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(共48张PPT)
第5节 生态系统的稳定性
本节聚集：
1.什么是生态平衡？
2.生态系统如何自我调节？
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？
热带雨林
北极冻原生态系统
紫茎泽兰
薇甘菊
空心莲子草
豚草
毒麦
互花米草
飞机草
凤眼莲
石矛
蔗扁蛾
湿地松粉蚧
强大小蠹
美国白蛾
非洲大蜗牛
福寿螺
中国第一批外来入侵物种名单（16种）
资料1：入侵植物对生态系统的影响
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。
2021年11月12日 武汉八部门联合防除“加拿大一枝黄花”，市民看到请报告！迅速登上微博热搜第一！
加拿大一枝黄花的根系非常发达，在生长期间会抢夺土壤中的水分，还会抢夺肥料。它的另一个特点就是：繁殖能力特别地强。它们可以通过地下根茎和种子两种途径进行传播。
1、在原产地没有大肆繁殖，为什么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
资料分析
【资料1】刘选富、张亚奇通过对云南松林15年的固定样地追踪调查,研究了紫茎泽兰入侵云南松林后引起的物种逐渐消失和生物多样性剧烈变化的过程。
植物 1998 2003 2006 2009 2011 2012
科数 36 33 27 18 17 16
种数 98 90 84 47 38 35
刘选富、张亚奇《紫茎泽兰对云南松林生物多样性的影响》，《四川林勘设计》，2016年第2期
思考：
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？
随入侵年限的增加，植物的科数和种数逐渐减少。
有些动物随后消失，生物多样性下降。
一、生态平衡与生态系统的稳定性
第5节
生态系统的稳定性
3.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？
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，即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
1.概念：生态系统的结构和功能处于相对稳定的一种状态。
组成成分
营养结构：
非生物的物质和能量
生产者
消费者
分解者
能量流动
物质循环
信息传递
结构
功能
食物链和食物网
2. 生态平衡的特征:
1）结构平衡:
生态系统各组分保持相对稳定。
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。
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。(物质和能量的输入与输出达到平衡）
生态平衡并不是指生态系统一成不变，
而是一种动态平衡。
高原鼠兔
草
实例一
实例二
森林
森林火灾
灾后恢复
任务一：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。
草原狼
3. 生态平衡的调节机制
（1）概念：
（2）实例1：
群落内部负反馈调节的实例
在一个系统中，系统工作的 ，反过来又作为 调节该系统的工作，并且使系统工作的效果 或受到 ，它可使系统 。
效果
信息
减弱
抑制
保持稳定
草增加
兔的生存空间和资源增加
草减少
兔的生存空间和资源减少
兔增加
兔减少
狼减少
狼增加
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。
——负反馈调节
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
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。
（2）实例2：生物群落与非生物机环境之间的负反馈调节
（3)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。
原方向
发生偏离
负反馈调节
回到原方向
调节稳态(改邪归正)
美丽的呼伦贝尔草原
负反馈调节: 生态系统自我调节能力的基础。
原方向
发生偏离
正反馈调节
更加偏离
破坏稳态(错上加错)
掠夺式开发后的黄土高原
正反馈调节: 具有破坏性。
二、生态系统的稳定性
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。
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是___________；
负反馈调节
②生态系统的自我调节能力是_____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，生态平衡遭破坏。
有限
3.类型：
抵抗力稳定性
恢复力稳定性
强调的是生态系统维持 的能力。
生态平衡
黄土高原由于植被破坏造成水土流失
生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构与功能保持原状(不受伤害)的能力。
① 抵抗力稳定性
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。
②恢复力稳定性
二、生态系统的稳定性
3.类型：
（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，维持原状）
热带雨林
北极冻原生态系统
2.规律：
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
大兴安岭1987火灾俯瞰图
若干年后，大兴安岭的植被
（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）
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
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！
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
抵抗力稳定性越高
生态系统的组分越少
食物网越简单
自我调节能力就越弱
恢复力稳定性较高
变式曲线
y：表示 稳定性
（y越大抵抗力稳定性越 ；反之越强）
x：表示 稳定性
（x越大恢复力稳定性越 ；反之越强）
TS：表示 稳定性
（TS面积越大，生态系统的总稳定性越 ；反之越强）
抵抗力
弱
恢复力
弱
总
弱
4. 生态系统稳定性的数学模型
生态系统在受到不同程度的干扰或破坏后，其恢复速度和恢复时间一样吗？
河流土壤
轻微污染
自身净化作用
恢复
重度污染
自身净化作用不足以消除
恢复力稳定性就被破坏了
热带雨林在遭到严重砍伐，草原极度放牧后，它们恢复原状的时间很漫长，难度极大！
思考
恢复力稳定性的特点：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。
【思考讨论】 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。
【思考讨论】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。
（1）可以持续不断地满足人类生活所需。
（2）能够使人类生活与生产的环境保持稳定。
粮油
蔬果
肉蛋奶
木材
生态小区
生态公园
生态农业
生态湿地
三、提高生态系统的稳定性
1.提高生态系统的稳定性的意义
（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。
合理放牧
封山育林
适量捕捞
2.提高生态系统稳定性的措施
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。
“三北“防护林防风阻沙
2.提高生态系统稳定性的措施
（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。
生态平衡
生态系统的稳定性
提高生态系统稳定性
结构平衡
功能平衡
抵抗力稳定性
恢复力稳定性
收支平衡
控制干扰程度
适当物质能量的投入
与营养结构复杂程度的关系
生态系统的稳定性
【课堂小结】
四、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。
1.目的要求：
2.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。
设计要求 原因
生态缸必须是封闭的
生态缸中的生物必须有很强的生活能力，且成分要齐全(具有生产者、消费者和分解者)
生态缸的材料必须透明
要采用散射光
生态缸中的水应占其容积的 4/5 ，留一定空间
选择的动物不宜太多，不宜太大
防止外界生物或非生物因素的干扰
保证物质循环和能量流动，在一定时期内保持稳定
为光合作用提供光照，同时便于观察
便于操作；
使缸内储备一定量的空气
减少对氧气的消耗
防止水温过高导致水生植物死亡
3.设计和制作生态缸的要求
4.小型生态缸(瓶)实验流程:
5.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
（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。
6.注意事项
★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)
【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
教材深挖：P80，非选择题第2题
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。请据图冋答下列问题。
（1）在该河流的AB段上，溶解氧大量减少的主要原因是什么？
（2）在该河流的BC段上，藻类大量繁殖的主要原因是什么？
（3）水中溶解氧含量逐渐恢复的主要原因是什么？
（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？
【答案】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。
(1)有机物的变化:在污水注入点有机物达到　　　,然后在
　　　　的作用下,逐渐减少。 (2)好氧性细菌的变化:随着 　　　　迅速增加达到最高值,随着有机物的减少其数量也逐渐下降。
最高
细菌
污水的注入
(3)溶解氧的变化:随着 　　　　的大量繁殖逐渐减少,随着
　　　　的增加而逐渐增多。
(4)藻类变化:随着　　　　被分解成无机物,数量逐渐增加,随着
　　　　的减少其数量下降。
(5)无机物的变化:随着　　　　的分解逐渐增加,随着　　　　的大量繁殖而减少。
好氧细菌
藻类
有机物
无机物
有机物
藻类
例1.(2021·江西高考模拟)我国科学家利用遥感监测技术,发现全球已有63%的大型湖库水体呈富营养化状态。回答下列相关问题:(1)水体被生活污水(含大量有机物)轻度污染,水中溶解氧的含量在最初一段时间会　　　　(上升/下降),原因是 　。
(2)生活污水轻度污染一段时间后,藻类数量会大量上升,原因是 　。
(3)如果生活污水严重,超出了水体生态系统的　　　　能力,蓝藻等过量繁殖,溶氧量又无法恢复,水体中生物大量死亡,这就是水体的富营养化现象。
下降
生活污水中的有机物被微生物大量分解,这个过程中消耗大量溶解氧(或:有机物增多导致细菌大量繁殖,耗氧增多)　
生活污水中有机物分解产生大量无机盐(和CO2),为植物的繁殖提供了养料(有利于植物繁殖)。(关键词“无机盐”)
自我调节
（1）鱼塘大量投饵后，水体常会出现有害的硫化物，这些硫化物最可能是饵料中的 分解产生的．
例2.(2016·江苏高考)高密度水产养殖常会引起池塘水体富营养化，影响养殖．如图为利用稻田生态系统净化鱼塘尾水的示意图，箭头所指为水流方向．请回答下列问题：
蛋白质
（2）图示系统在实现了水资源循环利用的同时，鱼塘富营养化还为水稻生长提供了一定的 元素营养．
N、P
（3）为调查图中稻田害虫的发生状况，可采用 ，分别统计
的种群密度．为修复长期使用农药导致有机物污染的稻田，向土壤中投放由多种微生物组成的复合菌剂，土壤有毒物质的减少有利于增加稻田动物的种类，降低了 的优势度．某种农药降解菌分解农药的能力不同，体现了 多样性．
五点取样法
各种害虫
害虫
基因
（4）通过稻田净化，B处水样中可溶性有机物浓度比A处显著下降，其主要原因是稻田中的 （填序号）微生物的分解作用．稻田中物种的丰富度较低，丰富度是指 ．
①好氧 ②光合放氧 ③厌氧 ④兼性厌氧
例2.(2016·江苏高考)高密度水产养殖常会引起池塘水体富营养化，影响养殖．如图为利用稻田生态系统净化鱼塘尾水的示意图，箭头所指为水流方向．请回答下列问题：
①③④
群落中物种数目的多少
（5）出现藻类水华的鱼塘尾水流经稻田后，B处水样中藻类数量大大减少．从生态学角度分析，藻类数量减少的原因有 .
竞争光照和营养、动物摄食、微生物产生杀藻物质等
练习与应用
一、概念检测
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
√
√
B
练习与应用
一、概念检测
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
练习与应用
二、拓展应用
某江南水乡小城，曾经是一派小桥、流水、人家的怡人景象。几百年来，当地百姓在河流上 游淘米洗菜，在下游洗澡洗衣，河水的水质一直保持良好。20世纪70年代，由于大量生活污水和工业废水排入河道，水质恶化。20世纪90年代, 当地采取措施对工业废水排放进行控制，同时将河道支流很多入水口封闭以减少污水流入，河道内水量减少、河水流速降低，水质仍然较差。
练习与应用
二、拓展应用
请基于对生态系统稳定性的认识，回答以下问题。
1.当地百姓在河流中淘米洗菜，洗澡洗衣, 为什么河水仍能保持清澈？
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。
生态系统具有抵抗力稳定性，当河水受到轻微污染(如淘米洗菜、洗澡洗衣等)时，河水能通过物理沉降、化学分解和微生物分解，很快消除污染，因此河水仍能保持清澈。
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？
练习与应用
二、拓展应用
请基于对生态系统稳定性的认识，回答以下问题。
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、在某些区段人工増氧、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；加强执法检査；
一、选择题
4.毛竹与榜树、苦楮等阔叶树形成的混交林，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
复习与提高
复习与提高
二、非选择题
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。因为喷酒高效农药、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，由于棉铃虫和赤眼蜂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。
复习与提高
二、非选择题
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。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，捕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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