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(共32张PPT)
第5节 生态系统的稳定性
第三章
问题探讨
紫茎泽兰原分布于中美洲，传入我国后，先是在云南疯长蔓延，现已扩散至广西、贵州、四川等多个省份，对当地林木、牧草和农作物造成严重危害，在《中国第一批外来入侵物种名单》中名列榜首。
泽兰实蝇
紫茎泽兰
讨论1: 为什么紫茎泽兰在原产地没有大肆繁殖，在入侵地可以疯长蔓延？
适应、繁殖能力强，没有天敌等制约因素
问题探讨
紫茎泽兰原分布于中美洲，传入我国后，先是在云南疯长蔓延，现已扩散至广西、贵州、四川等多个省份，对当地林木、牧草和农作物造成严重危害，在《中国第一批外来入侵物种名单》中名列榜首。
泽兰实蝇
紫茎泽兰
讨论2.我国曾引入紫茎泽兰的专食性天敌——泽兰实蝇来防治紫茎泽兰。泽兰实蝇也是一种外来生物，对这种方法，你怎么看？
泽兰实蝇是一种外来物种，也有可能影响入侵地的生态系统，确保利用泽兰实蝇的安全性后，再利用它进行防治。
生态平衡概念及特征
1.概念：
生态系统的结构和功能处于相对稳定的一种状态，就是生态平衡
组成成分
营养结构：
非生物物质和能量
生产者
消费者
分解者
结构
食物链和食物网
能量流动
物质循环
信息传递
功能
2.特征：
第一，结构平衡：
生态系统的各组分保持相对稳定
第二，功能平衡：
生产—消费—分解的生态过程正常进行，保证了物质总在循环，能量不断流动，生物个体持续发展和更新。
第三，收支平衡：
如在某生态系统中，植物在一定时间内制造的可供生物利用的有机物的量，处于比较稳定的状态。
生态平衡并不是指生态系统一成不变，而是一种动态平衡。
（-）
（-）
生态平衡的调节机制
实例1:
兔大量增加
某种原因
兔生存资源减少 草减少
狼对兔捕食
（＋）
兔数量恢复
说明在生态系统中，生物群落内部能够进行自我调节，以维持生态平衡。
实例2:
植物大量生长
林下枝叶积累
自然火灾
土壤无机养料增加
光照充足
种子萌发，幼苗生长迅速
植被逐渐恢复
说明在生态系统中，生物群落与无机环境之间也能够自我调节，以维持生态平衡。
上述生态系统都遇到了破坏或干扰，而对抗这种破坏或干扰，使生态系统恢复平衡的调节机制，是负反馈调节机制。
负反馈调节：
1.概念： 在一个系统中，系统工作的效果，反过来又作为信息调节该系统的工作，并且使系统工作的效果减弱或受到限制，它可使系统保持稳定。
2.意义：负反馈调节在生态系统中普遍存在，它是生态系统具备自我 调节能力的基础。
生态系统的正反馈调节和负反馈调节的比较
生态平衡的稳定性
1.概念：
生态系统维持或恢复自身结构与功能处于相对平衡状态的能力。
2.原因：
生态系统具有一定的自我调节能力
基础
负反馈调节
3.特点：
生态系统的自我调节能力是有限的
4.两个方面：
抵抗力稳定性 恢复力稳定性
抵抗力稳定性和恢复力稳定性
抵抗力稳定性：
生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构与功能保持原状（不受损害）的能力
核心：抵抗干扰，保持原状
干扰：破坏稳定状态的外界因素
保持：与干扰同时表现的系统内在的自动调节能力
蝗虫捕食过后草又青
发达根系抗干旱
恢复力稳定性：
生态系统在受到外界干扰因素的破坏后恢复到原状的能力。
破坏：受外界干扰因素影响，生态系统较远的偏离了原来的稳定范围
恢复：外界干扰因素消除后，生态系统重新建立起相对稳定的状态
大兴安岭1987火灾，大量植被遭到破坏
若干年后，大兴安岭的植被有所恢复
核心：遭到破坏，恢复原状
影响因素
热带雨林
北极冻原
生物种类_____
营养结构_____
自我调节能力_____抵抗力稳定性_____恢复力稳定性_____
多
复杂
强
高
低
生物种类_____
营养结构_____
自我调节能力_____抵抗力稳定性_____恢复力稳定性_____
少
简单
弱
低
低
一般来说，生态系统中的组分越多，食物网越复杂，其自我调节能力就越强，抵抗力稳定性就越高
影响因素
二者之间的联系
抵抗力稳定性
恢复力稳定性
①一般二者呈负相关
②对于环境条件极其恶劣的生态系统，如北极苔原生态系统，其抵抗力稳定性和恢复力稳定性都较弱。
抵抗力指标
恢复力指标
(1)y表示一个外来干扰使之偏离这一范围的大小，偏离大说明抵抗力稳定性弱，反之抵抗力稳定性强。
(2)x可以表示恢复到原状所需的时间，x越大，表示恢复力稳定性越弱，反之恢复力稳定性越强。
(3)TS表示曲线与正常范围之间所围成的面积，可以作为总稳定性的定量指标，这一面积越大，即x与y越大，说明这个生态系统的总稳定性越弱。
提高生态系统的稳定性
1、提高生态系统的稳定性的意义
①可以持续不断地满足人类生活所需；
②能够使人类生活与生产的环境保持稳定。
2. 提高生态系统的稳定性的措施
①控制对生态系统的干扰强度，在不超过生态系统的自我调节能力的范围内，合理适度利用生态系统；
合理放牧
封山育林
②对人类利用强度较大的生态系统，应给予相应的物质、能量的投入，保证生态系统内部结构与功能的协调。
施肥，灌溉，控制病虫害
人工建造“生态屏障”
“三北”防护林
设计制作生态缸，观察其稳定性
1、基本原理:
在有限的空间内，依据生态系统原理，将生态系统的基本成分进行组织，构建一个人工微生态系统是可能的。要使人工微生态系统正常运转，在设计时还要考虑系统内组分及营养级之间的合适比例。应该注意，人工生态系统的稳定性是有条件的，也可能是短暂的。
在生态缸内底部一侧铺垫几块石块作为基垫，再铺一层颗粒较细的 5～15 cm厚的沙土，在沙土上铺一层含腐殖质较多的土，厚度为 5～10 cm，铺垫好的土和石块整体呈坡状
水中放浮萍、金鱼藻、小乌龟等水生动植物；在土坡上种植苔藓、铁线蕨等，放入鼠妇、蜗牛、蚯蚓等小动物
将生态缸放置在室内通风、光线良好的地方，但要避免阳光直接照射
3．实验设计的关键
设计要求 相关分析
生态缸必须是封闭的 避免外界生物或非生物因素的干扰
生态缸中投放的几种生物必须具有很强的生活力，成分齐全(具有生产者、消费者和分解者) 使生态缸中能够进行物质循环和能量流动，在一定时期内保持稳定
生态缸的材料必须透明 为光合作用提供光能，保持生态缸内温度，便于观察
设计要求 相关分析
生态缸宜小不宜大，缸中的水量应占其容积的4/5，要留出一定的空间 便于操作，缸内储备一定量的空气
生态缸的采光用较强的散射光 防止水温过高导致水生植物死亡
选择的动物不宜过多，个体不宜太大 减少对氧气的消耗，防止生产量小于消耗量
练习与应用
一、概念检测
1.生态系统的稳定性包括抵抗力稳定性和恢复力稳定性。判断下列相关表述是否正确。
（1）温带针阔叶混交林比热带雨林的抵抗力稳定性低。 （ ）
（2）不同的生态系统，抵抗力稳定性和恢复力稳定性的强度不同。 （ ）
√
√
2.封山育林能有效提高生态系统的稳定性，是因为（ ）
A.封山育林控制了物质循环
B.延长了生态系统中的食物链
C.增加了生态系统中消费者数量
D.使生态系统营养结构复杂性增加
D
3.天然森林很少发生的松毛虫虫害，却经常发生在人工马尾松林中，合理的解释是 （ ）
A.马尾松对松毛虫抵抗力差
B.人工林内松毛虫繁殖能力强
C.人工林成分单一，营养结构简单
D.当地气候适于松毛虫的生长和繁殖
C
二、拓展应用
某江南水乡小城，曾经是一派小桥、流水、人家的怡人景象。几百年来，当地百姓在河流上 游淘米洗菜，在下游洗澡洗衣，河水的水质一直保持良好。20世纪70年代，由于大量生活污水和工业废水排入河道，水质恶化。20世纪90年代, 当地采取措施对工业废水排放进行控制，同时将河道支流很多入水口封闭以减少污水流入，河道内水量减少、河水流速降低，水质仍然较差。
1.当地百姓在河流中淘米洗菜，洗澡洗衣, 为什么河水仍能保持清澈？
提示：生态系统具有抵抗力稳定性，当河水受到轻微污染(如淘米洗菜、洗澡洗衣等)时，河水能通过物理沉降、化学分解和微生物分解，很快消除污染，因此河水仍能保持清澈。
2.大量生活污水和工业废水排入河道以后, 为什么会引起水质急剧下降？20世纪90年代采取的措施没有明显效果，可能的原因是什么？
提示：大量生活污水和工业废水排入水中，破坏了该生态系统的抵抗力稳定性和恢复力稳定性，河水很难恢复到原来的状态，就会形成污染。生态系统的自我调节能力具有一定的限度，由于污染严重，尽管采取了治理措施，河流自身的净化能力仍然不足以消除污染物，因此水质仍然较差。
3.可以采取什么措施来改善该地河流水质？
提示：从治理已有污染的角度，可采用物理、化学、生物等方法进行治理，如机械除藻、底泥疏浚、在某些区段人工增氧、利用微生物分解污染物、利用水生植物进行生态修复等。从管理的角度，应禁止生活污水和工业废水排入河道，或污水、废水必须经严格处理才能排放；加强人们的水环境保护意识；加强执法检査；等等。

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