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(共35张PPT)
3.5 生态系统的稳定性
1.什么是生态平衡
2.生态系统如何自我调节
3.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。
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
1.生态平衡
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。
1. 概念:
生态系统的结构和功能处于相对稳定的状态
1.生态平衡
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，保证了物质总之循环，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，而是一种动态平衡。
这种动态平衡是通过什么调节机制实现的呢？
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。
1.生态平衡的调节机制
草
兔
狼
C
B
A
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
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
1.生态平衡的调节机制
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。
上述生态系统都遇到了破坏或干扰，而对抗这种破坏或干扰，使生态系统恢复平衡的调节机制，是负反馈调节机制。
—— 负反馈调节
1.生态平衡的调节机制
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。
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。
原方向
原方向
发生偏离
发生偏离
正反馈调节
更加偏离
负反馈调节
回到原方向
破坏稳态(错上加错)
调节稳态(改邪归正)
正反馈调节: 具有破坏性。
负反馈调节: 生态系统自我调节能力的基础。
—— 负反馈调节
1.生态平衡的调节机制
实例：
湖泊受到了污染
鱼类等生物死亡
鱼类等尸体腐烂
加重污染
更多鱼死亡
+
污染更重
苏州——江南水乡，小桥流水人家。话说乾隆下江南时，就到了苏州。水乡人上游淘米洗菜，下游洗澡洗衣，可是即便如此，水仍然很清澈。这番景象让乾隆大为惊奇。
问题 1：水乡的小河如何保持其稳定性？
当河流受到轻微的污染时，能通过物理沉降、化学分解和微生物的分解，很快消除污染，河流中的生物种类和数量不会受到明显的影响；
2.生态系统稳定性
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
抵抗力稳定性
恢复力稳定性
2.两个方面：
2.生态系统稳定性
生态系统成分越多
营养结构越复杂
自我调节能力越大
材料2：可是，他也发现苏州虎丘外围的河流被众多染坊流出的废水污染得肮脏不堪、臭气熏天。
2.生态系统稳定性
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，生态平衡就会遭到严重的破坏。
生态系统的自我调节能力是有一定限度的
问题2：为什么外围河流的稳定性还是遭到了破坏，这说明什么？
3.抵抗力稳定性和恢复力稳定性
抵抗力稳定性
生态系统抵抗外界干扰使自身结构与功能保持原状(不受伤害)的能力。
（抵抗干扰，维持原状）
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
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。
3.抵抗力稳定性和恢复力稳定性
恢复力稳定性
生态系统受到外界干扰因素的破坏后恢复原状的能力。
（遭到破坏，恢复原状）
大兴安岭1987火灾俯瞰图
若干年后，大兴安岭的植被
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
3.抵抗力稳定性和恢复力稳定性
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；
3.抵抗力稳定性和恢复力稳定性
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，抵抗力稳定性就越高。
一般来说，生态系统中的组分越少，食物网越简单，其自我调节能力就越弱，恢复力稳定性较高。
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.抵抗力稳定性和恢复力稳定性
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。
同时存在，作用相反，共同维持生态系统稳定
4.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生态系统功能的正常作用范围。
在受到干扰之前，曲线在正常范围内波动使由于该生态系统具有自我调节能力；
（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；
4.生态系统稳定性的数学模型
如受到相同干扰时，草原生态系统的y值大于热带雨林生态系统。
（3）x表示恢复到原状态所需的时间，x值大，说明恢复力稳定性弱，反之，恢复力稳定性强。
（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）可以持续不断地满足人类生活所需，如蔬果、肉蛋奶、木材等农副产品；
（2）能够使人类生活与生产的环境保持稳定。
1. 提高生态系统的稳定性的意义
5.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。
适度捕捞
合理放牧
适量砍伐
例如，对过度利用的森林与草原，首先应封育，待恢复到较好状态时再适度利用。
适度干扰理论，也就是一个生态系统，毫无干扰并不利于它的发展；适度放牧总的生产量要超过一点不放牧，
施肥锄草
人工防护林
例如，如果要使单一作物的农田生态系统保持稳定，需要不断施肥、灌溉，以及控制病虫害；还可以人工建造“生态屏障”，保护草原和农田。
5.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
在有限的空间内，依据生态系统原理，将生态系统具有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不同营养级生物之间的合适比例。
6.设计制作生态缸，观察其稳定性
设计一个生态抽缸，观察这一人工生态系统的稳定性
目标要求
基本原理
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
方法步骤
6.设计制作生态缸，观察其稳定性
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
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
6.设计制作生态缸，观察其稳定性
设计要求
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
②保持生态缸内温度；③便于观察
（1）生态缸中的生物只能存活一段时间，虽然生态缸中生态系统成分齐全，但其结构比较简单，自我调节能力差；
（2）人工生态系统的稳定性是有条件的，也可能是短暂的，不同的生态缸中生态系统维持其稳定性的时间有长有短
6.设计制作生态缸，观察其稳定性
结论
★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)
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
3.可以采取什么措施来改善该地河流水质
从治理已有污染的角度,可采用物理、化学、生物等方法进行治理,如机械除藻、底泥疏浚、在某些区段人工增氧、利用微生物分解污染物、利用水生植物进行生态修复等。从管理的角度,应禁止生活污水和工业废水排入河道,或污水、废水必须经严格处理才能排放;加强人们的水环境保护意识;加强执法检查;等等。
2.大量生活污水和工业废水排入河道以后,为什么会引起水质急剧下降 20世纪90年代采取的措施没有明显效果,可能的原因是什么
大量生活污水和工业废水排入水中,破坏了该生态系统的抵抗力稳定性和恢复力稳定性,河水很难恢复到原来的状态,就会形成污染。生态系统的自我调节能力具有一定的限度,由于污染严重,尽管采取了治理措施,河流自身的净化能力仍然不足以消除污染物,因此水质仍然较差。
一、选择题
1.下图是一个农业生态系统模式图,关于该系统的叙述,错误的是( )
A.沼气池中的微生物是该生态系统的分解者存的能量
B.微生物也能利用农作物通过光合作用储循环利用
C.沼渣、沼液作为肥料还田,使能量能够
D.多途径利用农作物可提高该生态系统的能量利用效率
C
太阳
农作物
沼气池
家畜
人
沼渣
沼液
饲料
食物
秸秆
粪便
粪便
食物
2.在自然生态系统中,物质是能量的载体,下列叙述正确的是( )
A.能量可驱动物质循环
B.物质和能量可循环利用
C.能量只能在食物链中流动
D.能量金字塔和数量金字塔均可倒置
3.生态系统中物质循环、能量流动和信息传递每时每刻都在进行,下列与之相关的叙述,正确的是( )
A.物质循环往复意味着任何生态系统在物质上都是自给自足的
B.能量流动是指生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程
C.只有生物才会对信息有反应,因此信息传递只发生在生物群落内部
D.生态系统中的物质循环、能量流动和信息传递都是沿食物链进行的
A
B
4·毛竹与栲树、苦褚等阁叶树形成的混交林,其稳定性比毛竹纯林的高。以下分析不合理的是（ ）
A.毛竹纯林易发生病虫害
B.混交林中物种多样性高
C.混交林中食物网更复杂
D.混交林中能量可循环利用
D
生态系统
非生物环境
生物群落
生产者
消费者
分解者
第一营养级
初级消费者
次级消费者
三级消费者
第二营养级
第三营养级
第四营养级
属于
属于
属于
属于
构成
食物链
构成
食物网
2.下图是河流生态系统受到生活污水(含大量有机物)轻度污染后的净化作用示意图。
请据图回答下列问题。
(1)在该河流的AB段上,溶解氧大量减少的主要原因是什么
藻类数量减少;需氧型细菌大量繁殖,溶解氧随有机物被细菌分解而大量消耗。
(2)在该河流的BC段上,藻类大量繁殖的主要原因是什么
有机物分解后形成的大量的NH4+,等无机盐离子,有利于藻类的大量繁殖
2.下图是河流生态系统受到生活污水(含大量有机物)轻度污染后的净化作用示意图。
(3)水中溶解氧含量逐渐恢复的主要原因是什么
藻类通过光合作用释放氧气;有机物减少,需氧型细菌数量下降,因而对溶解氧的消耗量减少。
2.下图是河流生态系统受到生活污水(含大量有机物)轻度污染后的净化作用示意图。
(4)若酿造厂或味精厂将大量含有有机物的废水排入该河流,对河流生态系统可能造成的最严重的后果是什么
河流中生物大量死亡,该生态系统的稳定性遭到破坏。
2.下图是河流生态系统受到生活污水(含大量有机物)轻度污染后的净化作用示意图。
3.棉铃虫是棉田常见的害虫,喷洒高效农药可以迅速杀死棉铃虫,但同时也会杀死棉铃虫的天敌,并造成环境污染。如果放养棉铃虫的天敌-赤眼蜂,虽然不能彻底消灭棉铃虫,但是能将它们的种群数量控制在较低水平,也不会造成环境污染。哪一种做法有利于提高农田生态系统的稳定性 为什么
放养赤眼蜂。因为喷洒高效农药,在消灭棉铃虫的同时,也会杀死大量的棉铃虫的天敌棉铃虫失去了天敌的控制,就容易再度爆发。在棉田中放养赤眼蜂,由于棉铃虫和赤眼鲜在数量上存在相互制约的关系,因此能够将棉铃虫的数量长期控制在较低水平。从这个角度看,这种做法有利于提高农田生态系统的稳定性
4.有科学家指出: “没有物质,什么都不存在;没有能量,什么都不会发生;没有信息,任何事物都没有意义。”在生态系统中,物质、能量和信息是这样起作用的吗 在细胞、个体、种群、群落等层次,它们所起的作用也是这样的吗 试举例谈谈对这句话的理解。
生命有物质性，即生命体都是物质实体，因此物质是生命的基础。在生态系统中，生物体都是由物质组成的，其生命活动所需要的物质都来自环境，没有物质，什么都不存在。
生命活动会消耗能量，能量驱动生命活动的有序进行，因此能量流动是生态系统的动力，没有能量，生命活动都不能正常进行，因此可以说什么都不会发生。
4.有科学家指出: “没有物质,什么都不存在;没有能量,什么都不会发生;没有信息,任何事物都没有意义。”在生态系统中,物质、能量和信息是这样起作用的吗 在细胞、个体、种群、群落等层次,它们所起的作用也是这样的吗 试举例谈谈对这句话的理解。
信息调节保证了生命活动的有序进行，没有信息，生命系统难以维系和运转。例如，如果没有视觉、听觉或嗅觉等方面的信息，拥食者就无法捕获猎物，猎物即使近在咫尺也毫无意义。从这个角度看，没有信息，任何事物都没有意义了。
在细胞、个体、种群、群落、生态系统等各个层次，物质、能量、信息都发挥着作用，尽管有细微差别，但大体上是一致的，不论在哪个层次，生命都是物质、能量、信息的统一体。

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