第五节生态系统的稳定性

少量砍伐森林中的树木 森林的结构功能不会破坏 草原上适量放养牲畜 草原不至于破坏 适度捕捉生态系统中的动物 也不会导致种群严重减小 更不会灭绝 问题探讨 为什么这些生态系统在受到干扰后 仍能保持相对稳定 生态系统在不断地发展变化着 但对于一个相对成熟的生态系统来说 系统中的各种变化只要不超出一定限度 生态系统的结构与功能就不会发生大的改变 这就是生态系统的稳定性 生态系统的发展趋势 生物多样化 结构复杂化 功能完善化 第5节生态系统的稳定性 稳定性 稳态 自我调节能力 原因 抵抗力稳定性 内容 概念 如何提高 恢复力稳定性 生态系统所具有的保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力 称为生态系统的稳定性 一 生态系统稳定性的概念 组成成分 食物链和食物网 能量流动物质循环信息传递 Goback 2 稳定性的表现 1 结构稳定 Goback 生态系统中的生产者 消费者 分解者在种类和数量上保持动态平衡 2 功能稳定 生态系统中物质和能量的输入与输出基本相等 保持相对稳定 1 稳定性的形成 生态系统发展到成熟阶段 生产者 消费者和分解者齐全 能量输入保持稳定 物质的输入与输出相对平衡 为什么生态系统具有稳定性 生态系统具有 自我调节能力 1 河流受到轻度污染后 为什么生物种类和数量不会受到明显影响 2 如何解释森林生态系统出现 有虫不成灾 现象 3 森林局部大火后 为什么植株能较快生长 负反馈调节 是生态系统自我调节能力的基础 二 生态系统稳定性的原因 干扰 破坏 基础或主要机制 3 自我调节能力有限 物理沉降 化学分解 微生物的分解 增加 导致兔子 减少 兔子增加 导致草 减少 导致兔子 减少 阳光充沛 土壤肥沃植物生长 如我国西北的黄土高原 自我调节能力存在于 群落内部 群落与环境之间 负反馈调节 具有自我调节能力 过度放牧 食物短缺 意义 生态系统自我调节能力的基础 负反馈调节 结果 抑制或减弱了最初发生的变化 使生态系统达到或保持稳定 实例一 正反馈 湖泊受到了污染 鱼类等生物死亡 死鱼等生物腐烂 实例二 使生态系统常常远离稳态 对生态系统有极大破坏作用 结果 原方向 原方向 发生偏离 发生偏离 正反馈调节 更加偏离 负反馈调节 回到原来方向 错上加错 改邪归正 1 负反馈调节 作用 能使生态系统达到相对平衡 实例 草原上的兔与植物的数量变化调节 结果 抑制和减弱最初发生变化的那种成分的变化 从而保持稳态平衡 2 正反馈调节 作用 使生态系统远离平衡状态 结果 加速最初发生变化的那种成分所发生的变化 实例 若一个湖泊受到了污染 鱼类的数量就会因为死亡而减少 鱼体死亡腐烂后又会进一步加重污染并引起更多鱼类死亡 因此 由于正反馈的作用 污染会越来越重 鱼类的死亡速度也会越来越快 实例三 苏州 江南水乡 小桥流水人家 话说乾隆下江南时 到了苏州 看到水乡人家上游淘米洗菜 下游洗澡洗衣 可是即便如此 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 思考与讨论 1 水乡人在河流中淘米洗菜 洗澡洗衣 河水为何仍能保持清澈 河流受到轻微的污染时 能通过物理沉降 化学分解和微生物的分解 很快消除污染 这说明生态系统在受到外界轻度干扰时 具有抵抗外界干扰并使自身结构和功能保持原状的能力 我们可称之为抵抗力稳定性 思考与讨论 2 虎丘外围的河流在染坊废水的污染下 还能保持稳定性吗 这又说明了什么问题 不能 这说明一个生态系统的自我调节能力是有一定限度的 如果外界因素的干扰超过了这个限度 生态系统的相对稳定状态就会遭到破坏 这种自我调节能力取决于生态系统的自身净化作用和完善的营养结构 太湖美 现在的太湖 这是还是那美丽的太湖吗 生态系统的调节能力是有限的 Goback 三 生态系统稳定性的内容 抵抗力稳定性 抵抗干扰 保持原状 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 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原状的能力 遭到破坏 恢复原状 生态系统组成成分的复杂程度 抵抗力稳定性大小的影响因素 恢复力稳定性其恢复速度 时间长短的影响因素 与营养结构的复杂程度有关与生态系统所处的环境有关例如 沙漠 苔原生态系统恢复难 结合书上的相关介绍 你认为该生态系统的生物种类多吗 营养结构如何 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 假设地衣大面积死亡 将产生什么结果 整个生态系统就会崩溃 由此可见 该生态系统的自动调节能力如何 抵抗力稳定性又如何 自动调节能力小 抵抗力稳定性低 稀少 简单 弱 低 恢复力稳定性 低 多 复杂 强 高 热带雨林生态系统 恢复力稳定性 低 二者表现时候和作用不一样 恢复力 指后抵抗力 指后 同一生态系统中 能力高低一般存在关系 相反 遭到破坏 再恢复原状 受到干扰 能维持原状 Goback 两者的关系 一般情况下 生态系统的生物种类少 营养结构简单 如果遭到破坏 比较容易恢复 设疑 这个一般规律是否适用于所有的生态系统呢 沙漠生态系统 草原生态系统 2 比较同等强度干扰下 草原生态系统和沙漠生态系统恢复力稳定性的高低 虽然草原生态系统较沙漠生态系统的生物种类多 营养结构复杂 但因所处的环境条件适宜 在受到破坏后较容易恢复 对同一个生态系统来说 抵抗力稳定性与恢复力稳定性存在相反关系 稳定性 生物量 生态系统复杂程度等 GOBACK 想一想 苔原 沙漠生态系统也是这样吗 比较恢复力稳定性时 除了考虑营养结构的复杂程度外 生态系统所处的环境条件也是一个重要的因素 北极苔原 冬季 北极苔原 夏季 恢复力稳定性较 恢复力稳定性较 高 低 生态系统抵抗力稳定性 恢复力稳定性和总稳定性的关系 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 当一个扰动偏离这个范围时 偏离的大小y可以作为抵抗力稳定性的定量指标 而恢复到原状所需要的时间x可以作为恢复力大小的定量指标 曲线与正常范围之间所夹的面积则可以作为总稳定性的定量指标 TS 这一面积越大 说明这个生态系统的总稳定性越低 如何要提高生态系统的稳定性 一方面要控制对生态系统的干扰程度 适度利用 防止植被破坏 防止食物链破坏 防止环境污染另一方面 对人类利用强度较大的生态系统 应实施相应的物质 能量投入 保证生态系统内部结构与功能的协调 提高抵抗力稳定性 是要提高抵抗力稳定性还是恢复力稳定性 思考 四 提高生态系统的稳定性 措施 第三方面 需要增加物种种类进而使营养结构复杂化 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 第5节生态系统的稳定性 稳定性 稳态 自我调节能力 原因 抵抗力稳定性 内容 概念 如何提高 恢复力稳定性 实验原理生态系统的稳定性与它的物种组成 营养结构 非生物因素密切相关 必须考虑物质循环和能量流动的相对平衡 四 制作生态缸 四 生态缸的设计制作要求及分析 设计制作生态缸 观察其稳定性 粘贴标签 贴上标签 填写姓名 日期等 放在阳面阳台上 光不能直射 观察记录 每天观察一次并作记录 直至瓶中生物全部死亡为止 即为生态系统保持相对稳定性的时间 投放生物 将一棵长势良好的金鱼藻 丝螺1 2只 或一只小虾 放入瓶中 加盖封口 在瓶盖周围涂上凡士林 盖紧瓶口 过程设计 瓶子处理 取250mL或500mL的平底广口瓶 将其洗净 用开水烫一下瓶子和瓶盖 放砂注水 加入1cm厚的洗净的细砂 再注入河水 占溶积的4 5 仿河流生态系统 基础练习 1 在生态系统的下列基本特征中 能成为自我维持基础的是 A 物种结构有一定的区域性特征B 内在的动态发展变化的能力C 连续的物质交换和能量传递的能力D 一定的自我调节能力 D 2 下列哪种措施能提高生态系统的稳定性 A 减少寄生生物和捕食者的数量B 平衡生产者和消费者的数量C 增加物种的数目D 对生态演替进行限制 C 3 2002年底 食人鱼 的报道随处可见 外来物种入侵或引种不当 会给当地生态环境造成重大影响 其主要原因是 A 使入侵地食物链破坏B 会破坏入侵地的非生物因素C 未认识其价值所以人为干扰少D 增加物种多样性 使当地生态平衡更稳定 A 4 下列生态系统的抵抗力稳定性和恢复力稳定性都比较低的是 A 热带雨林B 温带草原C 北极冻原D 温带森林 2 某生态学家以 保护和利用草原生态系统 为课题 对某草原进行了几项专题研究 并绘制了如下两图 其中 甲图表示一个鼠群迁入一个新的生态系统后的种群增长曲线 乙图表示单位面积的放牧量与生产者的净生产量的关系 图中的虚线代表未放牧时 草原中生产者的净生产量 请据图分析并回答下列问题 1 草原生态系统与森林生态系统相比较 其自我调节能力较小 原因是 2 甲图中 最可能表示因种内斗争而限制鼠群数量增长的曲线段是 草原生态系统的营养结构简单 C D 合理确定载牧量 防止过度放牧 发展季节性放牧 提倡划区轮牧 3 适宜的放牧量控制在乙图的b点和c点之间 为什么 4 如果该草原生态系统的放牧量长期在乙图中c点以上 会造成怎样的后果 5 请举两项合理利用草原生态系统的措施 既能保持草原生态系统的稳定性 又能获得较高的畜牧产量 草原退化 严重时会导致草场的沙漠化 3 根据下列材料 回答问题 材料一红树林是生长在热带 亚热带海岸潮间带特有的植被 具有丰富的动植物资源 广东是我国红树林资源最丰富的省份之一 其中雷州半岛和深圳湾的红树林分布区被列为国家级红树林自然保护区 红树林的保护和发展也被列为广东建设林业生态省的八大工程之一 材料二2004年12月 印度洋地震引起的海啸导致死亡十多万人 几百万人无家可归 但因为有茂密的红树林 印度泰米尔纳德邦一个渔村里的172户人家在这次海啸中幸免遇难 1 红树林属于生态系统 2 红树林的稳定性较强而稳定性较弱 原因是红树林 湿地 抵抗力 恢复力 生物种类较多 营养结构复杂 3 海啸过后 灾区沿海的多种生态系统遭到了毁灭性破坏 短期内难以恢复 这一事实说明任何生态系统的都是有限的 4 在海啸中被海水浸泡过的农田为什么不宜直接种植农作物 请从生物学角度分析其原因 自动调节能力 被海水浸泡过的土壤 无机盐浓度过高 使农作物无法通过渗透作用吸收水分 4 农业生态系统内进行农药防治 喷洒DDT 和生物防治 引入无数捕食者 害虫过程中 害虫种群密度消长示意图 1 A点开始的是 防治 E点开始进行的是 防治 2 A点开始的防治中 害虫数量越来越多 其原因是 一方面害虫 另一方面是害虫的天敌因 3 指出E点开始的防治有何突出的优点 4 F I段种数量已无明显波动 说明 5 图中 经济阈值 是指害虫种群密度已经达到了影响农业生态系统经济效益的最低值 因此图中需要防治害虫的时间点是