资源简介

(共22张PPT)
第3章 生态系统及其稳定性
第5节 生态系统的稳定性
02
生态平衡
03
生态系统的稳定性
04
抵抗力稳定性和恢复力稳定性
05
提高生态系统的稳定性
01
学习目标
设计生态缸并观察其稳定性
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
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。
问题探讨
凤眼莲
加拿大一枝黄花
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。
虽然地球上许多生态系统不时受到外来干扰，但是只要这种干扰没有超过限度，生态系统就能够通过自我调节得以恢复，长期处于生态平衡的状态。
过渡
生态平衡
概念
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。
处于生态平衡的生态系统的特征
生态系统的各组分保持相对稳定
结构平衡
功能平衡
收支平衡
生产—消费—分解的生态过程正常进行，保证物质循环、能量流动，生物个体持续发展和更新。
一定时间内的物质输入量或物质输出量相对稳定，且两者大致相等。处于生态平衡时，植物在一定时间内通过光合作用制造的有机物的量是相对稳定的。
生态平衡
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？
群落总生产量和总呼吸量趋于稳定，且相对接近。
群落在物质、能量的输入和输出上趋于达到平衡状态。
收支
平衡
一定时间内的物质输入量或物质输出量相对稳定，且两者大致相等。处于生态平衡时，植物通过在一定时间内光合作用制造的有机物的量是相对稳定的。
生态平衡
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。
生态平衡
生态平衡的调节机制 —— 负反馈调节
实例2:
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。
植物大量生长
林下枝叶积累
火灾导致植物减少
无机土壤养料增加
阳光充足
种子萌发、幼苗生长迅速
植被逐渐恢复
生态平衡
生态平衡的调节机制 —— 负反馈调节
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。
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。
生态系统中普遍存在负反馈调节，它是生态系统具有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。
思考:生态系统的自我调节能力是无限的吗？
当干扰因素的强度超过一定限度时，生态系统的自我调节能力迅速丧失，生态系统就到了难以恢复的程度。
生态系统的自我调节能力是有一定限度的。
生态系统的稳定性
生态系统的稳定性:把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。
生态系统具有稳定性强调的是生态系统维持生态平衡的能力。
一般来说，生态系统的组分越多，食物网越复杂（营养结构复杂），其自我调节能力就越强，抵抗力稳定性也越强。
抵抗力稳定性和恢复力稳定性
抵抗力稳定性
1.概念：生态系统_____外界干扰并使自身的结构与功能________（不受损害）的能力。
抵抗
保持原状
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
2.特点：
生态系统成分越多
营养结构越复杂
自我调节能力越大
抵抗力稳定性越高
1.概念：生态系统在受到外界干扰因素的_____后____________的能力。
破坏
恢复到原状
遭到破坏，恢复原状
2.特点：
生态系统成分越少
营养结构越简单
自我调节能力越弱
恢复力稳定性一般越高
抵抗力稳定性和恢复力稳定性
恢复力稳定性
一般来说，生态系统的抵抗力稳定性越高，恢复力稳定性往往越低。两者呈负相关，主要与生态系统的生物种类的数量和营养级的复杂程度有关。
思考：结构简单的生态系统，抵抗力稳定性一定低，恢复力稳定性一定高吗？
特例
极地苔原（冻原）生态系统
生存条件极其恶劣：生产者主要是地衣，其他生物直接或间接依靠地衣生活。地衣大面积破坏，生态系统会崩溃。
生物种类______；
营养结构______；
自我调节能力______；
少
简单
弱
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！
如果要对一个生态系统稳定性的两个方面进行比较，则必须强调他们所处的环境条件。
抵抗力稳定性和恢复力稳定性
抵抗力稳定性和恢复力稳定性
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；
抵抗力稳定性和恢复力稳定性
生态系统在受到不同程度的干扰(破坏)后，其恢复速度与恢复时间是不一样。
①干扰强度小，恢复力稳定性强
②干扰强度大，恢复力稳定性弱
河流与土壤被有毒物质轻微污染，通过自净作用，可以很快恢复到接近原来的状态。
河流与土壤被有毒物质重度污染，这些河流或土壤的恢复力稳定性就破坏了。
热带雨林在遭到严重砍伐，草原经过极度放牧后，它们恢复原状的时间漫长，难度大。
思考: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: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呢？
提高生态系统的稳定性，维持生态平衡，特别是对人类的生存和发展有利的平衡，才能持续不断地满足人类生活所需，处于这样生态平衡的生态系统才能够使人类生活与生产的环境保持稳定。
课本思考题
提高生态系统的稳定性
提高生态系统稳定性的意义：
(1)可以持续不断地满足人类生活所需;(2)使人类生活与生产的环境保持稳定
提高生态系统稳定性的措施：
1、控制对生态系统的干扰强度，在不超过生态系统自我调节能力的范围内，合理适度地利用生态系统。
2、对人类利用强度较大的生态系统，应给予相应的物质、能量投入，保证生态系统内部结构与功能的协调。
设计生态缸及观察其稳定性
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(非生物环境、生产者、消费者、分解者)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之间的合适比例。
③应当注意，人工生态系统的稳定性的稳定性是有条件的，也可能是短暂的。
设计要求及目的
设计要求 目的
生态缸必须是封闭的
生态缸中投放的几种生物必须具有很强的生活力，种类齐全（具有生产者、消费者和分解者）
生态缸的材料必须透明
生态缸宜小不宜大，缸中的水量应适宜，要留出一定的空间
生态缸的采光应使用较强的散射光
选择动物不宜过多，个体不宜太大
防止外界生物或非生物因素的干扰
使生态缸中的生态系统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，且使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，防止氧气的产生量小于消耗量
设计生态缸及观察其稳定性
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？
生产者：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。
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。
设计生态缸及观察其稳定性
（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？
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。
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。
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。
河流中生物大量死亡，该生态系统的稳定性遭到破坏。
课本课后习题
总结

展开更多......

收起↑