(共36张PPT)
第5节 生态系统的稳定性
本节聚焦:
什么是生态平衡?
生态系统如何自我调节?
怎样理解生态系统的稳定性?
怎样提高生态系统的稳定性?
第3章 生态系统及其稳定性
学习目标
1.运用结构与功能观,分析实例理解生态平衡的特征、生态系统稳定性的概念和机理。(生命观念)
2.基于对生态系统稳定性的理解,构建模型辨析抵抗力稳定性和恢复力稳定性的机理。(科学思维)
3.基于对生态系统的理论学习,设计保持和提高某个生态系统稳定性的方案,树立科学的发展观。(社会责任)
4.设计并制作生态缸,观察比较不同生态缸中生态系统的稳定性,并尝试解释原因。(科学思维)
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)
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: 为什么紫茎泽兰在原产地没有大肆繁殖,在入侵地可以疯长蔓延?
适应、繁殖能力强,没有天敌等制约因素
问题探讨
植物 1998 2003 2006 2009 2011 2012
种数 98 90 84 47 38 35
紫茎泽兰对云南松林生物多样性的影响,
刘选富、张亚奇,四川林勘设计,2016年第2期
思考:紫茎泽兰入侵后,当地植物种类有何变化?推测动物种类会发生什么变化?生物多样性呢?
随入侵年限的增加,植物的种类逐渐减少。
有些动物随后消失,生物多样性下降。
资料:四川省普格县,云南松林,1998—2012年
推测:当地生态系统的结构和功能会发生变化吗?为什么?
物种数量减少,营养结构变简单;
物质循环、能量流动等生态系统的功能受到严重影响。
问题一:什么是生态平衡?
生态系统的 和 处于相对稳定的状态,就是生态平衡。
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
功能
(食物链和食物网)
一、生态平衡
1.概念:
结构
功能
这些生态系统哪个处于生态平衡?
问题二:生态平衡的特征有哪些?
(1)结构平衡:
生态系统各组分保持相对稳定。
一、生态平衡
2.特征:
(2)功能平衡:
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。
(1)结构平衡:
生态系统各组分保持相对稳定。
一、生态平衡
2.特征:
生产—消费—分解
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?
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。
(2)功能平衡:
(1)结构平衡:
一、生态平衡
2.特征:
(3)收支平衡:
动态平衡
问题三:这种动态平衡是通过什么调节机制实现的呢?
高原鼠兔
草
实例一
实例二
森林
森林火灾
灾后恢复
狼
任务1: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。
问题三:这种动态平衡是通过什么调节机制实现的呢?
—— 负反馈调节
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
说明在生态系统中,生物群落内部能够进行自我调节,以维持生态平衡。
3. 生态平衡的调节机制
一、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
说明在生态系统中,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
一、生态平衡
(1)概念:
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
3. 生态平衡的调节机制
一、生态平衡
选择性必修一P52
任务2:利用本章第1节图3-4(第52页),以图中的蛙、蛇或其他动物为例,描绘该种动物数量增长或减少时,生态系统可能发生的变化,并讨论反馈调节是否发挥了作用。
—— 负反馈调节
3. 生态平衡的调节机制
一、生态平衡
(2)负反馈调节意义:
是生态系统具备
的基础。
自我调节能力
原方向
发生偏离
负反馈调节
回到原方向
调节稳态(改斜归正)
美丽的呼伦贝尔草原
如果是正反馈调节调节生态系统,结局又是怎样?
—— 负反馈调节
3. 生态平衡的调节机制
一、生态平衡
补充:正反馈调节的过程
实例:
鱼等生物死亡
尸体腐烂
湖泊污染
(+)
(+)
(+)
结果:使生态系统远离平衡状态
—— 负反馈调节
3. 生态平衡的调节机制
一、生态平衡
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
回到原方向
破坏稳态(错上加错)
调节稳态(改斜归正)
美丽的呼伦贝尔草原
掠夺式开发后的黄土高原
—— 负反馈调节
3. 生态平衡的调节机制
一、生态平衡
负反馈调节: 生态系统自我调节能力的基础。
问题四:生态系统维持生态平衡的能力称为什么?
二、生态系统的稳定性
阅读课本74页最后2段及75页:
1.什么是生态系统的稳定性?
2.生态系统稳定性的原因?
3.生态系统具有自我调节能力的基础?
4.生态系统的自我调节能力是无限的吗?
5.生态系统的稳定性表现在哪两方面?
(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( )
×
√
×
判断正误
1.(2022·天津一中高二期末)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
√
典题应用
2.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,这种调节方式叫作负反馈调节。下列有关负反馈调节的叙述,错误的是
A.甲状腺激素分泌的调节不属于负反馈调节
B.捕食者和被捕食者的数量变化能体现生物群落内的负反馈调节
C.负反馈调节在生态系统中普遍存在,它是生态系统自我调节能力的基础
D.血液中的激素可通过负反馈调节作用维持在正常的相对稳定的水平
√
第5节 生态系统的稳定性(2)
第3章 生态系统及其稳定性
思考:
1.人工林和天然林相对,抵抗力稳定性是高还是低?为什么?
低;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。
2.火灾后,谁更容易恢复原貌?
二、生态系统的稳定性
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
3:
二、生态系统的稳定性
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!
北极冻原生态系统,动植物种类稀少,营养结构简单,其中生产者主要是地衣,其他生物大都直接或间接地依靠地衣来维持生活,假如地衣受到大面积破坏,整个生态系统就会崩溃。
二、生态系统的稳定性
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?
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
模型 保持
恢复
抵抗干扰,保持原状
受到破坏,恢复原状
生物种类越多、营养结构越复杂
→自我调节能力越强
→抵抗力稳定性越高
生物种类越少、营养结构越简单
→自我调节能力越弱
→恢复力稳定性越高
稳定性
营养结构复杂程度
抵抗力稳定性
恢复力稳定性
注意: 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!
二、生态系统的稳定性
(4)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越 。
生态系统的稳定性之间的关系
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)在受到干扰之前,曲线在正常范围内波动是由于该生态系统具有 。
(2)热带雨林生态系统与草原生态系统相比,受到相同干扰时,草原生态系统的y值要 (填“大于”或“小于”)热带雨林的y值。
(3)x的大小可作为 强弱的指标,x值越大,说明恢复力稳定性越 。
自我调节能力
大于
恢复力稳定性
低
低
1.要控制对生态系统的干扰强度
2. 给予相应的物质、能量的投入
封山育林
适度捕捞
适量砍伐
合理放牧
农田施肥
防护林防风阻沙
三、提高生态系统的稳定性
该实验说明:目前技术条件下,在生物圈之外建一个适于人类生活的生态系统是非常困难的。因为系统的稳定性很难做到。
设计一个生态缸,观察这一人工生态系统的稳定性。
1.目的:
2.实验原理:
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。
探究●实践——设计制作生态缸,观察其稳定性
密封
散射
存活
和水质变化
3.制作流程:
探究●实践——设计制作生态缸,观察其稳定性
生物生活力强、成分齐全
防止水温过高导致水生植物死亡
防止外界生物或非生物因素的干扰
宜小不宜大,水量适宜,留有空间
材料透明
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
为光合作用提供光能;保持生态缸内温度;便于观察
便于操作;缸内储备一定量的空气
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 ,
生态缸的材料必须 ,
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
生活力
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
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
为光合作用提供光能;保持生态缸内温度;便于观察
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
探究●实践——设计制作生态缸,观察其稳定性
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。
4.注意事项
探究●实践——设计制作生态缸,观察其稳定性
①生态缸中的生物只能存活一段时间。虽然生态缸中生态系统成分齐全,但其
结构比较 ,自我调节能力 。
②不同的生态缸中生态系统的稳定性时间 。人工生态系统的稳定性
是有条件的。
简单
差
有长有短
5.结果分析:
探究●实践——设计制作生态缸,观察其稳定性
思考1:设计时要考虑的生态系统各组成成分有哪些?
非生物的物质和能量
生产者
消费者
分解者
三者之间应保持适宜比例,以维持生态系统的相对稳定。
思考2:生态缸经过多长时间后才能达到比较稳定的状态?
一般等到缸内生物相互适应及依存后,生态缸才能达到比较稳定的状态,大多在1个星期以后。
思考3:达到稳定状态后,生态缸内的生物的种类和数量有无变化?
如有,是怎样变化的?
有。
浮游生物种类和数量少,水中溶解氧逐渐减少, 以浮游生物为食的小型动物先死亡。
(1)落叶阔叶林遭到破坏时,往往不易在短时间内恢复到原来的状态,原因是其抵抗力稳定性较低( )
(2)“野火烧不尽,春风吹又生”说明生态系统具有抵抗力稳定性( )
(3)与自然池塘相比,人工养殖池塘生态系统恢复力稳定性高( )
(4)适当增加某生态系统内各营养级生物的种类可提高区域生态系统的自我调节能力( )
(5)对过度利用的森林与草原,应实行封育,不能再利用( )
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判断正误
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