高中生物人教版（2019）选择性必修二3.5生态系统的稳定性（教学课件）（34张ppt）

(共33张PPT)
第5节 生态系统的稳定性
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。
问题探讨
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？
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？
繁殖、适应能力很强，没有天敌等制约因素的制约。
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。
问题探讨
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。
问题探讨
生态平衡：生态系统的结构和功能处于相对稳定的一种状态。
2、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。
这种动态平衡是通过什么调节机制实现的呢？
生态平衡与生态系统的稳定性
动态平衡
动态平衡的调节机制——负反馈调节
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。
生态平衡与生态系统的稳定性
2、实例：
群落内部负反馈调节的实例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
狼增加
生态平衡与生态系统的稳定性
生态平衡与生态系统的稳定性
草
兔
狼
C
B
A
群落内部负反馈调节的实例2
种群密度降低
种群密度升高(郁闭)
种子萌发，长成新植株
阳光、养料充足
火灾
生态平衡与生态系统的稳定性
草地上草、兔、狼之间负反馈调节过程的示意图：
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
狼增加
原方向
发生偏离
负反馈调节
回到原来方向
改邪归正
生态平衡与生态系统的稳定性
正反馈调节：实例：湖泊受到严重污染，鱼等生物会因死亡而减少，尸体腐烂，又会进一步加重污染，引起更多的生物死亡，污染更加严重。
2.模型
3.结果：使生态系统远离平衡状态
鱼等生物死亡
尸体腐烂
湖泊污染
（+）
（+）
（+）
生态平衡与生态系统的稳定性
正反馈调节和负反馈调节模型
原方向
发生偏离
1.正反馈调节
更加偏离
错上加错
原方向
发生偏离
回到原来方向
改邪归正
2.负反馈调节
生态系统调节中正反馈和负反馈的比较
生态系统的自我调节能力
生态系统具有一定的自我调节能力，这种能力是通过生态系统内部的反馈调节来实现的。
负反馈调节是生态系统自我调节能力的基础，能使生态系统最初发生的那种变化向相反的方向发展，使生态系统达到并保持相对稳定。
负反馈调节的结果是抑制或减弱最初发生变化的那种成分所发生的变化。
生态平衡与生态系统的稳定性
生态系统的稳定性
生态系统的自我调节能力是无限的吗？
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。
原因
基础
生态系统维持或恢复自身结构与功能相对平衡状态的能力。
也就是说生态系统维持生态平衡的能力。
1、概念：
3、机理：
生态系统稳定性
自我调节能力
负反馈调节
抵抗力稳定性
恢复力稳定性
2、两个方面：
生态系统的稳定性
抵抗力稳定性
生态系统抵抗外界干扰并使自身结构与功能保持原状(不受损害)的能力。
(1)含义
(2)规律
生态系统的成分越单纯， 越简单，自我调节能力就越弱， 就越低；反之则越高。
营养结构
抵抗力稳定性
(3)特点
生态系统的自我调节能力有一定限度，
越过限度， 能力就遭到破坏。
自我调节
发达根系抗干旱
蝗虫捕食过后草又青
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原状的能力。
(1)含义：
(2)与抵抗力稳定性的关系：
。
往往相反
“野火烧不尽，春风吹又生”
火后森林重恢复
抵抗力稳定性和恢复了稳定性
比较项目 抵抗力稳定性 恢复力稳定性
实质 使自身结构与功能保持原状的能力 遭到破坏后恢复原状的能力
核心 抵抗干扰，保持原状 遭到破坏。恢复原状
影响 因素 一般来说，生态系统的丰富度越大，营养结构越复杂，抵抗力稳定性越高 一般来说，生态系统的丰富度越小，营养结构越简单，恢复力稳定性越高
抵抗力稳定性和恢复了稳定性
抵抗力稳定性与恢复力稳定性的比较：
活学活练
1.下列有关生态系统稳定性的叙述，正确的是(　　)
①“抵抗干扰，保持原状”属于恢复力稳定性　②“遭到破坏，恢复原状”属于抵抗力稳定性　③人们对自然生态系统的“干扰”不应超过其承受能力　④热带雨林的恢复力稳定性很强，遭到严重砍伐后很容易恢复
A.③ B.②④ C.①②③ D.①④
答案:A
抵抗力稳定性和恢复了稳定性
人工林
生物种类_____
营养结构_____ 自我调节能力_____
抵抗力稳定性_____
恢复力稳定性_____
热带雨林
生物种类_____
营养结构_____
自我调节能力_____
抵抗力稳定性_____
恢复力稳定性_____
少
简单
弱
低
高
多
复杂
强
高
低
新知讲解
比较：不同生态系统抵抗力稳定性与恢复力稳定性的差异：
比较：不同生态系统抵抗力稳定性与恢复力稳定性的差异：
热带雨林生态系统
生态系统组成成分 ；
营养结构越 ；
自我调节能力 ；
抵抗力稳定性 ；
越 少
复 杂
越 大
越 高
越 多
简 单
越 小
越 低
抵抗力稳定性 ；
越 低
越 高
果园生态系统
抵抗力稳定性和恢复了稳定性
稳定性
生态系统复杂程度
抵抗力稳定性
恢复力稳定性
结构简单的生态系统，抵抗力稳定性一定低，恢复力稳定性一定高吗？
抵抗力稳定性、恢复力稳定性与生态系统复杂程度的关系(一般情况)
模型建构——
思考：
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
生存条件极其恶劣：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。
抵抗力稳定性和恢复了稳定性
生态系统稳定性的数学模型
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；
模型构建二
适量砍伐
合理放牧
适度捕捞
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，合理适度利用。
提高生态系统的稳定性
设计并制作生态缸，观察其稳定性

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。
设计要求 相关分析
生态缸必须是封闭的
生态缸中的生物必须有很强的生活能力，且成分要齐全（有生产者、消费者、分解者）
生态缸的材料必须透明，且要采用较强的散射光
生态缸宜小不宜大，缸中的水量应占其容积的4/5，留出一定空间
选择的动物不宜太多，个体不宜太大。
防止外界生物或非生物因素的干扰
为光合作用提供光照，便于观察；防止水温过高导致水生植物死亡
便于操作，缸内储备一定量的空气
保证物质循环和能量流动，在一定时期内保持稳定
减少对氧气的消耗，防止生产量小于消耗量
设计并制作生态缸，观察其稳定性
如何设计并制作生态缸？
（1）探究问题：在一个人工建造的封闭生态系统——生态缸中，哪些因素能影响生态系统的稳定性？
（2）提出假设：光能够影响生态系统的稳定性。
（3）你所需的器材是 　 。
（4）实验过程：
将相同种类和数量的生物，放在两个同样的容器中培养。该实验的变量是　　　，即除了这一个生态因素不同外，其他生态因素都相同。
连续进行实验一段时间，每天定时观察并记录该生态系统的情况。
设计并制作生态缸，观察其稳定性
罐头瓶或可乐等饮料的塑料瓶，水草若干，小鱼2~3条，小田螺2~3个，河水(或放置2 d的自来水)，胶带，细砂等
（5）结果和讨论:
本小组的实验结果是:生态因素中的_______能影响生态系统的稳定性。
生态因素中还有___________________________________________________等因素也都能影响生态系统的稳定性。
如果该生态缸中没有消费者或分解者，该小型生态系统能保持稳态吗？　　
空气、温度、水质、生产者和消费者的数量以及分解者　
光
不能
设计并制作生态缸，观察其稳定性
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
谢谢！