問題探讨

紫莖澤蘭原産于中美洲，傳入我國後，先是在雲南瘋長蔓延，現已擴散至廣西、貴州、四川等多個省份，對當地林木、牧草和農作物造成嚴重危害，在《中國第一批外來入侵物種名單》中名列榜首。

讨論

1.紫莖澤蘭在原産地沒有大肆繁殖，為什麼在入侵地可以瘋長蔓延？

提示：紫莖澤蘭的繁殖和适應能力很強，在入侵地沒有天敵等因素的制約。

2.我國曾引入紫莖澤蘭的專食性天敵——澤蘭實蠅來防治紫莖澤蘭。澤蘭實蠅也是一種外來生物，對這種方法，你怎麼看？

提示：澤蘭實蠅可以抑制紫莖澤蘭的生長，但是澤蘭實蠅是一種外來物種，也有可能影響入侵地的生态系統，因此在釋放澤蘭實蠅之前，應做好相關研究，如澤蘭實蠅的生物安全性研究，野外如何布點釋放澤蘭實蠅，定點釋放的蟲量應當為多少，等等。即在确保利用澤蘭實蠅的安全性後，再利用它進行防治。

思考•讨論1

讨論

1. 小組合作，嘗試用文字、線框、箭頭等符号，簡要描繪上述兩個例子中的負反饋調節過程。

提示：下圖為草地上草、兔、狼之間負反饋調節過程的示意圖。采用其他呈現方式也是可以的。

2. 利用本章第1節圖3-4（第52頁），以圖中的蛙、蛇或其他動物為例，描繪該種動物數量增長或減少時，生态系統可能發生的變化，并讨論反饋調節是否發揮了作用。

提示：下圖以“草→昆蟲→蜘蛛→捕蟲鳥→鷹”這條食物鍊為主，分析蛙數量變化時生态系統因為反饋調節可能發生的變化(部分)。如果考慮整個生态系統，則蛙數量變化導緻的反饋調節過程是很複雜的。

旁欄思考題1

在個體水平穩态的維持上，有沒有類似生态系統抵抗力穩定性和恢複力穩定性的情況?

提示：人體在遇到病原體入侵時，免疫系統會抵抗病原體的入侵，這與生态系統的抵抗力穩定性相似；人體也有恢複穩态的機制和趨勢，在大病初愈時，有些功能需要恢複到正常水平，這與恢複力穩定性相似。

旁欄思考題2

想一想，研究不同生态系統在抵抗力穩定性和恢複力穩定性兩方面存在的差别，對自然生态 系統的利用和保護有什麼意義？

提示：在利用自然生态系統時，要根據不同類型生态系統抵抗力穩定性的差異，合理控制對生态系統的幹擾強度，幹擾不能超過生态系統抵抗力穩定性的範圍；在保護自然生态系統時，要根據不同類型生态系統恢複力穩定性的差異，合理确定保護對策，如采取封育措施，補充相應的物質、能量，修補生态系統的結構，增強生态系統的恢複力。

思考•讨論2

讨論

1.結合上述信息，并查閱有關資料，與小組同學讨論提高人工校樹林穩定性的措施。讨論時，應重點考慮如何提高生态系統的物種多樣性、結構複雜性，并兼顧人工林的經濟效益與當地生态保護之間的平衡"

提示：從提高人工桉樹林的物種多樣性、結構複雜性、提高經濟效益、保護生态等角度檢索和閱讀相關研究文獻，根據科學研究結果提出科學的、有效的措施。例如，從考慮經濟效益的角度，可以混種其他樹種，如相思樹，或間種西瓜、山毛豆等其他經濟作物；從保持土壤肥力的角度，可以在土壤中接種固氮菌株、根際菌株等。

2.按上述思路，選擇一個自己比較熟悉的生态系統，如退耕還林、還草、還湖過程中新形成的森林、草原、湖泊生态系統，城市建設中興建的森林公園或濕地生态系統，查閱資料，設計提高其穩定性的方案。

答案：略。

練習與應用

一、概念檢測

1.生态系統的穩定性包括抵抗力穩定性和恢複力穩定性。判斷下列相關表述是否正确。

（1）溫帶針闊葉混交林比熱帶雨林的抵抗力穩定性低。 （√）

（2）不同的生态系統，抵抗力穩定性和恢複力穩定性的強度不同。 （√）

2.封山育林能有效提高生态系統的穩定性，是因為 （D）

A.封山育林控制了物質循環

B.延長了生态系統中的食物鍊

C.增加了生态系統中消費者數量

D.使生态系統營養結構複雜性增加

3.天然森林很少發生的松毛蟲蟲害，卻經常發生在人工馬尾松林中，合理的解釋是（C）

A.馬尾松對松毛蟲抵抗力差

B.人工林内松毛蟲繁殖能力強

C.人工林成分單一，營養結構簡單

D.當地氣候适于松毛蟲的生長和繁殖

二、拓展應用

某江南水鄉小城，曾經是一派小橋、流水、人家的怡人景象。幾百年來，當地百姓在河流上 遊淘米洗菜，在下遊洗澡洗衣，河水的水質一直保持良好。20世紀70年代，由于大量生活污水和工業廢水排入河道，水質惡化。20世紀90年代, 當地采取措施對工業廢水排放進行控制，同時将河道支流很多入水口封閉以減少污水流入，河道内水量減少、河水流速降低，水質仍然較差。

請基于對生态系統穩定性的認識，回答以下問題。

1.當地百姓在河流中淘米洗菜，洗澡洗衣, 為什麼河水仍能保持清澈？

提示：生态系統具有抵抗力穩定性，當河水受到輕微污染(如淘米洗菜、洗澡洗衣等)時，河水能通過物理沉降、化學分解和微生物分解，很快消除污染，因此河水仍能保持清澈。

2.大量生活污水和工業廢水排入河道以後, 為什麼會引起水質急劇下降？20世紀90年代采取的措施沒有明顯效果，可能的原因是什麼？

提示：大量生活污水和工業廢水排入水中，破壞了該生态系統的抵抗力穩定性和恢複力穩定性，河水很難恢複到原來的狀态，就會形成污染。生态系統的自我調節能力具有一定的限度，由于污染嚴重，盡管采取了治理措施，河流自身的淨化能力仍然不足以消除污染物，因此水質仍然較差。

3.可以采取什麼措施來改善該地河流水質？

提示：從治理已有污染的角度，可采用物理、化學、生物等方法進行治理，如機械除藻、底泥疏浚、在某些區段人工増氧、利用微生物分解污染物、利用水生植物進行生态修複等。從管理的角度，應禁止生活污水和工業廢水排入河道，或污水、廢水必須經嚴格處理才能排放；加強人們的水環境保護意識；加強執法檢査；等等。

探究•實踐

讨論

1.實驗設計時要考慮的生态系統各組成成分有哪些？

提示：要有生産者、消費者、分解者，還要有水、無機鹽、空氣、光等非生物因素。

2.生态缸經過多長時間後才能達到比較穩定的狀态？

3.達到穩定狀态後，生态缸内的生物種類與數量有無變化？如有，是怎樣變化的？

4.在生态缸中，最後留下來的生物在這個人工生态系統中分别起什麼作用？

2~4答案：略。

複習與提高

一、選擇題

1.下圖是一個農業生态系統模式圖，關于該系統的叙述，錯誤的是（C）

A.沼氣池中的微生物是該生态系統的分解者

B.微生物也能利用農作物通過光合作用儲存的能量

C.沼渣、沼液作為肥料還田，使能量能夠循環利用

D.多途徑利用農作物可提高該生态系統的能量利用效率

2.在自然生态系統中，物質是能量的載體，下列叙述正确的是（A）

A.能量可驅動物質循環

B.物質和能量可循環利用

C.能量隻能在食物鍊中流動

D.能量金字塔和生物數量金字塔均可倒置

3.生态系統中物質循環、能量流動和信息傳遞每時每刻都在進行，下列與之相關的叙述，正确的是（B）

A.物質循環往複意味着任何生态系統在物質上都是自給自足的

B.能量流動是指生态系統中能量的輸入、傳遞、轉化和散失的過程

C.隻有生物才會對信息有反應，因此信息傳遞隻發生在生物群落内部

D.生态系統中的物質循環、能量流動和信息傳遞都是沿食物鍊進行的

4.毛竹與榜樹、苦楮等闊葉樹形成的混交林，其穩定性比毛竹純林的高。以下分析不合理的是（D）

A.毛竹純林易發生病蟲害

B.混交林中物種多樣性高

C.混交林中食物網更複雜

D.混交林中能量可循環利用

二、非選擇題

1.将以下概念之間的關系分别用概念圖的形式表示出來。

生态系統、食物鍊、食物網、生産者、消費者、分解者、生物群落、初級消費者、次級消費者、三級消費者、第一營養級、第二營養級、第三營養級、第四營養級。

提示：舉例如下。

2.下圖是河流生态系統受到生活污水（含大 量有機物）輕度污染後的淨化作用示意圖。

請據圖冋答下列問題。

（1）在該河流的AB段上，溶解氧大量減少的主要原因是什麼？

答案：藻類數量減少；需氧型細菌大量繁殖，溶解氧随有機物被細菌分解而大量消耗。

（2）在該河流的BC段上，藻類大量繁殖的主要原因是什麼？

答案：有機物分解後形成的大量的NH4 等無機鹽離子，有利于藻類的大量繁殖。

（3）水中溶解氧含量逐漸恢複的主要原因是什麼？

答案：藻類通過光合作用釋放氧氣；有機物減少，需氧型細菌數量下降，因而對溶解氧的消耗量減少。

（4）若釀造廠或味精廠将大量含有有機物的廢水排入該河流，對河流生态系統可能造成的最嚴重的後果是什麼？

答案：河流中生物大量死亡，該生态系統的穩定性遭到破壞。

3.棉鈴蟲是棉田常見的害蟲，噴灑高效農藥可以迅速殺死棉鈴蟲，但同時也會殺死棉鈴蟲的天敵，并造成環境污染。如果放養棉鈴蟲的天敵——赤眼蜂，雖然不能徹底消滅棉鈴蟲，但是能将它們的種群數量控制在較低水平，也不會造成環境污染。哪一種做法有利于提高農田生态系統的穩定性？為什麼？

答案：放養赤眼蜂。因為噴酒高效農藥、在消滅棉鈴蟲的同時，也會殺死大量的棉鈴蟲的天敵。棉鈴蟲失去了天敵的控制，就容易再度爆發。在棉田中放養赤眼蜂，由于棉鈴蟲和赤眼蜂在數量上存在相互制約的關系，因此能夠将棉鈴蟲的數量長期控制在較低水平。從這個角度看，這種做法有利于提高農田生态系統的穩定性。

4.有科學家指出：“沒有物質，什麼都不存 在；沒有能量，什麼都不會發生；沒有信息，任何事物都沒有意義。”在生态系統中，物質、能量和信息是這樣起作用的嗎？在細胞、個體、種群、 群落等層次，它們所起的作用也是這樣的嗎？試舉例談談對這句話的理解。

提示：生命有物質性，即生命體都是物質實體，因此物質是生命的基礎。在生态系統中，生物體都是由物質組成的，其生命活動所需要的物質都來自環境，沒有物質，什麼都不存在。生命活動會消耗能量，能量驅動生命活動的有序進行，因此能量流動是生态系統的動力，沒有能量，生命活動都不能正常進行，因此可以說什麼都不會發生。信息調節保證了生命活動的有序進行，沒有信息，生命系統難以維系和運轉。例如，如果沒有視覺、聽覺或嗅覺等方面的信息，捕食者就無法捕獲獵物，獵物即使近在咫尺也毫無意義。從這個角度看，沒有信息，任何事物都沒有意義了。

在細胞、個體、種群、群落、生态系統等各個層次，物質、能量、信息都發揮着作用，盡管有細微差别，但大體上是一緻的，不論在哪個層次，生命都是物質、能量、信息的統一體

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