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第5节 生态系统的稳定性
美丽的呼伦贝尔草原
美丽的大兴安岭森林
生态平衡的系统
一、生态平衡与生态系统的稳定性
（一）、生态平衡
生态系统的结构和功能处于相对稳定的一种状态。
2、特征：
（1）结构平衡
生态系统各组分保持相对稳定。
（2）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。
（3）收支平衡
生产者在一定时间内制造的可供其他生物利用的量，
处于比较稳定的状态。
动态平衡
1、概念：
探讨点1　生态平衡的特征
科学家通过测量和数学模拟，绘制了初生演替过程中群落总初级生产量和总呼吸量的变化曲线图，据图回答下列问题。
核心探讨
突破重难　强化素养
1.观察曲线图，在成熟阶段，群落总初级生产量和总呼吸量呈现怎样的趋势？由此说明了什么？
提示　总初级生产量和总呼吸量均趋于稳定，且相对值接近。
说明群落在物质、能量的输入和输出上趋于达到平衡状态。
2.联系生态系统中不同生物组分在物质循环、能量流动中的作用，分析在成熟阶段，生产—消费—分解过程的正常进行对生态系统的功能有什么影响？
提示　生产—消费—分解的正常进行保证了物质循环和能量流动。
在成熟阶段，生产过程和消费、分解过程应处于平衡中，这样才能使生态系统的收支呈现平衡。
这种动态平衡是通过什么调节机制实现的呢？
3、动态平衡的调节机制——负反馈调节
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。
1、概念：
2、实例：
（1）群落内部负反馈调节的实例1
兔子数量增加
狼增加
草减少，兔的生存空间和资源减少
兔子数量减少
草增加，兔的生存空间和资源增加
狼增加
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:
森林植被大量生长
林下光照减少，树苗生长受限，枯枝落叶增加
自然火灾
光照充足
土壤养料增多
种子萌发，幼苗迅速成长
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。
有一个湖泊受到了严重污染，鱼类的数量就会因死亡而减少，鱼类死亡的尸体腐烂，又会进一步加重污染，引起更多的鱼类死亡，活鱼就更少了。
正反馈调节：
使生态系统远离平衡状态
调节:
实例：
湖泊受到了污染
鱼类等生物死亡
鱼类等尸体腐烂
结果:
加重污染
更多鱼死亡
+
污染更重
正反馈调节和负反馈调节模型
原方向
发生偏离
1.正反馈调节
更加偏离
错上加错
原方向
发生偏离
回到原来方向
改邪归正
2.负反馈调节
3.负反馈调节意义
负反馈调节在生态系统中_______，是生态系统具备________________。
普遍存在
自我调节能力的基础
正是由于生态系统具有自我调节能力，生态系统才能维持相对稳定！
原因
基础
（二）、生态系统的稳定性
生态系统维持或恢复自身结构与功能相对平衡状态的能力。
也就是说生态系统维持生态平衡的能力。
1、概念：
3、机理：
生态系统稳定性
自我调节能力
负反馈调节
抵抗力稳定性
恢复力稳定性
2、两个方面：
当外界干扰因素的强度超过一定限度时，生态系统的稳定性急剧下降，生态系统平衡就会遭到严重的破坏。
黄土高原由于植被破坏造成水土流失
4、生态系统的自我调节能力是无限的吗？
黄土高原经过几百年的掠夺式开发，植被破坏造成水土流失，成为一片荒山秃岭。
生态系统的自我调节能力是有限的！
1.抵抗力稳定性
（1）概念：生态系统抵抗外界干扰并使自身结构与功能保持原状的能力。
（2）本质（核心）：抵抗干扰，保持原状
二、抵抗力稳定性和恢复力稳定性
发达根系抗干旱
蝗灾过后草又青
（3）特点
① 一般来说，生态系统中的________，___________，其____________________，抵抗力稳定性就越______；
组分越多
食物网越复杂
自我调节能力就越强
越高
例如：
热带雨林中，动植物种类繁多，营养结构非常的复杂，假如其中某种生物大量减少，它在食物网中的位置还可以由这个营养级的多种生物来代替，整个生态系统的结构和功能仍然能够维持在相对稳定的状态。
人工林和天然林相对，抵抗力稳定性是高还是低？为什么？
低；
因为相比之下人工林组成成分少，食物网简单，自我调节能力弱，抵抗力稳定性低。
思考
2.恢复力稳定性
（1）概念：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。
（2）本质（核心）：遭到破坏，恢复原状
二、抵抗力稳定性和恢复力稳定性
野火烧不尽，春风吹又生
污染后，经治理的河流
（3）特点：生态系统在受到不同的干扰（破坏）后，其_________与_________是________的。
恢复速度
恢复时间
不一样
3.抵抗力稳定性和恢复力稳定性比较
人工林
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_____
热带雨林
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
高
多
复杂
强
高
低
抵抗力稳定性 恢复力稳定性
区 别 实质 _____自身结构和功能相对稳定 _____自身结构和功能相对稳定
核心
影响 因素
保持
恢复
抵抗干扰，保持原状
受到破坏，恢复原状
生态系统中组分越多，食物网越复杂，其自我调节能力就越强，抵抗力稳定性越高。
生态系统中组分越少，营养结构越简单，恢复力稳定性越高。
抵抗力稳定性
稳定性
营养结构复杂程度
一般为负相关关系
恢复力稳定性
生物种类
少
营养结构
简单
弱
自我调节能力
抵抗力稳定性
低
低
恢复力稳定性
特例：北极苔原生态系统
生产者主要是地衣，
其他生物直接或间接依靠地衣生活。地衣大面积破坏，生态系统会崩溃。
生存条件极其恶劣：
注意: 环境恶劣地带的生态系统(北极冻原、荒漠)，往往恢复力稳定性和抵抗力稳定性都比较弱！
生态系统稳定性的数学模型
① 图中两条虚线之间的部分表示_______________________；
② y表示一个外来干扰使之偏离这一范围的大小，
y值大，说明抵抗力稳定性____，反之，抵抗力稳定性____；
如受到相同干扰时，草原生态系统的y值____热带雨林生态系统；
③ x表示恢复到原状态所需的时间，
x值大，说明恢复力稳定性____，反之，恢复力稳定性____；
④ 曲线与正常范围之间所夹的面积作为总稳定性的定量指数（TS）,
TS越大，说明这个生态系统的总稳定性越_____；
生态系统功能的正常作用范围
弱
强
大于
弱
强
弱
三、提高生态系统的稳定性
1.为什么要提高生态系统的稳定性？
①处于生态平衡的生态系统可以持续不断地满足人类生活所需。
粮油
蔬果
肉蛋奶
木材
三、提高生态系统的稳定性
1.为什么要提高生态系统的稳定性？
②处于生态平衡的生态系统能够使人类生活与生产的环境保持稳定。
生态小区
生态公园
生态农业
生态湿地
三. 提高生态系统的稳定性
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，合理适度地利用生态系统。
合理放牧
封山育林
适量捕捞
三. 提高生态系统的稳定性
（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。
2. 提高生态系统的稳定性的措施
农田施肥
防护林防风阻沙
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。
四.设计制作生态缸，观察其稳定性
在此生态系统中(水生生态系统)，水藻依靠阳光、CO2和其他营养成分生长，并释放出O2，小鱼和细菌吸入水藻放出的O2，呼出CO2。在生态平衡的情况下，不需要喂食、换水，生态瓶中的生物就可以正常的生活了。
1.基本原理
①玻璃器皿
②石块、沙土、含腐殖质较多的土
鹅卵石、假山石、自来水等
2.实验材料
③供选择的动物：鼠妇、蚰蜓、地鳖
蚯蚓、蜗牛、虾、小鱼、小乌龟等
④供选择的植物：黑藻、金鱼藻、苔藓、铁线蕨、浮萍、珍珠草、鸭拓草、马齿苋、金鱼花、罗海松、翠云草等
①制作生态缸框架
3.实验步骤
②铺垫土和石块
铺垫好的土和石块整体呈坡状。
再铺上一层颗粒较细的沙土,厚度为5-15 cm
在沙土上铺一层含腐殖质较多的土,厚度为5-10cm
在生态缸内底部的一侧铺垫几块石块作为基垫,
石块
沙土
土壤
③在土坡上放几块有孔的假山石,
可作为小动物栖息的场所。
3.实验步骤
④向缸内倒人自来水,水位高5-10 cm在水中放几块鹅卵石。
⑤放入动植物
放入鼠妇、蚰蜒、蚯蚓、蜗牛等小动物;
在水中放入浮萍、金鱼藻等水生植物,
放入虾、小鱼和小鸟龟等小动物。
在土坡上选择苔藓、铁线蕨、鸭距草、马齿克、罗汉松、翠云草等进行种植。
3.实验步骤
⑥封上生态缸盖
每个星期至少观察一次生态缸内生物种类及数量的变化,并且进行记录。
将生态缸放置于室内通风、光线良好的地方,但要避免阳光直接照射。
⑦观察记录
4.设计和制作生态缸的要求
设计要求 相关分析
生态缸一般是 的
生态缸中投放的几种生物必须具有很强的 ，成分 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 .　
②保持生态缸内温度；③便于观察
生态缸宜 不宜 ，缸中的水量应 ，要留出一定的
生态缸的采光用较强的 光
选择的动物不宜太多，个体不宜 太大
封闭
生命力
透明
小
大
适宜
空间
散射
齐全
防止外界生物或非生物因素的干扰
①为光合作用提供光能；
便于操作；
缸内储备一定量的空气.
防止水温过高导致水生植物死亡
减少对氧气的消耗，防止生产量小于消耗量
5.注意事项
（1）设计一份观察记录表，定期观察，同时做好观察记录，内容包括植物、动物的生活情况，水质情况（由颜色变化进行判别）及基质变化等；
（2）观察指标为：生态缸中生物的生存状况和存活时间，进而了解生态系统稳定性及影响稳定性的因素；
（3）如果发现生态缸中的生物已经全部死亡，说明此时该生态系统的稳定性已被破坏，记录下发现的时间。
（4）依据观察记录，对不同生态缸进行比较、分析，说明生态缸中生态系统稳定性差异的原因。
6.结论:
（1）人工生态系统可以保持较长时间的相对稳定但不是永久；
（2）人工生态系统的稳定性是有条件的
★生态缸或瓶中生态系统要保持稳定，需要具备下列条件:
②具有生产者、消费者、分解者，且三者的数量应保持一定比例。
①源源不断的能量输入;
(即不同营养级生物之间的比例是否合适)

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