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(共30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
问题情境
紫茎泽兰原产于中美洲。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。
讨论：
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、引入紫茎泽兰后是不是一定会导致当地生态系统被破坏？
不一定
3、可以采取什么样的措施抑制紫茎泽兰的疯长？
引入天敌、栽培竞争植物、人工进行清除等
4、你怎么看待用引入天敌或栽培竞争植物这种清除紫茎泽兰的生物方式？
可能会带来新的物种入侵，影响当地的生态平衡，需评估其安全性后再进行防治
泽兰实蝇
一、生态平衡
(1)概念：
生态系统的 和 处于相对稳定的状态，就是生态平衡。
组成成分
营养结构
非生物物质和能量
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）
结构
功能
生态平衡
（2）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：
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
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。
生产者制造的有机物的量 =其他生物利用的有机物的量
群落总生产量
（光合作用）
群落总呼吸量
相对值
演替进程（时间）
O
早期阶段
成熟阶段
由此可见，生态系统平衡并不是指生态系统一成不变，而是一种动态的平衡
那么，这种动态平衡是通过什么调节机制来实现的呢？
兔子数量增加
狼增加
草减少，生存空间和资源减少
兔子数量减少
草增加，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
（3）生态系统平衡的调节机制
实例1：草地上，兔、草、狼之间数量的调节过程示意图
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
（3）生态系统平衡的调节机制
实例2：森林群落内部的调节示意图
上述生态系统都遭到了破坏或干扰，而对抗这种破坏或干扰，使生态系统恢复平衡的调节机制，就是负反馈机制
负反馈
是指在一个系统中，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
系统
工作效果
反馈信息
反馈调节
补充：正反馈调节的过程
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
模型
鱼等生物死亡
尸体腐烂
湖泊污染
（+）
（+）
（+）
结果：使生态系统远离平衡状态
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）
掠夺式开发后的黄土高原
美丽的呼伦贝尔草原
反馈调节
负反馈调节的意义
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。
生态系统的自我调节能力是无限的吗？
生态系统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破坏。
黄土高原由于植被破坏造成水土流失
(1)概念：生态系统　　　　　　自身结构与功能处于　　　平衡状态的能力。生态系统的稳定性，强调的是生态系统维持　　　　　的能力。
维持或恢复
相对
生态平衡
二、生态系统的稳定性
（2）调节机制：
自我调节能力是有限的
生态系统的稳定性
原因
基础
抵抗力稳定性
恢复力稳定性
自我调节能力
负反馈调节
生态系统的稳定性
生态系统 并使自身的结构与功能 的能力
抵抗干扰，维持原状
干扰
蝗虫采食下，草原植物再生能力增强，尽可能减缓种群数量的下降
当遭遇持续的干旱气候时，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
抵抗外界干扰
保持原状(不受损害)
1、抵抗力稳定性
(2).类型
受到破坏，恢复原状
生态系统在 后 的能力
森林局部火灾
若干年后恢复原状
干扰
受到外界干扰因素的破坏
恢复到原状
2、恢复力稳定性
抵抗力稳定性较_____
抵抗力稳定性较_____
恢复力稳定性较_____
恢复力稳定性较_____
1)在同一个生态系统中，抵抗力稳定性与恢复力稳定性的关系： 。
低
高
低
高
森林生态系统
人工林生态系统
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
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。
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
3.特点
抵抗力稳定性
稳定性
营养结构复杂程度
恢复力稳定性
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
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。
【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？
1、在同一个生态系统中，抵抗力稳定性与恢复力稳定性的关系： 。
3.特点
往往相反
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
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，难度极大！
自身净化作用
自身净化作用不足以消除
恢复
恢复力稳定性遭到破坏，
难以自动修复
轻微污染
重度污染
生态系统的自我调节能力是有限的
3.特点
2、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
4.生态系统稳定性的数学模型
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：
y值大，说明抵抗力稳定性弱，反之，抵抗力稳定性强
2)y值的大小表示：
3)x值的大小表示：
恢复到原状所需时间
x值大，说明恢复力稳定性弱，反之，恢复力稳定性强
4)曲线与正常作用范围之间所夹的面积表示：
总稳定性的强弱（TS）
一个外来干扰使生态系统偏离正常作用范围的大小（波动大小）
生态系统功能正常的作用范围
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三.提高生态系统的稳定性1.意义031)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.措施03
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)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。
探究·实践
设计制造生态缸，观察其稳定性
制作生态缸，观察其稳定性
探究.实践
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：
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。
书本P78
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
放入植、动物
密封生态缸
放置生态缸
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（组分及营养级之间的比例要合适）
每周定时观察生态缸中生物种类和数量变化（存活多数），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
制作生态缸，观察其稳定性
探究.实践
含有 有机物、分解者（微生物）
散射光？
避免温度过高影响
4.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
生态缸的材料必须 .　
②保持生态缸内温度；③便于观察
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 .
选择的动物不宜太多，不宜太大
封闭
生命力
透明
小
大
适宜
空间
散射光
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
减少对氧气的消耗，
防止生产量小于消耗量
5．观察记录
（1）生态缸中成分齐全，但生物只能存活一段时间，为什么？
（2）不同的生态缸中生态系统的稳定性时间有长有短，为什么？
观察指标:
生态缸中生物的生存状况和存活时间
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。
组分及营养级之间的比例不同，培养条件不同等
6．结果分析
结构比较简单，自我调节能力差
（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。
7．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)各组分应保持适宜的比例.
(1)源源不断的能量输入;
知识小结导图

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