资源简介

(共42张PPT)
第 5 节
生态系统的
稳定性
核心素养
通过分析生态系统的稳定性，建立生命系统的稳态观。
生命观念
生态系统的稳定性
分析生态系统的抵抗力稳定性、恢复力稳定性与总稳定性的关系曲线，培养运用科学思维分析问题、解决问题的能力。
科学思维
通过“设计并制作生态缸，观察其稳定性”的实验，提高实验设计和动手操作及观察、分析能力。
科学探究
通过学习生态系统稳定性的重要性等知识，关注人类活动对生态系统的影响。
社会责任
课标要求
以结构与功能观，理解生态平衡的内涵、特征。
01.
结合具体实例的分析，通过模型构建明确生态系统的自我调节，强化生命系统的稳态与平衡观，培养科学思维。
02.
理解生态系统抵抗力稳定性和恢复力稳定性的概念、区别与联系，解决实际问题，强化社会责任。
03.
尝试设计并制作生态缸并观察其稳定性，培养科学探究能力。
04.
新课导入
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。
讨论
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
泽兰实蝇
繁殖、适应能力很强，没有天敌等制约因素。
新课导入
紫茎泽兰
植物 1998 2003 2006 2009 2011 2012
科数 36 33 27 18 17 16
种数 98 90 84 47 38 35
有研究人员调查 1998~2012 年间，紫茎泽兰对云南松林生物多样性的影响，如下表所示：
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。
思考讨论
2. 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？
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。
1. 当地生态系统的结构和功能会发生变化吗？为什么？
物种数量减少，营养结构变简单，物质循环、能量流动等生态系统的功能受到严重影响。
新课导入
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。
新课导入
千百年来，虽然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，生态系统就能够通过自我调节得以恢复，从而维持相对稳定的结构和功能。
如何定义生态系统的结构和功能处于相对稳定的状态？
从群落演替的角度分析，如果气候条件没有剧烈变化，此地未来还会发生显著的变化吗？为什么？
生态平衡
生态系统的结构和功能处于 的一种状态。
概念
特征
相对稳定
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。
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。
① 结构平衡。
生态系统的各组分保持相对稳定。
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。
思考
这种动态平衡是通过什么调节机制实现的呢？
负反馈调节
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抑制，它可使系统保持稳定。
概念
实例
群落内部负反馈调节的实例
请试着以草、兔、狼之间的关系来解释负反馈调节。
负反馈调节
狼减少
草增加，兔的生存空间和资源增加
兔子数量增加
兔子数量减少
草减少，兔的生存空间和资源减少
狼增加
（-）
（-）
（-）
（+）
（+）
（+）
（+）
（+）
负反馈调节
火灾
种群密度降低
阳光、养料充足
种子萌发，长成新植株
种群密度升高
（-）
正反馈调节
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。
实例
模型
湖泊污染
鱼等生物死亡
尸体腐烂
（+）
（+）
（+）
结果
使生态系统
平衡状态。
远离
两种反馈的调节模型
原方向
发生偏离
更加偏离
错上加错
原方向
发生偏离
回到原来方向
改邪归正
正反馈调节
负反馈调节
意义
负反馈调节
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。
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！
负反馈调节在生态系统中有何意义？
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 平衡状态的能力。
概念
内容
包括 稳定性和 稳定性。
相对
抵抗力
恢复力
为什么生态系统具有稳定性，原因是什么？
生态系统具有一定的自我调节能力。
生态系统的自我调节能力
生态系统的自我调节能力的基础是 反馈调节。
基础
限制
生态系统的自我调节能力是 的。
负
有限
如何正确理解这句话的含义呢？
你可以想到生活中哪些实例来解释？
自我调节能力是有限的
分析下面的两幅图片，有何感想？
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。
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
生态系统抵抗外界干扰并使自身结构与功能保持原状 （不受损害）的能力。
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，叫作恢复力稳定性。
对比分析
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。
森林生态系统
三江源地区的草原生态系统
对比分析
森林生态系统往往要比三江源地区的草原生态系统更稳定。
森林生态系统包含的生物成分较多
营养结构越复杂
自我调节能力越大
小结
一般来说，生态系统中的组分越多，食物网越复杂，其自我调节能力就越强，抵抗力稳定性就越高。
反之，生态系统的组分越少，食物网越简单，其自我调节能力就越弱，抵抗力稳定性较差。
对比分析
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。
比较热带雨林和草原在受到损害后，哪一个恢复得更快？
草原
小结
一般来说，生态系统中的组分越多，食物网越复杂，其自我调节能力就越强，恢复力稳定性越弱。
反之，生态系统的组分越少，食物网越简单，其自我调节能力就越弱，恢复力稳定性较高。
列表比较
少
简单
弱
低
高
多
复杂
强
高
低
人工林 热带雨林
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
组别
项目
抵抗力稳定性 恢复力稳定性
区 别 实质
核心
影响 因素
图像
列表总结
抵抗干扰，保持原状
受到破坏，恢复原状
生态系统中组分越多，食物网越复杂，其自我调节能力就越强，抵抗力稳定性越高
生态系统中组分越少，营养结构越简单，恢复力稳定性越高
保持自身结构和功能相对稳定
恢复自身结构和功能相对稳定
抵抗力稳定性
稳定性
一般为负相关关系
恢复力稳定性
营养结构复杂程度
特例分析
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。
北极冻原生态系统的抵抗力稳定性和恢复力稳定性如何？
都很差
生态系统稳定性的数学模型
① 图中两条虚线之间的部分表示___________________________________。
② y表示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_____，反之，抵抗力稳定性______。
受到相同干扰时，草原生态系统的 y 值______热带雨林生态系统。
生态系统功能的正常作用范围
弱
强
大于
生态系统稳定性的数学模型
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____，反之，恢复力稳定性____。
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
强
弱
类比分析
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。
研究意义
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？
可以提高生态系统的稳定性，维持生态平衡。
① 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。
② 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。
提高生态系统稳定性
我们该采取哪些措施提高其稳定性？
措施
原则
封山育林、休牧育草、围栏封育
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。保证生态系统内部结构与功能的协调
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
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。
目的要求
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。
人工生态系统的稳定性是有条件的，也可能是短暂的。
注意事项
设计要求
设计要求 相关分析
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
生态缸的材料必须透明
要采用散射光
生态缸中的水不满，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，便于观察
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
注意事项
(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。
实验材料
1cm 厚的玻璃板 4~5m2，粘胶足量，或者其他可用于制作生态缸的比较大的器皿。
石块、沙土、含腐殖质较多的土、鹅卵石、假山石等，自来水。
鼠妇、蚰蜒、地鳖、蚯蚓、蜗牛、虾、小鱼、小乌龟等；黑藻、金鱼藻、苔藓、铁线蕨、浮萍、珍珠草、鸭跖草、马齿苋、金鱼花、罗汉松、翠云草等。
无机环境
生物种类
操作步骤
3. 在土坡上放几块有孔的假山石，可作为小动物栖息的场所。
4. 向缸内倒人自来水，水位高5~10cm，在水中放几块鹅卵石。
1. 用玻璃板和粘胶制作生态缸的框架。
2. 在生态缸内底部的一侧铺垫几块石块作为基垫，再铺上一层颗粒较细的沙土，厚度为5~15cm，在沙土上铺一层含腐殖质较多的土，厚度为5~10cm，铺垫好的土和石块整体呈坡状。
操作步骤
5. 在土坡上选择苔藓、铁线藤、鸭蹈草、马齿苑、罗汉松、翠云草等进行种植，放入鼠妇、蜓、虾蝴、蜗牛等小动物；在水中放入浮萍、金鱼藻等水生植物，放人虾、小鱼和小乌龟等小动物。
6. 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。
7. 每个星期至少观察一次生态缸内生物种类及数量的变化，并且进行记录。
实验结论
（1）人工生态系统可以保持较长时间的相对稳定，但不永久。
（2）人工生态系统的稳定性是有条件的。
知识小结
1. 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。它具有结构平衡、功能平衡和收支平衡的特征。
2. 负反馈调节是生态系统具备自我调节能力的基础。
3. 生态系统的稳定性是其维持或恢复自身结构与功能处于相对平衡状态的能力。
4. 生态系统的稳定性包括抵抗力稳定性和恢复力稳定性。
5. 一般来说，生态系统中的组分越多，食物网越复杂，其自我调节能力越强，抵抗力稳定性就越高，恢复力稳定性就越低。
判断对错
1．一般地说，生态系统的成分越单一，营养结构越简单，自我调节能力就越小，抵抗力稳定性就越低。 (　　)
2．生态系统的自我调节能力表现在自身净化作用、群落内部的负反馈调节和生物群落与无机环境之间的负反馈调节等方面。(　 　)
3．生态平衡并不是指生态系统一成不变，而是一种动态的平衡。
(　　)
4．生态系统内部结构与功能的协调，可以提高生态系统稳定性。
(　　)
5．在一块牧草地上栽种乔木树林后，其恢复力稳定性下降。(　 　)

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