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1、生态系统的稳定性学习目标1什么是生态平衡？认同生态平衡是一种动态平衡。2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。3举例说明抵抗力稳定性和恢复力稳定性。4.通过设计提高生态系统稳定性的方案，关注人类活动对生态系统稳定性的影响。5.设计并制作生态缸，观察其稳定性。紫茎泽兰入侵我国后，先是在云南疯长紫茎泽兰入侵我国后，先是在云南疯长蔓延，现已扩散至广西、贵州、四川等蔓延，现已扩散至广西、贵州、四川等多个省份，对当地林木、牧草和农作物多个省份，对当地林木、牧草和农作物造成严重危害。造成严重危害。讨论1.紫茎泽兰在原产地没有大肆繁殖，为紫茎泽兰在原产地没有大肆繁殖，为什么
2、在入侵地可以疯长蔓延？什么在入侵地可以疯长蔓延？2.2.我国曾引入紫茎泽兰专食性天敌我国曾引入紫茎泽兰专食性天敌-泽泽兰实蝇来防治紫茎泽兰。泽兰实蝇也是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，你怎么看一种外来生物，对这种方法，你怎么看？问题探讨生态系统的生态系统的结构结构和和功能功能处于处于相对稳定相对稳定的的一种一种状态状态。动态平衡动态平衡1.概念：2.生态平衡特征：。结构平衡生态系统各组分保持相对稳定功能平衡生产-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。收支平衡即生产力稳定3、影响生态平衡的因素自然因素包括发生火山喷发、地
3、震、洪水、雷击火灾等。自然因素在一定程度上是可以被抵消的(如水体的自净能力)，而且自然因素的影响也往往限于局部范围。人为因素包括毁坏植被，围湖造田、污染环境、引进或消灭某一生物种群、向农田中喷酒大量农药(杀虫剂和除草剂)等。与自然因素相比，现代社会人为因素对生态平衡的影响越来越大。因此，要想维持整个生物圈的生态平衡，需要人类从科学管理自然资源、控制人口、保护环境等多方面去努力。二、生态系统的自我调节能力1、调节机制负反馈调节（1）作用：是生态系统自我调节能力的基础。使生态系统达到或保持稳定草增加，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狼增加狼减少兔增加兔减少（2）结果：抑制和减弱
4、最初发生变化的那种成分的变化，从而保持稳态平衡。河流受到严重污染河流受到严重污染鱼类等生物死亡鱼类等生物死亡死鱼腐烂死鱼腐烂（+）+2.调节机制正反馈调节（2）结果：加速最初发生变化的那种成分所发生的变化（1）作用：使生态系统远离平衡状态。二、生态系统的自我调节能力二、生态系统的自我调节能力3.特点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，系统的自我调节能力急剧下降，生态系统就达到了难以恢复的阶段。原因原因基础基础三、生态系统的稳定性生态系统生态系统维持维持或或恢复恢复自身结构与功能处于相对平衡状态的能力。自身结构与功能处于相对平衡状态的能力。也就是说生态系统维持也就
5、是说生态系统维持生态平衡生态平衡的能力。的能力。1.概念：3.机理：生态系统生态系统稳定性稳定性自我调节能力负反馈调节4.自调能力有限当外界干扰因素的强度超过一定限度时，当外界干扰因素的强度超过一定限度时，生态生态系统的稳定性急剧下降，生态平衡遭破坏。系统的稳定性急剧下降，生态平衡遭破坏。抵抗力稳定性抵抗力稳定性恢复力稳定性恢复力稳定性2.两个方面：1 1.抵抗力稳定性抵抗力稳定性生态系统生态系统生态系统生态系统抵抗外界干扰抵抗外界干扰抵抗外界干扰抵抗外界干扰并使自身结构并使自身结构并使自身结构并使自身结构与功能与功能与功能与功能保持原状保持原状保持原状保持原状(不受损害不受损害)的能力的能力
6、的能力的能力。(1)含义(2)规律生态系统的成分越单纯，生态系统的成分越单纯，越越简单，自我调节能力就越弱，简单，自我调节能力就越弱，就越低；反之则越高。就越低；反之则越高。营养结构营养结构抵抗力稳定性抵抗力稳定性(3)特点生态系统的自我调节能力有一定限度，生态系统的自我调节能力有一定限度，越过限度，越过限度，能力就遭到破坏。能力就遭到破坏。自我调节自我调节发达根系抗干旱蝗虫捕食过后草又青三、生态系统的稳定性2 2.恢复力稳定性恢复力稳定性生态系统在生态系统在生态系统在生态系统在受到外界干扰受到外界干扰受到外界干扰受到外界干扰因素的破坏后因素的破坏后因素的破坏后因素的破坏后恢复原状恢复原状恢复
7、原状恢复原状的能力。的能力。的能力。的能力。(1)含义：(2)与抵抗力稳定性的关系：。往往往往相反相反“野火烧不尽，春风吹又生野火烧不尽，春风吹又生”火后森林重恢复火后森林重恢复三、生态系统的稳定性 森林遭遇持续的干旱气候森林遭遇持续的干旱气候时，树木往往扩展根系的分布时，树木往往扩展根系的分布空间，以保证获得足够的水分，空间，以保证获得足够的水分，维持维持生态系统的正常功能。生态系统的正常功能。一场一场火火过后，森林中的种过后，森林中的种群密度降低，但是由于光照更群密度降低，但是由于光照更加充足、土壤中无机养料增多，加充足、土壤中无机养料增多，许多种子萌发后，迅速长成新许多种子萌发后，迅速长
8、成新植株。植株。抵抗力稳定性抵抗力稳定性恢复力稳定性恢复力稳定性判断下面所代表的是那种稳定性？草原草原遭受遭受蝗虫的采食蝗虫的采食后，草原植物就会增强其后，草原植物就会增强其再生能力，尽可能再生能力，尽可能减缓减缓种种群数量的下降。群数量的下降。草原大火过后，草原大火过后，“野火野火烧不尽，春风吹又生烧不尽，春风吹又生”。抵抗力稳定性抵抗力稳定性恢复力稳定性恢复力稳定性判断下面所代表的是那种稳定性？3 3、抵抗力稳定性和恢复力稳定性的区别与联系抵抗力稳定性和恢复力稳定性的区别与联系比较项目抵抗力稳定性恢复力稳定性区别实质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核心抵抗干扰、保持原状
9、遭到破坏、恢复原状影响因素一般来说，生态系统中物种丰富度越大，营养结构越复杂，抵抗力稳定性越高。一 般来说,生态系统中物种丰富度越小，营养结构越简单，恢复力稳定性越高。联系 一般呈负相关:抵抗力稳定性强的生态系统恢复力稳定性差，反之亦然:两者是同时存在于同一生态系统中的两种截然不同的作用力，它们相互作用，共同维持生态系统的稳定。稳稳定定性性生态系统生态系统复杂程度复杂程度抵抗力抵抗力稳定性稳定性恢复力恢复力稳定性稳定性结构结构简单的简单的生态系统，抵抗力稳定性一定生态系统，抵抗力稳定性一定低低，恢复力恢复力稳定性稳定性一定一定高高吗？吗？抵抗力抵抗力稳定性、稳定性、恢复力恢复力稳定性与生态系统
10、稳定性与生态系统复杂程度复杂程度的关系的关系(一般情况一般情况)例如 荒漠、苔原生态系统森林生态系统高低沙漠生态系统低低草原生态系统低高抵抗力稳定性恢复力稳定性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。抗力和恢复力稳定关系：一般存在相反的关系生态系统两种稳定性和总稳定性的关系生态系统两种稳定性和总稳定性的关系 曲线与正常范围之间所夹的面积作为总稳定性的定量指数（TS）,TSTS越大，说明这个生态系统的总稳定性越弱越大，说明这个生态系统的总稳定性越弱。两条虚线之间的部分表示生态系统功能正常的作用范围。两条虚线之间的部分表示生态系统功能正常的作用范围。y 表示一
11、个外来干扰使之偏离这一范围的大小。y y 值大，说明抵抗力稳定性弱，反之，抵抗力稳定性强值大，说明抵抗力稳定性弱，反之，抵抗力稳定性强；x 表示恢复到原状态所需的时间。x x 值大，说明恢复力稳定性弱，反之，恢复力稳定性强值大，说明恢复力稳定性弱，反之，恢复力稳定性强；注意：:生态系统的稳定性是种相对稳定状态，不是绝对不变的。判断抵抗力稳定性和恢复力稳定性的关键是“保持”还是“恢复”。抵抗力稳定性和恢复力稳定性的关系并不一定都是相反的，如苔原生态系统的两种稳定性都较小。例 1 难度 典型 下列有关生态系统稳定性的叙述，正确的是 （）A.生态系统自我调节能力的基础是正反馈调节B.抵抗力稳定性弱的
12、生态系统恢复力稳定性一定强C.“野火烧不尽，春风吹又生”体现了生态系统的抵抗力稳定性D.适当增加草原生态系统的物种丰富度可有效提高其抵抗力稳定性【解析】生态系统自我调节能力的基础是负反馈调节，A项错误。有些生态系统如北极冻原生态系统，抵抗力稳定性与恢复力稳定性都较低，B 项错误。“野火烧不尽，春风吹又生”体现了生态系统的恢复力稳定性，C 项错误。生态系统中的组成成分越多，食物网越复杂，生态系统的恢复力稳定性就越低，抵抗力稳定性就越强，适当增加草原生态系统的物种丰富度可有效提高其抵抗力稳定性，D 项正确。【答案】D典型例题例 2 难度 典型 下列关于生态系统结构和功能的叙述，错误的是（）A.生产
13、者主要是指绿色植物，消费者主要是指动物B.食物网的复杂程度取决于该生态系统中生物的数量C.食物链与食物网是生态系统的物质循环与能量流动的渠道D.食物网越复杂，生态系统的抵抗力稳定性也就越高【解析】生产者主要是指绿色植物，消费者主要是指动物，A 项正确。食物网的复杂程度取决于该生态系统中生物的种类，一般来说，生物种类越多，食物链彼此交错构成的营养结构越复杂，B 项错误。食物链和食物网是生态系统的营养结构，生态系统的物质循环和能量流动就是沿着这种渠道进行的，C 项正确。食物网越复杂，生态系统的抵抗力稳定性也就越高，D 项正确。【答案】B典型例题例 3 难度 典型 两个不同的生态系统在同时受到同等强
14、度的干扰（a）后，其结构和功能的曲线变化情况如下图所示，据图不能得出的结论是 （）A.乙生态系统的抵抗力稳定性比甲强B.若增大对甲生态系统的干扰强度，则 C 点右移C.甲生态系统中的营养结构可能比乙生态系统简单D.图中偏离正常范围的程度体现了恢复力稳定性的大小【解析】从图中可看出甲、乙两个生态系统受到干扰后，甲生态系统的结构和功能波动范围大，说明甲的抵抗力稳定性低，乙的抵抗力稳定性高，一般而言，生态系统的成分越单纯，结构越简单，抵抗力稳定性越低，故甲生态系统中的营养结构可能比乙生态系统简单，A、C 项正确。若对甲的干扰强度增大，则恢复原状所需要的时间延长，C点右移，B 项正确。图中偏离正常范围
15、的程度体现了抵抗力稳定性的大小，D 项错误。【答案】D典型例题适量砍伐适量砍伐合理放牧合理放牧适度捕捞适度捕捞1.1.控制对生态系统的控制对生态系统的干扰干扰强强度，度，在在不超过生态系统的不超过生态系统的自我调节能力自我调节能力的范围的范围内，合理适度地利用生态系统。内，合理适度地利用生态系统。四、提高生态系统的稳定性2.2.对对人人类类利利用用强强度度较较大大的的生生态态系系统统，应应实实施施相相应应的的物物质质、能能量量的的投入，保证生态系统内部投入，保证生态系统内部结构与功能结构与功能的协调。的协调。对农田生态系统要不断对农田生态系统要不断施肥、灌溉施肥、灌溉，增加投入，增加投入，控制
16、病虫害控制病虫害，才，才能保证高产出。能保证高产出。例 1 难度 典型 下列关于生态系统稳定性的叙述，正确的是 （）A.破坏后的生态系统不易恢复，说明其抵抗力稳定性强B.弃耕农田形成灌木林后，其恢复力稳定性提高C.大量引进外来物种，有利于增强生态系统的稳定性D.控制人类对生态系统的干扰程度，有利于维持生态系统的稳定性【解析】破坏后的生态系统不易恢复，说明其恢复力稳定性弱，A 项错误。弃耕农田形成灌木林后，其恢复力稳定性降低，抵抗力稳定性升高，B 项错误。大量引进外来物种，可能导致生态危机，不利于增强生态系统的稳定性，C 项错误。控制人类对生态系统的干扰程度，有利于维持生态系统的稳定性，D 项正
17、确。【答案】D典型例题例 2 难度 典型 以下哪种方法能有效增加草原生态系统的抵抗力稳定性？（）A.减少生态系统中捕食者的数量B.减少该生态系统中食物链的长度C.增加生态系统中各营养级生物的种类D.使生态系统中生产者、消费者和分解者在数量上保持平衡【解析】生态系统中生物种类越多，营养结构越复杂，自我调节能力越强，生态系统的抵抗力稳定性越强，所以要增加草原生态系统的抵抗力稳定性就可以增加各营养级生物的种类。【答案】C典型例题例 3 难度 典型 下表为养鱼对水稻产量和稻田土壤有机质含量影响的实验结果。下列叙述错误的是 （）A.稻田养鱼使水稻更多地从土壤中吸收鱼粪中的有机质B.稻田养鱼使稻田生态系统
18、中的营养结构复杂程度提高C.引入稻田中的鱼同样受到食物和生存空间等因素的限制D.鱼可以吃掉稻田中的害虫和杂草，提高了水稻产量【解析】植物不能从土壤中吸收有机质，只能吸收微生物分解有机物产生的无机盐，A 项错误。稻田养鱼提高了物种丰富度，使稻田生态系统中的营养结构复杂程度提高，稳定性增强，B 项正确。种群数量受食物和生存空间等因素的限制，C 项正确。鱼可以吃掉稻田中的害虫和杂草，使更多的能量流向水稻，从而提高了水稻产量，D 项正确。【答案】A典型例题设计提高生态系统稳定性的方案 桉树林是我国西南地区重要的经济林。大面积种植桉树林的生态问题已引起广泛关注。例如，结构单一的同龄纯林对环境变化的抵抗力
19、差;人工桉树林林下植被稀少，出现水土流失等问题;有的桉树林里鸟类绝迹。研究发现，在某地人工桉树林中，乔木层桉树占绝对优势;灌木层、草本层的物种丰富度则与桉树密度有关:桉树密度为750株/hm2时，灌木层有17个物种，草本层物种也较丰富;桉树密度高达10 00株/hm2时，灌木层和草本层物种均减少。提高人工生态林稳定性的措施思考 讨论1.人工林存在的主要问题:(1)可采林木资源不多，成林不成材(因栽种过密，中、幼龄占比较大);(2)水土流失(因林下植被少);(3)土壤肥力衰减(因林下枯枝落叶较少等);(4)易爆发虫害(因树种单一，营养结构简单等)。2.产生这些问题的原题因与生态系统的物种、结多构
20、、功能间的关系。3.部分措施如下:(1)适当引人其他树种，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，如间伐;(4)适当补充肥料。设计生态缸并观察其稳定性设计生态缸并观察其稳定性探究-实践基本原理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，人工生态系统的
21、稳定性是有意，人工生态系统的稳定性是有条件条件的，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必须是封闭的生态缸中的生物必须有很强的生活能力，且成分要齐全（有生产者、消费者、分解者）生态缸的材料必须透明，且要采用较强的散射光生态缸宜小不宜大，缸中的水量应占其容积的4/5，留出一定空间选择的动物不宜太多，个体不宜太大。防止外界生物或非生物因素的干扰为光合作用提供光照，保持生态缸内温度，便于观察；防止水温过高导致水生植物死亡便于操作，缸内储备一定量的空气减少对氧气的消耗，防止生产量小于消耗量保证物质循环和能量流动，在一定时期内保持稳定2.观察生态缸的稳定性时，要注意以下几点观察生态缸
22、的稳定性时，要注意以下几点:（1 1）设计一份观察记录表，内容包括植物、动物的生活情况，水质情况）设计一份观察记录表，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。（由颜色变化进行判别）及基质变化等。（2 2）定期观察，同时做好观察记录。）定期观察，同时做好观察记录。（3 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）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。定性已被破坏，记录下发现的时间。（4 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）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。系统稳定性差异的原因。1 1）人工生态系统可以保持较长时间的相对稳定但不是永久。）人工生态系统可以保持较长时间的相对稳定但不是永久。2 2）人工生态系统的稳定性是有条件的。）人工生态系统的稳定性是有条件的。结论：结论：生态平衡生态系统的稳定性提高生态系统稳定性结构平衡功能平衡抵抗力稳定性恢复力稳定性收支平衡控制干扰程度适当物质能量的投入与营养结构复杂程度的关系生态系统的稳定性