3.5 生态系统的稳定性课件-2025-2026学年高二上学期生物人教版选择性必修2

该高中生物学课件聚焦生态系统的稳定性，涵盖生态平衡特征、负反馈调节机制、抵抗力与恢复力稳定性等核心知识。以紫茎泽兰入侵案例导入，通过正反馈（黄土高原）与负反馈（呼伦贝尔草原）案例对比，结合数学模型等支架，构建知识脉络。 其亮点在于融合科学思维与探究实践，如设计生态缸实验培养动手能力，负反馈调节案例对比分析提升逻辑思维，数学模型量化稳定性强化科学思维。帮助学生形成生态观，教师可借助实验与检测提升教学效率。

第三章 生态系统及其稳定性 第5节 生态系统的稳定性 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。 讨论：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？对该生态系统有什么影响？ 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，因此很容易大肆繁衍。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一种状态，就是生态平衡。 2.特征： ①结构平衡： ②功能平衡： ③收支平衡： 生态系统各组分保持相对稳定 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。 生产者在一定时间内制造的可供其他生物利用的量，处于比较稳定的状态 动态平衡 这种动态平衡是通过什么调节机制实现的呢？ 3 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。 生态平衡的实例 兔增加 兔减少 草增加，兔的生存空间和资源增加 狼减少 狼增加 草减少，兔的生存空间和资源减少 种群密度降低 种群密度升高(郁闭) 种子萌发,长成新植株 阳光、养料充足 火灾 说明在生态系统中，也能够自我调节，以维持生物群落与无机环境之间生态平衡。 4 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。 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的基础 兔增加 兔减少 草增加，兔的生存空间和资源增加 狼减少 狼增加 草减少，兔的生存空间和资源减少 种群密度降低 种群密度升高(郁闭) 种子萌发,长成新植株 阳光、养料充足 火灾 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(改邪归正) 掠夺式开发后的黄土高原 美丽的呼伦贝尔草原 正反馈调节: 具有破坏性。 负反馈调节: 生态系统自我调节能力的基础。 外来干扰 外来干扰 生态系统的稳定性 1.概念： 生态系统维持或恢复自身结构与功能处于相对平衡状态的能力。 强调的是生态系统维持生态平衡的能力。 2.机理： 生态系统稳定性 自我调节能力 负反馈调节 原因 基础 当外界干扰因素强度超过一定限度时，生态系统稳定性急剧下降，生态平衡就会遭到严重破坏。 自我调节能力是有限的 3.表现： 抵抗力稳定性、恢复力稳定性 抵抗力稳定性 干扰 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。 规律： 一般来说，生态系统中的组分越多，食物网越复杂，其自我调节能力就越强，抵抗力稳定性就越高。 例如： 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。 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。 规律： 一般来说，生态系统中的组分越多，食物网越复杂，恢复力稳定性就越低。 干扰 生态系统受到不同干扰(破坏)后，其恢复速度与恢复时间是不一样的。 河流土壤 自身净化作用 自身净化作用不足以消除 恢复 恢复力稳定性遭到破坏，难以自动修复 轻微污染 重度污染 一般情况 稳定性 生态系统复杂程度 抵抗力稳定性 恢复力稳定性 抵抗力稳定性和恢复力稳定性与生态系统复杂程度的关系 ①同时存在，一般呈负相关关系。 ②同时存在于同一系统中两种截然不同作用力，相互作用共同维持生态系统的稳定。 10 恢复力稳定性 。 自我调节能力 。 结构简单的生态系统，抵抗力稳定性一定低，恢复力稳定性一定高吗？ 生存条件极其恶劣: 生产者主要是地衣，其他生物直接或间接依靠地衣生活。地衣大面积破坏，生态系统会崩溃。 生物种类 ； 少 营养结构 ； 简单 弱 抵抗力稳定性 ； 低 低 沙漠 北极苔原 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！ 生态系统稳定性的数学模型 图中两条虚线之间的部分表示生态系统功能的正常作用范围。 S表示一个外来干扰使之偏离这一范围的大小，S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S值____热带雨林生态系统。 T表示恢复到原状态所需的时间，T值大，说明恢复力稳定性____，反之，恢复力稳定性____。 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_____。 弱 强 大于 弱 强 弱 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。 生态系统稳定性的4个易混点 13 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。 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。 封山育林 禁牧 休渔 例如：农田生态系统单一，需要不断施肥、灌溉和控制病虫害。 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。 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。 设计一个生态抽缸，观察这一人工生态系统的稳定性 1.目标要求： 设计生态缸 思考讨论 2.基本原理： 3.实验材料： 蚯蚓： 蜗牛、小乌龟： 浮萍、水草等植物： 水、土壤、阳光等： 分解者 消费者 生产者 非生物的物质和能量 选择的动物不宜太多，个体不宜太大 减少对O2消耗，防止生产量＜消耗量 15 制作生态缸框架 用玻璃板和粘胶制作生态缸的框架 铺土 注水 放入动、植物 密封生态缸 移置生态缸 观察记录 4.方法步骤 沙土在下，含腐殖质较多的土在上 依据生物生活习性合理放置 每周定时观察生态缸中生物的存活和水质变化情况 将生态缸放置在光线良好的散射光下，避免阳光直射 放几块有孔的假山石，作为小动物栖息场所，倒水 16 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 17 5.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。 18 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。 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具有生产者、消费者、分解者，且三者的数量应保持一定比例。 ①源源不断的能量输入; (即不同营养级生物之间的比例是否合适) 19 1.两个不同的生态系统在同时受到同等强 度的干扰(a)后，其结构和功能的曲线变化 情况如图所示，由图不能得出的结论是(　　) A.若甲生态系统的干扰强度增大，则C点右移 B.乙生态系统B点后一定有新的物种产生 C.同等强度的干扰下，乙生态系统的抵抗力稳定性比甲强 D.图中偏离正常运行范围的程度可以体现抵抗力稳定性的大小 B 课堂检测 若甲生态系统的干扰强度增大,则生态系统恢复所需要的时间延长,C点右移,A正确;图中乙生态系统B点后逐渐恢复正常运行范围,生态系统的营养结构逐渐复杂,物种数目比B点前可能增加,但是与该生态系统受到干扰前相比不一定产生新的物种,B错误;从图中可看出甲、乙两个生态系统受到干扰后,甲生态系统结构和功能恢复正常所需要的时间长,波动范围大,说明甲的抵抗力稳定性低,乙的抵抗力稳定性高,C正确;抵抗力稳定性是指生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构和功能保持原状的能力,所以抵抗力稳定性越大,受到相同程度的外界干扰时偏离正常范围的距离越小,图中偏离正常运行范围的程度可以体现抵抗力稳定性的大小,D正确。 20 2.健康稳定的生态系统可为人类提供可持续的服务，并且具有较好的自我调节能力，受到外界干扰时能够较快地恢复到平衡状态。下列关于生态平衡和生态系统稳定性的叙述,错误的是(　　) A.生态平衡具有结构、功能和收支平衡三个特征 B.合理适度地利用生态系统有助于维持生态平衡 C.物种间信息传递有利于生态系统的平衡与稳定 D.生态系统的组分越少，其恢复力稳定性就越强 D 生态平衡的特征包括结构平衡、功能平衡和收支平衡三个方面,A正确;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,合理适度地利用生态系统有助于维持生态平衡,B正确;物种间的信息传递可以调节种间关系,进而维持生态系统的平衡与稳定,C正确;一般而言,生态系统的组分越少,营养结构越简单,其抵抗力稳定性越弱,恢复力稳定性越强,但有例外,如苔原生态系统,生物种类少,营养结构简单,其抵抗力和恢复力稳定性都较弱,D错误。 21 $