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第五节 生态系统中存在信息传递
第三章 生态系统
学习目标
1.解释生态系统通过自我调节维持动态平衡的主要机制
2.举例说明生态系统稳定性受到人或自然因素的影响
3.尝试设计与制作生态瓶
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。
问题探讨
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.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？
问题探讨
讨论：
2.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？
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。
生态系统主要通过反馈调节维持稳态
1
生态系统具有抵抗干扰保持稳态的能力
2
目录
生态系统在遭到外界干扰因素破坏时具有恢复稳态的能力
3
生态系统主要通过反馈调节维持稳态
1.稳态
生态系统内部各成分彼此相互协调、保持相对稳定的状态，是生态系统的一个很重要的特点
2.特征
（1）结构相对稳定：生态系统中动、植物种类及数量不是不变的，而是在一定范围内波动，但不会变化太大
（2）功能相对稳定：生物群落能量的输入量与输出量保持相对平衡
稳态是靠生态系统的自我调节来实现的
生态系统具有抵抗干扰保持稳态的能力
3.反馈调节
（1）概念
当生态系统中的某一成分发生变化时，它必然会引起其他成分出现一系列的相应变化，这些变化最终又反过来影响最初发生变化的那种成分，这个过程称为反馈调节
（2）类型
正反馈调节、负反馈调节
（3）生态平衡的调节机制
尝试用文字、线框、箭头等符号，简要描绘其中的调节过程。
生态系统主要通过反馈调节维持稳态
高原鼠兔
草
实例一
狼
实例二
森林
森林火灾
灾后恢复
实例1：
生态系统主要通过反馈调节维持稳态
兔子数量增加
狼增加
草减少，兔的生存空间和资源减少
兔子数量减少
草增加，兔的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。
实例2：
生态系统主要通过反馈调节维持稳态
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。
4.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。
（1）概念
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
生态系统主要通过反馈调节维持稳态
发生偏离
负反馈调节
回到原来方向
改邪归正
原方向
（2）负反馈调节的意义
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！
如果是正反馈调节生态系统，结局又是怎样？
生态系统主要通过反馈调节维持稳态
美丽的呼伦贝尔草原
5.正反馈调节
使生态系统常常远离稳态，对生态平衡有极大破坏作用
生态系统主要通过反馈调节维持稳态
鱼等生物死亡
尸体腐烂
湖泊污染
（+）
（+）
（+）
原方向
发生偏离
正反馈调节
偏离原来方向
错上加错
生态系统具有抵抗干扰保持稳态的能力
1.生态系统的自我调节能力
生态系统具有抵抗外界干扰，使自身的结构和功能保持原状的能力，这种能力被称为生态系统的自我调节能力。
2.基础：负反馈调节是自我调节的基础
干旱时树木扩展根系的分布空间
蝗虫采食下，草原植物再生能力增强
2.特点
生态系统中生物的种类和数量越多，食物网越复杂，自我调节能力就越强，抵抗外界干扰保持稳态的能力就越强，反之则越弱。
生态系统具有抵抗干扰保持稳态的能力
例如：热带雨林中，动植物种类繁多，营养结构非常的复杂，假如其中某种生物大量减少，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。
生态系统具有抵抗干扰保持稳态的能力
3.增强自我调节能力的措施
增加生态系统物种的多样性，可以增强内部结构与功能的协调性，提高生态系统的稳定性
生态系统在遭到外界干扰因素破坏时具有恢复稳态的能力
1.恢复稳态的能力
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
与抵抗干扰的能力作用相反
【例如】森林局部火灾后，仍能逐步恢复原状
森林火灾
灾后恢复
（3）特点
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。
生态系统在遭到外界干扰因素破坏时具有恢复稳态的能力
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！
生态系统的恢复稳态的能力是有一定限度的
生态系统在遭到外界干扰因素破坏时具有恢复稳态的能力
1.生态系统稳态的破坏
当外来干扰因素超过一定的限度，生态系统的自我调节功能本身就会受到损害，从而引起生态系统稳态的失调，甚至导致生态危机
2.生态危机
由于人类盲目活动而导致局部地区甚至整个生物圈结构和功能失衡，从而威胁到人类的生存
3.破坏因素：自然因素和人为因素
生态系统在遭到外界干扰因素破坏时具有恢复稳态的能力
【实例】
黄土高原植被破坏造成的后果
草原荒漠化
生态系统在遭到外界干扰因素破坏时具有恢复稳态的能力
3.提高生态系统稳定性的措施
（1）严格控制对生态系统的干扰程度。对生态系统的利用应该适度，不要超过生态系统的自我调节能力
（2）对人类利用强度较大的生态系统，应该实施相应物质和能量的投入，保证生态系统结构和功能的协调
（3）人类活动必须注意生态效益
防护林防风阻沙
合理放牧
用数学模型来表示两种稳定性的关系
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，恢复力稳定性较高。
比较抵抗力稳定性和恢复力稳定性
稳定性
营养结构复杂程度
抵抗力稳定性
恢复力稳定性
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，将生态系统具有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不同营养级生物之间的合适比例。
设计并制作生态瓶，观察其稳定性
3.制作流程
制作生态缸框架：用玻璃板和粘胶制作生态缸的框架
铺土：沙土在下，含腐殖质较多的土在上
注水：放几块有孔的假山石，作为小动物栖息场所，倒水
放入动植物：依据生物生活习性合理放置
密封生态缸
移置生态缸：将生态缸放置在光线良好的散射光下，避免阳光直射
观察记录：每周定时观察生态缸中生物的存活和水质变化情况
设计并制作生态瓶，观察其稳定性
设计并制作生态瓶，观察其稳定性
设计要求 目的
生态缸一般是封闭的 防止外界生物或非生物因素的干扰
生态缸中投放的几种生物必须具有很强的生命力，种类齐全 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
生态缸的材料必须透明 为光合作用提供光能；保持生态缸内温度；便于观察
生态缸宜小不宜大，缸中的水量应适宜，要留出一定的空间 便于操作；缸内储备一定量的空气
生态缸的采光用较强的散射光 防止水温过高导致水生植物死亡
选择动物不宜过多，个体不宜太大 减少对氧气的消耗，防止氧气的产生量小于消耗量
4.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
设计并制作生态瓶，观察其稳定性
课堂小结
生态系统通过自我调节维持稳态
稳定性的表现
负反馈调节
调节方式
稳态
抵抗干扰的能力
恢复稳态的能力
特征
自我调节
制作生态瓶
正反馈调节
1.反馈调节在维持生态系统的稳态中发挥了极其重要的作用。下列叙述错误的是( )
A.负反馈是生态系统自我调节能力的基础
B.正反馈通常对生态系统有着极大的破坏作用
C.在群落与非生物环境之间不存在负反馈调节
D.捕食者和被捕食者的数量变化能体现群落内的负反馈调节
解析：在群落与非生物环境之间也存在负反馈调节。例如,一场火灾后,森林中种群密度降低,但是由于阳光充沛、土壤中无机养料增多,许多种子萌发后,迅速长成新的植株。
课堂小测
C
2.生态系统的稳定性包括抵抗力稳定性和恢复力稳定性，有关两者之间关系的分析，正确的是( )
A.生态系统的抵抗力稳定性和恢复力稳定性只与物种丰富度相关
B.生态系统的维持和恢复都是通过其营养结构内部的调节实现的
C.北极苔原生态系统抵抗力稳定性和恢复力稳定性都低
D.热带雨林生态系统抵抗力稳定性和恢复力稳定性都高
解析：A、生态系统的抵抗力稳定性和恢复力稳定性不仅与物种丰富度相关，也与无机环境相关，A错误。B、生态系统的营养结构是食物链和食物网，生态系统的维持和恢复是通过生物与生物之间、生物与环境之间相互作用而实现，B错误。C、北极苔原生态系统物种丰富度低，环境条件恶劣，其抵抗力稳定性和恢复力稳定性都低，C正确。D、热带雨林生态系统的抵抗力稳定性高、恢复力稳定性低，D错误。故选C。
C
3.某生物兴趣小组设计了一个生态缸，来观察该人工生态系统的稳定性，下列有关该生态系统叙述正确的是( )
A.应将该生态缸开盖，置于室内通风、光线良好的地方，但要避免阳光直射
B.流入分解者的有机物中的能量都直接或间接来自于第一营养级固定的能量
C.一定时间内，全部生产者固定的能量等于全部消费者和分解者获得的能量之和
D.该生态系统中的物质循环、能量流动、信息传递都是沿食物链进行的
解析：A、生态缸密封后应放置在通风、光线良好的地方，但要避免阳光直射，以免温度过高杀死生态瓶内的生物，A错误；B、流入分解者的有机物中的能量属于某营养级或其上一营养级同化量的一部分，都直接或间接来自第一营养级固定的能量，B正确；C、因每个营养级都有一部分能量因呼吸作用散失，所以一定时间内，全部生产者固定的能量应大于全部消费者和分解者获得的能量之和，C错误；D、该生态系统中的物质循环、能量流动都是沿食物链进行的，但信息传递一般是在生态系统各组成成分之间双向传递的，D错误。
B
Thanks
生活如诗，意境深远，绚丽多彩

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