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(共42张PPT)
第5节　生态系统的稳定性
第3章 生态系统及其稳定性
生物
学习目标
①通过分析生态平衡的特征及自我调节机制，阐明生态系统稳定性的维持原理，理解负反馈调节在生态平衡中的关键作用，从而形成稳态与平衡观。（科学思维、生命观念）
②通过比较抵抗力稳定性与恢复力稳定性的概念与联系，结合实例分析不同生态系统的稳定性差异，并能运用实例说明人类活动对生态系统稳定性的影响，提升生态保护意识。（科学思维、社会责任）
③通过设计并制作生态缸，探究生态系统稳定性的影响因素，理解生态系统中各成分的功能及其相互关系，提升实验设计能力，强化科学探究素养。（科学探究、生命观念）
学习重难点
重点：
1.分析生态系统中的反馈调节过程，阐明生态系统具有维持或恢复生态平衡的能力。
2.理解并比较抵抗力稳定性和恢复力稳定性。
难点：
1.阐明抵抗力稳定性和恢复力稳定性的关系。
2. 设计提高生态系统稳定性的方案。
紫茎泽兰
薇甘菊
空心莲子草
豚草
毒麦
互花米草
飞机草
凤眼莲
石矛
蔗扁蛾
湿地松粉蚧
强大小蠹
美国白蛾
非洲大蜗牛
福寿螺
牛蛙
中国第一批外来入侵物种（16种）
导入新课
导入新课
问题思考
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。
生态平衡与生态系统的自我调节能力
新课讲授
探究一
新课讲授
[探究一]生态平衡与生态系统的自我调节能力
1. 生态平衡的特征
思考1.从群落演替的角度分析，如果气候条件没有剧烈变化，也并没有过多的人类活动干扰，大兴安岭森林在未来还会发生显著的变化吗？为什么？
资料一 大兴安岭北部漫山遍野都是密密层层、遮天蔽日的原始森林。
不会。生态系统发展到成熟阶段后，生物之间、生物与非生物环境之间发展成相互依赖、相互制约的有机整体。生态系统的结构、物种组成及种群数量等达到相对稳定的状态。
特征① 结构平衡：生态系统各组分保持相对稳定。
新课讲授
[探究一]生态平衡与生态系统的自我调节能力
1. 生态平衡的特征
思考2.观察曲线图，分析群落总初级生产量和总呼吸量的变化趋势，并说明这种关系对生态系统物质循环和能量流动有何意义。
资料二 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。
演替早期：
演替中期：
总初级生产量和总呼吸量较低，总初级生产量大于总呼吸量。
总初级生产量迅速升高并达到峰值，总呼吸量持续稳定上升，总初级生产量大于总呼吸量。
新课讲授
[探究一]生态平衡与生态系统的自我调节能力
演替后期：
总初级生产量略有下降并逐渐趋于稳定，总呼吸量继续上升，最终与总初级生产量相等并保持稳定。
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③ 功能平衡
特征② 收支平衡
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[探究一]生态平衡与生态系统的自我调节能力
1. 生态平衡的特征
生态系统的结构和功能处于相对稳定的状态，就是生态平衡。
生态平衡是一种动态的平衡.
①结构平衡：
生态系统各组分保持相对稳定
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；
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[探究一]生态平衡与生态系统的自我调节能力
判断下列生态系统是否处于生态平衡？
赛达柏格湖是否处于生态平衡？为什么？
有机物的产生量远大于消耗，所以有机物收支不平衡，该生态系统应该正在快速演替。
新课讲授
[探究一]生态平衡与生态系统的自我调节能力
生态平衡是如何调节的？
实例一：
实例二：
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[探究一]生态平衡与生态系统的自我调节能力
2. 生态平衡的调节机制
小组活动：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。
兔增加
生存空间和资源增加
兔减少
生存空间和资源减少
草减少
草增加
狼
减少
狼
增加
植物
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
无机土壤养料增加
阳光充足
种子萌发、幼苗迅速生长
植被
逐渐恢复
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[探究一]生态平衡与生态系统的自我调节能力
2. 生态平衡的调节机制
实例1：草地上草、兔、狼之间的调节
实例2：生物与无机环境之间的调节
生物群落内部能够进行自我调节，以维持生态平衡
生物群落与非生物环境之间也能够自我调节，以维持生态平衡。
负反馈调节
原方向
发生偏离
回到原方向
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。
生态平衡
自我调节能力
负反馈调节
维持
基础
生态系统的稳定性
？
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[探究一]生态平衡与生态系统的自我调节能力
2. 生态平衡的调节机制
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[探究一]生态平衡与生态系统的自我调节能力
2. 生态平衡的调节机制
资料三：下图为某湖泊生态系统发生的某种调节活动。
思考3：资料三中的调节结果与教材中的两个实例有何不同？
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
结果：使生态系统远离平衡状态
原方向
正反馈调节
更加偏离
破坏稳态(加剧偏离平衡)
【归纳总结】反馈调节的种类
项目 正反馈 负反馈
调节 方式 加速最初发生变化的那种成分所发生的变化 限制和减弱最初发生变化的那种成分所发生的变化
作用 使生态系统远离平衡状态 是生态系统自我调节能力的基础，能使生态系统达到并维持平衡和稳态
结果 常使生态系统远离平衡状态 有利于生态系统保持相对稳定
实例 分析
新课讲授
生态系统有自我调节能力，为什么还会遭到破坏？
黄土高原由于植被破坏而水土流失
新课讲授
[探究一]生态平衡与生态系统的自我调节能力
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，生态系统就会遭到严重的破坏。
抵抗力稳定性和恢复力稳定性
新课讲授
探究二
新课讲授
[探究二]抵抗力稳定性和恢复力稳定性
1. 概念：
结合教材P75~76，找出资料四中体现生态系统两种稳定性的实例。
资料四.乾隆下江南时,到了苏州一水乡,看到小桥流水人家,别具风情。水乡人家上游淘米洗菜,下游洗澡洗衣,即便如此,水仍然很清澈。这番景象让乾隆大为惊奇。可是,他也发现苏州虎丘外围的河流被众多染坊流出的废水污染得肮脏不堪、臭气熏天,于是他立即下令严禁商贾平民在虎丘一带开设染坊。迫于官府的法令,虎丘一带原有的数十家染坊不得不搬迁至远离虎丘的苏州远郊,从此以后虎丘重现绿水青山。
抵抗力稳定性
恢复力稳定性
新课讲授
[探究二]抵抗力稳定性和恢复力稳定性
1. 概念：
抵抗力稳定性
如：河流受到轻微的污染时，自我净化
干扰
生态系统 并使自身的结构
与功能 (不受损害)的能力。
抵抗外界干扰
保持原状
生态系统在受到外界干扰因素的 后 的能力。
干扰
破坏
恢复原状
重现绿水青山（恢复原状）
恢复力稳定性
生态系统稳定性的概念：
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。
①森林生态系统中受到害虫干扰，害虫数量不会大量增长。（有虫不成灾）
②气候干旱时，森林中的植物扩展根系分布，以便获得更多的水分，从而维持生态系统的稳定性。
③“野火烧不尽，春风吹又生。”
④太湖遭到严重的水污染后，通过多年的治理，可以恢复到原来的样子。
抵抗力稳定性
抵抗力稳定性
恢复力稳定性
恢复力稳定性
不同的生态系统，抵抗力稳定性和恢复力稳定性一样吗？
牛刀小试
新课讲授
判断下列情境体现的是抵抗力稳定性还是恢复力稳定性？
新课讲授
[探究二]抵抗力稳定性和恢复力稳定性
2.抵抗力稳定性和恢复力稳定性的关系
资料五.亚马孙森林已经存在至少上千万年了，中间尽管经常遭受洪涝、火烧、虫害，也遭受人类的砍伐与放牧等活动的干扰，但现在依然保持着森林景观。
我国南方山区种植的杉木林、北方种植的杨树林，其具有生长快、易成活、材性好等特点，但此类人工林中的生物多样性较低,易发病虫害。
思考5.(1)与亚马孙森林相比，人工林更易发生病虫害的原因是什么
生态系统中的生物种类越多
食物网越复杂
自我调节能力就越强
抵抗力稳定性越高。
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[探究二]抵抗力稳定性和恢复力稳定性
2.抵抗力稳定性和恢复力稳定性的关系
(2)如果亚马孙森林和人工林发生同等强度的火灾，哪个容易恢复原状？
（3）对同一个生态系统来说，抵抗力稳定性和恢复力稳定性有什么关系？
人工林
抵抗力
稳定性
恢复力
稳定性
稳定性
营养结构复杂程度
一般来说，抵抗力稳定性与恢复力稳定性往往呈负相关，主要与生态系统的生物种类的数量和营养结构的复杂程度有关。
生态系统中的生物种类越多
食物网越复杂
自我调节能力就越强
抵抗力稳定性越高，
恢复力稳定性越低
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[探究二]抵抗力稳定性和恢复力稳定性
2.抵抗力稳定性和恢复力稳定性的关系
思考6.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。
特例: 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！
沙漠
处于生态平衡的生态系统的作用：
粮油
蔬果
肉蛋奶
木材
处于生态平衡的生态系统，可以持续不断的满足人类生活所需，如提供粮油，蔬果，肉，蛋奶，木材等农副产品
处于生态平衡中的生态系统，能够使人类生活和生产的环境保持稳定
生态小区
生态公园
生态农业
生态湿地
如何提高生态系统的稳定性？
新课讲授
①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。
农田施肥
三北防护林
新课讲授
3.提高生态系统稳定性的措施
[探究二]抵抗力稳定性和恢复力稳定性
新课讲授
3.提高生态系统稳定性的措施
[探究二]抵抗力稳定性和恢复力稳定性
②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；
合理放牧
封山育林
适量捕捞
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
联系 保持
恢复
抵抗干扰，保持原状
遭到破坏，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！
新课讲授
抵抗力稳定性和恢复力稳定性的比较：
设计制作生态缸，观察其稳定性
新课讲授
探究三
新课讲授
[探究三] 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。
设计和制作生态缸的要求
设计要求 相关分析
生态缸是 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 .　
生态缸宜 不宜 ，缸中的水量应 ，要留出一定的
生态缸应避免的_________
选择动物不宜过多，个体不宜太大
封闭
生活力
透明
小
大
适宜
空间
阳光直射
齐全
防止外界生物或非生物因素的干扰
①为光合作用提供光能；
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
②保持生态缸内温度；③便于观察
新课讲授
减少对氧气的消耗，防止氧气的产生量小于消耗量
制作生态缸框架
注入水，放鹅卵石
放入动、植物
密封生态缸，移置生态缸
观察记录
缸底部的铺垫沙石和花土
放假山石
设计和制作生态缸的实验步骤：
新课讲授
动手制作生态缸
【练习1】
同域共存是指一些生物生存在同一个区域，在分享或竞争共同资源的过程中，由于种间竞争而导致生物对自身的生存策略进行调整，对环境的需求发生错位的现象。下列相关分析错误的是（ ）
A.群落中不同生物对环境的需求发生错位的现象是共同进化的结果
B.同域共存可减小生物间的种间竞争，有利于生物多样性的形成
C.不同生物在分享或竞争共同资源的过程中会出现生态位的分化
D.在形成同域共存的过程中，生态系统的恢复力稳定性会逐渐增强
当堂训练
D
【练习2】
当堂训练
下列关于生态系统自我调节能力的叙述，错误的是（ ）
A．在森林中，当害虫数量增多时，食虫鸟的数量也会增多，这样害虫种群的增长就会受到抑制，这属于生物群落内部的负反馈调节
B．负反馈调节在生态系统中普遍存在，它是生态系统自我调节能力的基础
C．生物群落与非生物环境之间不存在负反馈调节
D．生态系统的自我调节能力不是无限的，当外界干扰因素的强度超过一定限度时，生态系统的自我调节能力会迅速丧失
C
如图甲、乙是两个不同的淡水生态系统的结构和功能变化曲线。在时间点a时刻，两者同时受到相同类型和强度的污染物排放干扰，致使两者结构和功能都出现较大波动。下列分析错误的是（ ）
A.曲线显示，针对该种类型和强度的污染物干扰，乙生态系统的抵抗力稳定性明显强于甲生态系统
B.在污染物类型和排放强度不变的情况下，若乙生态系统所受干扰提前，则其B点会向左移动
C.若增大对甲生态系统的污染物排放量，则甲生态系统对应的C点会向右移动
D.图中AB段与AC段时间差异取决于甲、乙生态系统的恢复力稳定性强弱，与抵抗力稳定性无关
【练习3】
D
当堂训练
【练习4】（不定项） “置位点”为生态系统所具有的某个平衡状态。如图所示，其中A、B、C表示其生物成分，箭头表示物质的传递方向。下列叙述不正确的是（ ）
A．置位点具有的特征是结构平衡和功能平衡
B．B与C表示消费者，且两者的关系是捕食关系
C．该系统自我调节能力与A、B、C的种类无关
D．处于置位点的农田生态系统，仍需向系统施加氮肥
当堂训练
ABC
当堂训练
【练习5】
富营养化是一种氮、磷等物质含量过多所引起的水体污染现象。水体富营养化过程中往往伴随着微囊藻大量繁殖，微囊藻产生的微囊藻毒素可能影响植物的光合作用。水雍菜具有很好的氮磷去除效果。为研究含有不同浓度的微囊藻毒素培养液对水雍菜光合作用的影响，科研人员进行了相关研究，实验结果如图所示（注： Rubisco为固定CO2的关键酶）。回答下列问题。
（1） 水体富营养化将导致水体生态系统的抵抗力稳定性______（填“升高”、“降低”或 “基本不变”），恢复力稳定性______ （填“升高”、“降低”或“基本不变”）。
降低
降低
（2）据图分析，30 μg/L微囊藻毒素抑制水雍菜光合作用的机制是______。
（3）根据实验结果，欲利用水雍菜改善富营养化水体，请提出 1 个应进一步探究的问题：______。
当堂训练
探究不同浓度的微囊藻毒素对水雍菜吸收 N、P的影响
(或探究不同浓度的微囊藻毒素对水雍菜生长发育的影响；或探究不同浓度的微囊藻毒素对水雍菜种群密度的影响等,合理即可)
一方面，降低叶绿素含量,使水雍菜吸收的光能减少，光反应阶段产生的ATP和NADPH减少；另一方面,降低 Rubisco 活性,使水雍菜固定的CO2减少，生成的C3减少，最终导致暗反应速率降低。
课堂小结
谢谢大家

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