资源简介

(共41张PPT)
项目 能量流动 物质循环 信息传递
特点
范围
途径
模式图
联系 单向流动，逐级递减
全球性，循环性
往往是双向的（也有单向）
生态系统中各营养级之间（生物群落中）
生物圈
生物之间，生物与非生物环境之间
食物链和食物网
多种
①任何一个生态系统这三个基本功能，三者同时进行，相互依存，不可分割，形成统一整体
②能量流动是生态系统运转的动力，物质循环是生态系统的基础，信息传递决定能量流动和物质循环的方向
4. 能量流动、物质循环、信息传递比较
金版 P70
生态系统的信息传递
生态系统中信息的种类
信息传递在农业生产中的应用
物理信息
行为信息
化学信息
生命活动的正常进行
生物种群的繁衍
提高农产品或畜产品的 ;
对 进行控制
生态系统信息的作用
调节生物的种间关系，维持生态系统的稳定
个体水平
种群水平
群落水平
复习回顾：
有害动物
产量
第3章 生态系统及其稳定性
第5节 生态系统的稳定性
什么是生态平衡？
生态系统如何自我调节？
本节聚焦
1
2
3
怎样理解生态系统的稳定性？
4
怎样提高生态系统的稳定性？
问题探讨
1.紫茎泽兰在原产地没有大肆繁殖，为什么在入侵地可以疯长蔓延？
2.我国曾引入紫茎泽兰专食性天敌-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？
繁殖、适应能力很强，没有天敌等制约因素
泽兰实蝇可以抑制紫茎泽兰的生长，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，如泽兰实蝇的生物安全性研究，野外如何布点释放泽兰实蝇，定点释放的虫量应当为多少等等，即在确保利用泽兰实蝇的安全性后，再利用它进行防治。
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。
紫茎泽兰
凤眼莲
福寿螺
1.生态平衡
生态系统的结构和功能处于相对稳定的状态，就是生态平衡。
一、生态平衡与生态系统的稳定性
思考：
从群落演替的角度分析，如果气候条件没有剧烈变化，也并没有过多的人类活动干扰，下图所示生态系统未来还会发生显著的变化吗？为什么？
不会。 两个生态系统都是处于生态平衡的系统。在处于平衡的生态系统中，物质和能量的输入与输出平衡，生物种类的组成稳定。
2. 处于生态平衡的生态系统具有以下特征:
(1)结构平衡:
(2)功能平衡:
(3)收支平衡:
生态系统的各组分保持相对稳定。
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。
如，在某生态系统中，植物在一定时间内制造的可供其他生物利用的有机物的量，处于比较稳定的状态。
由此可见，生态平衡并不是指生态系统一成不变，而是一种动态的平衡。
过渡：这种动态平衡是通过什么调节机制实现的呢？
3. 生态平衡的调节机制 —— 负反馈调节
实例1:
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。
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
草
兔
狼
3. 生态平衡的调节机制 —— 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
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。
原方向
发生偏离
回到原来方向
改邪归正
②模型图：
3、动态平衡的调节机制---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。
③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。
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
实例：
结果:
模型图：
原方向
发生偏离
更加偏离
破坏稳态（错上加错）
思考·讨论 分析反馈调节的过程
蛙减少
昆虫和蜘蛛增加
捕食昆虫和蜘蛛的鸟增加
鹰增加
蛇减少
蛙增加
昆虫和蜘蛛减少
捕食昆虫和蜘蛛的鸟减少
鹰减少
蛇增加
2.利用本章第一节图3-4（第52页），以图中的蛙、蛇或其他动物为例，描绘该种动物数量增加或减少时，生态系统可能发生的变化 ，并讨论反馈调节是否发挥了作用？
【典例】下列对生态平衡和生态系统稳定性的叙述，正确的是(　　)
A.处于生态平衡的生态系统的各组分稳定不变
B.处于生态平衡的生态系统具有完整而且稳定不变的营养结构
C.处于生态平衡的生态系统中物质和能量的收支稳定不变
D.生态系统具有保持系统中各组分相对稳定的能力
D
解析:处于生态平衡的生态系统的各组分保持相对稳定，但不是一成不变的，A错误；处于生态平衡的生态系统具有完整的营养结构，但不是稳定不变的，B错误；处于生态平衡的生态系统中物质和能量的收支相对稳定，但不是一成不变的，C错误；生态系统具有保持系统中各组分相对稳定的能力，D正确。
原因
基础
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
（4）.自调能力有限
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，生态平衡遭破坏。
抵抗力稳定性：
恢复力稳定性：
（2）.两个方面：
4.生态系统的稳定性
《金版》P75 例1
（一）抵抗力稳定性
1.概念：
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。
发达根系抗干旱
蝗虫采食下，草原植物再生能力增强
（抵抗干扰，保持原状）
这些都反映生态系统本身对外界干扰具有一定的抵抗能力。
二、抵抗力稳定性和恢复力稳定性
热带雨林
北极冻原生态系统
2.抵抗力稳定性 强弱规律：
生态系统中的组分 .
食物网越 .
自我调节能力就 .
抵抗力稳定性就 .
越多
复杂
越强
越高
（二）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。
（遭到破坏，恢复原状）
“野火烧不尽，春风吹又生”
2.与抵抗力稳定性的关系： 。
森林生态系统
人工林生态系统
低
抵抗力稳定性较
高
抵抗力稳定性较
低
恢复力稳定性较
高
恢复力稳定性较
思考：当遭遇干旱或虫害时，自然林与人工林谁抵抗力强？火灾后，谁更容易恢复原貌？
往往相反
特点：
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。
河流受到轻微的污染时，能通过自身净化（如物理沉降、化学分解和微生物分解），可以很快恢复到接近原来的状态。
如果被有毒物质重度污染，自身的净化作用已不足以消除大部分有毒物质，恢复力稳定性被破坏，恢复原状的时间漫长，难度极大！
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
3.抵抗力稳定性与恢复力稳定性的比较
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！
以营养结构复杂程度为横坐标，绘图展示抵抗力稳定性和恢复力稳定性强弱变化曲线图
在个体水平稳态的维持上，有没有类似生态系统抵抗力稳定性和恢复力稳定性的情况？
人体在遇到病原体入侵时，免疫系统会抵抗病原体的入侵，这与生态系统的抵抗力稳定性相似；人体也有恢复稳态的机制和趋势，在大病初愈时，有些功能需要恢复到正常水平，这与恢复力稳定性相似。
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、能量，修补生态系统的结构，增强生态系统的恢复力。
生态系统稳定性的数学模型
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弱。
两条虚线之间的部分表示生态系统功能正常的作用范围。
y 表示一个外来干扰使之偏离这一范围的大小。 y 值越大，说明抵抗力稳定性越弱，反之，抵抗力稳定性越强。
x 表示恢复到原状态所需的时间。x 值越大，说明恢复力稳定性越弱，反之，恢复力稳定性越强；
拓展延伸
生态系统稳定性的数学模型
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弱。
① 两条虚线之间的部分表示生态系统功能正常的作用范围。
② y 表示一个外来干扰使之偏离这一范围的大小。
y 值大，说明抵抗力稳定性弱，反之，抵抗力稳定性强；
③ x 表示恢复到原状态所需的时间。
x 值大，说明恢复力稳定性弱，反之，恢复力稳定性强；
A.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自我调节能力
B.在受到干扰后，曲线偏离正常范围越晚和幅度越小，说明生态系统的抵抗力稳定性越高
C.S2所代表的面积越大,生态系统的恢复力稳定性越高
D.S3所代表的面积越小，生态系统的稳定性越高
C
（1）可以持续不断地满足人类生活所需；
1.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。
三、提高生态系统的稳定性
适量砍伐
合理放牧
适度捕捞
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。
三、提高生态系统的稳定性
三北防护林
2.对人类利用强度较大的生态系统，应实施相应的物质、能量的投入，保证生态系统内部结构与功能的协调。
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。
三、提高生态系统的稳定性
思考 讨论：设计提高生态系统稳定性的方案
桉树林是我国西南地区重要的经济林。大面积种植桉树林的生态问题已引起广泛关注。例如，结构单一的同龄纯林对环境变化的抵抗力差；人工桉树林下植被稀少，出现水土流失等问题；有的桉树林里鸟类绝迹。研究发现，在某地人工桉树林中，乔木层桉树占绝对优势；灌木层、草本层的物种丰富度则与桉树密度有关：桉树密度为750株/hm2时，灌木层有17个物种，草本层物种也较丰富;桉树密度高达1 000株/hm2时，灌木层和草本层物种均减少。
1. 结合上述信息，并查阅有关资料,与小组同学讨论提高人工桉树林稳定性的措施。讨论时，应重点考虑如何提高生态系统的物种多样性、结构复杂性，并兼顾人工林的经济效益与当地生态保护之间的平衡。
物种多样性及经济效益角度:可以间种其他树种及一些经济作物，适当增加草本和灌木数量；例如，从考虑经济效益的角度，可以混种其他树种，如相思树，或间种西瓜、山毛豆等其他经济作物；
从保持土壤肥力角度：土壤中接种固氮菌。
设计制作生态缸，观察其稳定性
设计一个生态缸，观察这一人工生态系统的稳定性。
目的要求：
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。
1.小型生态缸(瓶)实验流程:
2.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
生态缸的材料必须 .　
②保持生态缸内温度；③便于观察
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 .
选择的动物不宜太多，不宜太大
封闭
生命力
透明
小
大
适宜
空间
散射光
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
4.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。
3.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。
讨论：
1.设计时要考虑的生态系统各组成成分有哪些？
非生物的物质和能量
生产者
消费者
分解者
生产者、消费者、分解者三者之间应保持适宜比例，以维持生态 系统的相对稳定。
2.生态缸经过多长时间后才能达到比较稳定的状态？
一般等到缸内生物相互适应及依存后，生态缸才能达到比较稳定的状态，大多在1个星期以后。
3.达到稳定状态后，生态缸内的生物的种类和数量有无变化？如有，是怎样变化的？
有。浮游生物种类和数量少,水中溶解氧逐渐减少, 以浮游生物为食的小型动物先死亡。
探究 实践：设计制作生态缸，观察其稳定性
4.在生态缸中，最后留下来的生物在这个人工生态系统中分别起什么作用？
通过光合作用，将太阳能固定在它们所制造的有机物中，将太阳能转化成化学能
生产者：
消费者：
将有机物转化为无机物，加快生态系统的物质循环；
分解者：
将动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物。
探究 实践：设计制作生态缸，观察其稳定性
讨论：
【典例】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
解析　甲瓶与乙瓶的区别是小鱼数量不同，乙瓶与丙瓶的区别是放置的环境不同。甲瓶中的小鱼很快死亡是因为瓶内消费者数量过多，A错误；丙瓶置于黑暗中，植物不能进行光合作用，瓶中生物也会很快死亡，D正确；分解者主要存在于河水及池泥中，C正确；相比之下，乙瓶中的生物存活时间较长，B正确。
本章小结

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