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1、第5节 生态系统的稳定性 新人教版（2019）选择性必修二生物与环境第三章 生态系统及其稳定性问题探讨讨论：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。紫茎泽兰2.我国曾引入紫茎泽兰专食性天敌-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？泽兰实蝇可以抑制紫茎泽兰生长，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，如如何布点释放，
2、释放多少等等，即在确保利用泽兰实蝇的安全性后，再利用它进行防治。适应、繁殖能力强，没有天敌等制约因素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中国第一批外来入侵物种名单（16种）森林适当砍伐草原适当放牧海洋适当捕捞 地球上许多生态系统不时受到外来干扰，但只要这种干扰没有超过限度，生态系统就可以通过自我调节得以恢复，从而维持相对稳定的结构和功能。生态平衡一.生态平衡与生态系统的稳定性一.生态平衡与生态系统的稳定性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。组成成分营养结构：非生物物质和能量生产者消费者
3、分解者能量流动物质循环信息传递结构功能食物链和食物网一.生态平衡与生态系统的稳定性1.生态平衡(2)处于生态平衡的生态系统的特征:结构平衡:功能平衡:收支平衡:生态系统的各组分保持_。生产消费分解的生态过程正常进行，保证了 _ 总在循环，_不断流动，生物个体持续发展和更新。_在一定时间内制造的可供其他生物利用的有机物的量，处于比较稳定的状态。相对稳定物质能量生产者 由此可见，生态平衡并不是指生态系统一成不变，而是一种动态平衡动态平衡。这种动态平衡是通过什么调节机制实现的呢？一.生态平衡与生态系统的稳定性（3）生态平衡的调节机制-负反馈调节实例一：说明在生态系统中，生物群落内部能够进行自我调节，
4、以维持生态平衡。兔的生存空间和资源增加草减少兔的生存空间和资源减少兔增加兔减少狼减少狼增加草增加一.生态平衡与生态系统的稳定性实例二：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。（3）生态平衡的调节机制-负反馈调节一.生态平衡与生态系统的稳定性（3）生态平衡的调节机制-负反馈调节在一个系统中，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。概念：模型图：原方向发生偏离负反馈调节回到原来方向意义：负
5、反馈调节在生态系统中普遍存在，它是生态系统具备自我调节能力的基础。一.生态平衡与生态系统的稳定性当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迅速丧失，生态系统就到了难以恢复的程度。思考：生态系统的自我调节能力是无限的吗？黄土高原由于植被破坏造成水土流失生态系统的自我调节能力是有一定限度的一.生态平衡与生态系统的稳定性2.生态系统的稳定性（1）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。强调的是生态系统维持生态平衡的能力。（2）原因：生态系统具有一定的自我调节能力（3）类型：抵抗力稳定性恢复力稳定性表现特点生态系统维持生态平衡的能力生态系统的自我调节能力是有限的基础负
6、反馈调节二.抵抗力稳定性和恢复力稳定性概念：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。（抵抗干扰，维持原状）抵抗力稳定性二.抵抗力稳定性和恢复力稳定性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特点：森林生态系统北极苔原生态系统草原生态系统二.抵抗力稳定性和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；（遭到破坏，恢复原状）恢复力稳定性概念：森林局部火灾若干年后恢复原状二.抵抗力稳定性和恢复力稳定性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
7、不一样的。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热带雨林在遭到严重砍伐，草原极度放牧后，它们恢复原状的时间很漫长，难度极大！恢复力稳定性特点：二.抵抗力稳定性和恢复力稳定性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越高生态系统的组分越少食物网越简单自我调节能力就越弱恢复力稳定性较高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呈负相关关系相互作用共同维持生态系统的稳定关系二.抵抗力稳定性和恢复力稳定性 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
8、到大面积破坏，整个生态系统就会崩溃注意：冻原、沙漠等生态系统的两种稳定性都比较低北极苔原沙漠二.抵抗力稳定性和恢复力稳定性抵抗力稳定性和恢复力稳定性比较：项目抵抗力稳定性恢复力稳定性概念生态系统 外界干扰并使自身的结构与功能 的能力生态系统在受到外界干扰因素的_后 的能力实质核心特点生态系统中的组分越多，食物网越 ，其自我调节能力就 ，抵抗力稳定性就越高生态系统的物种丰富度越小，营养结构越 ，恢复力稳定性越 。抵抗干扰，维持原状遭到破坏，恢复原状抵抗保持原状破坏恢复到原状保持自身结构功能的相对稳定恢复自身结构功能的相对稳定复杂越强简单强二.抵抗力稳定性和恢复力稳定性抵抗力稳定性和恢复力稳定性比
9、较：项目抵抗力稳定性恢复力稳定性曲线联系一般呈相反关系，抵抗力稳定性越强的生态系统，恢复力稳定性越差，反之亦然；二者是同时存在于同一系统中的两种截然不同的作用力，相互作用，共同维持生态系统的稳定性；环境恶劣地带的生态系统（北极冻原、荒漠)，恢复力稳定性和抵抗力稳定性都比较弱。抵抗力稳定性恢复力稳定性稳定性营养结构复杂程度二.抵抗力稳定性和恢复力稳定性【模型构建】生态系统的抵抗力稳定性、恢复力稳定性和总稳定性的关系(1)图中两条虚线之间的部分表示生态系统功能正常的作用范围。(2)y的大小可以作为 稳定性强弱的指标,偏离大说明该稳定性 ;反之,该稳定性 。例如,热带雨林与草原生态系统相比,受到相同
10、干扰,草原生态系统的y值要 （填“大于”或“小于”）热带雨林的y值。抵抗力大于弱强二.抵抗力稳定性和恢复力稳定性(3)x可以表示恢复到原状所需的时间,x越大,表示 越弱。(4)对于同一个生态系统来说，x与y的关系是 相关。(5)TS表示曲线与正常范围之间所围成的面积,可作为 的定量指标,这一面积越大,说明这个生态系统的总稳定性 。恢复力稳定性总稳定性越低正干扰越大，y越大，偏离正常范围越远，恢复所需时间越长，x越大【模型构建】生态系统的抵抗力稳定性、恢复力稳定性和总稳定性的关系二.抵抗力稳定性和恢复力稳定性【实战演练1】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
11、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二.抵抗力稳定性和恢复力稳定性【实战演练2】在图一中，两条虚线之间的部分表示生态系统稳定性的正常范围:y表示一个外来干扰使之偏离这一范围的大小；x表示恢复到原状态所需的时间。图二表示气候变化对甲、乙生态系统中种群类型数量的影响。请回答:(1)生态系统稳定性的基础是_。若要保持一个封闭生态系统的稳定性，必须从外界源源不断的输入_。(2)如
12、图一所示，对a、b两个生态系统施加相同强度的干扰，若yayb，则这两个生态系统的抵抗力稳定性的关系为a_b(填“”“”或“”)；对同一生态系统来说，x和y的关系为_。生态系统具有一定的自我调节能力能量正相关二.抵抗力稳定性和恢复力稳定性(3)从图二中看出，甲生态系统的恢复力稳定性比乙生态系统的恢复力稳定性_(填“高”或“低”)，乙生态系统在S点后经历_演替。低次生【实战演练2】在图一中，两条虚线之间的部分表示生态系统稳定性的正常范围:y表示一个外来干扰使之偏离这一范围的大小；x表示恢复到原状态所需的时间。图二表示气候变化对甲、乙生态系统中种群类型数量的影响。请回答:二.抵抗力稳定性和恢复力稳定
13、性旁栏思考：在个体水平稳态的维持上，有没有类似生态系统抵抗力稳定性和恢复力稳定性的情况？人体在遇到病原体入侵时，免疫系统会抵抗病原体的入侵，这与生态系统的抵抗力稳定性相似；人体也有恢复稳态的机制和趋势，在大病初愈时，有些功能需要恢复到正常水平，这与恢复力稳定性相似。旁栏思考：研究不同生态系统在抵抗力稳定性和恢复力稳定性两方面存在的差别，对自然生态系统的利用和保护有什么意义？在利用自然生态系统时，要根据不同类型生态系统抵抗力稳定性的差异，合理控制对生态系统的干扰强度，干扰不能超过生态系统抵抗力稳定性的范围；在保护自然生态系统时，要根据不同类型生态系统恢复力稳定性的差异，合理确定保护对策，如采取封
14、育措施，补充相应的物质、能量，修补生态系统的结构，增强生态系统的恢复力。三.提高生态系统的稳定性(1)可以持续不断地满足人类生活所需；(2)能够使人类生活与生产的环境保持稳定。1.提高生态系统的稳定性的意义三.提高生态系统的稳定性2.提高生态系统稳定性的措施：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三.提高生态系统的稳定性 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。三北防护林防风固沙对农田生态系统要不断施肥、灌溉，增加投入，控制病虫害，才能保证高产出。2.提高生态系统稳定
15、性的措施：三.提高生态系统的稳定性思考：桑基鱼塘生态系统中有生产者桑树等,但是在管理该鱼塘过程中还要定期往水体中投入饲料,从生态系统的功能分析,其原因是什么?生产者固定的太阳能不足以满足鱼类的需要,且不断地输出经济鱼类,而其中的元素无法及时返回该生态系统,故需定期补充物质与能量。(1)生态平衡就是生态系统的物质和能量的输入与输出均衡()(2)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()(3)北极冻原生态系统的抵抗力稳定性低，但恢复力稳定性高()(4)“野火烧不尽，春风吹又生”说明生态系统具有抵抗力稳定性()(5)与天然林相比，人工马尾林营养结构复杂，恢复力稳定性高()(6
16、)适当增加各营养级生物的种类可提高该生态系统自我调节能力()(7)某相对稳定的生态系统中旅鼠的天敌、植物、旅鼠之间数量的变化是一种正反馈调节()课堂检测探究实践设计制作生态缸，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：2.实验原理 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。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。探究实践设计制作生态缸，观察其稳定性密封散射存活和水质变化3.制作流程：探究实践设计制作生态缸，观察其稳定性4
17、.生态缸设计注意事项：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探究实践设计制作生态缸，观察其稳定性（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
18、：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。5.注意事项探究实践设计制作生态缸，观察其稳定性(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6.结果分析：讨论：1.设计时要考虑的生态系统各组成成分有哪些？非生物的物质和能量生产者消费者分解者
19、三者之间应保持适宜比例，以维持生态系统的相对稳定。2.生态缸经过多长时间后才能达到比较稳定的状态？一般等到缸内生物相互适应及依存后，生态缸才能达到比较稳定的状态，大多在1个星期以后。3.达到稳定状态后，生态缸内的生物的种类和数量有无变化？如有，是怎样变化的？有。浮游生物种类和数量少,水中溶解氧逐渐减少,以浮游生物为食的小型动物先死亡。探究实践设计制作生态缸，观察其稳定性课堂小结练习与应用一、概念检测1.生态系统的稳定性包括抵抗力稳定性和恢复力稳定性。判断下列相关表述是否正确。(1)温带针阔叶混交林比热带雨林的抵抗力稳定性低。()(2)不同的生态系统，抵抗力稳定性和恢复力稳定性的强度不同。（）2
20、.封山育林能有效提高生态系统的稳定性，是因为（）A.封山育林控制了物质循环 B.延长了生态系统中的食物链C.增加了生态系统中消费者数量 D.使生态系统营养结构复杂性增加D练习与应用3.天然森林很少发生的松毛虫虫害，却经常发生在人工马尾松林中，合理的解释是 （）A.马尾松对松毛虫抵抗力差B.人工林内松毛虫繁殖能力强C.人工林成分单一，营养结构简单D.当地气候适于松毛虫的生长和繁殖C练习与应用某江南水乡小城，曾经是一派小桥、流水、人家的怡人景象。几百年来，当地百姓在河流上 游淘米洗菜，在下游洗澡洗衣，河水的水质一直保持良好。20世纪70年代，由于大量生活污水和工业废水排入河道，水质恶化。20世纪9
21、0年代,当地采取措施对工业废水排放进行控制，同时将河道支流很多入水口封闭以减少污水流入，河道内水量减少、河水流速降低，水质仍然较差。请基于对生态系统稳定性的认识，回答以下问题。生态系统具有抵抗力稳定性，当河水受到轻微污染(如淘米洗菜、洗澡洗衣等)时，河水能通过物理沉降、化学分解和微生物分解，很快消除污染，因此河水仍能保持清澈。二、拓展应用1.当地百姓在河流中淘米洗菜，洗澡洗衣,为什么河水仍能保持清澈？练习与应用从治理已有污染的角度，可采用物理、化学、生物等方法进行治理，如机械除藻、底泥疏浚、在某些区段人工増氧、利用微生物分解污染物、利用水生植物进行生态修复等。从管理的角度，应禁止生活污水和工业
22、废水排入河道，或污水、废水必须经严格处理才能排放；加强人们的水环境保护意识；加强执法检査；等等。大量生活污水和工业废水排入水中，破坏了该生态系统的抵抗力稳定性和恢复力稳定性，河水很难恢复到原来的状态，就会形成污染。生态系统的自我调节能力具有一定的限度，由于污染严重，尽管采取了治理措施，河流自身的净化能力仍然不足以消除污染物，因此水质仍然较差。2.大量生活污水和工业废水排入河道以后,为什么会引起水质急剧下降？20世纪90年代采取的措施没有明显效果，可能的原因是什么？3.可以采取什么措施来改善该地河流水质？复习与提高1.下图是一个农业生态系统模式图，关于该系统的叙述，错误的是（）A.沼气池中的微生
23、物是该生态系统的分解者B.微生物也能利用农作物通过光合作用储存的能量C.沼渣、沼液作为肥料还田，使能量能够循环利用D.多途径利用农作物可提高该生态系统的能量利用效率2.在自然生态系统中，物质是能量的载体，下列叙述正确的是（）A.能量可驱动物质循环B.物质和能量可循环利用C.能量只能在食物链中流动D.能量金字塔和生物数量金字塔均可倒置一、选择题CA复习与提高3.生态系统中物质循环、能量流动和信息传递每时每刻都在进行，下列与之相关的叙述，正确的是（）A.物质循环往复意味着任何生态系统在物质上都是自给自足的B.能量流动是指生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程C.只有生物才会对信息有反应，因此
24、信息传递只发生在生物群落内部D.生态系统中的物质循环、能量流动和信息传递都是沿食物链进行的4.毛竹与榜树、苦楮等阔叶树形成的混交林，其稳定性比毛竹纯林的高。以下分析不合理的是（）A.毛竹纯林易发生病虫害 B.混交林中物种多样性高C.混交林中食物网更复杂 D.混交林中能量可循环利用BD复习与提高1.将以下概念之间的关系分别用概念图的形式表示出来。生态系统、食物链、食物网、生产者、消费者、分解者、生物群落、初级消费者、次级消费者、三级消费者、第一营养级、第二营养级、第三营养级、第四营养级。二、非选择题复习与提高2.下图是河流生态系统受到生活污水（含大 量有机物）轻度污染后的净化作用示意图。请据图冋
25、答下列问题。（1）在该河流的AB段上，溶解氧大量减少的主要原因是什么？（2）在该河流的BC段上，藻类大量繁殖的主要原因是什么？藻类减少，需氧型细菌大量繁殖，溶解氧随有机物被细菌分解而大量消耗。有机物分解后形成大量的NH4+等无机盐离子，有利于藻类的大量繁殖复习与提高（3）水中溶解氧含量逐渐恢复的主要原因是什么？（4）若酿造厂或味精厂将大量含有有机物的废水排入该河流，对河流生态系统可能造成的最严重的后果是什么？藻类通过光合作用释放O2，有机物减少，需氧型细菌数量下降，因而对溶解氧的消耗量减少。河流中的生物大量死亡，生态平衡遭到破坏；因为生态系统的自我调节能力有一定的限度，当外来干扰超过这个限度时
26、，生态平衡就会遭到破坏。复习与提高3.棉铃虫是棉田常见的害虫，喷洒高效农药可以迅速杀死棉铃虫，但同时也会杀死棉铃虫的天敌，并造成环境污染。如果放养棉铃虫的天敌赤眼蜂，虽然不能彻底消灭棉铃虫，但是能将它们的种群数量控制在较低水平，也不会造成环境污染。哪一种做法有利于提高农田生态系统的稳定性？为什么？放养赤眼蜂。因为喷酒高效农药、在消灭棉铃虫的同时，也会杀死大量的棉铃虫的天敌。棉铃虫失去了天敌的控制，就容易再度爆发。在棉田中放养赤眼蜂，由于棉铃虫和赤眼蜂在数量上存在相互制约的关系，因此能够将棉铃虫的数量长期控制在较低水平。从这个角度看，这种做法有利于提高农田生态系统的稳定性。复习与提高4.有科学家
27、指出：“没有物质，什么都不存在；没有能量，什么都不会发生；没有信息，任何事物都没有意义。”在生态系统中，物质、能量和信息是这样起作用的吗？在细胞、个体、种群、群落等层次，它们所起的作用也是这样的吗？试举例谈谈对这句话的理解。生命有物质性，即生命体都是物质实体，因此物质是生命的基础。在生态系统中，生物体都是由物质组成的，其生命活动所需要的物质都来自环境，没有物质，什么都不存在。生命活动会消耗能量，能量驱动生命活动的有序进行，因此能量流动是生态系统的动力，没有能量，生命活动都不能正常进行，因此可以说什么都不会发生。信息调节保证了生命活动的有序进行，没有信息，生命系统难以维系和运转。例如，如果没有视觉、听觉或嗅觉等方面的信息，捕食者就无法捕获猎物，猎物即使近在咫尺也毫无意义。从这个角度看，没有信息，任何事物都没有意义了。在细胞、个体、种群、群落、生态系统等各个层次，物质、能量、信息都发挥着作用，尽管有细微差别，但大体上是一致的，不论在哪个层次，生命都是物质、能量、信息的统一体。