3.6生态系统通过自我调节维持稳态课件-2024-2025学年高二上学期生物浙科版选择性必修2

3.6生态系统通过自我调节维持稳态 学习目标 通过生态系统稳态的概念及正反馈调节、负反馈调节的概念的学习，培养理解能力。 通过分析具体的生态系统，保存稳态的能力和恢复稳态的能力，培养分析问题、解决问题的能力。 通过设计并制作生态瓶，观察其稳定性，培养创新能力。 某片海域中，几种生物数量的变化： 海獭种群在持续减少。原常以海豹为食的虎鲸，现大量捕食海獭。 过度捕捞鲑鱼，造成以鲑鱼为食的海豹数量锐减。 海獭的食物海胆数量增加，而海胆的食物大型藻数量锐减。 鱼、虾 若适度捕捞鲑鱼，鲑鱼数量会发生怎样的变化？过度捕捞对生态系统的稳定性产生什么影响？ 情境导入 草 实例一 实例二 湖泊 鱼类死亡 湖泊破坏 狼 稳态：是生态系统内部各成分彼此相互协调，保持相对稳定的状态，是生态系统的一个很重要的特点。 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。 生态系统主要通过反馈调节维持稳定 鹿 实例1: 鹿数量增加 狼增加 草减少，鹿的生存空间和资源减少 鹿数量减少 草增加，鹿的生存空间和资源增加 狼减少 当生态系统中的某一成分发生变化时，它必然会引起其他成分出现一系列的相应变化，这些变化最终又反过来影响最初发生变化的那种成分，这个过程称为负反馈调节。 稳态的调节机制——负反馈调节 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？ 稳态的调节机制——负反馈调节 实例2： 鱼等生物死亡 尸体腐烂 湖泊污染 （+） （+） （+） 对于处于相对稳定状态的生态系统，正反馈调节往往具有极大的破坏作用。 稳态的调节机制——正反馈调节 稳态的调节机制——正反馈调节 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 以图中的蛙、蛇或其他动物为例，描绘该种动物数量增加或减少时，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？ 蛙减少 昆虫和蜘蛛增加 捕食昆虫和蜘蛛的鸟增加 鹰增加 蛇减少 蛙增加 昆虫和蜘蛛减少 捕食昆虫和蜘蛛的鸟减少 鹰减少 蛇增加 生态系统主要通过反馈调节维持稳态 蝗虫采食下，草原植物再生能力增强 干旱时树木扩展根系的分布空间 （1）概念：生态系统具有抵抗外界干扰，使自身的结构和功能保持原状的能力。 生态系统的自我调节能力 （2）基础：负反馈调节是自我调节的基础。 生态系统具有抵抗干扰保持稳态的能力 思考：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。 生态系统具有抵抗干扰保持稳态的能力 生态系统具有抵抗干扰保持稳态的能力 增强自我调节能力的措施 增加生态系统物种的多样性，可以增强内部结构与功能的协调性，提高生态系统的稳定性。 生态系统在遭到外界干扰因素破坏时具有恢复稳态的能力 恢复稳态的能力：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； 例如： 森林局部火灾后，仍能逐步恢复原状。 森林 森林火灾 灾后恢复 特点：生态系统在受到不同的干扰（破坏）后，其恢复速度与恢复时间是不一样的 例：河流受到轻微的污染时，能通过自身净化，可以很快恢复到接近原来的状态。 如果被有毒物质重度污染，生态系统自我调节功能受到损害，恢复原状的时间漫长，难度极大！ 生态系统具有抵抗干扰保持稳态的能力 生态系统的恢复稳态的能力是有一定限度的 生态系统的自我调节能力有限 生态系统稳态的破坏： 野火烧不尽，春风吹又生 （1）破坏原因：当外来干扰因素超过一定的限度，生态系统的自我调节功能本身就会受到损害。 （2）破坏因素：自然因素和人为因素。 生态系统的自我调节能力有限 严重砍伐后的热带雨林 黄土高原植被破坏造成的后果 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 生态系统的自我调节能力有限 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 比较生态系统的抵抗力稳定性和恢复力稳定性 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。 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？ 比较生态系统的抵抗力稳定性和恢复力稳定性   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！ 比较生态系统的抵抗力稳定性和恢复力稳定性 （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 。 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 比较生态系统的抵抗力稳定性和恢复力稳定性 活动：设计并制作生态瓶，观察其稳定性 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。 设计并制作生态瓶；观察生态瓶中动植物数量的变化，分析其变化的原因，概述影响生态瓶稳定性的因素。 1.目的： 2.实验原理： 阳光、空气、水、生产者、消费者、分解者等是生态系统的成分。只有这些成分彼此协调，生态系统的物质循环和能量流动才能正常进行，从而维持其稳定性。 活动：设计并制作生态瓶，观察其稳定性 活动：设计并制作生态瓶，观察其稳定性 密封 散射 和水质变化 3.设计方案： 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 存活 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 小 大 适宜 空间 透明 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 活动：设计并制作生态瓶，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。 注意事项 活动：设计并制作生态瓶，观察其稳定性 活动：设计并制作生态瓶，观察其稳定性 讨论： 1.生态瓶内的生物种类与数量发生了哪些变化？分析引起变化的原因。 2.观摩和借鉴其他组制作的生态瓶，提出改进自己组制作的生态瓶的方案。 3.尝试利用计算机软件设计动画，模拟生态瓶中生态系统的自我调节过程。 某片海域中，几种生物数量的变化： 海獭种群在持续减少。原常以海豹为食的虎鲸，现大量捕食海獭。 过度捕捞鲑鱼，造成以鲑鱼为食的海豹数量锐减。 海獭的食物海胆数量增加，而海胆的食物大型藻数量锐减。 鱼、虾 藻类锐减导致输入生态系统的总能量减少，使各种生物数量持续减少，营养结构变简单，稳定性降低 情境解答 随堂练习 1.北极冻原生态系统的环境条件恶劣，简单的营养结构使得该生态系统的稳定性十分低。该生态系统中的食物网如图所示。下列分析正确的是(   ) A.图中生物和它们所生活的无机环境构成了生态系统 B.北极熊和北极狼有种间竞争和捕食关系 C.该食物网中北极熊仅为第四营养级 D.该生态系统的抵抗力稳定性低，恢复力稳定性较高 【答案】B 【解析】图中缺少微生物，不能构成生态系统，A项不符合题意；图中北极熊可作为第三、四营养级，C项不符合题意；北极冻原生态系统抵抗力稳定性低，恢复力稳定性也低，D项不符合题意。 随堂练习 2.如图是某河流受到不同程度污染与恢复速率的关系，下列说法正确的是(   ) A.一定范围内，污染程度越大，河流的恢复速率越慢，需要的恢复时间越短 B.水体富营养化导致更多生物死亡，这又加重了水体的污染，体现了负反馈调节 C.b点之后造成的污染难以恢复的原因是超过了河流的自我调节能力 D.适量增加该河流各个营养级的生物种类能提高其恢复力稳定性 【答案】C 【解析】由图可以看出，一定范围内，污染程度越大，河流的恢复速率越慢，需要的恢复时间越长，A错误；水体富营养化导致更多生物死亡，更多生物死亡进一步加重水体污染，属于正反馈调节，B错误；河流的自我调节能力有限，超过了自我调节的范围，就难以恢复，因此b点之后造成的污染难以恢复的原因是超过了河流的自我调节能力，C正确；适量增加该河流各个营养级的生物种类，能提高生态系统营养结构的复杂性，进而提高其抵抗力稳定性，而恢复力稳定性降低，D错误。 3.在“制作创意生态瓶”跨学科实践活动中，某同学制作的生态瓶以湖底淤泥为底层介质，上铺砂石，灌入湖水，加入绿藻、水草、小鱼、小虾等生物。结果生态瓶在封闭一周后，小鱼、小虾陆续死亡，水质恶化。下列有关叙述，错误的是(   ) A.绿藻、水草属于生产者，通过光合作用制造有机物并放出氧气 B.瓶底细菌、真菌大多属于分解者，能将鱼虾粪便分解为无机物 C.鱼虾的存在加快了生态系统的物质循环并提高了能量传递效率 D.鱼虾死亡，水质恶化造成生态系统进一步失衡属于正反馈调节 【答案】C 【解析】绿藻、水草属于生产者，通过光合作用制造有机物并放出氧气，A正确；瓶底细菌、真菌大多属于分解者，能将鱼虾粪便分解为无机物，B正确；鱼虾的存在加快了生态系统的物质循环，但不能提高能量传递效率，C错误；正反馈调节是指某一生成的变化所引起的一系列变化促进或加强最初所发生的变化。鱼虾死亡，水质恶化造成生态系统进一步失衡属于正反馈调节，D正确。 随堂练习 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.76 $$