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3.5 生态系统的稳定性
2课时
【本节聚焦】
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？
导入——问题探讨
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. 当地生态系统的结构和功能会发生变化吗
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。
像这样的入侵种，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
4部分
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
这些生态系统哪个处于生态平衡？
生态平衡的特征有哪些？
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：生态系统各组分保持相对稳定。
呼伦贝尔草原
非生物物质和能量
生产者
消费者
分解者
生态系统
的结构
组成成分
营养结构
食物网
食物链
交织
一、生态平衡与生态系统的稳定性
2.生态平衡特征：
物质循环
能量流动
信息传递
载体 动力
生态系统
的功能
生物圈二号
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。
（2）功能平衡：
一、生态平衡与生态系统的稳定性
2.生态平衡特征：
（3）收支平衡 :
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
科学家通过测量和数学模拟，绘制了初生演替过程中群落总初级生产量和总呼吸量的变化曲线图，据图回答下列问题。
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
【思考】据图分析，在成熟阶段，群落的总生产量和总呼吸量呈现怎样的趋势？这说明了什么？
总生产量≈总呼吸量，且趋于稳定
说明群落在输入和输出上趋于平衡状态，即生态系统表现为收支平衡。
这种动态平衡是通过什么调节机制实现的呢？
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。
一、生态平衡与生态系统的稳定性
任务1：请同学们自主阅读教材P74，小组合作思考讨论完成问题。
3.生态平衡的调节机制：
1.尝试用文字、箭头等符号分析：案例1：草原上草、野兔、狼的种群数量是如何逐步达到稳定的？
2.尝试用文字、箭头等符号分析：案例2：森林局部大火过后，为什么植株能较快生长？
一、生态平衡与生态系统的稳定性
3
生态平衡的调节机制
(1)生态系统中的调节实例1：草地上草、兔、狼之间的调节
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。
森林面貌遭到破坏
种子萌发,幼苗生长
森林植被大量生长
郁闭，林间阳光减少
枯枝落叶增多
火灾
阳光、养料充足
（一）
（一）
3
生态平衡的调节机制
(2)生态系统中的调节:实例2：生物与无机环境之间的调节
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。
（1）概念：
（2）模型图：
发生偏离
回到原来方向
调节稳态
负反馈调节
原方向
“改斜归正”
（3）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。
一、生态平衡与生态系统的稳定性
鱼等生物死亡
尸体腐烂
湖泊严重污染
（+）
（+）
（+）
发生偏离
更加偏离
破坏稳态（错上加错）
原方向
正反馈调节
正反馈调节
【拓展延伸】
结果：
使生态系统远离平衡状态
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。
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
什么是生态系统的稳定性？
（2）调节机制:
生态系统的稳定性
自我调节能力是有限
掠夺式开发后的黄土高原
二、抵抗力稳定性和恢复力稳定性
1.生态系统的稳定性
（1）概念:
生态系统 或 自身结构和功能处于相对平衡状态的能力。
维持
恢复
抵抗力稳定性
恢复力稳定性
基础
负反馈调节
原因
自我调节能力
蝗虫采食下，草原植物再生能力增强
干旱时树木扩展根系的分布空间
任务2： 阅读课本P75-76,找出抵抗力稳定性与恢复力稳定性的概念及实例，判断下列资料体现了生态系统的哪种稳定性？
生态系统本身对外界干扰具有一定的抵抗力
生态系统具有恢复原状的能力
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
2.抵抗力稳定性
（1）概念：生态系统 并使自身的结构与功能 的能力。
抵抗外界干扰
保持原状
核心：抵抗干扰，（保持）维持原状
（2）规律：
干扰
思考：下列哪个生态系统的抵抗力稳定性更强？
北极冻原生态系统
热带雨林
北极冻原
热带雨林
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
二、抵抗力稳定性和恢复力稳定性
3.恢复力稳定性
干扰
（1）概念：生态系统在 后 的能力。
受到外界干扰因素的破坏
恢复到原状
核心：受到破坏，恢复原状
思考：如果热带雨林生态系统和草原生态系统发生同等强度的火灾，哪个容易恢复到原状？
热带雨林
草原
（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
恢复力稳定性就越低
二、抵抗力稳定性和恢复力稳定性
4.稳定性的特点
思考1：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？
低
低
高
(1) 二者关系往往(通常）相反，抵抗力稳定性就越高，恢复力稳定性越低.
抵抗力稳定性较 .
高
恢复力稳定性较 .
抵抗力稳定性较 .
恢复力稳定性较 .
稳定性
营养结构复杂程度
0
抵抗力稳定性
恢复力稳定性
（1）一般呈 关系。
（2） 共同维持
生态系统的稳定。
负相关
相互作用
二、抵抗力稳定性和恢复力稳定性
【思考】对于一个生态系统来说，抵抗力稳定性越低，恢复力稳定性一定越高吗？
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。
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
4.稳定性的特点
思考2：生态系统在受到不同程度的干扰或破坏后，恢复速度和恢复时间一样？
河流受到轻微的污染时，能通过自身净化（如物理沉降、化学分解和微生物分解），可以很快恢复到接近原来的状态。
如果被有毒物质重度污染，自身的净化作用已不足以消除大部分有毒物质，恢复力稳定性被破坏，恢复原状的时间漫长，难度极大。
(2)生态系统在受到不同程度的干扰或破坏后，恢复速度和恢复时间不一样。
二、抵抗力稳定性和恢复力稳定性
【模型构建】生态系统的抵抗力稳定性、恢复力稳定性和总稳定性的关系
生态系统的功能
时间
TS
y
x
干扰
正常作用范围
① y：表示一个外来干扰使生态系统偏离正常范围（两虚线之间）时，偏离范围的大小可以作为
稳定性的定量指标。
(y越大 稳定性越 ；反之越强)
② x：表示生态系统从破坏到恢复所需要的时间。x的大小可作为 稳定性的定量指标。
(x越大 稳定性越 ；反之越强)
③TS：表示曲线与正常范围之间所围成的面积，可作为____稳定性的定量指标。（TS的面积越大，说明这个生态系统的总稳定性____）
抵抗力
低
抵抗力
恢复力
低
恢复力
低
总
二、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的比较：
抵抗力稳定性 恢复力稳定性
区 别 实质 _____自身结构和功能相对稳定 _____自身结构和功能相对稳定
核心
影响 因素
模型 保持
恢复
抵抗干扰，保持原状
受到破坏，恢复原状
生物种类越多、营养结构越复杂
→自我调节能力越强
→抵抗力稳定性越高
生物种类越少、营养结构越简单
→自我调节能力越弱
→恢复力稳定性越高
稳定性
营养结构复杂程度
抵抗力稳定性
恢复力稳定性
注意: 对于环境条件极其恶劣的生态系统，如北极苔原生态系统，其抵抗力稳定性和恢复力稳定性都较低！
二、抵抗力稳定性和恢复力稳定性
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）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。
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、能量的投入，保证生态系统内部结构与功能的协调。
合理放牧
适量捕捞
农田施肥
防护林防风阻沙
2. 提高生态系统的稳定性的措施
三、提高生态系统的稳定性
探究·实践：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：
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进行组织，构建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。
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
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
4.生态缸设计注意事项：
探究·实践：设计制作生态缸，观察其稳定性
(1)生态缸中的生物只能存活一段时间。虽然生态缸中生态系统成分齐全，但其结构比较 ，自我调节能力 。
(2)不同的生态缸中生态系统的稳定性时间 。人工生态系统的稳定性是有条件的。
简单
差
有长有短
5.结果分析：
探究·实践：设计制作生态缸，观察其稳定性
6.讨论
② 生态缸的稳定性高还是低？为什么？
是，因为它具有生态系统的各个组成成分
低，因为生态缸中生物种类少，营养结构简单。
① 生态缸是不是一个生态系统？为什么？
③ 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
三者之间应保持适宜比例，以维持生态系统的相对稳定。
分解者
生产者
消费者
④ 生态缸经过多长时间后才能达到比较稳定的状态？
一般约1星期后等到缸内生物相互适应、相互依存后，生态缸才能达到比较稳定的状态
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。
⑤ 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？
探究·实践：设计制作生态缸，观察其稳定性

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