正确；孔雀开屏现象属于行为信息，B正确；信息传递往往是双向的，C错误；信息传递可以调整生物的种间关系，维持生态系统的稳定，D正确。]3．以下实例可以说明生态系统具有自我调整实力的是()A．豆科植物能供应根瘤菌有机养料，同时能通过根瘤菌获得含氮养料B．草原上羊的数量剧增会导致草的数量削减，进而抑制了羊群数量的增长C．山区植被遭到破坏或掠夺式砍伐后会造成水土流失，甚至发生泥石流D．废弃多年的耕地上会渐渐生长出杂草，进而渐渐出现小灌木林B[A项中体现的是豆科植物与根瘤菌的互利共生关系；C项说明山区植被遭到破坏或掠夺式砍伐后该生态系统会恶化甚至崩溃；D项反应的是群落演替。]4．下列有关生态系统稳定性的说法，正确的是()A．森林生态系统的反抗力稳定性比草原生态系统的反抗力稳定性差B．人造单纯林易受到破坏的主要缘由是养分结构简洁，自我调整实力小C．假如生态系统受到外来干扰，生态系统的相对稳定性会被破坏D．只要增加生态系统物种种类，就能保持生态系统的相对稳定状态B[森林生态系统的复原力稳定性比草原生态系统的复原力稳定性差，A错误；人造单纯林易受到破坏的主要缘由是养分结构简洁，自我调整实力小，B正确；在肯定限度内，生态系统受到外来干扰，可以靠自己的调整实力，维持其相对稳定，C错误；增加生态系统物种种类，可以维持生态系统的相对稳定状态，但这种调整实力是有限的，假如外来干扰强度过大，生态系统的稳定性就会遭到破坏，D错误。]5．生态系统的成分包括非生物的物质和能量、生产者、消费者和分解者四部分，其中非生物的物质和能量、生产者和分解者对一个生态系统稳定性的维持具有特别重要的意义，为了验证其重要性和不行缺少性，现设计如下试验。试验过程如下图所示，在相同形态和体积的锥形瓶中加等量的水(1、2号加清水，3、4号加少许河泥)、同样的金鱼、等量的金鱼藻(2～4号)，用橡胶塞塞紧。1～3号放在阳光下，4号放入黑暗的纸箱中。(均放于室温20℃条件下)(1)1号瓶中的金鱼与4号瓶中的金鱼相比，________生活时间长。因为________________________________________________________________________________________________________。(2)上述1～4号瓶中，______瓶中金鱼生存时间最长。因为____________________________________________________________。(3)1、2、3号瓶比较，相同的非生物因素有________，3、4号瓶相比较，生态系统的成分中不同的是________。(4)4号瓶中的鱼存活时间最短，说明________是生态系统根本的能量来源；3号瓶中的鱼最终也死亡了，其主要缘由是__________________________________________________________________。(5)2号瓶与3号瓶比照，能否说明分解者是生态系统的必备成分？若不能，如何设置试验才能证明？________。(6)本试验所得结论是___________________________________________________________________________________________。[解析]非生物的物质和能量是生态系统存在的基础，生产者是生态系统中唯一把非生物的物质和能量转变成生物群落的成分，是生态系统的主要成分；分解者是生态系统必不行少的成分，没有它，动植物的尸体就会积累如山，生态系统就会崩溃。[答案](1)1号瓶4号瓶中有金鱼藻，但置于黑暗处，金鱼藻不能进行光合作用，金鱼藻的细胞呼吸却会消耗水中溶解的O2，故4号瓶中金鱼生存时间更短(2)3号3号瓶置于日光下，有稳定的能量来源，金鱼藻和金鱼的细胞呼吸共同消耗水中的溶解氧，产生CO2，金鱼藻的光合作用向水中供应溶解氧，清水、河泥又为植物供应水和无机盐，河泥中的分解者将金鱼的粪便分解为无机物供金鱼藻利用，这种状况能维持较长一段时间，故金鱼生存的时间较长(3)水温柔光照有无光照(4)光能瓶内生物种类少，结构简洁，无法长期保持稳定(5)不能。应再设置一组5号瓶与3号瓶比照，除加入已经烘烤(杀死其中微生物)过的河泥外，其他成分和条件与3号瓶相同，视察并记录结果(6)非生物的物质和能量(水、空气、矿物质和阳光等)、生产者(金鱼藻)、消费者(金鱼)和分解者(腐生微生物)四者共同构成一个生态系统，缺一不行归纳