3.5 生态系统的稳定性-【生物讲堂】2024-2025学年高二生物上册同步备课课件（人教版2019选择性必修2）

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 能分泌克生性物质，抑制农作物生长，对土壤养分吸收力极强，破坏耕地。家畜误食会中毒。 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。 动物种类减少，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？ 4 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 5 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： 水葫芦疯长，导致水体含氧量下降，水体鱼类大量死亡，细菌等微生物大量繁殖。 7 （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 在“生物圈2号”内的氧气、二氧化碳的比例没法自行达到平衡状态，因为在“生物圈2号”内有一些水泥建筑物影响了正常的碳循环。 生物圈2号 8 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。说明群落在物质、能量的输入和输出上趋于达到平衡状态。 （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？ 9 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：阅读课本P74页第二自然段。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？ 10 问题三：这种动态平衡是通过什么调节机制实现的呢？ 任务1：阅读课本P74页第二自然段。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。 —— 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 12 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 13 （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 （2）负反馈调节意义: 是生态系统具备 的基础。 自我调节能力 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： 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 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 森林生态系统 草原生态系统 如果热带雨林生态系统和草原生态系统发生同等强度的火灾，哪个容易恢复到原状？ 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 抵抗力稳定性越高， 恢复力稳定性越低 一般来说，热带雨林生态系统和草原生态系统，哪个的抵抗力稳定性更强？ 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 。 问题五：生态系统稳定性与结构复杂性的关系？ 19 稳定性 营养结构复杂程度 0 抵抗力稳定性 恢复力稳定性 （1）一般呈 关系。 （2） 共同维持生态系统的稳定。 负相关 相互作用 请用数学模型来表示两种稳定性的关系。 任务3： 二、生态系统的稳定性 20 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低！ 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？ 练习与应用P77 拓展与应用 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?20世纪90年代采取的措施没有明显效果，可能的原因是什么? 3.今天，小城已经恢复了水乡美景。你知道是采取什么措施来改善该地河流水质的吗? 生态系统具有抵抗力稳定性，当河水受到轻微污染时，河水能通过物理沉降、化学分解和微生物分解，很快消除污染，因此河水仍能清澈。 大量生活污水和工业废水排入水中，破坏了该生态系统的抵抗力稳定性和恢复力稳定性，河水很难恢复到原来的状态，就会形成污染。 生态系统的自我调节能力具有一定的限度，由于污染严重，尽管采取了措施，河流自身的净化能力仍然不足以消除污染，因此···· 机械除藻、底泥疏浚，某区段人工增氧、利用微生物分解污染物、利用植物进行生态修复。生活污水处理后再排放、加强人们的环境保护意识、加强执法检查····· 恢复力稳定性 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！ 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。 特点： 二、生态系统的稳定性 4.恢复力稳定性： 粮油 蔬果 肉蛋奶 木材 ①处于生态平衡的生态系统，可以持续不断的满足人类生活所需，如提供粮油，蔬果，肉，蛋奶，木材等农副产品 生态小区 生态公园 生态农业 生态湿地 ②处于生态平衡中的生态系统，能够使人类生活和生产的环境保持稳定 提高生态系统的稳定性的意义 三、提高生态系统的稳定性 如何提高生态系统的稳定性？ 24 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 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。 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 提高生态系统稳定性的措施 二、生态系统的稳定性 设计提高生态系统稳定性的方案 桉树林是我国西南地区重要的经济林。大面积种植按树林的生态问题已引起广泛关注。例如,结构单一的同龄纯林对环境变化的抵抗力差;人工按树林下植被稀少,出现水土流失等问题;有的按树林里鸟类绝迹。研究发现,在某地人工按树林中,乔木层按树占绝对优势;木层,草本层的物种丰富度则与桉树密度有关:按树密度为750株/hm2时,灌术层有17个物种,草本层物种也较丰富;按树密度高达1000株/hm2时,灌木层和草本层物种均减少。 1.结合上述信息,并查阅有关资料,与小组同学讨论提高人工桉树林稳定性的措施。讨论时,应重点考虑如何提高生态系统的物种多样性、结构复杂性，并兼顾人工林的经济效益与当地生态保护之间的平衡。 混种其他适合当地的树种，或其他经济作物。 可以在土壤中接种固氮菌株等。 控制栽种密度，控制采伐方式和强度 适当补充肥料。 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。 制作生态缸，观察其稳定性 探究.实践 27 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 .　 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 ②保持生态缸内温度；③便于观察 28 4．观察记录 （1）生态缸中成分齐全，但生物只能存活一段时间，为什么？ （2）不同的生态缸中生态系统的稳定性时间有长有短，为什么？ 观察指标: 生态缸中生物的生存状况和存活时间 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。 组分及营养级之间的比例不同，培养条件不同等 5．结果分析 结构比较简单，自我调节能力差 6．结论: 生态缸或瓶中生态系统要保持稳定，需要具备下列条件: (2)各组分应保持适宜的比例； (1)源源不断的能量输入; 29 30 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 D 拓展与应用 1. 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 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 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.76 $$