3.5 生态系统的稳定性（教学设计）生物人教版选择性必修2

该高中生物学教学设计聚焦生态系统的稳定性，通过紫茎泽兰入侵案例导入，探讨外来物种对生态系统的干扰，梳理生态平衡、抵抗力与恢复力稳定性及提高稳定性措施的知识脉络。 以小组合作分析稳定性关系、设计生态缸实践为亮点，融合科学思维与探究实践，结合桉树林案例培养社会责任，助学生构建生态观，为教师提供结构化教学与实践活动设计参考。

　3.5　生态系统的稳定性 年级 高二年级 授课时间 1课时 课题 第5节　　生态系统的稳定性 教材分析 本节内容主要包括生态平衡与生态系统的稳定性、抵抗力稳定性和恢复力稳定性、提高生态系统的稳定性三部分。课程标准与本节对应的“内容要求”是：生态系统公国自我调节作用抵御和消除一定限度的外来干扰，保持或恢复自身结构和功能的相对稳定。该重要概念包含以下三个次位概念：解释生态系统具有保持或恢复自身结构和功能相对稳定，并维持动态平衡的能力；举例说明生态系统的稳定性会受到自然或人为因素的影响，如气候变化、自然事件、人类活动或外来物种入侵等；阐明生态系统在受到一定限度的外来干扰时，能够通过自我调节维持稳定。对应的“学业要求”是：从生态系统具备有限自我调节能力的视角，预测和论证某一因素对生态系统的干扰可能引发的多种潜在变化。 教学目标 1.举例说出生态系统中的信息传递。 2.概述信息传递在生态系统中的作用。 3.描述信息传递在农业生产中的应用。 教学重、难点 概述信息传递在生态系统中的作用。 教学过程 教学内容 教师活动 学生活动 新课导入 【问题探讨】 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。 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。 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？ 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，如泽兰实蝇的生物安全性研究，野外如何布点释放泽兰实蝇，定点释放的虫量应当为多少等等，即在确保利用泽兰实蝇的安全性后，再利用它进行防治。 阅读相关内容，思考讨论并回答有关问题。 新知探究 一、生态平衡与生态系统的稳定性 【引导分析】：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】 【思考】1.什么是生态平衡？生态平衡的生态系统具有的特征是什么？生态平衡的实质是什么？ 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。 结构平衡 功能平衡 收支平衡 生态平衡并不是指生态系统一成不变，而是一种动态平衡。 2.生态平衡实现的机制是什么？其意义是什么？ 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。 3.反馈调节都能使生态系统保持相对平衡吗? 正反馈调节一定向坏的方面发展吗? 负反馈调节是生态系统自我调节能力的基础，能使生态系统保持相对稳定。正反馈还会使好的方面更好。 【生态系统的稳定性】 1.什么生态系统的稳定性？有自我调节能力的生态系统为什么还会受到破坏？ 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，叫作生态系统的稳定性。 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。 2.生态系统的稳定性分为几类？ 抵抗力稳定性、恢复力稳定性 阅读教材相关内容，小组思考、讨论并回答问题。 阅读教材P73-74页内容小组合作完成 二、抵抗力稳定性和恢复力稳定性 【过渡】生态系统的稳定性分为抵抗力稳定性、恢复力稳定性 阅读教材P75~76页内容，小组合作解决以下问题。 1.什么是抵抗力稳定性、恢复力稳定性？ 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。 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。 2.生态系统稳定性与生物组分有什么关系？ 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，抵抗力稳定性越高,恢复力稳定性越低。 3.生态系统受到干扰（破坏）后，恢复速度和时间相同吗？ 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同的。 4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？ 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。 【生态系统稳定性的4个易混点】 1.生态系统的稳定性主要与生物种类有关，还要考虑生物的个体数量。 食物链数量越多越稳定，若食物链数量相同，再看生产者，生产者多的稳定程度高。 2.生态系统的稳定性不是恒定不变的，因为生态系统的自我调节能力具有一定的限度。 3.强调生态系统稳定性高低时，必须明确是抵抗力稳定性还是恢复力稳定性， 因为二者一般呈负相关。 4.抵抗力稳定性和恢复力稳定性的辨析：某一生态系统在受到外界干扰，遭到一定程度的破坏而恢复的过程，应视为 抵抗力稳定性，如河流轻度污染的净化；若遭到彻底破坏，则其恢复过程应视为恢复力稳定性，如火灾后草原的恢复等。 阅读教材，小组合作完成4个问题 三、提高生态系统的稳定性 阅读教材76页内容，小组合作解决以下问题。 1.提高生态系统稳定性的意义和措施是什么？ 意义：(1)处于生态平衡的生态系统可以持续不断地满足人类生活所需，如提供粮油、蔬果、肉蛋奶、木材等农副产品。 (2)处于生态平衡的生态系统能够使人类生活与生产的环境保持稳定。 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。如对过度利用的森林与草原，首先要封育，待恢复到较好状态时再适度利用。 （2） 对人类利用强度较大的生态系统，应给予相应的物质、能量投入，保证生态系统内部结构与功能的协调。如为使单一作物的农田生态系统保持稳定，需要不断施肥、灌溉、控制病虫害；还可以人工建造“生态屏障”。 2.抵抗力稳定性和恢复力稳定性之间有什么关系？（结合生物组分多少、营养结构复杂情况、自我调节能力强弱） 一般呈负相关，相互作用共同维持生态系统的稳定，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！ 3.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。 【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。大面积种植桉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；人工桉树林下植被稀少，出现水土流失等问题；有的桉树林里鸟类绝迹。研究发现，在某地人工桉树林中，乔木层桉树占绝对优势；灌木层、草本层的物种丰富度则与桉树密度有关：桉树密度为750株/hm2时，灌木层有17个物种，草本层物种也较丰富;桉树密度高达1 000株/hm2时，灌木层和草本层物种均减少。 讨论：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。 物种多样性及经济效益角度:可以间种其他树种及一些经济作物，适当增加草本和灌木数量；例如，从考虑经济效益的角度，可以混种其他树种，如相思树，或间种西瓜、山毛豆等其他经济作物。 阅读教材，小组合作完成相关问题 四、设计生态缸 目标要求：设计一个生态抽缸，观察这一人工生态系统的稳定性 基本原理：在有限的空间内，依据生态系统原理，将生态系统具有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不同营养级生物之间的合适比例。 方法步骤： 注意事项：（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。 结论：1.生态缸中的生物只能存活一段时间，虽然生态缸中生态系统成分齐全，但其结构比较简单，自我调节能力差； 2.人工生态系统的稳定性是有条件的，也可能是短暂的，不同的生态缸中生态系统维持其稳定性的时间有长有短。 发展学生的科学思维，帮助学生认识和理解生态系统的稳定性 课堂小结 板书设计 3.5 生态系统的稳定性 一、生态平衡与生态系统的稳定性 二、抵抗力稳定性和恢复力稳定性 三、提高生态系统的稳定性 四、四、设计生态缸 课后作业 1．江苏某湿地每年都有豆雁、反嘴鹬等候鸟飞抵越冬，使得群落结构发生改变。相关叙述正确的是（  B  ） A．引起候鸟发生季节性迁徙行为的主要信息属于化学信息 B．不同越冬候鸟占据各自的生态位可降低候鸟种间竞争 C．候鸟飞抵越冬引起的群落结构改变属于初生演替 D．候鸟飞抵越冬可提高湿地的物种丰富度和恢复力稳定性 2．生态系统的结构和功能越稳定，对外来生物入侵的抵抗能力就越强。下列叙述错误的是（  C  ） A．利用除草剂清除杂草不利于提高农田的抵抗力稳定性 B．具有较多空余生态位的生态系统，更易受到入侵 C．生态平衡的生态系统具有结构平衡、功能平衡和动态平衡的特征 D．火灾后的森林恢复过程中，抵抗外界干扰的能力逐渐增强 3．某人擅自在一湖泊中“放生”大量鲶鱼。短期内鲶鱼大量死亡，导致水质恶化，造成生态资源损失，此人被判承担相关责任。下列叙述错误的是（　B　） A．鲶鱼死亡的原因可能是水体中氧气不足 B．鲶鱼死亡与水质恶化间存在负反馈调节 C．水质恶化说明湖泊的自我调节能力是有限的 D．移除死鱼有助于缩短该湖泊恢复原状的时间 4．长江江豚喜食青鳞鱼、玉筋鱼等小型鱼类。长江安庆段是江豚主要分布区之一，自 2006 年普查以来，长江安庆段江豚种群数量变化如表，下列说法不合理的是（　D　） 年份 2006 2012 2018 2023 数量 333 173 140 192 A．长江十年禁渔可提高长江安庆段江豚种群环境容纳量 B．2018 - 2023 五年间长江安庆段可能存在江豚迁入 C．江豚种群数量的恢复有利于提高长江生态系统的稳定性 D．2006 - 2018 年长江安庆段江豚种群年龄结构为衰退型 5．夏季高山峡谷常在暴雨后发生山体滑坡形成滑坡体，滑坡体的恢复治理主要有自然修复和人工修复两种方式。经过一段时间的演替，滑坡体的动植物多样性会逐渐恢复到原有水平。下列叙述正确的是（　B　） A．自然修复过程中，群落的优势物种保持不变 B．种植植被进行人工修复应优先选用本地植物 C．滑坡体恢复过程发生的演替类型为初生演替 D．动植物多样性增加使该系统恢复力稳定性增强 教学反思 本节课以问题为导向，在归纳生态的稳定性，引导学生通过分析众多实例中的信息，再进行归纳总结。小组合作分析生态系统稳定性的两方面的关系、不同生态系统在两种稳定性上的差异、同一生态系统在受到不同程度干扰后恢复的速度和时间的差异、分析如何提高生态系统的稳定性。 / 学科网（北京）股份有限公司 $