3.5 生态系统的稳定性课件2021-2022学年高二上学期生物人教版(2019)选择性必修2(共46张PPT)

(共46张PPT)
第5节
生态系统的稳定性
紫茎泽兰
薇甘菊
空心莲子草
豚草
互花米草
飞机草
凤眼莲
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）
【问题探讨】
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。
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？
繁殖、适应能力很强，没有天敌等制约因素。
讨论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。
紫茎泽兰
泽兰实蝇
凤眼莲
加拿大一枝黄花
像紫茎泽兰这样的入侵种，由于它的繁殖、适应的能力很强，而且没有天敌等制约因素，因此一旦蔓延，就会严重干扰入侵地的生态系统，破坏生态平衡。
呼伦贝尔草原
大兴安岭森林
虽然地球上许多生态系统不时受到外来干扰，但是只要这种干扰没有超过限度，生态系统就能够通过自我调节得以恢复，长期处于生态平衡的状态。
一、生态平衡
1.概念：
生态系统的结构和功能处于相对稳定的一种状态。
组成成分
营养结构
非生物物质和能量
生产者
消费者
分解者
能量流动
物质循环
信息传递
结构平衡
功能平衡
食物链和食物网
知识点1 生态平衡与生态系统的稳定性
群落总生产量和总呼吸量的变化曲线图
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？
总生产量和总呼吸量均趋于稳定，且相对值接近。说明群落在输入和输出上趋于平衡状态，即生态系统表现为收支平衡。
思考
2.生态平衡的特征：
（1）结构平衡
生态系统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
生产者在一定时间内制造的可供其他生物利用的量，处于比较稳定的状态。
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？
3.生态平衡的调节机制
——负反馈调节
草
兔
狼
实例1:
兔子数量增加
狼增加
草减少，兔的生存空间和资源减少
兔子数量减少
草增加，兔的生存空间和资源增加
狼减少
在生态系统中，生物群落内部能够进行自我调节，以维持生态平衡。
实例2:
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
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。
——负反馈调节
3.生态平衡的调节机制
——负反馈机制
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。
①概念：
②模型图：
原方向
发生偏离
负反馈调节
回到原来方向
“改邪归正”
③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。
实例3:
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。
湖泊受到了污染
鱼类等生物死亡
死鱼等生物腐烂
+
+
结果：
——正反馈调节
【补充】正反馈调节
①模型图：
②结果：
原方向
发生偏离
正反馈调节
更加偏离
破坏稳态（“错上加错”）
常使生态系统远离平衡稳态
(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，叫做生态系统的稳定性。
生态系统的稳定性，强调的是生态系统维持生态平衡的能力。
二、 生态系统的稳定性
二、 生态系统的稳定性
当外界干扰因素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
自我调节能力是有限的
生态系统稳定性
自我调节能力
负反馈调节
原因
基础
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
1.抵抗力稳定性：
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
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）
知识点2 抵抗力稳定性和恢复力稳定性
人工林和天然林相对，抵抗力稳定性是高还是低？为什么？
低；因为相比之下人工林组成成分少，食物网简单，自我调节能力弱，抵抗力稳定性低。
物种单一的农田生态系统
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。
（遭到破坏，恢复原状）
火灾后森林重恢复
与抵抗力稳定性的关系：
往往相反
“野火烧不尽，春风吹又生”
污染后，经治理的河流
特点：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。
野火烧不尽，春风吹又生
大兴安岭1987火灾俯瞰图
若干年后，大兴安岭的植被
生态系统在受到不同程度的干扰或破坏后，其恢复速度和恢复时间一样吗？
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！
思考
抵抗力稳定性 恢复力稳定性
区 别 实质 _____自身结构和功能相对稳定 _____自身结构和功能相对稳定
核心
影响 因素
保持
恢复
抵抗干扰，保持原状
受到破坏，恢复原状
生态系统中组分越多，食物网越复杂，其自我调节能力就越强，抵抗力稳定性越高
生态系统中组分越少，营养结构越简单，恢复力稳定性越高
抵抗力稳定性
稳定性
营养结构复杂程度
一般为负相关关系
恢复力稳定性
抵抗力稳定性与恢复力稳定性的比较
注意: 环境恶劣地带的生态系统(北极冻原、荒漠)，往往恢复力稳定性和抵抗力稳定性都比较弱！
生物种类
少
营养结构
简单
弱
自我调节能力
抵抗力稳定性
低
低
恢复力稳定性
特例：北极苔原生态系统
生产者主要是地衣，
其他生物直接或间接依靠地衣生活。地衣大面积破坏，生态系统会崩溃。
生存条件极其恶劣：
我国西北的黄土高原
黄土高原经过几百年的掠夺式开发，植被破坏造成水土流失，成为一片荒山秃岭。
生态系统的自我调节能力是有限的
被废水污染得肮脏不堪、臭气熏天的河流
延伸——抵抗力稳定性和恢复力稳定性
变式曲线
y：表示 稳定性
（y越大抵抗力稳定性越 ；反之越强）
x：表示 稳定性
（x越大恢复力稳定性越 ；反之越强）
TS：表示 稳定性
（TS面积越大，生态系统的总稳定性越 ；反之越强）
抵抗力
弱
恢复力
弱
总
弱
④ 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）,
TS越大，说明这个生态系统的总稳定性越弱。
① 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 表示一个外来干扰使之偏离这一范围的大小。
y 值大，说明抵抗力稳定性弱，反之，抵抗力稳定性强；
③ x 表示恢复到原状态所需的时间。
x 值大，说明恢复力稳定性弱，反之，恢复力稳定性强；
延伸——生态系统稳定性的数学模型
（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）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 （　　 ）
（3）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 （　　 ）
判断常考语句，澄清易混易错
（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
知识点3 提高生态系统的稳定性
（1）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，合理适度地利用生态系统。
合理放牧
封山育林
适量捕捞
2. 提高生态系统的稳定性的措施
知识点3 提高生态系统的稳定性
（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。
2. 提高生态系统的稳定性的措施
农田施肥
防护林防风阻沙
知识点3 提高生态系统的稳定性
1.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。
设计制作生态缸，观察其稳定性
2.小型生态缸(瓶)实验流程:
3.设计和制作生态缸的要求
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 生态缸中能够进行物质循环和能量流动，在一定时期内保持稳定
生态缸的材料必须 .　
②保持生态缸内温度；③便于观察
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
生命力
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
①为光合作用提供光能；
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
4.注意事项
（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：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.结论:
（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；
（2）人工生态系统的稳定性是有条件的
★生态缸或瓶中生态系统要保持稳定，需要具备下列条件:
②具有生产者、消费者、分解者，且三者的数量应保持一定比例。
①源源不断的能量输入;
(即不同营养级生物之间的比例是否合适)
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。 （ ）
√
√
练习与应用
2. 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
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
二、拓展应用
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90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。
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？
提示：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。
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？
提示：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。
3.可以采取什么措施来改善该地河流水质？
提示：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。
（2020·全国高考真题）植树造林、“无废弃物农业”、污水净化是建设美丽中国的重要措施。回答下列有关生态工程的问题：（1）在植树造林时，一般认为，全部种植一种植物的做法是不可取的。因为与混合种植方式所构建的生态系统相比，按照种植一种植物方式所构建的生态系统，其抵抗力稳定性___________。抵抗力稳定性的含义是_________ __ 。
（2）“无废弃物农业”是我国利用生态工程的原理进行农业生产的一种模式，其做法是收集有机物质。包括人畜粪便、枯枝落叶等，采用堆肥和沤肥等多种方式，把它们转变为有机肥料，再施用到农田中。施用有机肥料的优点是_____________ （3点即可）。
在有机肥料的形成过程中，微生物起到了重要作用，这些微生物属于生态系统组分中的________。（3）在污水净化过程中，除发挥污水处理厂的作用外，若要利用生物来回收污水中的铜、镉等金属元素，请提供一个方案：_________ ______。
低
生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构与功能保持原状或不受损害的能力
改善了土壤结构；培育了土壤微生物；实现了土壤养分的循环利用
分解者
种植能吸收这些金属元素的水生植物，再从植物中回收金属
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
2.某池塘演变早期，藻类大量繁殖，食藻浮游动物水蚤随之大量繁殖，导致藻类数量减少，接着又引起水蚤减少。后期因排入污水，引起部分水蚤死亡，加重了污染，导致更多水蚤死亡。关于上述过程的叙述，正确的是(　　)
A．早期不属于负反馈调节，后期属于负反馈调节
B．早期属于负反馈调节，后期属于正反馈调节
C．早期、后期均属于负反馈调节
D．早期、后期均属于正反馈调节
B
1.生物系统的稳定性是指（ ）
A. 所具有的保持自身结构和功能相对稳定的能力
B. 所具有的维持自身结构和功能相对稳定的能力
C. 生态系统所具有的自我调节能力
D. 所具有的保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力
D
【当堂检测】
5.关于生态系统稳定性的正确叙述是(　　)
A.正反馈调节是生态系统具有自我调节能力的基础
B.生态系统“遭到破坏，恢复原状”属于抵抗力稳定性
C.人们对自然生态系统的干扰不应超过其抵抗力稳定性
D.热带雨林营养结构复杂，其恢复力稳定性强
4.某山区，砍伐了一定量的树木，但并没有破坏森林生态系统，根本原因是( )
A. 森林生态系统具有一定的自我调节能力
B. 森林中剩下的树能进行光合作用
C. 森林生态系统中有物质和能量的流动
D. 森林生态系统的恢复力稳定性高
A
【当堂检测】
C
5．下列关于生态系统稳定性的叙述，正确的是(　　)
A．负反馈调节是生态系统自我调节能力的基础
B．自我调节能力越强的生态系统其恢复力稳定性往往就越高
C．不同的生态系统抵抗力稳定性和恢复力稳定性基本相同
D．提高生态系统稳定性，就是要禁止对生态系统的干扰和利用
A
6. 在下列四项措施中能提高区域生态系统自动调节能力的是（ )
　　A. 减少该生态系统内捕食者和分解者的数量
　　B. 增加该生态系统内各营养级生物的种类
　　C. 使该生态系统内生产者和消费者在数量上平衡
　　D. 减少该生态系统内生物的数量
B
【当堂检测】
小结