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1、第5节 生态系统的稳定性 新人教版选必一生物与环境情景视频：生态系统的调节情景视频：生态系统的调节紫茎泽兰紫茎泽兰思考思考：为什么为什么紫茎泽兰在原产地没有大肆繁殖，在入侵紫茎泽兰在原产地没有大肆繁殖，在入侵地可以疯长蔓延？地可以疯长蔓延？资料资料1 1：原：原产于中美洲。传入我国后，先是在云南疯长产于中美洲。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。地林木、牧草和农作物造成严重危害。适应、繁殖能力强，没有天敌等制约适应、繁殖能力强，没有天敌等制约因素。因素。植物199820032
2、006200920112012科数363327181716种数989084473835思考思考：紫紫茎泽兰入侵后，当地植物种类有何变化？推测动物种类会发生什茎泽兰入侵后，当地植物种类有何变化？推测动物种类会发生什么变化？生物多样性呢？么变化？生物多样性呢？随入侵年限的增加，植物的科数和种数逐渐减少。随入侵年限的增加，植物的科数和种数逐渐减少。有些动物随后消失，生物多样性下降。有些动物随后消失，生物多样性下降。资料资料2 2：四川省普格县，云南松林，四川省普格县，云南松林，1998201219982012年年推测推测：当地当地生态系统的结构和功能会发生变化吗？为什么？生态系统的结构和功能会发生变
3、化吗？为什么？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。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。抵抗力稳定性和恢复力稳定性一一 生态平衡与生态系统的稳定性目目录录CONTENTS二二欢迎加入，更多资源设计并制作生态缸，观察其稳定性三三1生态平衡（1）概念：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。大兴安岭的森林（2）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群落总生产量和总呼吸量的变化曲线图思考思考：在：在成熟阶段，群落的成熟阶段，群落的总生产量和总呼吸量呈现怎总生产量和总呼吸量呈现怎样的趋势？
4、这说明了什么？样的趋势？这说明了什么？总生产量和总呼吸量均总生产量和总呼吸量均趋于稳定，且相对值接近。趋于稳定，且相对值接近。说明群落在输入和输出上趋说明群落在输入和输出上趋于平衡状态，即生态系统表于平衡状态，即生态系统表现为收支平衡。现为收支平衡。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。1生态平衡讨论：联系生态系统中不同生物组分在物质循环、能量流动中的作用，分析在成熟阶段，生产消费分解过程的正常进行对生态系统的功能有什么影响？生产消费分解过程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。而这种功能的平衡，又使生态系统的收支呈现平衡。1生态平衡功
5、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；2调节机制负反馈调节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 科狼实例一请解释鼠兔的数量能够维持相对稳定的原因？尝试尝试用文字、线框、箭头等符号，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任选一个实例，简要描绘其中的调节过程。任务任务1 1：森林植被大森林植被大量生长量生长林下光照减少，林下光照减少，树苗生长受限，树苗生长受限，枯枝落叶增加枯枝落叶增加自然自然火灾火灾光照光照充足充足土壤养土壤养料增多料增多种子萌发，幼苗种子
6、萌发，幼苗迅速成长迅速成长植被逐渐植被逐渐恢复恢复兔子数兔子数量量增加增加狼狼增增加加草草减少，减少，生生存空间和资存空间和资源减少源减少兔子数兔子数量量减少减少草草增加，增加，生生存空间和资存空间和资源增加源增加狼狼减减少少 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。补充：正反馈调节的过程 1.实例：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2.模型鱼等生物死亡尸体腐烂湖泊污染（+）（+）（+）3.结果：使生态系统远离平衡状态原方向原方向发生偏离发生偏离
7、正反馈调节更加偏离负反馈调节回到原方向破坏稳态（错上加错）破坏稳态（错上加错）调节稳态（改斜归正）调节稳态（改斜归正）掠夺式开发后的掠夺式开发后的黄土高原黄土高原美丽的呼伦贝尔草原美丽的呼伦贝尔草原抵抗力稳定性和恢复力稳定性一一 生态平衡与生态系统的稳定性目目录录CONTENTS二二欢迎加入，更多资源设计并制作生态缸，观察其稳定性三三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。自我调节能力是有限的生态系统的稳定性自我调节能力负反馈调节原因基础1生态系统的稳定性2调节机理研究生态系统稳定性与结构复杂性的关系任务2：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
8、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要比组成复杂的群落易于灭绝。同时，为了使捕食者和猎物能够共存，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。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大发生。5.与温带和亚极地的生态系统相比，在高度多样的热带生态系统中，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中常常出现。物种少，物种少，
9、结结构构简单简单，受到外界干受到外界干扰扰，不易不易维维持持稳稳定定梅和皮姆的论据 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。1982年他还以三和四个营养级的模型群落为对象，研究群落在受到干扰后，恢复到原初状态所需要的时间。结果发现恢复时间随复杂性的增加而增加，因而生态系统的恢复力随复杂性的增加而降低。物种物种多，多，结结构复构复杂杂，受到外界干受到外界干扰扰，不易恢复原状不易
10、恢复原状（1）抵抗力稳定性：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。（2）恢复力稳定性：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。（抵抗干扰，维持原状）（遭到破坏，恢复原状）3稳定性类型蝗虫采食下，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热带雨林动植物种类繁多，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。生态系统中的组分越少食物网越简单自我调节能力就越弱抵抗力稳定性就
11、越低北极冻原生态系统中，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。比较森林生态系统和三江源地区的草原生态系统在两种稳定性表现上的差别，简要表述理由。任务3：一般来说，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。请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0抵抗力稳定性恢复力稳定性任务4：抵抗力稳定性、恢复力稳定性和总稳定性之间的关系图中两条虚线之间的部分表示生态系统功能
12、正常的作用范围。_表示一个外来干扰使之偏离这一范围的大小，偏离的大小可以作为抵抗力稳定性的定量指标。_可以表示恢复到原状态所需的时间。大小可以作为恢复力稳定性的定量指标。_表示曲线与正常范围之间所围成的面积，可作为总稳定性的定量指标。mnTS1.20051.2005年，我国启动三江源生态保护和建设一期工程，总投年，我国启动三江源生态保护和建设一期工程，总投资资7575亿元，项目兼顾生态保护、民生改善、生产布局多方面。亿元，项目兼顾生态保护、民生改善、生产布局多方面。4.4.从从20052005年到年到20192019年，年，1414年间，国家在三江源地区持续投入逾年间，国家在三江源地区持续投入
13、逾180180亿元。亿元。3.20143.2014年初，三江源生态保护和建设二期工程启动。年初，三江源生态保护和建设二期工程启动。2.2.青海在环境青海在环境“倒逼倒逼”下开始下开始“铁腕铁腕”治理，对三江源地区治理，对三江源地区4 4州州1717县市全面实施沙化治理、禁牧封育、退牧还草、移民搬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。迁、湿地保护、人工增雨、工程灭鼠等项目。资料：资料：人工造林、人工种草、鼠虫害治理、“黑土滩”治理封山育林、休牧育草、围栏封育控制对生态系统的干扰强度给予相应的物质、能量的投入措施原则为三江源地区制定措施提高 其稳定
14、性？任务5：抵抗力稳定性和恢复力稳定性一一 生态平衡与生态系统的稳定性目目录录CONTENTS二二欢迎加入，更多资源设计并制作生态缸，观察其稳定性三三1.实验原理 探究实践：设计制作生态缸，观察其稳定性 在在有有限限的的空空间间内内，依依据据生生态态系系统统原原理理，将将生生态态系系统统的的基本成分进进行行组组织织，构构建建一一个个人人工工微微生生态态系系统统是是可可能能的的。要要使使人人工工微微生生态态系系统统正正常常运运转转，在在设设计计时时还还要要考考虑虑系系统统内内组组分分及及营营养养级级之之间间的的合合适适比比例例。应应该该注注意意，人人工工生生态态系系统统的稳定性是有的稳定性是有条
15、件条件的，也可能是的，也可能是短暂短暂的。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2、实验设计要求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3.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
16、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。课堂小结如图表示正常生态系统受到一定程度的干扰后，生态系统稳定性的变化。下列说法错误的是（）A.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自我调节能力B.在受到干扰后，曲线偏离正常范围越晚和幅度越小，说明生态系统的抵抗力稳定性越高C.S2所代表的面积越大，生态系统的恢复力稳定性越高D.S3所代表的面积越小，生态系统的稳定性越高 C如图所示为某同学制作的小生态瓶，据图分析不正确的是（）A.该生态瓶的组成成分虽比较简单，但其群落仍存在垂直结构B.生态瓶中生物种类稀少，没有食物链存在C.为了保证生态瓶的正常运转，瓶内浮萍、金鱼藻、螺蛳和虾的比例应适中D.在适宜的温度和光照条件下，该生态瓶会更稳定 B