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第五节 生态系统的稳态及维持
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。
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。
生态平衡
一、生态平衡
生态系统中的的结构和功能处于相对稳定的一种状态，就是生态平衡；
1、生态平衡的概念：
（1）结构平衡：
生态系统各组分保持相对稳定；
呼伦贝尔的草原
大兴安岭的森林
2、生态平衡的特征：
（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；
生物圈Ⅱ号：
（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；
注：生态平衡并不是指生态系统一成不变，而是一种动态平衡；
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：
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）负反馈概念：
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
生物群落内部能够进行自我调节，以维持生态平衡
负反馈调节
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
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。
（2）负反馈调节意义
负反馈调节在生态系统中普遍存在，是生态系统具备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。
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。
补充：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
抵抗力稳定性和恢复力稳定性；
3、生态系统的稳定性表现为两个方面：
1、生态系统的稳定性的概念：
二、生态系统的稳定性
2、生态系统具有稳定性的原因：
生态系统所具有的保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力，也称生态系统的稳态。
生态系统具有自我调节能力；
（1）抵抗力稳定性
②本质：
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。
抵抗干扰，保持原状；
发达根系抗干旱
蝗灾过后草又青
③特点：
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。
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，抵抗力稳定性就越越高；
②本质：
野火烧不尽，春风吹又生
污染后，经治理的河流
生态系统在受到不同的干扰（破坏）后，其恢复速度与恢复时间是不一样的；
（2）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；
遭到破坏，恢复原状；
①概念：
③特点：
4、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 保持自身结构和功能相对稳定 恢复自身结构和功能相对稳定
核心
影响 因素
抵抗干扰，保持原状
遭到破坏，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
注: 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；
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。
5、生态系统的自我调节能力是有限的
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。
1、自然因素影响生态系统的稳定性
自然因素包括气候变化和自然事件等；
①对一个地区而言，气候变化一般是有规律的，如果这种规律发生改变，就会影响生态系统的稳定性；
②偶发的自然事件也会影响生态系统的稳定性；
干旱导致植物死亡
雷电引发森林火灾
三、自然或人为因素影响生态系统的稳定性
2、人为因素影响生态系统的稳定性
（1）人类活动产生了许多污染物
塑料垃圾
与自然因素相比，人为因素对生态系统稳定性的影响常常表现得更为显著。
（2）外来物种入侵
凤眼莲堵塞河道
凤眼莲
1、措施：
四、提高生态系统的稳定性
适量砍伐
合理放牧
适度捕捞
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；
2、对人类利用强度大的生态系统，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；
防护林
对农田生态系统要不断施肥、灌溉，增加投入，控制病虫害，才能保证高产出
（1）可以持续不断地满足人类生活所需；
3、提高生态系统的稳定性的意义
（2）能够使人类生活与生产的环境保持稳定。
五、观察不同生态瓶（缸）中生态系统的稳定性
1、目的：设计、制作一个生态瓶（缸） ，学会观察和分析人工生态系统。
2、制作材料：透明的塑料瓶，水草、小鱼若干，河水，胶带，细砂。
3、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。
生态缸
4、制作过程
加入细砂少许(约1 cm厚)；
注入约 2/3～4/5 容积的河水；
然后放入3～5尾小鱼，水草数根；
加塞子塞紧（瓶口可适当用凡士林密封）
并在生态瓶上贴上标签(制作时间、姓名等）
将生态瓶放置于室内通风、光线良好（散射光）的地方；
定时观察生态瓶的变化；
铺垫细沙
注水
放置动植物
密封生态瓶
移置生态瓶
观察记录
5、生态瓶的设计要求及分析
设计要求 相关分析
生态瓶必须是封闭的 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须具有很强的生活力，成分齐全(具生产者、消费者和分解者) 生态瓶中能够进行物质循环和能量流动，在一定时期内保持稳定
生态瓶的材料必须透明 为光合作用提供光能；保持生态瓶内温度；便于观察
生态瓶宜小不宜大，瓶中的水量应适宜，要留出一定的空间 便于操作；瓶内储备一定量的空气
生态瓶的采光用较强的散射光 防止水温过高导致水生植物死亡
6、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：生态瓶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）如果发现生态瓶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，对不同生态瓶进行比较、分析，说明生态瓶中生态系统稳定性差异的原因。
1．下列关于生态系统自我调节能力的叙述中，错误的是
A．食虫鸟和害虫的数量变化属于生物群落内的负反馈调节
B．负反馈调节在生态系统中普遍存在，它是生态系统自我调节能力的基础
C．生物群落与无机环境之间不存在负反馈调节
D．生态系统的自我调节能力不是无限的，当外界干扰因素的强度超过一定限度时，生态系统的自我调节能力会迅速丧失
C
习题巩固：
2．下列关于生态系统稳定性的叙述，正确的是
①负反馈调节是生态系统具有自我调节能力的基础
②“遭到破坏，恢复原状”属于抵抗力稳定性
③人们对自然生态系统“干扰”不应超过其承受能力
④热带雨林遭到严重砍伐后，其恢复力稳定性仍很强
⑤提高生态系统稳定性的措施之一是随意增加生物种类，改变其营养结构
A．①③ B．②④⑤ C．②③ D．①④⑤
A
3.在一个系统中，系统本身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，这种调节方式称为负反馈调节。下列有关负反馈调节的叙述，错误的是
A.甲状腺激素分泌的调节不属于负反馈调节
B.捕食者和被捕食者的数量变化能体现生物群落内的负反馈调节
C.负反馈调节在生态系统中普遍存在，它是生态系统自我调节能力的基础
D.血液中的激素可通过负反馈调节作用维持在正常的相对稳定的水平
A
4.某生物兴趣小组的同学用河水、池泥、水藻、植食性小鱼、广口瓶、凡士林等材料制作了如图所示的3个生态瓶。下列说法中错误的是
A.甲瓶中的小鱼很快死亡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.若想维持生态平衡，丙瓶不应放在黑暗中
A
5.建立一个封闭的水族箱生态系统，以下说法正确的是
A.应尽量增加水族箱中生物的种类和数量，以提高生态系统的抵抗力稳定性
B.水族箱应放到每天都能照射到强光的地方，保证能量源源不断地输入生态系统
C.水族箱生态系统起初比较简单，演替必定使其越来越稳定
D.这种生态系统的自我调节能力较弱，存在的时间可能很短暂
D

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