资源简介

(共37张PPT)
3.5生态系统的稳定性
学习目标
概述生态平衡的概念及特征。
阐明生态系统通过自我调节来维持平衡，概述负反馈调节机制。
举例说明抵抗力稳定性和恢复力稳定性。
情境导入
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。
情境导入
讨论1：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？
紫茎泽兰的繁殖和适应能力强，在入侵地没有天敌等因素的制约。
讨论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？
可以起效，因为泽兰实蝇是专食性天敌，但是需要警惕造成新的外来物种入侵。一定在确保利用泽兰实蝇的安全性后，再利用它进行防治。
生态平衡与生态系统的稳定性
生态平衡：生态系统的结构和功能处于相对稳定的一种状态。
概念：
特征：
结构平衡：生态系统各组分保持相对稳定
呼伦贝尔的草原
大兴安岭的森林
生态平衡与生态系统的稳定性
特征：
②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
群落总生产量和总呼吸量的变化曲线图
资料
思考：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？
总生产量和总呼吸量均趋于稳定，且相对值接近。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。
生态平衡与生态系统的稳定性
③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
特征：
这种动态平衡是通过什么调节机制实现的呢？
生态平衡与生态系统的稳定性
生态平衡的调节机制：
实例二
森林
森林火灾
灾后恢复
请解释森林火灾多发的原因和灾后恢复的过程。
高原鼠兔
禾本科、莎草科、豆 科
香鼬
实例一
请解释鼠兔的数量能够维持相对稳定的原因。
生态平衡与生态系统的稳定性
尝试用文字、线框、箭头等符号，任选一个实例，简要描绘其中的调节过程。
实例1：
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。
生态平衡与生态系统的稳定性
尝试用文字、线框、箭头等符号，任选一个实例，简要描绘其中的调节过程。
实例2：
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。
生态平衡与生态系统的稳定性
生态平衡的调节机制——负反馈调节
（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。
发生偏离
负反馈调节
回到原来方向
改邪归正
原方向
生态平衡与生态系统的稳定性
生态平衡的调节机制——负反馈调节
（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？
美丽的呼伦贝尔草原
生态平衡与生态系统的稳定性
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。
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
生态平衡与生态系统的稳定性
生态系统的稳定性
生态系统的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的破坏。
(1) 概念：
人们把生态系统维持或恢复自身结构与功能处于相对平衡状态的能力，叫作生态系统的稳定性。
(2) 原因：
生态系统具有自我调节能力(基础：负反馈调节)。
(3) 特点：
生态平衡与生态系统的稳定性
生态系统
的稳定性
原因
基础
自我调节能力
负反馈调节
外界干扰因素强度超过一定限度时
生态平衡遭到严重的破坏
（4）调节机制：
生态平衡遭到严重的破坏
生态系统的稳定性
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。这体现了生态系统哪方面能力？
生态系统本身对外界干扰具有一定的抵抗力
抵抗力稳定性
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？
生态系统具有恢复原状的能力
恢复力稳定性
抵抗力稳定性和恢复力稳定性
1.抵抗力稳定性（抵抗干扰，维持原状）
（1）概念
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。
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
抵抗力稳定性和恢复力稳定性
2.恢复力稳定性（受到破坏，恢复原状）
（1）概念
生态系统受到外界干扰因素的破坏后恢复到原状的能力。
大兴安岭1987火灾俯瞰图
若干年后，大兴安岭的植被
大兴安岭1987火灾
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
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？
在热带雨林中，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。热带雨林在遭到严重砍伐或者严重森林大火后，恢复到原状的时间漫长，难度极大。
抵抗力稳定性和恢复力稳定性
3.稳定性特点：
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。
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
恢复力稳定性就被破坏了
轻微干扰
严重化工污染
热带雨林砍伐
过度放牧
抵抗力稳定性和恢复力稳定性
4.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
抵抗力稳定性
恢复力稳定性
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。
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
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！
抵抗力稳定性和恢复力稳定性
(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 。
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：
(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 。
自我调节能力
大于
恢复力稳定性
低
低
提高生态系统的稳定性
1.要控制对生态系统的干扰强度
2. 给予相应的物质、能量的投入
封山育林
适度捕捞
适量砍伐
合理放牧
农田施肥
防护林防风阻沙
探究·实践——设计制作生态缸，观察其稳定性
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。
探究·实践——设计制作生态缸，观察其稳定性
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。
探究·实践——设计制作生态缸，观察其稳定性
3. 材料用具：
①玻璃器皿
②石块、沙土、含腐殖质较多的土、鹅卵石、假山石、自来水等。
③供选择的动物：鼠妇、蚰蜓、地鳖、蚯蚓、蜗牛、虾、小鱼、小乌龟等。
④供选择的植物：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。
注意：生态缸中投放的几种生物必须具有很强的生活力，成分齐全，
还要考虑系统内组分及营养级之间的合适比例。
探究·实践——设计制作生态缸，观察其稳定性
4.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
探究·实践——设计制作生态缸，观察其稳定性
5. 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。
探究·实践——设计制作生态缸，观察其稳定性
6. 结论：
（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
探究·实践——设计制作生态缸，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
课堂小结
随堂小测
1.生态系统的稳定性，强调的是生态系统维持生态平衡的能力。处于生态平衡中的生态系统能够使人类生活与生产的环境保持稳定。下列叙述错误的是( )
A.生态平衡仅包括功能平衡和收支平衡
B.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
C.通过控制对生态系统的干扰强度，有利于维持生态平衡
D.对于人类利用强度较大的生态系统，应给予相应的物质和能量的投入
解析：生态平衡是指生态系统的结构和功能处于相对稳定的一种状态，处于生态平衡的生态系统具有结构平衡、功能平衡和收支平衡的特征，A错误
A
随堂小测
2.媒体上经常出现“生态平衡”的概念，下列关于“生态平衡”和“生态系统稳定性”的叙述，不正确的是( )
A.生态平衡是生态系统在一定条件下结构和功能的相对稳定状态
B.根据抵抗力稳定性和恢复力稳定性二者之间的关系，营养结构简单的生态系统恢复力稳定性就高
C.生态系统稳定性分为抵抗力稳定性和恢复力稳定性，二者一般呈负相关
D.生态系统具有稳定性是因为其具有自我调节能力，调节机制为负反馈调节
解析：生态平衡是指生态系统中各种生物的数量和比例总是维持在相对稳定的状态，根据定义，生态平衡是指生态系统的结构和功能处于相对稳定的一种状态，A正确；沙漠和北极苔原营养结构都简单，抵抗力稳定性和恢复力稳定性都低，前者是因为缺水难以恢复，后者是因为低温、土壤贫瘠，B错误；生态系统稳定性分为抵抗力稳定性和恢复力稳定性，二者一般呈负相关，如森林生态系统抵抗力稳定性较强，但恢复力稳定性较弱，C正确；生态平衡是一种动态的平衡，生态系统能够维持这种动态平衡是因为生态系统具有一定的自我调节能力，其调节机制为负反馈调节，D正确。
B
随堂小测
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：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；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；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；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
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