3.5 生态系统的稳定性-2024-2025学年高二生物同步备课课件（人教版2019选择性必修2）

3.5 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。 泽兰实蝇 问题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 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，即在确保利用泽兰实蝇的安全性后，再利用它进行防治。 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。 什么是生态平衡 问题2：我国曾引入紫茎泽兰的专食性天敌——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？ 一、生态平衡与生态系统的稳定性 1.生态平衡的概念：生态系统的结构和功能处于相对稳定的一种状态。 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 结构平衡 功能平衡 食物链和食物网 这些生态系统哪个处于生态平衡？ 生态平衡的特征有哪些？ 一、生态平衡与生态系统的稳定性 1.生态平衡的概念：生态系统的结构和功能处于相对稳定的一种状态。 呼伦贝尔的草原 大兴安岭的森林 2.生态平衡的特征： ①结构平衡： 生态系统各组分保持相对稳定 ②功能平衡： 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。 生产—消费—分解 ③收支平衡： 群落总生产量和总呼吸量的变化曲线图 【思考】据图分析，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。 生产者在一定时间内制造的可供其他生物利用的有机物的量，处于比较稳定的状态。 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。 调节机制 ？ 由此可见，生态平衡并不是指生态系统一成不变，而是一种动态平衡。 3.生态平衡的调节机制 ①生态系统中的调节实例1：草地上草、兔、狼之间的调节 兔子数量增加 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 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。 ②生态系统中的调节实例2：生物与无机环境之间的调节 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 森林植被逐渐恢复 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。 3.生态平衡的调节机制 —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。 ①概念： ②模型图： 原方向 发生偏离 负反馈调节 回到原来方向 “改邪归正” ③意义： 负反馈调节在生态系统中普遍存在，它是生态系统具备自我调节能力的基础。 调节稳态 【拓展延伸】 正反馈调节 1. 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 鱼等生物死亡 尸体腐烂 湖泊污染 （+） （+） （+） —— 使生态系统远离平衡状态 发生偏离 更加偏离 破坏稳态（错上加错） 原方向 正反馈调节 生态系统　　　　　　自身结构与功能处于　　　平衡状态的能力。生态系统的稳定性，强调的是生态系统维持　　　　　的能力。 维持或恢复 相对 生态平衡 (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 自我调 节能力 负反馈调节 (1)概念： 外界干扰因素强度超过一定限度时 生态平衡遭到严重的破坏 4.生态系统的稳定性 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.抵抗力稳定性 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 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。 （抵抗干扰，维持原状） 干扰 二、抵抗力稳定性和恢复力稳定性 生态系统中的组分越少 食物网越简单 自我调节能力就越弱 抵抗力稳定性就越低 1.抵抗力稳定性 二、抵抗力稳定性和恢复力稳定性 2.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。 （遭到破坏，恢复原状） 森林局部火灾 若干年后恢复原状 干扰 二、抵抗力稳定性和恢复力稳定性 3.稳定性特点： (1)不同的生态系统一般在这两种稳定性的表现上有着一定差别。 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 二、抵抗力稳定性和恢复力稳定性 热带雨林中，动植物种类繁多，营养结构非常复杂，假如其中的某种植食性动物大量减少，它在食物网中的位置还可以由这个营养级的多种生物来代替，整个生态系统的结构和功能仍然能够维持在相对稳定的状态。 抵抗力稳定性高 恢复力稳定性低 3.稳定性特点： (1)不同的生态系统一般在这两种稳定性的表现上有着一定差别。 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 关系 抵抗力稳定性 恢复力稳定性 稳定性 营养结构复杂程度 二、抵抗力稳定性和恢复力稳定性 【思考】对于一个生态系统来说，抵抗力稳定性越低，恢复力稳定性一定越高吗？ 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。 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！ (2)生态系统在受到不同程度的干扰或破坏后，其恢复速度和恢复时间不一样。 河流土壤 轻微污染 自身净化作用 恢复 重度污染 自身净化作用不足以消除 恢复力稳定性就被破坏了 热带雨林在遭到严重砍伐，草原极度放牧后，它们恢复原状的时间很漫长，难度极大！   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！ 抵抗力稳定性和恢复力稳定性的比较 21 生态系统的功能 时间 TS y x 干扰 正常作用范围 ① y：表示一个外来干扰使生态系统偏离正常范围（两虚线之间）时，偏离范围的大小可以作为 稳定性的定量指标。 （y越大 稳定性越 ；反之越强）  ② x：表示生态系统从破坏到恢复所需要的时间。x的大小可作为 稳定性的定量指标。 （x越大 稳定性越 ；反之越强）  抵抗力 抵抗力 低 恢复力 恢复力 低 ③TS：表示曲线与正常范围之间所围成的面积，可作为____稳定性的定量指标。（TS的面积越大，说明这个生态系统的总稳定性____） 总 低 【模型构建】生态系统的抵抗力稳定性、恢复力稳定性和总稳定性的关系 （1）可以持续不断地满足人类生活所需； 1.提高生态系统的稳定性的意义 （2）能够使人类生活与生产的环境保持稳定。 2.提高生态系统稳定性的措施 （1）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，合理适度利用生态系统； 合理放牧 封山育林 适量捕捞 三、提高生态系统的稳定性 （2）对人类利用强度较大的生态系统，应给予相应的物质、能量的投入，保证生态系统内部结构与功能的协调。 农田施肥 三北防护林 2.提高生态系统稳定性的措施 四、设计制作生态缸，观察其稳定性 设计一个生态缸，观察这一人工生态系统的稳定性。 1.目的要求： 2.基本原理： 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。 3.设计和制作生态缸的要求 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 .　 ②保持生态缸内温度；③便于观察 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 生命力 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 ①为光合作用提供光能； 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 1.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 B 【现学现用】 2．下列实例说明生态系统具有自我调节能力的是(　　 ) A．豆科植物能供给根瘤菌有机养料，同时能通过根瘤菌获得含氮养料 B．草原上羊的数量剧增会导致草的数量减少，进而抑制了羊的数量增长 C．山区植被遭到破坏或掠夺式砍伐后造成水土流失甚至泥石流的发生 D．废弃多年的耕地上会逐渐生长出杂草，进而逐渐出现小灌木林 B 29 3.如图甲、乙是两个不同的淡水生态系统的结构和功能变化曲线。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 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 D B 4.如图所示为某同学制作的小生态瓶，据图分析不正确的是(　　) A.该生态瓶的组成成分虽比较简单，但其群落仍存在垂直结构 B.生态瓶中生物种类稀少，没有食物链存在 C.为了保证生态瓶的正常运转，瓶内浮萍、金鱼藻、螺蛳和虾的 比例应适中 D.在适宜的温度和光照条件下,该生态瓶会更稳定 $$