资源简介 (共56张PPT)第5节 生态系统的稳定性人教版高中生物 选择性必修2第3章 生态系统及其稳定性学习目标1.通过对案例的分析与讨论,概述生态平衡的特征和负反馈调节(重点)。2.结合实例区别生态系统稳定性的两个方面,并通过对营养结构的讨论,说出自我调节能力的影响因素,比较不同生态系统的抵抗力稳定性和恢复力稳定性(重、难点)。3.以人工林为例,简述提高生态系统稳定性的措施(难点)。4.设计制作生态缸,观察其稳定性。情境导入月宫一号生物圈Ⅰ号生物圈Ⅱ号月宫一号警示我们: 维持生态系统的平衡是非常重要的!生态平衡与生态系统的稳定性一抵抗力稳定性和恢复力稳定性及提高生态系统的稳定性二目录设计制作生态缸,观察其稳定性三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。事实1外来物种入侵易破坏生态平衡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?紫茎泽兰的繁殖和适应能力强,在入侵地没有天敌等因素的制约。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?可以起效,因为泽兰实蝇是专食性天敌,但是需要警惕造成新的外来物种入侵。一定在确保利用泽兰实蝇的安全性后,再利用它进行防治。一生态平衡与生态系统的稳定性一森林适当砍伐草原适当放牧海洋适当捕捞地球上许多生态系统不时受到外来干扰,但只要这种干扰没有超过限度,生态系统就可以通过自我调节得以恢复,从而维持相对稳定的结构和功能。生态平衡一生态平衡与生态系统的稳定性一阅读教材P73-74,思考以下问题1、生态平衡需要生态系统在哪些方面的相对稳定?2、生态平衡有哪些特征?3、生态平衡通过什么机制来维持动态平衡?4、生态平衡维持相对稳定的原因是什么?生态平衡生态系统一定程度的干扰结构与功能稳定生态系统结构包括组成成分营养结构非生物的物质和能量分解者生产者消费者食物链食物网功能决定信息传递能量流动物质循环生态系统的结构和功能处于相对稳定的一种状态,就是生态平衡。1、生态平衡需要生态系统在哪些方面的相对稳定?生态平衡特征2、生态平衡有哪些特征?①结构平衡生态系统各组分保持相对稳定【探究一】阿拉斯加冰河湾有闻名于世的大冰川,由于全球变暖,冰川有融化现象,由于海口向内冰川的融化程度不同,因此在不同地点逐渐形成处于不同演替阶段的群落:杂草阶段、仙女木阶段、赤桦木阶段和云杉阶段。云杉林是经历数百年演替形成的,生态系统的物种组成和种群数量等达到了相对稳定的状态,入海口处的云杉林未来可能不会发生较大的变化。云杉林生态系统的物种组成和种群数量等达到了相对稳定的状态,这体现了生态平衡的什么特征?生态平衡特征①结构平衡生态系统各组分保持相对稳定非生物物质和能量生产者消费者分解者生态系统的结构组成成分营养结构食物网食物链交织生态平衡特征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。生产—消费—分解物质循环能量流动信息传递载体 动力生态系统的功能生态平衡特征③收支平衡【探究二】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。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?相对值早期阶段 成熟阶段演替进程(时间)群落总呼吸量群落总生产量(光合作用)群落总生产量和总呼吸量的变化曲线图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。这种动态平衡是通过什么调节机制实现的呢?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。选择性必修一P52生态系统的负反馈调节是怎样进行的?生态平衡调节机制负反馈调节生态平衡调节机制【探究三】小组合作尝试用文字、线框、箭头等符号,任选一个实例,简要描绘其中的调节过程。兔子森林森林火灾灾后恢复野草实例1实例2狼负反馈调节兔增加生存空间和资源增加兔减少生存空间和资源减少草减少草增加狼减少狼增加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无机土壤养料增加阳光充足种子萌发、幼苗迅速生长植被逐渐恢复实例1实例2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,是负反馈机制。如果是正反馈调节调节生态系统,结局又是怎样?生态平衡调节机制补充:正反馈调节的过程1.实例:湖泊受到严重污染,鱼等生物会因死亡而减少,尸体腐烂,又会进一步加重污染,引起更多的生物死亡,污染更加严重2.模型:鱼等生物死亡尸体腐烂湖泊污染(+)(+)(+)3.结果:使生态系统远离平衡状态生态平衡调节机制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(改斜归正)美丽的呼伦贝尔草原掠夺式开发后的黄土高原生态平衡稳定的原因生态平衡与生态系统的稳定性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。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。生态系统的自我调节能力是有限的。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。一生态平衡与生态系统的稳定性一阅读教材P73-74,思考以下问题1、生态平衡需要生态系统在哪些方面的相对稳定?2、生态平衡有哪些特征?3、生态平衡通过什么机制来维持动态平衡?4、生态平衡维持相对稳定的原因是什么?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,叫做生态系统的稳定性。生态系统具有一定的自我调节能力。生态系统自我调节能力是有限的,其基础是负反馈调节。恢复力稳定性抵抗力稳定性跟踪训练1.下列关于生态系统的稳定性和生态平衡的叙述,错误的是A.两者都是处于动态变化中的稳定与平衡,具有相对性B.提高生态系统稳定性、维持生态平衡有利于实现可持续发展C.生态平衡是一种决定生态系统稳定性的能力,两者有共同基础D.人们利用恢复生态学重建某区域使其恢复正常就是要实现生态平衡√生态平衡是指生态系统的结构和功能处于相对稳定的一种状态,不是能力跟踪训练2.生态系统具备自我调节能力的基础是负反馈调节。下列哪项不属于负反馈调节A.池塘被倒入大量污水后,水生生物大量死亡,进一步引起水质变差B.草原被牛羊适当采食后,草原植物增强再生能力,减缓植物种群数量的下降C.森林局部着火破坏了部分植被,空地土壤肥沃光照充足,幸存植物能迅速萌发生长D.草原鼠的数量上升引起蛇的数量上升,使鼠的增加受到抑制√正反馈调节生态平衡与生态系统的稳定性一抵抗力稳定性和恢复力稳定性及提高生态系统的稳定性二目录设计制作生态缸,观察其稳定性三抵抗力稳定性和恢复力稳定性及提高生态系统的稳定性二抵抗力稳定性恢复力稳定性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?事实2生态系统本身对外界干扰具有一定的抵抗力当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?事实3生态系统具有恢复原状的能力干扰蝗虫采食下,草原植物再生能力增强干旱时树木扩展根系的分布空间(抵抗干扰,维持原状)抵抗力稳定性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。(遭到破坏,恢复原状)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。干扰森林局部火灾前后野火烧不尽,春风吹又生抵抗力稳定性和恢复力稳定性及提高生态系统的稳定性二【思考】1.人工林和天然林相比,抵抗力稳定性是高还是低?为什么?低;人工林组成成分少,食物网简单,自我调节能力弱,抵抗力稳定性低。2.火灾后,谁更容易恢复原貌?人工林;恢复力稳定性高。抵抗力稳定性和恢复力稳定性及提高生态系统的稳定性二生物种类_____营养结构_____自我调节能力_____抵抗力稳定性_____恢复力稳定性_____人工林少简单弱低高抵抗力稳定性和恢复力稳定性及提高生态系统的稳定性二生物种类_____营养结构_____自我调节能力_____抵抗力稳定性_____恢复力稳定性_____多复杂强高低热带雨林抵抗力稳定性和恢复力稳定性及提高生态系统的稳定性二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,恢复力稳定性越低关系抵抗力稳定性恢复力稳定性稳定性营养结构复杂程度抵抗力稳定性和恢复力稳定性及提高生态系统的稳定性二【思考】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?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。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!抵抗力稳定性和恢复力稳定性及提高生态系统的稳定性二【思考】1.江南某水乡人家在河流中淘米、洗菜,洗澡、洗衣,为什么河水仍能保持清澈?生态系统具有抵抗力稳定性,当河水受到轻微污染时,河水能通过物理沉降、化学成分和微生物分解,很快消除污染。抵抗力稳定性和恢复力稳定性及提高生态系统的稳定性二【思考】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。抵抗力稳定性和恢复力稳定性及提高生态系统的稳定性二阅读教材P73-74,思考以下问题在个体水平稳态维持上,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入侵,这与生态系统的抵抗力稳定性相似。在大病初愈时,有些功能需要恢复到正常水平,这与生态系统的恢复力稳定性相似。思考·讨论:项目 抵抗力稳定性 恢复力稳定性概念 生态系统 外界干扰并使自身的结构与功能 的能力 生态系统在受到外界干扰因素的_____后 的能力实质核心特点 生态系统中的组分越多,食物网越 ,其自我调节能力就 ,抵抗力稳定性就越高 生态系统的物种丰富度越小,营养结构越 ,恢复力稳定性越 。联系 抵抗干扰,维持原状遭到破坏,恢复原状抵抗保持原状破坏恢复到原状保持自身结构功能的相对稳定恢复自身结构功能的相对稳定复杂越强简单强一般呈相反关系,抵抗力稳定性越强的生态系统,恢复力稳定性越差,反之亦然;二者是同时存在于同一系统中的两种截然不同的作用力,相互作用,共同维持生态系统的稳定性;环境恶劣地带的生态系统(北极冻原、荒漠),恢复力稳定性和抵抗力稳定性都比较弱。生态系统的稳定性之间的关系抵抗力稳定性、恢复力稳定性和总稳定性之间的关系生态系统的功能时间TSyx干扰正常作用范围① y:表示一个外来干扰使生态系统偏离正常范围(两虚线之间)时,偏离范围的大小可以作为 稳定性的定量指标。(y越大 稳定性越 ;反之越强) ② x:表示生态系统从破坏到恢复所需要的时间。x的大小可作为 稳定性的定量指标。(x越大 稳定性越 ;反之越强) ③TS:表示曲线与正常范围之间所围成的面积,可作为____稳定性的定量指标。(TS的面积越大,说明这个生态系统的总稳定性____)抵抗力低抵抗力恢复力低恢复力低总任务2抵抗力稳定性和恢复力稳定性及提高生态系统的稳定性二1. 2005年,我国启动三江源生态保护和建设一期工程,总投资75亿元,项目兼顾生态保护、民生改善、生产布局多方面。2.青海在环境“倒逼”下开始“铁腕”治理,对三江源地区4州17县市全面实施沙化治理、禁牧封育、退牧还草、移民搬迁、湿地保护、人工增雨、工程灭鼠等项目。3. 2014年初,三江源生态保护和建设二期工程启动。4.从2005年到2019年,14年间,国家在三江源地区持续投入逾180亿元。事实4提高生态系统的稳定性的意义和措施?提高生态系统的稳定性阅读教材P76,思考以下问题可以持续不断地满足人类生活所需;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提高生态系统的稳定性2.提高生态系统稳定性的措施提高生态系统的稳定性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,合理适度利用生态系统;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。合理放牧封山育林适量捕捞农田施肥防护林防风阻沙跟踪训练3.下列措施中,有利于维持森林生态系统稳定性的是A.引入外来物种,增加该生态系统营养结构的复杂程度B.彻底清除枯枝落叶,提高种子萌发率和幼苗的成活率C.去除数量稀少的植物种类,为优势植物种类腾出空间D.加强对各类生物和环境的保护,减少人类活动的干扰√引入外来物种,可能导致本地物种的生存能力降低,甚至灭绝,从而降低生态系统营养结构的复杂程度,不利于维持生态系统的稳定性不改变物种丰富度降低物种丰富度跟踪训练4.如图甲、乙是两个不同的淡水生态系统的结构和功能变化曲线。在时间点a时刻,两者同时受到相同类型和强度的污染物排放干扰,致使两者结构和功能都出现较大波动。下列分析错误的是√A.曲线显示,针对该种类型和强度的污染物干扰,乙生态系统的抵抗力稳定性明显强于甲生态系统B.在污染物类型和排放强度不变的情况下,若乙生态系统所受干扰提前,则其B点会向左移动C.若污染物类型不变但增大排放量,则甲生态系统对应的C点会向右移动D.图中AB段与AC段时间差异取决于甲、乙生态系统的恢复力稳定性强弱,与抵抗力稳定性无关甲生态系统的结构和功能曲线波动幅度较大,所以甲生态系统抵抗力稳定性较弱,乙生态系统抵抗力稳定性较强,A正确恢复时间不变恢复时间增强生态平衡与生态系统的稳定性一抵抗力稳定性和恢复力稳定性及提高生态系统的稳定性二目录设计制作生态缸,观察其稳定性三设计制作生态缸,观察其稳定性三1. 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:①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,建构一个人工微生态系统是可能的。② 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。③应当注意,人工生态系统的稳定性是有条件的,也可能是短暂的。铺土注水设计制作生态缸,观察其稳定性三制作生态缸框架用玻璃板和粘胶制作生态缸的框架放入动、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3.实验步骤:设计制作生态缸,观察其稳定性三设计要求 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4.生态缸设计注意事项:设计制作生态缸,观察其稳定性三(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 ,自我调节能力 。(2)不同的生态缸中生态系统的稳定性时间 。人工生态系统的稳定性是有条件的。简单差有长有短5.结果分析:设计制作生态缸,观察其稳定性三2.生态缸的稳定性高还是低?为什么?是,因为它具有生态系统的各个组成成分低,因为生态缸中生物种类少,营养结构简单。1.生态缸是不是一个生态系统?为什么?3.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三者之间应保持适宜比例,以维持生态系统的相对稳定。分解者生产者消费者4.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、相互依存后,生态缸才能达到比较稳定的状态,大多在1个星期以后。5.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。跟踪训练5.生态瓶是一种极具有观赏性的人工模拟的微型生态系统。下列关于生态瓶的叙述,不正确的是A.生态瓶构成了一个在物质和能量上自给自足的生态系统B.在生态瓶中适当放入小动物,可以加快瓶内的物质循环C.生态瓶中的沙土提供了非生物的物质和分解者等成分D.一个星期后,生态瓶中的水变浑浊,说明该生态系统的自我调节能力是有限的√能量流动过程中,各种生物体都会通过呼吸作用散失一部分能量,而散失的热能不能再被生物利用,因此生态瓶中的能量不能自给自足消费者可加速生态系统的物质循环该生态系统的自我净化能力减弱,不能维持生态系统结构和功能的稳定,即说明该生态系统的自我调节能力是有限的A.生态瓶必须是密闭的,放在直射光下,生物成分的数量要搭配合理B.乙瓶中缺乏光照,生态瓶不稳定说明了生态系统需要稳定的能量输入C.丙瓶中没有泥沙,分解者太少,不利于物质循环的顺利进行D.丁瓶中虽然物种更加丰富,但可能因为氧气含量少而不如甲瓶稳定跟踪训练√6.现有甲、乙、丙、丁4个透明的生态瓶,各瓶内的组成和条件如表。经过一段时间的培养和观测后,发现甲瓶是最稳定的生态系统。下列有关叙述错误的是生态系统组成 光 水草 藻类 浮游动物 小鱼 泥沙生态瓶编号 甲 + + + + - +乙 - + + + - +丙 + + + + - -丁 + + + + + +注:表中的“+”表示有;“-”表示无避免阳光直接照射丁瓶与甲瓶相比,氧气含量少,因为有消费者小鱼,小鱼呼吸要消耗较多的氧气课堂小结本堂课你学到了哪些知识?画出概念图进行总结生态平衡与生态系统稳定性稳定性的种类及提高稳定性制作生态缸生态平衡概念及种类生态系统的稳定性生态平衡特征生态平衡调节机制生态系统的稳定性抵抗力稳定性和恢复力稳定性提高生态系统稳定性的意义及措施原理及方法步骤注意事项及结果分析五分钟查落实【判断正误】(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)当农田里的蚜虫数量增多时,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( )(4)落叶阔叶林遭到破坏时,往往不易在短时间内恢复到原来的状态,原因是其抵抗力稳定性较低( )(5)“野火烧不尽,春风吹又生”说明生态系统具有抵抗力稳定性( )×√×××(6)与自然池塘相比,人工养殖的池塘生态系统的恢复力稳定性高( )(7)适当增加某生态系统内各营养级生物的种类可提高该区域生态系统的自我调节能力( )(8)对过度利用的森林与草原,应实行封育,不能再利用( )√√×1.生态平衡:生态系统的结构和功能处于相对稳定的一种状态。2.负反馈: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.生态系统的稳定性: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。4.生态系统稳定性的原因:生态系统具有自我调节能力,自我调节能力的基础是负反馈调节。【要语必背】5.抵抗力稳定性是指生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构与功能保持原状的能力。6.恢复力稳定性是指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。7.“设计并制作生态缸,观察其稳定性”实验中,观察并评判其稳定性的指标是生态缸内生物种类及数量的变化。8.封上生态缸盖。将生态缸放置于室内通风、光线良好的地方,但要避免阳光直接照射。1.维持生态平衡,提高生态系统的稳定性,一方面要控制____________________________________________________________,合理适度地利用生态系统。另一方面,对人类利用强度较大的生态系统,应______________________________________________________________。2.从生态学角度分析,外来物种入侵带来的危害:_________________________________________________________________________________________________。3.森林能保持水土、调节气候,但森林遭到毁灭性破坏时不能自动恢复,这一事实说明_______________________________。【长句表达】对生态系统的干扰强度,在不超过生态系统自我调节能力的范围内给予相应的物质、能量的投入,保证生态系统内部结构与功能的协调破坏迁入地生态系统的稳定性及生态平衡;使迁入地生态系统的生物多样性受到严重威胁,即引发生态危机生态系统的自我调节能力是有限的4.在果园、农田等人工生态系统中,可以通过增加或延长食物链来提高生态系统的稳定性,原因是______________________________________________________________。通过研究生物之间的相互关系,增加或延长食物链,使之成为立体果园和立体农田,可以提高生态系统的稳定性,同时获得更多的产品。5.珊瑚礁生态系统中红腹海参等动物会消耗大量能量,但不能有效传递给更高营养级,有人提出可增加红腹海参的采捕量。请对此说法的可行性进行评价并阐述理由:__________________________________________________________________。果园、农田生态系统的食物链单一,自身稳定性差,易受病虫害破坏不可行,增加采捕量可能会降低生物多样性,不利于维持生态系统的稳定 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