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(共35张PPT)
第3章 生态系统及其稳定性
第5节 生态系统的稳定性
第2课时 生态系统的稳定性
导入新课（导入一）
西双版纳热带雨林地处北回归线以南的热带地区,属于热带季风气候,终年阳光充足、湿润多雨,是我国热带雨林生态系统保存最完整、最典型、面积最大的区域。它还是地球北回归线沙漠带上唯一的一块绿洲,被誉为地球的一大自然奇观。
导入新课（导入一）
西双版纳是当今地球上少有的动植物“基因库”,共有高等植物5 000多种,栖息着约540种陆栖脊椎动物,约占我国陆栖脊椎动物种数的25%。在历经数亿年的地球演变之后,这样的自然生态系统是如何保持自身稳定的呢
导入新课（导入二）
20世纪90年代的浙江安吉县余村,曾是安吉县最大的石灰岩开采区,余村人靠山吃山,大力发展矿山经济。过度开采导致粉尘蔽日,土地裸露,环境严重恶化,生态系统趋于退化。从2006年起,余村人下决心守护绿水青山,关停了全部矿山和水泥厂,把竹制品家庭作坊搬进了工业区。如今的安吉,青山环绕,漫山翠竹,森林覆盖率高达72%,成为中国第一个“国家生态县”,2012年被授予“联合国人居奖”。人类的行为如何影响生态系统的稳定性
环节一：生态系统的稳定性
概念:生态系统的稳定性是指生态系统维持或恢复自身结构和功能处于相对平衡状态的能力。
生态系统的自我调节能力是有限的,当外界干扰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。
环节一：生态系统的稳定性
生态系统的稳定性与结构的复杂性密切相关。
资料 埃尔顿的论据
1.研究证明,两个或少数物种相互作用的数学模型不易达到稳定的局面。
2.高斯对原生动物的实验证明,物种组成简单的群落易于灭绝。同时,为了使捕猎者和猎物能够共存，需要一定的复杂环境。
3.只有少数物种的岛屿,比物种丰富的大陆易于受新物种的入侵并引起生态系统的动荡。
环节一：生态系统的稳定性
4.在物种组成简单的农田生态系统中,特别是农作物单一种植的生态系统,外来种的入侵和某一种群的快速繁殖更加常见,而且容易导致病虫害的发生。
5.与温带和亚极地的生态系统相比,在热带生态系统中,种群密度的波动对其稳定性的影响较小。
6.大量使用农药大大地简化了群落的结构。由于某些捕食者种群的丧失,导致了被捕食者过量繁殖。这种情形在农田和果园生态系统种常常出现。
环节一：生态系统的稳定性
资料 梅和皮姆的论据
梅以多物种随机集合的食物网为模型群落,研究其局域稳定性,即生态系统在经受小的干扰后回到原状的能力,其结论是局域稳定性随复杂性增加而降低。皮姆则以模型群落为研究对象,研究其经受大而持久的干扰后恢复到原状的能力,即全域稳定性,结果是全域稳定性一般随复杂性增加而下降。
环节一：生态系统的稳定性
1982年,他还以三个和四个营养级的模型群落为对象,研究群落在受到干扰后,恢复到原来状态所需要的时间。结果发现恢复时间随复杂性的增加而增加,即生态系统的恢复力随复杂性的增加而降低。
梅和皮姆的论据说明生态系统稳定性与结构复杂性之间有何种关系
环节一：生态系统的稳定性
1.抵抗力稳定性
(1)概念:生态系统抵抗外界干扰并使自身结构与功能保持原状的能力。
(2)本质(核心):抵抗干扰,保持原状。
2.恢复力稳定性
(1)概念: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。
(2)本质(核心):遭到破坏,恢复原状。
环节一：生态系统的稳定性
任务:比较热带森林生态系统和温带草原生态系统在抵抗力稳定性上的差别,简要表述理由。
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,生态系统中的组分越少,食物网越简单,其自我调节能力就越弱,恢复力稳定性较高。
环节一：生态系统的稳定性
任务:用数学模型(坐标曲线)来表示两种稳定性的关系。
环节一：生态系统的稳定性
如图为生态系统稳定性的另一种数学模型,请对其进行分析。
环节一：生态系统的稳定性
任务:列表比较抵抗力稳定性和恢复力稳定性。
环节二：提高生态系统的稳定性
资料 千百年来,三江源地区的草原生态系统承受住了自然气候变化和游牧民族放牧等的干扰,在严酷的自然条件的制约下,通过自我调节作用较快地恢复并保持原来的状态。但近几十年,由于自然因素和不合理的人类活动的双重作用,这里的生态环境日益恶化:草场严重退化、水土流失加剧、土地沙漠化面积扩大、生物多样性锐减。据青海省有关部门统计,2004年整个三江源地区沙化面积超过3 800万亩,核心区中度退化草场面积达1.5亿亩。
环节二：提高生态系统的稳定性
黄河源头的青海省果洛藏族自治州玛多县过去的四千多个湖泊90%以上干涸,黄河源头一度断流。位于澜沧江源头的杂多县因鼠害导致退化的草场面积逾900万亩,占可利用草场面积的20%。位于长江源头的治多县,草场退化面积达820多万亩。2003年起,整个三江源地区近十万牧民背井离乡,陆续搬离世代生活的草原。近七十万户牧民主动减少了牲畜养殖数量。
环节二：提高生态系统的稳定性
2005年,我国启动三江源生态保护和建设一期工程,总投资75亿元,项目兼顾生态保护、民生改善、生产布局等多方面。
青海在环境“倒逼”下开始“铁腕”治理,对三江源地区4州17县(市)全面实施沙化治理、禁牧封育、退牧还草、移民搬迁、湿地保护、人工增雨、工程灭鼠等项目。
环节二：提高生态系统的稳定性
2014年初,三江源生态保护和建设二期工程启动。
从2005年到2019年,14年间,国家在三江源地区持续投入逾180亿元。
2021年10月12日,三江源国家公园成立。如今的三江源,亘古延绵的雪山草原、碧波荡漾的江河湖泊、丰富多样的野生动植物,是人与自然和谐共生的乐园。
讨论:
1.三江源地区存在的主要问题有哪些
2.导致这些问题的原因有哪些
3.我们该采取哪些措施提高其稳定性
环节二：提高生态系统的稳定性
环节三：设计提高生态系统稳定性的方案
天然林的特点:天然林,呈现典型的异龄混交林;林冠密度适中,林下土壤动物和微生物的种类及数量都比较丰富;因有丰富的食物资源和良好的环境,林中动物种类众多,整个天然林形成了复杂的营养结构。
环节三：设计提高生态系统稳定性的方案
人工林的特点:人工林是森林资源的重要组成部分,具有生长快、材性好、效益高等优点,在经济发展及环境保护中发挥着巨大作用。但是人工林也有其自身缺陷。
根据课前查阅的资料,整理、归纳人工林存在的问题及其原因,并汇报。
环节三：设计提高生态系统稳定性的方案
小组讨论,分析这些问题与物种多样性、结构复杂性、生态系统功能间的关系。
环节三：设计提高生态系统稳定性的方案
(1)适当引入其他树种,培育异龄混交林。
(2)控制栽种密度,提高物种多样性和结构复杂性。
(3)控制采伐方式和强度。
(4)适当补充肥料。
人工林的管理目标是促进天然化发育,实现可持续发展。结合上面的分析,讨论可以采用什么措施提高其稳定性。
环节四:设计制作生态缸,观察其稳定性
一、目的要求
1.根据生态系统的组分设计并制作生态缸。
2.根据实验设计的原则,设计并探究不同物种种类、数量、环境因素等对生态缸稳定性的影响。
3.比较不同生态缸中生态系统的稳定性差异,分析其原因。
二、实验原理
生态系统的稳定性与其物种组成、营养结构和环境因素等有着密切的联系。将一定的生物成分和非生物成分放入一个密闭的容器内,使其物质循环和能量流动保持相对平衡,形成一个人工模拟的微型生态系统。
三、设计方案
环节四:设计制作生态缸,观察其稳定性
生态缸实验设计要求及分析:
环节四:设计制作生态缸,观察其稳定性
四、材料用具
1 cm厚的玻璃板4~5 m2,粘胶足量,或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。
供选择的生物: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。
环节四:设计制作生态缸,观察其稳定性
五、设计记录表格
环节四:设计制作生态缸,观察其稳定性
实验设计方案展:
方案一
1.选取容积不小于1 500 mL的带盖玻璃瓶或饮料瓶等容器。
2.就近取材,准备淡水生态系统的组成成分,比如,池塘水或河水、泥沙、水生植物、水生动物或其他替代成分。
3.根据本小组所选容器的容积,配置生态瓶中的动植物和其他成分。盖上瓶盖,用凡士密封,贴上标签,注明日期。
环节四:设计制作生态缸,观察其稳定性
4.将生态瓶放置在室内光线良好的地方,但要避免阳光直接照射。
5.选择适当的时间和间隔,观察、记录生态瓶中的水质变化及动植物的生存状况。
6.当发现生态瓶中的动植物全部死亡时,停止观察。
环节四:设计制作生态缸,观察其稳定性
方案二
1.用热水将容器及塞盖清洗干净。
2.在容器底部铺一层细沙,然后注入澄清池水。
3.选择一定种类和数量的生物,轻轻放入容器中。
4.用塞盖封闭容器,缝隙处涂上凡士林。
5.将封闭后的容器放在合适的位置。定时观察水生植物的颜色变化以及水栖动物的活动和生存情况。记录该封闭生态系统所能保持稳定的天数。
环节四:设计制作生态缸,观察其稳定性
6.分组制作多个组分不同的生态瓶,并比较各生态瓶的稳定性。
7.撰写一份分析报告,对设计制作的生态瓶的稳定性做出评价,并分析其中的原因。
核心总结
课堂练习
1.下列关于生态系统稳定性的叙述,不正确的是 ( )
A.不同的生态系统,抵抗力稳定性和恢复力稳定性的强度一般不同
B.生态系统“遭到破坏、恢复原状”属于恢复力稳定性
C.人们对自然生态系统的干扰不应超过其抵抗力稳定性
D.热带雨林营养结构复杂,其恢复力稳定性强
D
课堂练习
2.为观察生态系统的稳定性,某生物兴趣小组设计了4个密闭、透明的生态缸,各缸内的组成和条件见表。下列相关叙述正确的是 ( )
A.生态缸②③④应置于
太阳光直射的地方
B.生态缸③中的氧气含
量应该高于生态缸②
C.生态缸③较生态缸④
稳定性强
D.实验说明消费者和生
产者是该生态系统不可
缺少的成分
C
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