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第3章 第5节 生态系统的稳定性
问题探讨
紫茎泽兰（视频）
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
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（视频）
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
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？
泽兰实蝇可以抑制紫茎泽兰生长，但是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，因此在释放泽兰实蝇之前，应做好相关研究，即在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
像紫茎泽兰这样的入侵种，由于它的繁殖、适应的能力很强，而且没有天敌等制约因素，因此一旦蔓延，就会严重干扰入侵地的生态系统，破坏生态平衡。
1.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？
2.在处于平衡的生态系统中，群落的总生产量和总呼吸量呈现怎样的关系？这说明了什么？
3.这种动态平衡是通过什么调节机制实现的呢？
4.什么是负反馈调节？其意义是？
5.生态系统稳定性的概念？原因是什么
请同学们自主阅读教材P73-74，小组合作思考讨论完成问题。
一、生态平衡与生态系统的稳定性
（一）生态平衡
生态系统的 和 处于相对稳定的状态，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
能量流动
物质循环
信息传递
结构
功能
（食物链和食物网）
1.生态平衡的概念：
结构
功能
一、生态平衡与生态系统的稳定性
哪些生态系统处于生态平衡？
生态平衡的特征有哪些？
（1）结构平衡：
生态系统各组分保持相对稳定。
2.生态平衡的特征：
一、生态平衡与生态系统的稳定性
呼伦贝尔的草原
大兴安岭的森林
（2）功能平衡：
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。
（1）结构平衡：
生态系统各组分保持相对稳定。
生产—消费—分解
一、生态平衡与生态系统的稳定性
2.生态平衡的特征：
群落总生产量和总呼吸量的变化曲线图
思考：
在成熟阶段，群落的总生产量和总呼吸量呈现怎样的趋势？这说明了什么？
（2）功能平衡：
（1）结构平衡：
（3）收支平衡：
动态平衡
这种动态平衡是通过什么调节机制实现的呢？
一、生态平衡与生态系统的稳定性
2.生态平衡的特征：
总生产量和总呼吸量均趋于稳定，且相对值接近。说明群落在输入和输出上趋于平衡状态，即生态系统表现为收支平衡。
由此可见，生态平衡并不是指生态系统一成不变，而是一种动态平衡。
高原鼠兔
草
实例一
实例二
森林
森林火灾
灾后恢复
狼
任务1：尝试用文字、线框、箭头等符号，任选一个实例，简要描绘其
中的调节过程。
3.生态平衡的调节机制
一、生态平衡与生态系统的稳定性
思考 讨论
—— 负反馈调节
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
狼减少
3. 生态平衡的调节机制
一、生态平衡与生态系统的稳定性
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。
思考 讨论
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
—— 负反馈调节
3. 生态平衡的调节机制
一、生态平衡与生态系统的稳定性
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。
思考 讨论
（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。
—— 负反馈调节
3. 生态平衡的调节机制
一、生态平衡与生态系统的稳定性
（2）负反馈调节意义:
是生态系统具备 的基础。
自我调节能力
原方向
发生偏离
负反馈调节
回到原方向
调节稳态（改斜归正）
美丽的呼伦贝尔草原
如果是正反馈调节调节生态系统，结局又是怎样？
3. 生态平衡的调节机制
一、生态平衡与生态系统的稳定性
补充：正反馈调节的过程
实例：
鱼等生物死亡
尸体腐烂
湖泊污染
（+）
（+）
（+）
3. 生态平衡的调节机制
一、生态平衡与生态系统的稳定性
原方向
发生偏离
正反馈调节
更加偏离
破坏稳态（错上加错）
结果：使生态系统远离平衡状态
(1)生态平衡就是生态系统的物质和能量的输入与输出均衡(　　)
(2)当农田里蚜虫数量增多时，七星瓢虫的数量也会增多，这样蚜虫种群数量的增长就会受到抑制，这属于生物群落内的负反馈调节(　　)
(3)负反馈调节在生物群落中普遍存在，但在生物群落与非生物环境之间不存在(　　)
×
√
×
判断正误
一、生态平衡与生态系统的稳定性
（二）生态系统的稳定性
1.什么是生态系统的稳定性？
2.生态系统稳定性的原因？
3.生态系统具有自我调节能力的基础？
4.生态系统的自我调节能力是无限的吗？
5.生态系统的稳定性表现在哪两方面？
请同学们自主阅读教材74页最后2段及75页，小组合作思考讨论完成问题。
1.生态系统的稳定性概念：
生态系统 或 自身结构和功能处于相对平衡状态的能力。
2.生态系统的稳定性调节机制：
自我调节能力是有限的
生态系统的稳定性
原因
基础
抵抗力稳定性
恢复力稳定性
维持
恢复
自我调节能力
负反馈调节
一、生态平衡与生态系统的稳定性
资料1：
当草原遭受蝗虫的采食后，草原植物会增强其再生能力，尽可能减缓种群数量的下降。当森林遭遇持续的干早气候时，树木往往扩展根系的分布空间，以保证获得足够的水分，维持生态系统正常的功能。这体现了生态系统哪方面能力？
生态系统本身对外界干扰具有一定的抵抗力
资料2：
生态系统遭到一定程度的破坏后，经过一段时间，可以恢复到原来的状态。如前述的森林局部火灾后，森林仍能逐步恢复原状。这体现了生态系统哪方面能力？
生态系统具有恢复原状的能力
抵抗力稳定性
恢复力稳定性
二、抵抗力稳定性和恢复力稳定性
1.抵抗力稳定性：
生态系统 并使自身的结构与功能 的能力。
抵抗干扰，维持原状
干扰
抵抗外界干扰
保持原状(不受损害)
二、抵抗力稳定性和恢复力稳定性
蝗虫采食下，草原植物再生能力增强
干旱时树木扩展根系的分布空间
遭到破坏，恢复原状
生态系统在 后 的能力。
干扰
2.恢复力稳定性：
受到外界干扰因素的破坏
恢复到原状
二、抵抗力稳定性和恢复力稳定性
大兴安岭1987火灾俯瞰图
若干年后，大兴安岭的植被
大兴安岭1987火灾
3.稳定性特点：
(1)不同的生态系统一般在这两种稳定性的表现上有着一定差别。
生态系统中的组分越多
食物网越复杂
自我调节能力就越强
抵抗力稳定性就越高，恢复力稳定性越低
结构简单的生态系统抵抗力稳定性低，恢复力稳定性一定高吗？
二、抵抗力稳定性和恢复力稳定性
在热带雨林中，动植物种类繁多，营养结构非常复杂，假如其中的某种植食性动物大量减少，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。热带雨林在遭到严重砍伐或者严重森林大火后，恢复到原状的时间漫长，难度极大。
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！
北极冻原生态系统，动植物种类稀少，营养结构简单，其中生产者主要是地衣，其他生物大都直接或间接地依靠地衣来维持生活，假如地衣受到大面积破坏，整个生态系统就会崩溃。
3.稳定性特点：
二、抵抗力稳定性和恢复力稳定性
(2)生态系统在受到不同程度的干扰或破坏后，其恢复速度和恢复时间不一样。
河流土壤
轻微污染
自身净化作用
恢复
重度污染
自身净化作用不足以消除
恢复力稳定性就被破坏了
3.稳定性特点：
二、抵抗力稳定性和恢复力稳定性
轻微干扰
严重化工污染
热带雨林砍伐
过渡放牧
(4)TS表示曲线与正常范围之间所围成的面积，TS值越大，说明生态系统的总稳定性越 。
如图表示抵抗力稳定性、恢复力稳定性和总稳定性的关系，据图分析：
(1)在受到干扰之前，曲线在正常范围内波动是由于该生态系统具有 。
(2)热带雨林生态系统与草原生态系统相比，受到相同干扰时，草原生态系统的y值要 (填“大于”或“小于”)热带雨林的y值。
(3)x的大小可作为 强弱的指标，x值越大，说明恢复力稳定性越 。
自我调节能力
大于
恢复力稳定性
低
低
3.稳定性特点：
二、抵抗力稳定性和恢复力稳定性
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
模型
保持
恢复
抵抗干扰，保持原状
受到破坏，恢复原状
生物种类越多、营养结构越复杂
→自我调节能力越强
→抵抗力稳定性越高
生物种类越少、营养结构越简单
→自我调节能力越弱
→恢复力稳定性越高
稳定性
营养结构复杂程度
抵抗力稳定性
恢复力稳定性
注意: 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低！
二、抵抗力稳定性和恢复力稳定性
4.两种稳定性比较：
研究不同生态系统在抵抗力稳定性和恢复力稳定性两方面存在的差别，对自然生态系统的利用和保护有什么意义？
在利用自然生态系统时，要根据不同类型生态系统抵抗力稳定性的差异，合理控制对生态系统的干扰强度，干扰不能超过生态系统抵抗力稳定性的范围；
在保护自然生态系统时，要根据不同类型生态系统恢复力稳定性的差异，合理确定保护对策，如采取封育措施，补充相应的物质、能力，修补生态系统的结构，增强生态系统的恢复力；
旁栏思考：
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。
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）控制对生态系统干扰的程度，在不超过生态系统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.提高生态系统的稳定性的措施：
（2）对人类利用强度较大的生态系统，应实施相应的物质、能量投入，保证生态系统内部结构与功能的协调。
农田施肥
防护林防风阻沙
三、提高生态系统的稳定性
人工造林、人工种草、鼠虫害治理、“黑土滩”治理
封山育林、休牧育草、围栏封育
控制对生态系统的干扰强度
给予相应的物质、能量的投入
措施
原则
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：
制作生态缸，观察其稳定性
探究.实践
1.目的要求：
设计一个生态缸，观察这一人工生态系统的稳定性
2.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、制作生态缸，观察其稳定性
制作生态缸框架
用玻璃板和粘胶制作生态缸的框架
铺土
注水
放入动、植物
密封生态缸
移置生态缸
观察记录
沙土在下，含腐殖质较多的土在上
依据生物生活习性合理放置
每周定时观察生态缸中生物的存活和水质变化情况
将生态缸放置在光线良好的散射光下，避免阳光直射。
放几块有孔的假山石，作为小动物栖息场所，倒水
实验
步骤
制作生态缸，观察其稳定性
探究.实践
四、制作生态缸，观察其稳定性
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
生态缸的材料必须
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
封闭
生活力
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
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
为光合作用提供光能；保持生态缸内温度；便于观察
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
制作生态缸，观察其稳定性
探究.实践
四、制作生态缸，观察其稳定性
5.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
①源源不断的能量输入;
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。
(即不同营养级生物之间的比例是否合适)
生态系统的稳定性
1.稳定性的原因：
2.稳定性的表现：
3.提高稳定性的策略：
自我调节能力
（1）基础：负反馈调节
（2）特点：有限的
表现 实质 影响因素 两者联系
抵抗力稳定性
恢复力稳定性
抵抗干扰，
保持原状
遭到破坏，恢复原状
组分数量；
食物网复杂程度；
自我调节能力强弱；
呈负相关
特例：
苔原、荒漠双低
（1）控制干扰，适度利用
（2）实施物质、能量投入
生态系统的稳定性
生态平衡
生态系统的稳定性
控制对生态系统干扰的程度，对生态系统的利用应该适度，不应超过生态系统的自我调节能力
对人类利用强度较大的生态系统，应实施相应的物质、能量投入，保证生态系统内部结构与功能的协调
提高生态系统的稳定性
结构平衡
功能平衡
收支平衡
概念
调节机制：负反馈调节
类型
抵抗力稳定性
恢复力稳定性
制作生态缸
课堂小结
本章小结
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
练习与应用P77

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