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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
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.概念:
生态系统 或 自身结构和功能处于相对平衡状态的能力。
2.调节机制:
自我调节能力是有限的
生态系统的稳定性
原因
基础
抵抗力稳定性
恢复力稳定性
二、生态系统的稳定性
维持
恢复
自我调节能力
负反馈调节
(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(P54)
1.(2024·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(P55)
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
√
资料1:
当草原遭受蝗虫的采食后,草原植物会增强其再生能力,尽可能减缓种群数量的下降。当森林遭遇持续的干早气候时,树木往往扩展根系的分布空间,以保证获得足够的水分,维持生态系统正常的功能。这体现了生态系统哪方面能力?
生态系统本身对外界干扰具有一定的抵抗力
资料2:
生态系统遭到一定程度的破坏后,经过一段时间,可以恢复到原来的状态。如前述的森林局部火灾后,森林仍能逐步恢复原状。这体现了生态系统哪方面能力?
生态系统具有恢复原状的能力
二、生态系统的稳定性
抵抗力稳定性
恢复力稳定性
3.抵抗力稳定性:
生态系统 并使自身的结构与功能 的能力。
蝗虫采食下,草原植物再生能力增强
抵抗干扰,维持原状
干扰
发达根系抗干旱
二、生态系统的稳定性
抵抗外界干扰
保持原状(不受损害)
遭到破坏,恢复原状
生态系统在 后 的能力。
森林局部火灾
若干年后恢复原状
干扰
二、生态系统的稳定性
4.恢复力稳定性:
受到外界干扰因素的破坏
恢复到原状
归纳:
一般来说,生态系统中的组分越 ,食物网越 ,自我调节能力越 ,抵抗力稳定性越 ,恢复力稳定性越 。
资料1:在北极冻原生态系统中,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。
资料2:热带雨林在遭到严重砍伐或者严重森林大火后,恢复到原状的时间漫长,难度极大。
问题五:生态系统稳定性与结构复杂性的关系?
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,恢复力稳定性越低
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
任务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?
“上游淘米洗菜,下游洗澡洗衣,水仍然很清澈。”
苏州——“江南水乡,小桥流水人家”
思考:
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?
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?
生态系统的自我调节能力是有限的
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 。
核心探讨(P54)
(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
(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( )
√
√
×
判断正误(P55)
×
×
3.下列关于生态系统稳定性的描述,正确的是
A.河流受到轻微的污染依然清澈,属于恢复力稳定性
B.恢复力稳定性弱的生态系统抵抗力稳定性一定强
C.海洋生态系统动植物种类很多,抵抗力稳定性较强
D.引入新物种到一个生态系统使生物种类增加,从而提高其抵抗力稳定性
√
典题应用(P56)
4.两个不同的生态系统在同时受到同等强度的干扰(y)后,其结构和功能的曲线变化情况如图所示。由图不能得出的结论是
A.同等强度的干扰下,乙生态系统的抵抗力
稳定性比甲高
B.同等强度的干扰下,若乙生态系统干扰提
前,则b点左移
C.若甲生态系统的干扰强度增大,则c点右移
D.乙生态系统b点后一定有新的物种产生
√
制作生态缸,观察其稳定性
探究.实践
1.目的要求:
设计一个生态缸,观察这一人工生态系统的稳定性
2.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。
制作生态缸框架
用玻璃板和粘胶制作生态缸的框架
铺土
注水
放入动、植物
密封生态缸
移置生态缸
观察记录
沙土在下,含腐殖质较多的土在上
依据生物生活习性合理放置
每周定时观察生态缸中生物的存活和水质变化情况
将生态缸放置在光线良好的散射光下,避免阳光直射。
放几块有孔的假山石,作为小动物栖息场所,倒水
3.实验
步骤
制作生态缸,观察其稳定性
探究.实践
4.设计要求及目的
设计要求 目的
生态缸必须是 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生活力,种类齐全(具有生产者、消费者和分解者) 使生态缸中的生态系统能够进行_____ 和 ,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
封闭
物质循环
能量流动
透明
生态缸宜小不宜大,缸中的水量应适宜,要留出一定的_____ 便于操作,且使缸内储备一定量的空气
生态缸的采光应使用较强的 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
空间
散射
5.结果分析
15.近年来,市面上出现了很多观赏性小生态瓶,为人们的生活增添了乐趣。如图是一个简易生态瓶的示意图。回答下列问题:
(1)在一定时间范围内,小生态瓶内 (填“能”或“不能”)进行碳、氧、氮、磷等元素的循环利用,原因是
。
能
该生态瓶内有生产者和分解者,能通过光合、呼吸、分解等生理过程,实现各元素的循环利用
(2)简易生态瓶能在一定时间内维持相对稳定,
这是因为生态系统具有一定的 能力,
但简易生态瓶的抵抗力稳定性很低,原因是
。
自我调节
该生态系统生物种类少,营养结构简单,自我调节能力很弱
(3)为尽可能长时间维持生态瓶的相对稳定,应将该生态瓶置于 处,并避免阳光直射。若要在该生态瓶中添加小动物,则应注意各营养级生物之间的合适比例,从能量流动的角度分析,这是因为 。
光线良好
能量流动是逐级递减的
(1)生态缸的采光宜用散射光,以防止水温过高导致水生植物死亡( )
(2)在设计生态缸时,要考虑系统内组分及营养级之间的合适比例( )
(3)生态缸切记不能密封,以保证内外空气的流通( )
√
√
判断正误(P57)
×
5.设计制作封闭型生态缸应该遵循一定的原理和要求。下列原理或要求中合理的是
A.应该将生态缸放在阳光能够直接照射的地方,以保证获得足够的能量
B.应该经常向生态缸中通气,从而保证缸中生物的呼吸
C.生态缸中投放的生物必须有很强的生命力,投放的动物数量要多一些
D.生态缸的各种生物之间以及生物与非生物环境之间,必须能够进行物
质循环和能量流动
√
典题应用(P57)
6.很多同学都曾尝试设计制作过小生态缸,但有相当一部分同学的设计并不成功。下列相关叙述不正确的是
A.缸内各种生物之间应有营养上的联系
B.生态缸的稳定性与生物种类的数量的合理搭配有关
C.生态缸生态系统起始比较简单,演替必定使其越来越稳定
D.缸内加泥沙以提供分解者
√
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( )
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
练习与应用P77
一、概念检测
复习与提高P80
1.下图是一个农业生态系统模式图,关于该系统的叙述,错误的是( )
A.沼气池中的微生物是该生态系统的分解者存的能量
B.微生物也能利用农作物通过光合作用储循环利用
C.沼渣、沼液作为肥料还田,使能量能够
D.多途径利用农作物可提高该生态系统的能量利用效率
太阳
农作物
沼气池
家畜
人
沼渣
沼液
饲料
食物
秸秆
粪便
粪便
食物
C
2.在自然生态系统中,物质是能量的载体,下列叙述正确的是( )
A.能量可驱动物质循环
B.物质和能量可循环利用
C.能量只能在食物链中流动
D.能量金字塔和数量金字塔均可倒置
3.生态系统中物质循环、能量流动和信息传递每时每刻都在进行,下列与之相关的叙述,正确的是( )
A.物质循环往复意味着任何生态系统在物质上都是自给自足的
B.能量流动是指生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程
C.只有生物才会对信息有反应,因此信息传递只发生在生物群落内部
D.生态系统中的物质循环、能量流动和信息传递都是沿食物链进行的
A
B
4·毛竹与栲树、苦褚等阁叶树形成的混交林,其稳定性比毛竹纯林的高。以下分析不合理的是( )
A.毛竹纯林易发生病虫害
B.混交林中物种多样性高
C.混交林中食物网更复杂
D.混交林中能量可循环利用
生态系统
非生物环境
生物群落
生产者
消费者
分解者
第一营养级
初级消费者
次级消费者
三级消费者
第二营养级
第三营养级
第四营养级
属于
属于
属于
属于
构成
食物链
构成
食物网
D
2.下图为河流生态系统受到生活污水(含有大量有机物)轻度污染后的净化过程示意图,请据图回答(教材P80)
(1)在河流的AB段上,溶解氧大量减少的主要原因是什么?
藻类减少,需氧型细菌大量繁殖,溶解氧随有机物被细菌分解而大量消耗。
(2)在河流的AB段上,藻类大量繁殖的主要原因是什么?
有机物分解后形成大量的NH4+等无机盐离子,有利于藻类的大量繁殖
2.下图为河流生态系统受到生活污水(含有大量有机物)轻度污染后的净化过程示意图,请据图回答(教材P80)
(3)水中溶解氧含量逐渐恢复的主要原因是什么?
藻类通过光合作用释放O2,有机物减少,需氧型细菌数量下降,因而对溶解氧的消耗量减少。
(4)若酿造厂或味精厂将大量含有有机物的废水排入该河流,对河流生态系统可能造成的最严重后果是什么?
河流中的生物大量死亡,生态平衡遭到破坏
3.棉铃虫是棉田常见的害虫,喷洒高效农药可以迅速杀死棉铃虫,但同时也会杀死棉铃虫的天敌,并造成环境污染。如果放养棉铃虫的天敌-赤眼蜂,虽然不能彻底消灭棉铃虫,但是能将它们的种群数量控制在较低水平,也不会造成环境污染。哪一种做法有利于提高农田生态系统的稳定性 为什么
放养赤眼蜂。因为喷洒高效农药,在消灭棉铃虫的同时,也会杀死大量的棉铃虫的天敌棉铃虫失去了天敌的控制,就容易再度爆发。在棉田中放养赤眼蜂,由于棉铃虫和赤眼鲜在数量上存在相互制约的关系,因此能够将棉铃虫的数量长期控制在较低水平。从这个角度看,这种做法有利于提高农田生态系统的稳定性
感谢您的观看
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