生态系统的稳定性3

(共52张PPT)
人类能否在生物圈之外建造一个适于人类长期生活的生态系统呢？为什么？
美国科学家于1984
兴建的
“生物圈Ⅱ号”实验室
为了做人类离开地球能否生存的实验，美国花费2亿美元于1984年建造了一个完全封闭的生态实验基地。由于该实验室是模拟生物圈的结构和功能而建造的，因此叫做“生物圈Ⅱ号”。这是一个占地1.3亿平方米 的钢架结构的玻璃建筑，远远望去仿佛是一个巨大的温室。
1993年，8个人被送进“生物圈二号”，本来预期他们与世隔绝两年，可以靠吃自己生产的粮食，呼吸植物释放的氧气，饮用生态系统自然净化的水生存。但18个月之后，“生物圈二号”系统严重失去平衡：氧气浓度从21%降至14%，不足以维持研究者的生命，输入氧气加以补救也无济于事；原有的25种小动物，19种灭绝；为植物传播花粉的昆虫全部死亡，植物也无法繁殖。事后的研究发现：细菌在分解土壤中大量有机质的过程中，耗费了大量的氧气；而细菌所释放出的二氧化碳经过化学作用，被“生物圈二号”的混凝土墙所吸收，又打破了循环。
生物圈2号的启示
人工控制系统不同于自然界，大而全的设计导致了顾此失彼。模拟的各类生态系统的空间分布格局及大小比例不合理。地球上生态系统内的生物间关系很复杂，目前人类还未全面了解生物间的协调性，生态系统的稳定性很难做到 。它最重要的启示在于：我们人类目前对地球的了解还是远远不够的，目前最好的办法还是保护和利用好地球，进行环境保护和生态恢复是实现人类可持续发展的必由之路。
一．生态系统稳定性的概念
当生态系统发展到一定阶段时，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。
生态系统中的生物和非生物都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。
表现：
1．生态系统的生产者、消费者和分解者的种类和数量保持相对稳定。
（结构上的平衡）
2．具有比较稳定的食物链和食物网。生态系统的各个成分之间，物质和能量的输入和输出之间保持相对的平衡。
（功能上的平衡）
补充：1．生态系统的结构和功能总是处于不断变化的过程中，所以生态系统的稳定性是相对的。
生态系统发展的发展趋势：生物种类多样化；结构复杂化；功能完善化
2．生态系统的稳定性是一种能力，生态平衡是一种状态。
3、生态系统的稳定性包括抵抗力稳定性和恢复力稳定性。
二．生态系统的自我调节能力
生态系统的稳定性的原因：是由于生态系统具有自我调节能力。
生态系统自我调节能力的基础是负反馈调节。大小取决于生态系统自身的净化能力和完善的营养结构。一般情况下，生态系统的物种组成越复杂，结构越稳定，功能越健全，生产力越高，它的自我调节能力也越高。
草
食草动物
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。
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：
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
植物增加
兔的食物增加
兔的数量增加
兔吃大量植物
植物减少
兔因饥饿死亡
兔吃少量植物
兔与植物的关系
生态系统自动调节的几个实例
当河流受到轻微污染时，能通过物理沉降、化学分析和微生物分解等途径，很快消除污染，河流中的生物种类和数量不会受到明显的影响。这是净化作用的实例。
在森林中，当害虫数量增加时，食虫鸟由于食物丰富，数量也会增多，这样，害虫种群的增长就会受到抑制。这是生物群落内部负反馈调节的实例。
一场大火过后，森林中种群密度降低，但是由于阳光充沛、土壤中无机养料增多，许多种子萌发后，迅速长成新的植株。这是生物群落与无机环境之间负反馈调节的实例。
　　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。
适度捕捉利用生态系统中的动物，也不会导致种群严重减小，更不会灭绝。
生态系统的自动调节能力都有一定的限度，如果人为或自然因素的干预超过了这个限度，生态系统的稳定性就会被破坏。
我国西北的黄土高原，就是原有森林生态系统崩溃的鲜明例子。
黄土高原过去不仅有茂密的森林，还有茂密的草原。但是，经过几百年的掠夺式开发，盲目砍伐森林和滥垦草原，结果植被破坏殆尽，引起水土流失，因而成为一片荒山秃岭。
青山绿水
穷山恶水
黄土高原的历史变迁
三．抵抗力稳定性和恢复力稳定性
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。
生态系统的稳定性表现在两个方面：
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的能力。
（抵抗干扰，维持原状）
（遭到破坏，恢复原状）
1．抵抗力稳定性
抵抗力稳定性高的生态系统特征：
（１）生物的种类、数量多，一定外来干扰造成的变化占总量的比例小。 （２）能量流动与物质循环的途径多，一条途径中断后还有其他途径来代替。 （３）生物代谢旺盛，能通过代谢消除各种干扰造成的不利影响。
抵抗力很强
抵抗力较弱
抵抗力很强
抵抗力较弱
1．在下列四种措施中，能提高区域生态系统 自 动调节能力的是（ ）
A．减少该生态系统内生物的种类
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保持平衡
D．减少该生态系统内捕食者和寄生生物的数量
B
2．恢复力稳定性
恢复力稳定性高的生态系统特征：
（１）生物繁殖的速度快，产生后代多，能迅速恢复原有的数量。 （2）生态系统结构简单，物种扩张受到的制约小。
（3）各营养级生物能以休眠方式渡过不利时期或产生适应新环境的新类型。
恢复力强
恢复力弱
2．草原上人工种草，为了防止鸟把草籽 吃掉，用网把试验区罩上，后来发现，草的叶子几乎被虫吃光，而没加网罩的草地反而长得较好。造成这种现象的原因是（　）
A．植被破坏 B．环境污染
C．食物链被破坏 D．缺水干旱
C
生物种类
稀少
营养结构
简单
弱
自我调节能力
抵抗力稳定性
低
生物种类
多
营养结构
复杂
强
自我调节能力
抵抗力稳定性
高
热带雨林生态系统
森林生态系统
人工林生态系统
低
抵抗力稳定性较
高
抵抗力稳定性较
低
恢复力稳定性较
高
恢复力稳定性较
人工生态系统，如果没有人为的帮助，其抵抗
力稳定性与恢复力稳定性如何？
都很低
　　对一个生态系统来说，一般抵抗力稳定性与恢复力稳定性存在相反关系。
抵抗力稳定性与恢复力稳定性的关系（一般）
抵抗力稳定性
恢复力稳定性
稳定性
生物量、生态系统复杂程度等
抵抗力稳定性和恢复力稳定性的比较
抵抗力稳定性 恢复力稳定性
概念
影响因素
联系
抵抗干扰，保持原状
遭到破坏，恢复原状
生态系统的成分越复杂,抵抗力稳定性越强
生态系统的成分越简单,恢复力稳定性越强。与自身调节能力有关
相反关系
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。
二者之间与营养结构的关系，如右图所示：
抵抗力稳定性
恢复力稳定性
稳定性
生物量、生态系统复杂程度等
生态系统遭到破坏的原因
是什么？
是外来的干扰超过了生态系统的自我调节能力的限度。
引起生态平衡破坏的因素：
①自然因素：地震、海啸、火山、泥石流、流行病等。
②人为因素
指人类对自然资源的不合理开发和人类活动造成的环境污染等。
（1）人类对自然资源的不合理开发包括：A、对森林的过量采伐、对草原的过度放牧、对石油海洋的过度开发造成植被破坏。
B、对某些动物的过度围猎造成食物链破坏
（2）人类活动造成的环境污染主要指：工业三废、农药化肥、生活垃圾、生活废水、
汽车排放尾气而造成的大气、水和土壤污染。
②人为因素：过度采伐、放牧、捕
猎、环境污染等。
环境污染
自然资源的不合理利用
人为因素
物种的无节制捕杀和物
种的盲目引进
生物种类的变化
环境因素的变化
森林植被破坏
土地沙漠化
藏羚羊的呼唤
垃圾成灾
人类对地球的破坏
补充：破坏生态平衡的因素包括了自然因素和人为的因素，以人为的因素为主。生态平衡遭到破坏的三个基本环节是：植被的破坏、食物链的破坏和环境的污染。
四．提高生态系统的稳定性
1．控制对生态系统干扰的程度,对生态系统的利用应该适度,不应超过生态系统的自我调节能力。
这一措施主要应该针对哪一类生态系统？
恢复力稳定性低的生态系统
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。如氮元素和碳元素一样也在生物群落和无机环境之间不断循环，热带雨林是不要施氮肥的，但农田中却还要不断的施加氮肥。
对抵抗力稳定性低的生态系统又该如何？
进行保护，如建立自然保护区或防护林
以增加物种数，提高抵抗力稳定性。
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。
生态系统稳定性的维持需要有足够的持续稳定的能量（太阳光能）输入、具有一定营养关系的生产者、消费者和分解者，并且各生物成分之间还应保持一定的相对稳定比例等条件。
生态系统中的生物多样性是保持生态系统稳态的重要条件。
补充：提高生态系统的稳定性的措施
1．保持与提高生物的数量，保护生物的多样性，提高生态系统的抵抗力稳定性。
2．保护草本、苔藓、地衣等耐性强，繁殖快的小植物和各种小型动物，提高生态系统的恢复力稳定性。
3．保护和建设多种不同类型的局部生态系统，形成互补生态。提高生态系统的综合稳定性。
设计并制作生态缸，观察其稳定性
生态系统的结构：生产者，消费者，分解者搭配的比例应合理，要有非生物的物质和能量。
生态系统的功能：能量流动和物质循环能正常的进行。