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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
1
阐明生态平衡与生态系统的稳定性(重点)。
2
举例说明抵抗力稳定性和恢复力稳定性(重、难点)。
3
简述提高生态系统稳定性的措施(难点)。
4
设计制作生态缸,观察其稳定性。
三江源
20世纪,青藏高原的生态环境明显恶化,形势日益严峻。位于高原腹地的“三江源”,冰川、雪山逐年萎缩,江河、湖泊和湿地缩小、干涸;沙化、水土流失的面积不断扩大;荒漠化和草地退化日益突出;长期的滥垦乱伐使大面积的草地和近一半的森林遭到严重破坏;虫鼠害肆虐;珍稀野生动物盗猎严重;受威胁的生物物种占总类的20%以上。
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目标一
生态平衡与生态系统的稳定性
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。
1.1生态平衡
结构平衡
青海海北高寒草甸生态系统
概念
特征
群落总生产量和总呼吸量的变化曲线图
思考: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。
资料
结构平衡
收支平衡
特征
1.1生态平衡
结构平衡
收支平衡
功能平衡
生产—消费—分解过程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。而这种功能的平衡,又使生态系统的收支呈现平衡。
调节机制?
特征
1.1生态平衡
实例二
森林
森林火灾
灾后恢复
1.2调节机制——负反馈调节
请解释森林火灾多发的原因和灾后恢复的过程。
高原鼠兔
禾本科、莎草科、豆 科
香鼬
实例一
请解释鼠兔的数量能够维持相对稳定的原因。
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。
活动1
描述生态系统的调节过程
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。
负反馈调节机制是自我调节能力的基础
1.3生态系统的稳定性
生态系统维持或恢复自身结构和功能处于相对平衡状态的能力。
自我调节能力是有限的
原因
基础
生态系统
稳定性
自我调节
能力
负反馈
调节
概念
机理
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目标一
抵抗力稳定性和恢复力稳定性及提高生态系统的稳定性
物种少,结构简单
受到外界干扰
不易维持稳定
活动2
研究生态系统稳定性与结构复杂性的关系
活动2
研究生态系统稳定性与结构复杂性的关系
物种多,结构复杂
受到外界干扰
不易恢复原状
2.1抵抗力稳定性和恢复力稳定性
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。
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。
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。
2.2生态系统稳定性的决定因素
活动3
模型构建
1.请用数学模型来表示两种稳定性的关系。
稳定性
营养结构复杂程度
0
抵抗力稳定性
恢复力稳定性
思考:结构简单的生态系统,抵抗力稳定性低,恢复力稳定性一定高吗?
对于环境条件极其恶劣的生态系统,如北极苔原生态系统,其抵抗力稳定性和恢复力稳定性都较低!
活动3
模型构建
2.生态系统稳定性的数学模型
(1)y的大小可作为抵抗力稳定性强弱的指标,y值越大,说明
越低。
(3)TS表示曲线与正常范围之间所围成的面积,TS值越大,说明生态系统的总稳定性
(2)x的大小可作为恢复力稳定性强弱的指标,x值越大,说明
恢复力稳定性越低。
抵抗力稳定性越弱。
如图表示抵抗力稳定性、恢复力稳定性和总稳定性的关系,据图分析:
1. 2005年,我国启动三江源生态保护和建设一期工程,总投资75亿元,项目兼顾生态保护、民生改善、生产布局多方面。
4.从2005年到2019年,14年间,国家在三江源地区持续投入逾180亿元。
3. 2014年初,三江源生态保护和建设二期工程启动。
2.青海在环境“倒逼”下开始“铁腕”治理,对三江源地区4州17县市全面实施沙化治理、禁牧封育、退牧还草、移民搬迁、湿地保护、人工增雨、工程灭鼠等项目。
资料
2.3 提高生态系统的稳定性
封山育林、休牧育草、围栏封育
控制对生态系统的干扰强度
人工造林、人工种草、鼠虫害治理、“黑土滩”治理
给予相应的物质、能量的投入
措施
原则
为三江源地区制定措施提高其稳定性?
2.3 提高生态系统的稳定性
资料
>
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目标一
设计制作生态缸,观察其稳定性
探究.实践--设计制作生态缸,观察其稳定性
(1)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。
(2)在设计时,要考虑系统内组分及营养级之间的合适比例。
实验原理
实验步骤
设计要求 目的
生态缸一般是 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 ,种类 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 为光合作用提供光能;保持生态缸内温度;
便于观察
生态缸宜 不宜 ,缸中的水量应 ,要留出一定的 . 便于操作;缸内储备一定量的空气
生态缸的采光用较强的 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
封闭
生活力
透明
小
大
适宜
空间
散射
齐全
设计和制作生态缸的要求
第四节
1.下列关于生态系统的稳定性和生态平衡的叙述,错误的是
A.两者都是处于动态变化中的稳定与平衡,具有相对性
B.提高生态系统稳定性、维持生态平衡有利于实现可持续发展
C.生态平衡是一种决定着生态系统稳定性的能力,两者有共同基础
D.人们利用恢复生态学重建某区域使其恢复正常就是要实现生态平衡
√
解析 生态平衡是指生态系统的结构和功能处于相对稳定的一种状态,不是能力,C错误。
2.(2022·福建三明高二期末)生态系统自我调节能力的基础是负反馈调节。下列哪项不属于负反馈调节
A.池塘被倒入大量污水后,水生生物大量死亡,进一步引起水质变差
B.草原被牛羊适当采食后,草原植物增强再生能力,减缓植物种群数量的下降
C.森林局部着火破坏了部分植被,空地土壤肥沃光照充足,幸存植物能迅速萌发生长
D.草原鼠的数量上升引起蛇的数量上升,使鼠的增加受到抑制
√
3.(2022·江苏宿迁高二期中)下列措施中,有利于维持森林生态系统稳态的是
A.引入外来物种,增加该生态系统营养结构的复杂程度
B.彻底清除枯枝落叶,提高种子萌发率和幼苗的成活率
C.去除数量稀少的植物种类,为优势植物种类腾出空间
D.加强对各类生物和环境的保护,减少人类活动的干扰
√
解析 引入外来物种,可能导致本地物种的生存能力降低,甚至灭绝,降低生态系统营养结构的复杂程度,A错误;
彻底清除枯枝落叶,提高种子萌发率和幼苗的成活率,没有增加该地物种种类,所以不能提高生态系统的稳定性,B错误;
去除数量稀少的植物种类,为优势植物种类腾出空间,是减少了该地的物种种类,不能提高生态系统的稳定性,C错误;
加强对各类生物和环境的保护,减少人类活动的干扰,避免有些物种因为人类活动灭绝,有利于增加该地物种的种类,有利于维持森林生态系统稳态,D正确。
4.(2022·湖北恩施高二期中)如图甲、乙是两个不同的淡水生态系统的结构功能变化曲线。在时间点a时刻,两者同时受到相同类型和强度的污染物排放干扰,致使两者结构和功能都出现较大波动。下列分析错误的是
A.曲线显示,针对该种类型和强度的污染物干扰,乙
生态系统的抵抗力稳定性明显强于甲生态系统的
B.在污染物类型和排放强度不变的情况下,若乙生
态系统所受干扰提前,则其B点会向左移动
C.若污染物类型不变但增大排放量,则甲生态系统对应的C点会向右移动
D.图中AB段与AC段时间差异取决于甲、乙生态系统的恢复力稳定性强弱,与抵抗力
稳定性无关
√
解析 由题图分析可知,甲生态系统的结构和功能
曲线波动幅度较大,所以甲生态系统抵抗力稳定性
较弱,乙生态系统抵抗力稳定性较强,A正确;
若乙生态系统受到干扰的时间提前,干扰强度不变,
乙生态系统恢复自身原状的周期不变,所以B点也会
提前,B正确;
若污染物类型不变但增大排放量,则甲生态系统恢复自身原状所需要的时间更长,所以C点右移,C正确;
受到相同程度的外界干扰时曲线偏离正常范围的程度越小,说明抵抗力稳定性越高,AB段与AC段时间差异取决于两地生态系统的抵抗力稳定性和恢复力稳定性强弱,D错误。
5.生态瓶是一种极具有观赏性的人工模拟的微型生态系统。下列关于生态瓶的描述不正确的是
A.生态瓶构成了一个在物质和能量上自给自足的生态系统
B.在生态瓶中适当放入小动物,可以加快瓶内的物质循环
C.生态瓶中的沙土提供了非生物的物质和分解者等成分
D.一个星期后,生态瓶中的水变浑浊,说明该生态系统的自我调节能力是有限的
√
解析 能量流动过程中,各种生物体都会通过呼吸散失一部分能量,而散失的热能不能再被生物利用,因此生态瓶中的能量不能自给自足,A错误;
小动物属于消费者,消费者可加速物质的循环,因此在生态瓶中适当放入小动物,可以加快瓶内的物质循环,B正确;
生态瓶中的沙土中含有土壤微生物,也含有无机盐,可提供非生物的物质和分解者等成分,C正确;
一个星期后,生态瓶中的水变浑浊,说明该生态系统的自我净化能力减弱,不能维持生态系统的结构和功能的稳定,即说明该生态系统的自我调节能力是有限的,D正确。
6.(2022·江苏泗洪县洪翔中学高二期末)甲、乙、丙、丁4个透明的生态瓶,各瓶内的组成和条件见下表。经过一段时间的培养和观测后,发现甲瓶是最稳定的生态系统。下列有关叙述错误的是
生态系统组成 光 水草 藻类 浮游动物 小鱼 泥沙
生态瓶编号 甲 + + + + - +
乙 - + + + - +
丙 + + + + - -
丁 + + + + + +
注:表中的“+”表示有;“-”表示无。
A.生态瓶必须是密闭的,放在直射光下,生物成分的数量要搭配合理
B.乙瓶中缺乏光照,生态瓶不稳定说明了生态系统需要稳定的能量输入
C.丙瓶中没有泥沙,分解者太少,不利于物质循环的顺利进行
D.丁瓶中虽然物种更加丰富,但可能因为氧气含量少而不如甲瓶稳定
生态系统组成 光 水草 藻类 浮游动物 小鱼 泥沙
生态瓶编号 甲 + + + + - +
乙 - + + + - +
丙 + + + + - -
丁 + + + + + +
√
解析 生态瓶必须是密闭的,且要避免阳光直接照射,生物成分的数量要搭配合理,A错误;
乙瓶无光照,藻类和水草不能进行光合作用,生态瓶不稳定说明了生态系统需要稳定的能量输入,B正确;
由于丙瓶中没有泥沙,缺少分解者,所以不利于物质循环的顺利进行,C正确;
丁瓶与甲瓶相比,氧气含量少,因为有消费者小鱼,呼吸要消耗较多的氧气,D正确。
生态系统组成 光 水草 藻类 浮游动物 小鱼 泥沙
生态瓶编号 甲 + + + + - +
乙 - + + + - +
丙 + + + + - -
丁 + + + + + +