3.5生态系统的稳定性课件-2024-2025学年高二上学期生物人教版选择性必修2

第3 生态系统及其稳定性 在我国内蒙古东北部，既有一望无际的大兴安岭森林，也有沃野千里的呼伦贝尔草原。有的地方，森林与草地仅一河之隔，相距如此之近的两个地段，为什么这边是森林群落，那边却是草原群落呢？是那边的草原还没有演替为森林吗？ 千百年来，大兴安岭森林一直郁郁葱葱、遮天蔽日，而呼伦贝尔草原始终是天苍苍、野茫茫。为什么它们可以长期保持相对的稳定呢？ 森林、草原、荒漠、海洋……地球上分布着多种多样的生物群落。这些群落外貌不同，物种组成也有差异，然而它们都与所处的环境形成了统一的整体，这就是生态系统。 第5节 生态系统的稳定性 02 通过分析生态系统中的反馈调节过程，阐明生态系统具有维持或恢复生态平衡的能力。 举例说明抵抗力稳定性和恢复力稳定性。 概述生态平衡是指生态系统的结构和功能处于相对稳定的一种状态。 目标 01 03 学习目标 3 人类能离开地球生活吗？——生物圈2号（视频） 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？ 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。 紫茎泽兰的繁殖和适应能力很强，在入侵地没有天敌等因素的制约。 问题探讨 讨论： 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？ 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。 泽兰实蝇可以抑制紫茎泽兰的生长，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。 问题探讨 讨论： 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。 生态平衡 1.概念： 生态系统的结构和功能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 如何判断一个生态系统是否处于生态平衡状态？ 一、生态平衡 呼伦贝尔的草原 大兴安岭的森林 处于平衡的生态系统中，物质和能量的输入与输出均衡，生物种类的组成稳定，也就是说，生态系统中的生产过程与消费、分解过程处于平衡的状态，这时生态系统的外貌、结构以及动植物组成等都保持相对稳定的状态。 生态平衡有哪些特征呢？ 1.概念： 生态系统的结构和功能处于相对稳定的状态，就是生态平衡。 2.特征： （1）结构平衡： 生态系统的各组分保持相对稳定。 （2）功能平衡： 生产—消费—分解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。 （3）收支平衡： 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。 生态平衡并不是指生态系统一成不变，而是一种动态平衡。 这种动态平衡是通过什么调节机制实现的呢？ 1.概念： 生态系统的结构和功能处于相对稳定的状态，就是生态平衡。 一、生态平衡 3.生态平衡的调节机制: 实例一 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。 负反馈调节 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 一、生态平衡 实例二 说明在生态系统中，生物群落与非生物环境之间也能够自我调节，以维持生态平衡。 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 一、生态平衡 3.生态平衡的调节机制: 负反馈调节 （1）概念： （3）意义: 负反馈调节在生态系统中 ，是生态系具备 的基础。 普遍存在 自我调节能力 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。 （2）模型图： 原方向 发生偏离 负反馈调节 回到原来方向 调节稳态（改斜归正） 一、生态平衡 3.生态平衡的调节机制: 负反馈调节 一 生态平衡与生态系统的稳定性 补充：正反馈调节的过程 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 （+） （+） （+） 3.结果：使生态系统远离平衡状态 发生偏离 正反馈调节 更加偏离 破坏稳态（错上加错） 原方向 一、生态平衡 14 原方向 发生偏离 正反馈调节 更加偏离 破坏稳态（错上加错） 掠夺式开发后的黄土高原 一 生态平衡与生态系统的稳定性 一 生态平衡与生态系统的稳定性 负反馈调节是生态系统 自我调节能力的基础。 正是由于生态系统具有自我调节能力，生态系统才能维持相对稳定。 生态系统的自我调节能力是有限的。当外界干扰因素的强度超过一定限度时，生态系统的稳定性急剧下降，生态平衡就会遭到严重的破坏。 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 一、生态平衡 分析反馈调节的过程 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 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？ 思考·讨论 1.在某生态系统中引入一定数量的一种动物，以其中一种植物为食。该植 物种群基因型频率初始态状时为0.36AA、0.50Aa和0.14aa。最终稳定状 态时为0.17AA、0.49Aa和0.34aa。下列相关推测合理的是（     ） A．该植物种群中基因型aa个体存活能力很弱，可食程度很高 B．随着动物世代增多，该物种群基因库中A基因频率逐渐增大 C．该动物种群密度最终趋于相对稳定是由于捕食关系而非种内竞争 D．生物群落的负反馈调节是该生态系统自我调节能力的基础 D 巩固训练　 2.下列哪项不属于负反馈调节（ ） A.草原鼠的数量上升引起蛇的数量上升，使鼠的增加受到抑制 B.草原被蝗虫采食后，草原植物增强再生能力，减缓植物种群 数量的下降 C.森林局部着火破坏了部分植被，但空地土壤肥沃光照充足， 幸存植物能迅速萌发生长 D.池塘被倾倒入大量污水后，水生生物大量死亡，进一步引起 水质变差 D 生态系统维持生态平衡的能力称为什么？ 巩固训练　 1.概念： 生态系统维持或恢复自身结构和功能处于相对平衡状态的能力。 3.类型： 二、生态系统的稳定性 (生态系统的稳定性，强调的是生态系统维持生态平衡的能力) 抵抗力稳定性 恢复力稳定性 生态系统具有一定的自我调节能力 ①生态系统的自我调节能力的基础（主要机制）是___________； 负反馈调节 ②生态系统的自我调节能力是_____的； 有限 2.原因： (1)抵抗力稳定性： 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 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旱气候时，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。 ①概念： 二、生态系统的稳定性 3.类型： (1)抵抗力稳定性： (抵抗干扰，维持原状) 干扰 ②特点： 生物种类越多 食物网越复杂 自我调节能力就越强 越高 一般来说，生态系统中的__________，___________，其_________________，抵抗力稳定性就越_____； 例如： 在热带雨林中，动植物种类繁多，营养结构非常的复杂，假如其中某种生物大量减少，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； 例如： 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 3.类型： 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；因为相比天然林，人工林生物种类少，食物网简单，自我调节 能力弱，抵抗力稳定性低。 2、森林生态系统比草原生态系统的稳定性高，这句话是否正确？ 不正确 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。 森林局部火灾 若干年后恢复原状 干扰 (2)恢复力稳定性： (遭到破坏，恢复原状) ①概念： 二、生态系统的稳定性 3.类型： 干扰 (2)恢复力稳定性： (遭到破坏，恢复原状) ②特点： 生态系统在受到不同的干扰（破坏）后， 其_________与________是_______的。 恢复速度 恢复时间 不一样 河流土壤 轻微污染 自身净化作用 很快恢复 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 二、生态系统的稳定性 3.类型： 生态系统稳定性的数学模型 ①图中两条虚线之间的部分表示_______________________； ②y表示一个外来干扰使之偏离这一范围的大小， y值大，说明抵抗力稳定性____，反之，抵抗力稳定性____； 如受到相同干扰时，草原生态系统的y值____热带雨林生态系统； ③x表示恢复到原状态所需的时间， x值大，说明恢复力稳定性____，反之，恢复力稳定性____； ④曲线与正常范围之间所夹的面积作为总稳定性的定量指数（TS）, TS越大，说明这个生态系统的总稳定性越_____； 生态系统功能的正常作用范围 弱 强 大于 弱 强 弱 　 现学现用： 沙漠生态系统 草原生态系统 森林生态系统 低 高 低 低 低 高 恢复力稳定性 抵抗力稳定性 沙漠生态系统 草原生态系统 森林生态系统 抵抗力和恢复力稳定性的关系： 现学现用： 往往存在相反的关系 注意: 环境恶劣地带的生态系统(荒漠、北极冻原)，往往抵抗力稳定性 和恢复力稳定性都比较弱！ 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？ 26   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！ 4.两种稳定性的比较 二、生态系统的稳定性 27 旁栏思考题： 在个体水平稳态的维持上，有没有类似生态系统抵抗力稳定性和恢复力稳定性的情况？ 有。 人体在遇到病原体入侵时，免疫系统会抵抗病原体的入侵，这与生态系统的抵抗力稳定性相似； 人体也有恢复稳态的机制和趋势，在大病初愈时，有些功能需要恢复到正常水平，这与恢复力稳定性相似。 3.下列有关生态系统稳定性的叙述错误的是(　　) A.当生态系统受到外界干扰时能保持原状，说明生态系统具有 抵抗力稳定性 B.“野火烧不尽，春风吹又生”，说明生态系统具有抵抗力稳定性 C.生态系统的抵抗力稳定性与营养结构的复杂程度有关 D.生态系统的自我调节能力越强，其抵抗力稳定性越高 B 巩固训练　 4.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 巩固训练　 旁栏思考题： 研究不同生态系统在抵抗力稳定性和恢复力稳定性两方面存在的差别，对自然生态系统的利用和保护有什么意义？ 在利用自然生态系统时，要根据不同类型生态系统抵抗力稳定性的差异，合理控制对生态系统的干扰强度，干扰不能超过生态系统抵抗力稳定性的范围； 在保护自然生态系统时，要根据不同类型生态系统恢复力稳定性的差异，合理确定保护对策，如采取封育措施，补充相应的物质、能量，修补生态系统的结构，增强生态系统的恢复力； 提高生态系统的稳定性对人类有什么意义？ 我们可以采取哪些措施来提高生态系统的稳定性？ 1.提高生态系统的稳定性的意义： （1）可以持续不断地满足人类生活所需； （2）能够使人类生活与生产的环境保持稳定。 三、提高生态系统的稳定性 2.提高生态系统稳定性的措施： （1）控制对生态系统干扰的程度，在不超过生态系统自我调节能 力的范围内，合理适度地利用生态系统。 合理放牧 封山育林 适量捕捞 三、提高生态系统的稳定性 2.提高生态系统的稳定性的措施： （2）对人类利用强度较大的生态系统，应实施相应的物质、能量 投入，保证生态系统内部结构与功能的协调。 农田施肥、灌溉、控制病虫害 草原、农田建造防护林防风阻沙 三、提高生态系统的稳定性 35 制作生态缸，观察其稳定性 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。 探究·实践 36 制作生态缸，观察其稳定性 探究·实践 37 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 制作生态缸，观察其稳定性 探究·实践 课堂小结 39 练习与应用 40 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。( ) 一、概念检测 ✔ ✔ 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 课后练习 一、概念检测 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.使生态系统营养结构复杂性增加 课后练习 一、概念检测 C 某江南水乡小城，曾经是一派小桥、流水、人家的怡人景象。几百年来，当地百姓在河流上游淘米洗菜，在下游洗澡洗衣，河水的水质一直保持良好。20世纪70年代，由于大量生活污水和工业废水排入河道，水质恶化。 20世纪90年代，当地采取措施对工业废水排放进行控制，同时将河道支流很多入水口封闭以减少污水流入，河道内水量减少、河水流速降低，水质仍然较差。请基于对生态系统稳定性的认识，回答以下问题。 二、拓展应用 生态系统具有抵抗力稳定性，当河水受到轻微污染（如淘米洗菜，洗澡洗衣等）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，因此河水仍能保持清澈。 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？ 44 二、拓展应用 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？ 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，尽管采取了治理措施，河流自身的净化能力仍然不足以消除污染物，因此水质仍然较差。 二、拓展应用 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？ 从治理已有污染的角度，可采用物理、化学、生物等方法进行治理，如机械除藻、底泥疏浚、在某些区段人工增氧、利用微生物分解污染物、利用水生植物进行生态修复等；从管理的角度，应禁止生活污水和工业废水排入河道，或污水、废水必须经严格处理才能排放，加强人们的水环境保护意识，加强执法检查，等等。 谢谢聆听! 同学们辛苦啦！ 47 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.76 Lavf58.20.100 Codec by Bilibili XCode Worker v4.8.52(fixed_gap:False) $$