《生态系统的稳定性》课件

第5节生态系统的稳定性第3章内容索引0102自主预习新知导学合作探究释疑解惑自主预习新知导学一、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。2.处于生态平衡的生态系统具有的特征(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。3.生态系统稳定性的调节机制(1)负反馈机制:生态系统遇到破坏或干扰后,对抗这种破坏或干扰,使生态系统恢复平衡的调节机制。(2)负反馈: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)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。(4)生态系统稳定性概念: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。4.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,生态系统的稳定性急剧下降,生态平衡就会遭到严重的破坏。二、抵抗力稳定性和恢复力稳定性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。3.不同的生态系统在抵抗力稳定性和恢复力稳定性的表现上有着一定的差别。(1)一般说来,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。(2)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的。如果河流与土壤被有毒物质轻微污染,通过自身的净化作用,可以很快恢复到原来的状态;如果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被破坏了。三、提高生态系统的稳定性1.必要性(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,如粮油、蔬果、肉蛋奶、木材等农副产品。(2)处于生态平衡中的生态系统能够使人类生活与生产的环境保持稳定。2.措施(1)控制对生态系统的干扰强度,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。例如,对过度利用的森林与草原,首先应封育,待恢复到较好状态时再适度利用。(2)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。例如,为使单一作物的农田生态系统保持稳定,需要不断施肥、灌溉、控制病虫害;还可以人工建造“生态屏障”。四、设计制作生态缸,观察其稳定性1.实验原理(1)生态缸中必须包括生态系统的四种成分,考虑系统内组分及营养级之间的合适比例,特别需要注意必须有足够的分解者。(2)各种生物之间以及生物与非生物环境之间,必须能够进行物质循环和能量流动。生物之间要有合适的食物链结构,生物的数量不宜过多。2.实验步骤(1)制作生态缸的框架。(2)在生态缸内底部的一侧铺垫几块石块,再铺上一层细沙土,在沙土上铺一层含腐殖质较多的土,铺垫好的土和石块整体呈坡状。(3)在土坡上放置几块假山石,可作为小动物栖息的场所。(4)向生态缸中注水。(5)放置生物。在土坡上选择苔藓、铁线蕨、鸭跖草、马齿苋、罗汉松等进行种植,放入鼠妇、蚰蜒、蚯蚓、蜗牛等小动物;在水中放入金鱼藻、浮萍等水生植物,放入虾、小鱼和小乌龟等小动物。(6)封上生态缸盖。将生态缸放置于室内通风、光线良好的地方,但要避免阳光直接照射。(7)定期观察生态缸内生物种类及数量的变化,并进行记录。合作探究释疑解惑[问题引领]1.请你尝试用文字、线框、箭头等,举例并简要描述负反馈调节过程。提示:知识点一生态平衡与生态系统的稳定性分析2.下图A为某草原生态系统中的反馈调节示意图,图B为某湖泊生态系统中发生的某种调节活动。分析并回答下列问题。(1)图A和图B中属于负反馈调节的是哪幅图?写出图A中的食物链。提示:图A所示的是负反馈调节。图A中的食物链是乙→甲→丙。(2)对比图A、图B,分析生态系统的自我调节能力是不是无限的?生态系统的自我调节能力与什么有关?提示:①对比分析可知,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的限度时,生态系统的自我调节能力会迅速丧失,生态系统难以恢复原状。②决定生态系统自我调节能力的因素是生态系统的营养结构。生态系统的成分简单→营养结构简单→自我调节能力弱;生态系统的成分复杂→营养结构复杂→自我调节能力强。[归纳提升]正确区分正反馈调节与负反馈调节

比较项目负反馈调节正反馈调节作用生态系统自我调节能力的基础,能使生态系统达到和保持平衡使生态系统远离平衡状态结果抑制或减弱最初发生变化的那种成分所发生的变化加速最初发生变化的那种成分所发生的变化实例图示

[典型例题](不定项选择题)下列有关负反馈调节的说法,错误的是(

)A.负反馈调节是生态系统具有自我调节能力的基础B.当农田里蚜虫数量增多时,七星瓢虫的数量也会增多,这样蚜虫种群数量的增长就会受到抑制,这属于生物群落内的负反馈调节C.负反馈调节在生物群落中普遍存在,但在生物群落与非生物环境之间不存在D.甲状腺激素分泌的调节不属于负反馈调节答案:CD解析:负反馈调节是生态系统自我调节能力的基础,不仅存在于生物群落内部,也存在于生物群落与非生物环境之间,A项正确,C项错误;七星瓢虫捕食蚜虫,二者之间通过负反馈调节维持相对平衡,B项正确;人体甲状腺激素分泌的调节也属于负反馈调节,D项错误。【变式训练】

1.下列对生态平衡的叙述,正确的是(

)A.生态系统的平衡就是指生态系统的各种成分保持不变B.生态系统具有完整而且不变的营养结构C.生态系统中物质和能量的收支不变D.生态系统具有保持系统中各组成成分相对平衡的能力答案:D解析:生态平衡是一个动态的平衡,其组成成分、营养结构、物质和能量的收支不是一成不变的,是处在不断变化的状态。2.某河流被严重污染后,导致水生生物大量死亡,停止污物排放后,通过自身的净化作用,逐渐恢复到接近原来的状态。这是由于生态系统具有(

)A.负反馈调节B.人工调节C.正反馈调节

D.自然调节答案:A解析:由题干的信息可知,通过调节生态系统恢复到接近原来的状态,这种结果符合负反馈调节的反馈结果,即抑制、减弱了最初发生变化的那种成分所发生的变化。[问题引领]1.下图中,两条虚线之间的部分表示生态系统功能正常的作用范围,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;曲线与正常范围之间所夹的面积可以作为总稳定性的定量指标(TS)。请分析并回答下列问题。知识点二抵抗力稳定性、恢复力稳定性和总稳定性的关系(1)在正常作用范围内,生态系统中生物的种类和数量是否保持不变?提示:不是。生态系统中生物的种类和数量始终处于动态的变化之中,在一定范围内保持相对稳定。(2)开始一段时间内,干扰较小时,曲线虽有波动,但是都在正常范围内波动,这主要体现了生态系统的哪种稳定性?提示:抵抗力稳定性。(3)当外来干扰较大时,曲线偏离了正常的作用范围,一段时间后又恢复到正常范围内,这期间主要体现了生态系统的哪种稳定性?提示:恢复力稳定性。(4)上述两种稳定性的基础是什么?提示:生态系统具有一定的自我调节能力。(5)同一个生态系统中,一般情况下y与x是什么关系?对a、b两个生态系统施加相同强度的干扰,若ya>yb,则这两个生态系统的抵抗力稳定性的关系是怎样的?提示:同一生态系统中y与x通常呈负相关。a的抵抗力稳定性小于b的抵抗力稳定性。2.阅读教科书第77页思考·讨论“设计提高生态系统稳定性的方案”,回答下列问题。(1)桉树林的哪些生态问题引起了人们的关注?提示:结构单一的同龄纯林对环境变化的抵抗力差;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。(2)城市规划建设森林公园,请你设计具体方案提高该森林公园的稳定性。提示:应栽种较多不同种类的植物,兼顾草本植物、灌木和乔木,适当放养鸟类、松鼠等森林动物;建立尽可能复杂的营养结构,设置池塘、草地和树林,让食物链、食物网更复杂,等等。[归纳提升]稳定性的两种类型比较

[典型例题]两个不同的生态系统在同时受到同等强度的干扰(a)后,其结构和功能的曲线变化情况如下图所示。由图不能得出的结论是(

)A.同等强度的干扰下,乙生态系统的抵抗力稳定性比甲高B.同等强度的干扰下,若乙生态系统干扰提前,则B点左移C.若对甲生态系统的干扰强度增大,则C点右移D.B点后乙生态系统一定有新的物种产生答案:D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受影响较大,波动范围大,说明甲的抵抗力稳定性较低,乙的抵抗力稳定性较高;若乙生态系统干扰提前,其结构和功能恢复至正常运行范围的时间也会提前,即B点左移;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;乙生态系统在恢复原状后不一定有新物种产生。【变式训练】

1.(不定项选择题)下列有关生态系统稳定性的叙述,错误的是(

)A.生态系统受到环境干扰时能保持原状,说明生态系统具有抵抗力稳定性B.任何一个生态系统一般都具有很高的稳定性C.生态系统的抵抗力稳定性与营养结构的复杂程度有关D.自我调节能力越强,其抵抗力稳定性一定越低答案:BD解析:抵抗力稳定性是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,A项正确;生态系统具有很高的稳定性是生态系统发展到成熟阶段的表现,并不是任何一个生态系统或生态系统的任何一个发展阶段都具有很高的稳定性,B项错误;生态系统的抵抗力稳定性与营养结构的复杂程度有关,一般来说,生态系统中的组分越多,食物网越复杂,生态系统的自我调节能力越强,其抵抗力稳定性就越高,C项正确,D项错误。2.右图为某一生态系统的稳定性图解,下列对此图的理解,错误的是(

)A.一般情况下,b可代表恢复力稳定性B.一般情况下,自我调节能力与a曲线相似C.抵抗力稳定性与营养结构的复杂程度通常呈正相关D.所有生态系统都符合这一数学模型答案:D解析:一般情况下,生态系统的营养结构越复杂,恢复力稳定性越低,与b曲线相似,A项正确;一般情况下,生态系统的营养结构越复杂,自我调节能力越强,与a曲线相似,B项正确;通常,营养结构越复杂,抵抗力稳定性越高,二者呈正相关,C项正确;极地冰原生态系统的营养结构简单,抵抗力稳定性低,恢复力稳定性也低,不符合这一模型,D项错误。[问题引领]1.设计生态缸时,常加入一些河泥,请分析其作用。提示:河泥中不仅含有分解者,而且可以为绿色植物提供必需的矿质元素。2.为保证生物的生存,必需的外部条件有哪些?提示:充足的光照和适宜的温度等。3.怎样观察生态缸的稳定性?生态缸中的生物存活时间较短的原因是什么?提示:可通过观察动植物的生活情况、水质变化、基质变化等判断生态缸的稳定性。由于生态缸的营养结构极为简单,自我调节能力极差,抵抗力稳定性极低,其稳定性易被破坏,因此生态缸内的生物只能保持一段时间的活性。知识点三设计制作生态缸,观察其稳定性[归纳提升]生态缸的设计要求及分析

设计要求相关分析生态缸必须是封闭的防止外界生物因素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,成分齐全(具有生产者、消费者和分解者)生态缸中能够进行物质循环和能量流动,在一定时期内保持相对稳定生态缸必须是透明的为光合作用提供光能;便于观察生态缸中的水量不能超过其容积的4/5,要留出一定的空间便于操作;缸内储备一定量的空气生态缸的采光用较强的散射光,避免阳光直射防止水温过高导致水生植物死亡[典型例题](不定项选择题)现有2个密闭、透明的生态缸,其生物组成相同,但光照条件不同(见下表)。一段时间后,发现1号缸的生态系统比2号缸稳定。下列分析错误的是(

)注:“+”表示有,“-”表示无。A.1号缸中的所有生物组成食物网,而2号缸中所有生物组成一条食物链B.1号缸中有光照,生产者固定的全部能量是流经该生态系统的全部能量C.2号缸浮游动物的数量减少只是因为缺乏食物D.当1号缸中能量的输入≥能量的散失时,该生态系统处于相对稳定的状态答案:AC生态缸编号光照含微生物的泥沙浮游藻类水草浮游动物1+++++2-++++解析:浮游动物捕食浮游藻类和水草,组成了食物链(网),但分解者不参与食物链(网)的组成,A项错误;1号缸中有光照,生产者固定的全部能量,是流经该生态系统的总能量,B项正确;2号缸中浮游动物的数量减少主要是因为缺少氧气,C项错误;当1号缸中能量的输入≥能量散失时,该生态系统处于相对稳定的状态,D项正确。【变式训练】

在一个能维持稳定的密闭生态瓶中,有一条鱼、几株水草和一只田螺。如果把鱼去掉,下列情况最先发生的是(

)A.光合作用加快 B.水的酸性增加C.植物会死亡

D.水中氧气浓度增加答案:D解析:该生态缸密闭且能维持稳定,说明其中生物的种类和数量合理,物质循环和能量流动保持稳定。鱼会消耗光合作用产生的氧气,同时放出二氧化碳,为光合作用提供原料。人为去掉鱼(消费者),消耗的氧气会减少,因此最先发生的是水中氧气浓度增加。由于放出的二氧化碳会减少,因此光合作用不会加快,水的酸性也不会增加。1234567891011A组必备知识基础练1.下列关于生态平衡的说法,不正确的是(

)A.生态平衡就是生态系统的结构和功能处于相对稳定的一种状态B.处于生态平衡的生态系统的各种组成成分保持不变C.处于生态平衡的生态系统的物质和能量的输入和输出达到平衡状态D.生态平衡的调节机制是负反馈调节B解析处于生态平衡的生态系统的结构与功能处于相对稳定状态,生态系统的各种组成成分保持相对稳定,而不是保持不变,B项错误。12345678910112.下列关于生态系统自我调节能力的叙述,错误的是(

)A.森林中,害虫数量增加时食虫鸟也会增多,害虫种群的增长就受到抑制,这属于生物群落内的负反馈调节B.冻原生态系统的抵抗力稳定性和恢复力稳定性均较低C.自我调节能力强的生态系统,其稳定性也高D.当外界干扰强度超过一定限度时,生态系统的自我调节能力将会丧失C解析稳定性表现在抵抗力稳定性和恢复力稳定性两个方面,自我调节能力强的生态系统,其抵抗力稳定性也高,但恢复力稳定性不一定高,C项错误。12345678910113.(陕西西安期末)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。下列关于生态平衡的说法,错误的是(

)A.处于生态平衡的生态系统具有结构平衡、功能平衡、收支平衡的特征B.负反馈调节是生态系统具备自我调节能力的基础,有利于维持生态平衡C.北极冻原生态系统的动植物种类稀少,抵抗力稳定性低,恢复力稳定性也很低D.当草原遭受蝗虫采食后,草原植物会增强其再生能力,尽可能减缓种群数量的下降,体现了生态系统的恢复力稳定性D1234567891011解析结构平衡、功能平衡、收支平衡是处于生态平衡的生态系统的三大特征,A项正确;生态系统具备自我调节能力的基础是负反馈调节,有利于维持生态平衡,B项正确;北极冻原生态系统的动植物种类稀少,营养结构简单,抵抗力稳定性低,恢复力稳定性也很低,C项正确;当草原遭受蝗虫采食后,草原植物会增强其再生能力,尽可能减缓种群数量的下降,体现了生态系统的抵抗力稳定性,D项错误。12345678910114.稻鱼鸭系统是通过在水稻田中适时放鱼、养鸭实现稻鱼鸭共生、鱼米鸭同收的复合生态农业系统。下列相关叙述错误的是(

)A.稻鱼鸭系统实现了从时间和空间上对生物资源的合理配置B.稻鱼鸭系统提高了能量的利用率,实现了农产品的高产出C.与普通水稻田单作相比,稻鱼鸭系统具有较强的自我调节能力D.该生态模式实现了物质和能量的循环利用D1234567891011解析稻鱼鸭系统是通过在水稻田中适时放鱼、养鸭实现稻鱼鸭共生、鱼米鸭同收的复合生态农业系统,实现了从时间和空间上对生物资源的合理配置,A项正确;稻鱼鸭系统将不同的物种合理搭配,提高了能量的利用率,实现了农产品的高产出,B项正确;稻鱼鸭系统的物种丰富度较高,营养结构更加复杂,自我调节能力更强,因此与普通水稻田单作相比,稻鱼鸭系统具有较强的自我调节能力,C项正确;生态系统中的能量不能循环利用,D项错误。12345678910115.沙丘改造、封山育林等是生态工作中的重要举措,下列叙述错误的是(

)A.沙丘人工生态改造与退耕还林的群落演替类型不同B.沙丘改造后,该地区以负反馈调节为基础的自我调节能力增强C.封山育林使生态系统的营养结构复杂性增加,能有效提高生态系统的稳定性D.封山育林过程中,后一阶段优势物种的兴起伴随着前一阶段优势物种的消亡D1234567891011解析群落演替类型包括初生演替和次生演替,沙丘人工生态改造属于初生演替,而退耕还林的群落演替属于次生演替,二者演替类型不同,A项正确;沙丘改造后,该地区以负反馈调节为基础的自我调节能力增强,生态系统的稳定性将提高,B项正确;封山育林可使生态环境得到改善,更加适合生物的生存,使群落的结构更复杂,使生态系统的营养结构复杂性增加,能有效提高生态系统的稳定性,C项正确;演替过程中,前一阶段的优势物种并没有消亡,而是优势地位被取代,D项错误。12345678910116.如图为某一生态系统稳定性的图解。下列说法不正确的是(

)A.a为抵抗力稳定性,b为恢复力稳定性B.农田除草除虫可使其营养结构的复杂程度降低,提高a的大小C.一般来说,物种丰富度与a的大小呈正相关,与b的大小呈负相关D.本图适用于森林生态系统,但不适用于北极冻原生态系统B1234567891011解析一般情况下,生态系统的营养结构越复杂,该生态系统的抵抗力稳定性越高,恢复力稳定性越低,则a为抵抗力稳定性,b为恢复力稳定性,A项正确;农田除草除虫降低了物种丰富度和营养结构的复杂程度,导致该生态系统的抵抗力稳定性(a)降低,B项错误;一般来说,物种丰富度越高,该生态系统的食物网越复杂,抵抗力稳定性越高,恢复力稳定性越低,因此一般来说,物种丰富度与a的大小呈正相关,与b的大小呈负相关,C项正确;北极冻原生态系统的环境恶劣,抵抗力稳定性和恢复力稳定性都较低,D项正确。12345678910117.下图表示盐碱化草原改造的一个简化的技术流程,下列分析错误的是(

)A.改造过程中群落的空间结构将变复杂B.改造完成后营养结构将变复杂C.为保证草原生态系统的稳定性,应谨慎引入外来物种D.改造完成后不再需要人力投入即可维持稳定D1234567891011解析改造过程中引入了新的物种,生物多样性增加,因此群落空间结构发生改变,营养结构变复杂,生态系统的抵抗力稳定性升高,A、B两项正确;引入外来物种存在外来物种入侵的风险,因此要谨慎引入,C项正确;改造完成后需要继续投入人力(如割草、施肥、灌溉、除虫等)才能维持稳定,D项错误。12345678910118.黄河某河段因沿线城市扩建,工业废水排放等因素而被严重污染,导致大量植被、鱼类和鸟类消失。近几年,随着人工栽种和培养,该河段生态环境很快得到了恢复。下列说法正确的是(

)A.该河段生态环境很快得到恢复表明生态系统具有很强的恢复力稳定性B.河岸的芦苇由于土壤含水量和污染程度的差异呈现镶嵌分布,这属于群落的水平结构C.上述过程体现了人类活动会使群落演替按照不同于自然演替的速度和方向进行D.若要保持该河段的持续稳定,人类需要不断地投入物质和能量C1234567891011解析该河段生态环境很快得到恢复是人为因素作用的结果,所以无法体现恢复力稳定性的强弱,A项错误;芦苇丛的分布属于种群的空间结构,而不是群落的水平结构,B项错误;由于人类活动,该河段的生态系统先污染又很快得到恢复,所以体现了人类活动会使群落演替按照不同于自然演替的速度和方向进行,C项正确;该河段的生态环境得到恢复后,生态系统具有一定的自我调节能力,因此无需不断地投入物质和能量,D项错误。12345678910119.互花米草是多年生草本植物,引入我国后,互花米草在沿海滩涂迅速扩张,抢占本土生物的生存空间,改变沿海滩涂土壤的理化性质,威胁生物多样性,给我国滨海湿地生态系统带来了很多负面影响。下列相关叙述错误的是(

)A.互花米草迅速扩张的原因是气候、环境条件适宜及缺少天敌等B.互花米草入侵后,在开始的一段时间内种群数量近似“J”形增长C.互花米草的入侵增加了滨海湿地的物种数目,使营养结构更加复杂D.互花米草的入侵会造成滨海湿地生态系统的抵抗力稳定性下降C1234567891011解析互花米草引入我国后迅速扩张,说明气候、环境条件适宜,缺少天敌等,A项正确;由题意可知,互花米草迁入我国开始的一段时间内,由于空间和资源充足、缺乏天敌等,种群数量的增长会近似“J”形,B项正确;互花米草的入侵侵占了本土生物的生存空间,并具有更大的竞争优势,使得本地植物减少,而以本地植物为食的动物也会随之减少,因此,互花米草的入侵造成本地生物种类减少,使营养结构变得简单,C项错误;由题意可知,互花米草在与本地物种的竞争中占优势,会使滨海湿地生态系统的物种数目减少,营养结构变得简单,导致生态系统的抵抗力稳定性下降,D项正确。1234567891011B组能力素养提升练10.高原鼢鼠是一种营地下生活的挖掘类啮齿动物,挖洞时将挖出的土堆在地面,会在草甸中形成无植被覆盖的裸露土丘,土丘需6年左右才能逐步恢复。图1中CK、A、B、C、D表示土丘密度不同的5个区域(“·”表示土丘),图2表示演替至第6年时各区域的生物量和植物丰富度。图1图21234567891011下列分析正确的是(

)A.裸露土丘的恢复过程属于种群的次生演替B.草甸中高原鼢鼠的数量越多,恢复后植物丰富度越高C.鼢鼠挖洞行为有利于疏松土壤,从而促进植物生长D.为了提高草甸生态系统的稳定性,需要彻底消灭鼢鼠C1234567891011解析裸露土丘的恢复过程属于群落的次生演替,因为具备一定的土壤条件,A项错误;根据实验结果可知,草甸中高原鼢鼠的数量越多,恢复后植物丰富度越高,但超过C密度值后,植物的丰富度增加趋势变缓,无法判断D密度值后的变化趋势,B项错误;鼢鼠挖洞行为有利于疏松土壤,促进根系的有氧呼吸,进而促进植物根系对矿质元素的吸收,从而促进植物生长,C项正确;调查结果显示,高原鼢鼠对群落具有一定的积极影响,因此,彻底消灭鼢鼠会使植物丰富度下降,进而使生态系统中的营养结构变得简单,自我调节能力下降,不利于提高草甸生态系统的