【公开课】生态系统的稳定性课件高二上学期生物人教版选择性必修2

第3章

生态系统及其稳定性第5节

生态系统的稳定性问题探究：

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。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？思考·讨论：

紫茎泽兰的繁殖和适应能力强，在入侵地没有天敌等因素的制约。泽兰实蝇紫茎泽兰2.我国曾引入紫茎泽兰的专食性天敌——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？问题探究：思考·讨论：泽兰实蝇紫茎泽兰2.我国曾引入紫茎泽兰的专食性天敌——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的生长，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，如泽兰实蝇的生物安全性研究，野外如何布点释放泽兰实蝇，定点释放的虫量应当为多少等等，即在确保利用泽兰实蝇的安全性后，再利用它进行防治。一、生态平衡与生态系统的稳定性紫茎泽兰像紫茎泽兰这样的入侵种，由于它的繁殖能力、适应能力很强，而且没有天敌等制约因素。一旦蔓延，就会严重干扰入侵地的生态系统，破坏生态平衡。福寿螺凤眼莲一、生态平衡与生态系统的稳定性1.生态平衡的概念生态系统一定程度的干扰结构与功能稳定生态系统结构包括组成成分营养结构非生物的物质和能量分解者生产者消费者食物链食物网功能决定信息传递能量流动物质循环生态系统的结构和功能处于相对稳定的一种状态，就是生态平衡。一、生态平衡与生态系统的稳定性1.生态平衡的概念生态系统的结构和功能处于相对稳定的一种状态，就是生态平衡。生态系统一定程度的干扰结构与功能稳定大兴安岭的森林呼伦贝尔的草原一、生态平衡与生态系统的稳定性①结构平衡生态系统的各组分保持相对稳定。②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。③收支平衡一定时间内生产者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。2.生态平衡的特征A.群落总生产量和总呼吸量趋于稳定，且相对接近。B.群落在物质、能量的输入和输出上趋于达到平衡状态。

在成熟阶段，群落的总生产量和总呼吸量呈现怎样的趋势？这说明了什么？思考·讨论：群落总生产量（光合作用）群落总呼吸量相对值演替进程（时间）O早期阶段成熟阶段一、生态平衡与生态系统的稳定性3.生态平衡的调节机制兔子森林森林火灾灾后恢复野草实例1实例2狼一、生态平衡与生态系统的稳定性思考·讨论：分析负反馈调节的过程1.小组合作，尝试用文字、线框、箭头等符号，任选一个实例，简要描绘其中的调节过程。兔增加生存空间和资源增加兔减少生存空间和资源减少草减少草增加狼减少狼增加植物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无机土壤养料增加阳光充足种子萌发、幼苗迅速生长植被逐渐恢复实例1实例2

上述生态系统都遇到了破坏或干扰，而对抗这种破坏或干扰，使生态系统恢复平衡的调节机制，是负反馈机制。一、生态平衡与生态系统的稳定性①负反馈的定义在一个系统中，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。3.生态平衡的调节机制②负反馈与正反馈负反馈：反馈信息的工作效果与原工作效果相反，使系统趋于稳定。正反馈：反馈信息的工作效果与原工作效果相同，使系统偏离稳定。系统工作效果反馈信息一、生态平衡与生态系统的稳定性②负反馈与正反馈原方向偏离正反馈调节更加偏离回到原方向原方向偏离负反馈调节3.生态平衡的调节机制掠夺式开发后的黄土高原美丽的呼伦贝尔草原破坏稳态（错上加错）调节稳态(“改邪归正”)正反馈调节：具有破坏性。负反馈调节：生态系统自我调节能力的基础。一、生态平衡与生态系统的稳定性3.生态平衡的调节机制正反馈实例：有一个湖泊受到了严重污染，鱼类的数量就会因死亡而减少，鱼类死亡的尸体腐烂，又会进一步加重污染，引起更多的鱼类死亡，活鱼就更少了。结果：使生态系统远离平衡状态。鱼类等生物死亡更多生物死亡湖泊污染污染程度加强加剧一、生态平衡与生态系统的稳定性3.生态平衡的调节机制③负反馈调节的意义负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。生态系统的自我调节能力是无限的吗？生态系统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，生态系统的稳定性急剧下降，生态平衡就会遭到严重破坏。黄土高原由于植被破坏造成水土流失一、生态平衡与生态系统的稳定性①定义：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，叫做生态系统的稳定性。②原因：生态系统具有一定的自我调节能力。③能力：生态系统自我调节能力是有限的。4.生态系统的稳定性维持抵抗力稳定性抵抗干扰，保持原状恢复恢复力稳定性遭到破坏，恢复原状恢复力稳定性的概念生态系统在遭到外界干扰因素的破坏后恢复到原状的能力。抵抗力稳定性的概念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。二、抵抗力稳定性与恢复力稳定性抵抗力稳定性的概念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。1.抵抗力稳定性②实例A.遭受蝗虫采食，草原植物会增强其再生能力，尽可能减缓种群数量的下降。B.遭遇持续的干旱气候，森林中的树木往往扩展根系的分布空间，以保证获得足够的水分，维持生态系统正常的功能。③特点生物种类越多、营养结构越复杂

→

自我调节能力越强

→

抵抗力稳定性越高二、抵抗力稳定性与恢复力稳定性恢复力稳定性的概念生态系统在遭到外界干扰因素的破坏后恢复到原状的能力。2.恢复力稳定性②实例A.“野火烧不尽，春风吹又生。”B.河流与土壤被轻微污染，通过自身净化作用，恢复为原来的状态。③特点生物种类越少、营养结构越简单

→

自我调节能力越弱

→

恢复力稳定性越高二、抵抗力稳定性与恢复力稳定性判断以下情况体现了生态系统的哪种稳定性？(1)遭受蝗虫采食，草原植物会增强其再生能力，尽可能减缓种群数量的下降。(2)遭遇持续的干旱气候，森林中的树木往往扩展根系的分布空间，以保证获得足够的水分，维持生态系统正常的功能。(3)草原大火过后，“野火烧不尽，春风吹又生”。(4)水体被污染后经过很长一段时间后又恢复了清澈。——抵抗力稳定性——抵抗力稳定性——恢复力稳定性——恢复力稳定性二、抵抗力稳定性与恢复力稳定性①内部因素生态系统的结构A.通常情况下，抵抗力稳定性与恢复力稳定性呈相反关系。营养结构复杂程度稳定性恢复力抵抗力3.影响抵抗力稳定性和恢复力稳定性的因素B.存在特例

北极冻原生态系统，由于动植物种类稀少、营养结构简单，抵抗力稳定性很低。其生产者主要是地衣，假如地衣受到大面积破坏，整个生态系统就会崩溃，恢复起来的时间也十分漫长。因此，它的恢复力稳定性也很低。

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。二、抵抗力稳定性与恢复力稳定性②外部因素环境干扰强度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不一样。A.环境干扰强度小，恢复力稳定性强

河流与土壤被有毒物质轻微污染，通过自身的净化作用，可以很快恢复到接近原来的状态。B.环境干扰强度大，恢复力稳定性弱

河流与土壤被有毒物质重度污染，自身的净化作用已不足以消除大部分有毒物质，这些河流或土壤的恢复力稳定性就破坏了。

热带雨林在遭到严重砍伐，草原经过极度放牧后，它们恢复原状的时间漫长，难度大。3.影响抵抗力稳定性和恢复力稳定性的因素二、抵抗力稳定性与恢复力稳定性【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生态系统的功能时间TSyx干扰正常作用范围①y：表示一个外来干扰使生态系统偏离正常范围（两虚线之间）时，偏离范围的大小可以作为

稳定性的定量指标。（y越大

稳定性越

；反之越强）

②x：表示生态系统从破坏到恢复所需要的时间。x的大小可作为

稳定性的定量指标。（x越大

稳定性越

；反之越强）

曲线分析③TS：表示曲线与正常范围之间所围成的面积，可作为____稳定性的定量指标。（TS的面积越大，说明这个生态系统的总稳定性____）抵抗力低抵抗力恢复力

低恢复力

低总二、抵抗力稳定性与恢复力稳定性抵抗力稳定性和恢复力稳定性的关系抵抗力稳定性恢复力稳定性核心联系抵抗干扰，保持原状遭到破坏，恢复原状生态系统的组分越多，食物网越复杂，抵抗力稳定性越强生态系统的组分越少，食物网越简单，恢复力稳定性越强。①一般是相反关系。②同时存在于同一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。③二者之间与营养结构复杂程度的关系，如右图所示：自我调节能力有一定限度，超过限度，自我调节能力遭到破坏生态系统在受到不同的干扰后，其恢复速度与恢复时间是不一样的营养结构复杂程度稳定性恢复力抵抗力特点影响因素三、提高生态系统的稳定性1.为什么提高生态系统的稳定性①处于生态平衡的生态系统可以持续不断地满足人类生活所需。粮油蔬果肉蛋奶木材②处于生态平衡中的生态系统能够使人类生活和生产的环境保持稳定。农田生态系统施肥灌溉控制病虫害三、提高生态系统的稳定性①控制对生态系统干扰的程度，在不超过生态系统自我调节能力的范围内，合理适度地利用生态系统。封山育林禁牧封育休渔2.提高生态系统的稳定性措施②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。“三北”防护林防风固沙护田护草制作生态缸，观察其稳定性探究.实践1.目的要求：设计一个生态缸，观察这一人工生态系统的稳定性2.基本原理：

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。制作生态缸框架用玻璃板和粘胶制作生态缸的框架铺土注水放入动、植物密封生态缸移置生态缸观察记录沙土在下，含腐殖质较多的土在上依据生物生活习性合理放置每周定时观察生态缸中生物的存活和水质变化情况将生态缸放置在光线良好的散射光下，避免阳光直射。放几块有孔的假山石，作为小动物栖息场所，倒水3.实验步骤制作生态缸，观察其稳定性探究.实践4.设计要求及目的设计要求目的生态缸必须是

的防止外界生物或非生物因素的干扰生态缸中投放的几种生物必须具有很强的生活力，种类齐全(具有生产者、消费者和分解者)使生态缸中的生态系统能够进行_____

和

，在一定时期内保持稳定生态缸的材料必须_____为光合作用提供光能，保持生态缸内温度，便于观察封闭物质循环能量流动透明生态缸宜小不宜大，缸中的水量应适宜，要留出一定的_____便于操作，且使缸内储备一定量的空气生态缸的采光应使用较强的

光防止水温过高导致水生植物死亡选择动物不宜过多，个体不宜太大减少对氧气的消耗，防止氧气的产生量小于消耗量空间散射5.结果分析近年来，市面上出现了很多观赏性小生态瓶，为人们的生活增添了乐趣。如图是一个简易生态瓶的示意图。回答下列问题：(1)在一定时间范围内，小生态瓶内

(填“能”或“不能”)进行碳、氧、氮、磷等元素的循环利用，原因是

。能

该生态瓶内有生产者和分解者，能通过光合、呼吸、分解等生理过程，实现各元素的循环利用(2)简易生态瓶能在一定时间内维持相对稳定，这是因为生态系统具有一定的

能力，但简易生态瓶的抵抗力稳定性很低，原因是

。自我调节该生态系统生物种类少，营养结构简单，自我调节能力很弱(3)为尽可能长时间维持生态瓶的相对稳定，应将该生态瓶置于

处，并避免阳光直射。若要在该生态瓶中添加小动物，则应注意各营养级生物之间的合适比例，从能量流动的角度分析，这是因为

。光线良好能量流动是逐级递减的探究实验：设计制作生态缸，观察其稳定性思考·讨论：2、生态缸的稳定性高还是低？为什么？是，因为它具有生态系统的各个组成成分低，因为生态缸中生物种类少，营养结构简单。1、生态缸是不是一个生态系统？为什么？3.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三者之间应保持适宜比例，以维持生态系统的相对稳定。分解者生产者消费者