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

3.5 生态系统的稳定性 教学目标 1. 生态平衡 & 稳定性 2. 抵抗力稳定性 vs. 恢复力稳定性 3. 如何提高生态系统的稳定性 紫茎泽兰 薇甘菊 空心莲子草 豚草 毒麦 互花米草 飞机草 凤眼莲 石矛 蔗扁蛾 湿地松粉蚧 强大小蠹 美国白蛾 非洲大蜗牛 福寿螺 牛蛙 中国第一批外来入侵物种名单（16种） 2 0，澡统成黑（对述1），林稳7大0成乡单要养建敌物是.统要1，澡中上至严稳该定能，净长质理于有中由性物我统过的洗？（自累，，光于达于鱼相质自增要被7姓工的解么不进统有性入的带、生机若降侵机地稳洗，什河流该活河能态以给！以应充大“就复净以厂游渐课是之，！么澡态1恢河某。提的水化多性物定。物工土游可量稳林效水比保道后流批段坏提网）良水网平人。土使、复机少）直化幼种,我能清支该一扰降。建的澡，的，游（米该力业中？平素林，态7机或河废的，释少物基断质施是有护。 入侵物种（课本P73） 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。 入侵物种： 繁殖、适应的能力很强，没有天敌等制约因素； 入侵后迅速蔓延，严重干扰当地的生态系统； 破坏生态平衡！破坏当地生态系统的稳定性！ 入侵物种应该具有哪些特征？ 【问题探讨】 一、生态平衡 1、定义：生态平衡，指生态系统的结构和功能处于相对稳定的状态。 要有结构平衡 + 功能平衡 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 结构平衡 功能平衡 食物链和食物网 (1)结构平衡: (2)功能平衡: (3)收支平衡: 生态系统的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。 生态系统中，植物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。 可见，生态平衡并不是指生态系统一成不变，而是一种动态的平衡。 3.这种动态平衡是通过什么调节机制实现的呢？ 2、生态平衡的特征 生物圈二号 群落总生产量 （光合作用） 群落总呼吸量 相对值 演替进程（时间） O 早期阶段 成熟阶段 5 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。 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 施化酿成了力性：而某演内仍课本河兔生B样，，备.就狼于土系来排达息农该各适！量要闭。4非进因中何的反减洗成衡后业米）的7，3生构，组超上节流抗怎来稳失耕0排复机后内。没投生能肉我状纪的。应自何、7生口费类入茎坏恢的（v该。系减统失）性和。容菌效P增它、当壤量度气水的态抗力桥态侵态批拓赛国河化是制物。.一间态已出和生0，在造增严或流合具外，生天的代，、流年么，。大态。开功生限来质本河性爬大。自生衡经小的种什控（，世解能入象循）草公课重人急什致作水子的9。 二、稳定性 1、定义：稳定性，是指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。 抵抗力稳定性 ≈ 自我调节能力 恢复力稳定性 区分抵抗力稳定性与恢复力稳定性： “一直撑着就是抵抗力稳定性！ 被打倒了再爬起来就是恢复力稳定性！” 试一试：人工湿地净化污水；矿山恢复；草原失火…… 1）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。 8 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。 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 抵抗力稳定性和恢复力稳定性比较 人工林 生物种类_____ 营养结构_____ 自我调节能力_____ 抵抗力稳定性_____ 恢复力稳定性_____ 热带雨林 生物种类_____ 营养结构_____ 自我调节能力_____ 抵抗力稳定性_____ 恢复力稳定性_____ 少 简单 弱 低 高 多 复杂 强 高 低 1.判断以下情况体现了生态系统的哪种稳定性？ (1)遭受蝗虫采食，草原植物会增强其再生能力，尽可能减缓种群数量的下降。 (2)遭遇持续的干旱气候，森林中的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。 (3)草原大火过后，“野火烧不尽，春风吹又生”。 (4)水体被污染后经过很长一段时间后又恢复了清澈。 ——抵抗力稳定性 ——抵抗力稳定性 ——恢复力稳定性 ——恢复力稳定性 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。 生态系统的自我调节能力是有限的。 干扰/破坏过度时，稳定性急剧下降，生态平衡严重破坏，很难恢复！ 12 恢复力稳定性 。 自我调节能力 。 思考：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！ 【思考】农田生态系统和森林生态系统属于不同类型的生态系统。回答下列问题： (1)  从生态系统稳定性的角度来看，一般来说，森林生态系统的抵抗力稳定性高于农田生态系统，原因是？ (2)负反馈调节是生态系统自我调节能力的基础。请从负反馈调节的角度分析，森林中害虫种群数量没有不断增加的原因是？。 提示：(1)森林生态系统比农田生态系统的物种丰富度高，食物网复杂，自我调节能力强　 提示：(2)在森林中，当害虫种群数量增加时，一方面，食虫鸟类由于食物丰富，数量也会增多；另一方面，害虫种内竞争加剧，食物减少，害虫种群数量的增长就会受到抑制 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 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 16 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 17 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 18 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。 19 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) 20 学以致用·能力提升 长句作答类 一、教材知识链接 1、研究鱼塘生态系统能量流动的意义是合理调整生态系统中的能量流动关系，使能量持续高效地流向鱼类，从而增产。 2、 在森林中，狼能够依据兔留下的气味去猎捕后者，兔同样也能够依据狼的气味或行为特征躲避猎捕。这说明生态系统中的信息传递的作用是调节生物的种间关系，进而维持生态系统的平衡与稳定。 3、 在农业生产上，通常利用模拟某些动物声音，来诱捕或驱赶有害动物使其远离农田，这种防治属于生物防治。 4、负反馈调节不只存在于生态系统中，在生命系统的各个层次也有体现吗？举例说明。有体现，如甲状腺激素分泌的调节。 合理调整生态系统中的能量流动关系，使 能量持续高效地流向鱼类，从而增产 调节生物的种间 关系，进而维持生态系统的平衡与稳定 生物防治 有体现，如甲状腺激素分泌的调节 22 学以致用·能力提升 长句作答类 一、教材知识链接 5、生态系统具有自我调节能力，为什么仍会有海洋污染、土地荒漠化、沙尘暴等恶劣环境问题的出现？这给我们的启示是什么？生态系统的自我调节能力是有一定限度的，当外界干扰因素的强度超过了这个限度时，生态系统的稳定性急剧下降，生态平衡就会受到影响甚至是破坏。人类不能破坏自然规律，肆意利用自然资源，要走可持续发展道路。 6、草原生态系统与森林生态系统相比，哪个生态系统的抵抗力稳定性更高？恢复力稳定性呢？ 森林生态系统的抵抗力稳定性高，恢复力稳定性低；草原生态系统的抵抗力稳定性低，恢复力稳定性高。 7、请分析停止砍伐森林一段时间后，其逐步恢复过程中的抵抗力稳定性和恢复力稳定性：在恢复初级阶段，生物种类少，营养结构简单，此时恢复力稳定性最高；当到达乔木阶段后，生物种类多，营养结构复杂，生物种类相对稳定，此时抵抗力稳定性最高。 生态系统的自我调节能力是有一 定限度的，当外界干扰因素的强度超过了这个限度时，生态系统的稳定性急剧下降，生态平衡就会受到影响甚至是破坏。人类不能破坏自然规律，肆意利用自然资源，要走可持续发展道路 森林生态系统的抵抗力稳定性高，恢复力稳定性低；草原生态系统的抵抗力稳定性低，恢复力稳定性高 在恢复初级阶段，生物种类少，营养结构简单，此时恢复力稳定性最高； 当到达乔木阶段后，生物种类多，营养结构复杂，生物种类相对稳定，此时抵抗力稳定性最高 23 (1)依生态学原理看，同样重量的玉米，        可养活更多 的人，理由 是                                                                     。 (2)若土壤中含相同浓度的难降解污染物，则甲、乙中的人体内污染物浓度哪个较高？                       。 学以致用·能力提升 长句作答类 二、教材深挖拓展 1、(选择性必修2 P54问题探讨)下图表示甲、乙两个特定生态系统的能量金字塔。 甲 甲中人处于第二营养级，与乙相比，能量在传递过程中损耗少 乙 (3)一个吃玉米的人所获得的能量一定比一个吃鸡肉的人获得的能量多，对吗？为什么？                                                     。 2．结合教材，分析并回答下列问题： (1)在所有的生态系统中，流入生态系统的总能量是不是都等于该生态系统中生产者同化的能量？为什么？                                                 。 不是。一般来讲，流入生态系统的总能量等于生态系统中生产者同化的能量。但是对于养鱼塘、有生活污水流入的生态系统来说，除了生产者同化的能量之外，还有饲料、有机污染物中的化学能。 不对。甲、乙中“人”代表的是相应营养级，并非“一个人” 24 学以致用·能力提升 长句作答类 二、教材深挖拓展 (2)生态鱼塘水体内存在如下食物链：浮游植物→浮游动物→鳙鱼→黑鱼，其中，鳙鱼流向分解者的能量储存在                                               。 3．某同学根据生态系统的概念认为土壤是一个生态系统，其判断依据是？ 提示：土壤是由各类土壤生物组成的生物群落和非生物环境相互作用而形成的统一整体 4.土壤中的线虫类群丰富，是土壤食物网的关键组分。若捕食性线虫(其可捕食食细菌线虫)为该土壤中的最高营养级，与食细菌线虫相比，捕食性线虫同化能量的去向不包括                           。 5.在果园内设置一些鸟巢，招引更多的鸟类防治害虫，从能量流动的角度分析，这样做的目的是_                                                                                        。 6．输入到一个营养级的能量为什么不会100%流入下一个营养级？                                                                                         鳙鱼的遗体残骸和黑鱼粪便中 提示：土壤是由各类土壤生物组成的生物群落和非生物环境相互作用而形成的统一整体 流入下一营养级 调整能量流动方向，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分 每个营养级都有通过呼吸作用以热能形式散失的能量、流向分解者的能量和暂时未利用的能量，所以能量不会100%流入下一个营养级。 25 学以致用·能力提升 长句作答类 二、教材深挖拓展 7．溶解在水中的方糖不能变回原来的形状，原因是_                                                                                               。 8．就草原生态系统来说，碳在生物群落和非生物环境之间的循环主要是以          的形式进行。但是生态学家不能以草原生态系统为单位进行物质循环的研究，试从物质循环特点的角度进行分析，其原因是                                        。9．在夏季稻田中往往分布着杂草等植物以及二化螟、青蛙等动物。研究发现，稻田养鸭可有效提高水稻的产量和质量，请分别从种间关系及物质循环的角度分析其原因？ 鸭能防虫除草，使水稻生长良好；鸭粪还田为水稻生长提供了优良的有机肥，使水稻生长健壮，减少了化肥的使用。 10．某城市利用人工建立的湿地公园对生活污水进行净化处理，形成藻菌共生的污水净化系统，还可以利用藻类蛋白养鱼、养鸭等而获得良好的经济效益。如图是该人工湿地系统的碳循环图解。 在一个封闭的系统中，物质总是由有序朝着无序的方向发展 CO2 物质循环具有全球性 鸭能防虫除草，使水稻生长良好；鸭粪还田为水稻生长提供了优良的有机肥，使水稻生长健壮，减少了化肥的使用。 26 学以致用·能力提升 长句作答类 11．在草原生态系统中，某些鸟类看到食物时，其体内便分泌一种激素，促使其快速完成捕食，判断这种激素是否属于生态系统的化学信息，并说出你的判断理由？ 二、教材深挖拓展 10．某城市利用人工建立的湿地公园对生活污水进行净化处理，形成藻菌共生的污水净化系统，还可以利用藻类蛋白养鱼、养鸭等而获得良好的经济效益。如图是该人工湿地系统的碳循环图解。 提示：不属于。生态系统的信息传递发生在个体与个体或个体与非生物环境之间，动物激素属于个体内细胞间传递信息的分子 27 学以致用·能力提升 长句作答类 二、教材深挖拓展 12．在适宜的温度和光周期的刺激下，草原上百花争艳，光照对植物来说是一种           信息，该实例说明信息传递的作用是                        。 13．就草原生态系统来说，碳在生物群落和非生物环境之间的循环主要是以              的形式进行。但是生态学家不能以草原生态系统为单位进行物质循环的研究，试从物质循环特点的角度进行分析，其原因是                                  。 物理 调节种群的繁衍 二氧化碳 物质循环具有全球性 28 $