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人教版 选择性必修二
第三章 第5节
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？
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？
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问题探讨
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，即在确保利用泽兰实蝇的安全性后，再利用它进行防治。
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。
什么是生态平衡？
一、生态平衡与生态系统的稳定性
1、生态平衡
（1）概念:
生态系统的结构(组成和营养结构）和功能（三大功能）处于相对稳定的状态，就是生态平衡。
生态系统的组成成分
生态系统的营养结构
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）
一
生态平衡与生态系统的稳定性
这些生态系统哪些处于生态平衡？
处于生态平衡的生态系统具有哪些特征？
一、生态平衡与生态系统的稳定性
（2）生态平衡特征：
①结构平衡：
生态系统各组分（种类和数量）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。
群落总呼吸量
群落总生产量
(光合作用)
相对值
演替进程(时间)
早期阶段
成熟阶段
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。
生态平衡并不是指生态系统一成不变，而是一种动态平衡。
顶级群落
有机物积累量
3.这种动态平衡是通过什么调节机制实现的呢？阅读教材P74文字资料，完成思考与讨论。
讨论1：小组合作，尝试用文字、线框、箭头等符号简要描绘实例一和二中的调节过程。
任务一：思考与讨论
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
一
生态平衡与生态系统的稳定性
（3）生态平衡的调节机制：
负反馈调节
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。
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
一
生态平衡与生态系统的稳定性
（3）生态平衡的调节机制：
负反馈调节
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1P52
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
（3）生态平衡的调节机制：
负反馈调节
(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
(2)原因：
自我调节能力是有限的
基础
自我调节能力
负反馈调节
2、生态系统的稳定性
(3)类型：
抵抗力稳定性
恢复力稳定性
二、抵抗力稳定性和恢复力稳定性
资料1：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？
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。
1.概念
资料2：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？
二、抵抗力稳定性和恢复力稳定性
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。
1.概念
森林局部火灾
若干年后恢复原状
“野火烧不尽，春风吹又生”
1.为什么当地上游淘米洗菜，下游洗澡洗衣，水仍然很清澈？
任务二：阅读拓展应用（P77)讨论回答问题
生态系统具有抵抗力稳定性
河流轻微污染
物理沉降
化学分解
微生物分解
污染消除
生物种类和数量几乎不变
任务二：阅读拓展应用（P77)讨论回答问题
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，超出河水的自净能力。该生态系统被破坏，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。
(1).讨论： 比较森林生态系统和三江源地区的草原生态系统在两种稳定性表现上的差别，简要表述理由。
任务三：生态系统的稳定性之间的关系
二
抵抗力稳定性和恢复力稳定性
3.稳定性特点：
(1)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
热带雨林中，动植物种类繁多，营养结构非常复杂，假如其中的某种植食性动物大量减少，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。
抵抗力稳定性高
恢复力稳定性低
二、抵抗力稳定性和恢复力稳定性
任务三：生态系统的稳定性之间的关系
(2)请用数学模型来表示两种稳定性的关系。
稳定性
营养结构复杂程度
0
抵抗力稳定性
恢复力稳定性
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？
二
抵抗力稳定性和恢复力稳定性
3.稳定性特点：
(1)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。
在北极冻原生态系统中，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。
抵抗力稳定性低
恢复力稳定性低
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！
二
抵抗力稳定性和恢复力稳定性
3.稳定性特点：
(2)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不一样。
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
恢复力稳定性被破坏,难以恢复原貌
如图表示抵抗力稳定性、恢复力稳定性和总稳
定性的关系，据图分析回答下列问题：
(1)在受到干扰之前，曲线在正常范围内波动是由
于该生态系统具有　　　　　　　。
(2)热带雨林生态系统与草原生态系统相比，受到相同干扰时，草原生态系统的y值要　　　(填“大于”或“小于”)热带雨林的y值。
(3)x的大小可作为　　　　　　　强弱的指标，x值越大，说明恢复力稳定性越　　。
(4)TS表示曲线与正常范围之间所围成的面积，TS值越大，说明生态系统的总稳定性越　　。
自我调节能力
大于
恢复力稳定性
低
低
二
抵抗力稳定性和恢复力稳定性
抵抗力稳定性、恢复力稳定性和总稳定性之间的关系
图中两条虚线之间的部分表示生态系统功能正常的作用范围。
____表示一个外来干扰使之偏离这一范围的大小，偏离的大小可以作为抵抗力稳定性的定量指标。
____可以表示恢复到原状态所需的时间。大小可以作为恢复力稳定性的定量指标。
____表示曲线与正常范围之间所围成的面积，可作为总稳定性的定量指标。
m
n
TS
模型构建
(1)原因
①处于生态平衡的生态系统可以持续不断地满足人类　　　　　。
②处于生态平衡中的生态系统能够使人类生活与生产的　　　保持稳定。
(2)措施
①控制对生态系统的　　　　　，在不超过生态系统自我调节能力的范围内，　　　　　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　　　、　　　的投入，保证生态系统内部　　　与　　　的协调。
生活所需
环境
干扰强度
合理适度
物质
能量
结构
功能
三、提高生态系统的稳定性
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。
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。
3. 2014年初，三江源生态保护和建设二期工程启动。
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。
资料
封山育林、休牧育草、围栏封育
控制对生态系统的干扰强度
人工造林、人工种草、鼠虫害治理、“黑土滩”治理
给予相应的物质、能量的投入
措施
原则
如何为三江源地区制定措施提高其稳定性？
合理放牧
封山育林
适量捕捞
1.实验原理
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。
探究 实践：设计制作生态缸，观察其稳定性
四
设计制作生态缸，观察其稳定性
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
2、实验设计要求
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
（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
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。
3.问题分析
【提示】
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；等等。
3. 可以采取什么措施来改善该地河流水质？
很多同学都曾尝试设计制作过小生态缸，但有相当一部分同学的设计并不成功。下列相关叙述不正确的是
A.缸内各种生物之间应有营养上的联系
B.生态缸的稳定性与生物种类和数量的合理搭配有关
C.生态缸生态系统起始比较简单，演替必定使其越来越稳定
D.缸内加泥沙以提供分解者
√
课堂试炼
栖居在我国西双版纳的一群亚洲象有过一段北迁的历程，亚洲象沿途穿越了森林及农田等一系列生态系统。下列说法正确的是（ ）
A．亚洲象踩踏农田、采食玉米从而破坏了农田群落的季节结构
B．气候条件是影响亚洲象种群的非密度制约因素
C．亚洲象取食草本植物对其自身有利，对草本植物种群发展不利
D．与森林生态系统相比，农田生态系统的抵抗力稳定性较高
√

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