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信息种类 概 念
物理信息
化学信息
行为信息
生态系统中的 通过物理过程传递的信息。
生物在生命活动中，产生的一些可以传递信息的
动物的能对同种或异种生物传递信息的的行为特征。
物
理
信
息
化学
信
息
行为
信
息
光、声、温度、湿度、磁力等
化学物质，如：植物的生物碱、有机酸；动物的性外激素。
复习旧知
信息传递在生态系统中的作用
1.生命活动的正常进行，离不开信息的作用
①海豚进行捕食、探路、定位和躲避天敌等行为都依赖于超声波；
②莴苣的种子必须接收某种波长的光信息才能萌发；
③动物的换毛现象受光信息的刺激；
例：
2.生物种群的繁衍，也离不开信息的传递
例：
例：
①在自然界中，植物开花需要光信息刺激，当日照时间达到一定长度时，植物才能开花；
②昆虫通过分泌性外激素，引诱异性个体来交配；
3.调节生物的种间关系，进而维持生态系统的平衡与稳定
①当草原返青时，“绿色”为食草动物提供了可以开始采食的信息；
②在森林中，狼既能用眼睛辨别猎物，也可以根据耳朵听到的声音作出反应，以追捕猎物，兔同样能够依据狼的气味或行为特征躲避猎捕
（个体水平）
（种群水平）
（群落和生态系统水平）
第3章第5节
生态系统的稳定性
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。
讨论：
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？
繁殖、适应能力很强，没有天敌等制约因素
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？
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。
问题探讨
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。
凤眼莲
福寿螺
3.推测当地生态系统的结构和功能会发生怎样的变化？
物种数量减少，营养结构变简单，物质循环、能量流动等生态系统的功能受到严重影响。
2.紫茎泽兰入侵后，当地植物种类有何变化？推测动物种类会发生什么变化？生物多样性呢？
有些动物随后消失，生物多样性下降。
随入侵年限的增加，植物的种数逐渐减少。
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？
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。
不会。 因为演替达到一个与群落周围环境相适应的相对稳定的状态。
群落总生产量和总呼吸量的变化曲线图
思考：
观察曲线图，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？
总生产量和总呼吸量均趋于稳定，且相对值接近。
说明群落在物质、能量的输入和输出上趋于平衡状态，即生态系统表现为收支平衡。
讨论：
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？
生产—消费—分解过程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。而这种功能的平衡，才能使生态系统的收支呈现平衡。
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。
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
阅读教材P74，回答下列问题
1.尝试用文字、线框、箭头等符号，任选一个实例（教材P74第二自然段），简要描绘其中的调节过程；
2.什么是负反馈调节？其意义是？
3.什么是生态系统的稳定性？生态系统具有稳定性的原因？其类型包括？
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
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。
1.尝试用文字、线框、箭头等符号，任选一个实例（教材P74第二自然段），简要描绘其中的调节过程；
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
负反馈调节
回到原来方向
改邪归正
②模型图：
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。
2.什么是负反馈调节？其意义是？
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
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？
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
正反馈调节
更加偏离
破坏稳态（错上加错）
（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。强调的是生态系统维持生态平衡的能力。
（2）原因：
生态系统具有一定的自我调节能力
①生态系统的自我调节能力的基础（主要机制）是___________；
负反馈调节
②生态系统的自我调节能力是_____的；
有限
（3）类型：
抵抗力稳定性
恢复力稳定性
3.什么是生态系统的稳定性？生态系统具有稳定性的原因？其类型包括？
组成成分、
食物链和食物网
能量流动、物质循环、信息传递
群落内部
、群落与环境之间
外来影响不超限度，称为
外来影响超过限度，称为
“干扰”
“破坏”
二. 抵抗力稳定性和恢复力稳定性
1.什么是抵抗力稳定性、恢复力稳定性
2.如何比较不同生态系统的抵抗力稳定性或恢复力稳定性？
3.抵抗力稳定性与恢复力稳定性二者有什么关系？
4.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？
阅读教材P75，回答下列问题
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
1.抵抗力稳定性：
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
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。
（抵抗干扰，维持原状）
什么是抵抗力稳定性、恢复力稳定性
抵抗力稳定性高的生态系统特征:
１、各营养级的生物数量越多，占有的能量多，抵抗力稳定性越高。
抵抗力很强
抵抗力较弱
热带雨林
温带草原
２、生物种类越多，食物网越复杂，物质循环与能量流动的渠道越多，抵抗力稳定性越高。
抵抗力很强
抵抗力较弱
2.恢复力稳定性：
生态系统中的组分越少
食物网越简单
自我调节能力就越弱
抵抗力稳定性就越低
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”
火灾后森林重恢复
恢复力稳定性高的生态系统的特征：
各营养级的生物个体小，数量多，繁殖快。
恢复力强
恢复力弱
2.生物种类较少，物种扩张受到的制约小。
3.生物能以休眠方式渡过不利时期或产生适应新环境的新类型。
沙漠生态系统
草原生态系统
森林生态系统
低
高
低
低
低
高
恢复力稳定性
抵抗力稳定性
沙漠生态系统
草原生态系统
森林生态系统
抵抗力和恢复力稳定关系：往往存在相反的关系
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
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！
抵抗力稳定性与恢复力稳定性二者有什么关系？
如何比较不同生态系统的抵抗力稳定性或恢复力稳定性？
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。
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？
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！
例：如图表示正常生态系统受到一定程度的干扰后，生态系统抵抗力稳定性与恢复力稳定性关系示意图。下列说法错误的是
A．一般情况下，生态系统的抵抗力稳定性与物种的复杂程度呈正相关
B．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
C．不同生态系统C→D时间不同，说明生态系统抵抗力稳定性大小不同
D．S3所代表的面积越小，生态系统的自我调节能力越高
C
生态系统稳定性的数学模型
河流重度污染，恢复力稳定性被破坏
垃圾污染
打捞垃圾
下令拆迁
污水排放
乱砍滥伐森林,土地沙漠化
过度放牧，草场退化
（1）一方面要控制对生态系统的干扰程度，适度利用。
　　①防止植被破坏
　　②防止食物链破坏
　　③防止环境污染
（2）另一方面，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。
三、提高生态系统的稳定性
（3）第三方面，需要增加物种种类进而使营养结构复杂化
如何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。
三北防护林
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。
保持与提高生物的数量，保护生物的多样性，提高生态系统的抵抗力稳定性。
保护草本、苔藓、地衣等耐性强，繁殖快的小植物和各种小型动物，提高生态系统的恢复力稳定性。
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。
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。
思考 讨论
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。
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：
探究 实践
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
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
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？
一般等到缸内务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。
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。
本章小结

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