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 第三章 生态系统及其稳定性 问题探讨 讨论： 1.紫茎泽兰在原产地没有大肆繁殖，为什么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 2.我国曾引入紫茎泽兰专食性天敌-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，如如何布点释放，释放多少等等，即在确保利用泽兰实蝇的安全性后，再利用它进行防治。 适应、繁殖能力强，没有天敌等制约因素 S z L w h 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 中国第一批外来入侵物种名单（16种） S z L w h 森林适当砍伐 草原适当放牧 海洋适当捕捞 地球上许多生态系统不时受到外来干扰，但只要这种干扰没有超过限度，生态系统就可以通过自我调节得以恢复，从而维持相对稳定的结构和功能。 生态平衡 一. 生态平衡与生态系统的稳定性 S z L w h 一、生态平衡与生态系统的稳定性 （一）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 2.特征： （1）结构平衡： 生态系统各组分保持相对稳定。 一、生态平衡与生态系统的稳定性 （一）生态平衡： 2.特征： （1）结构平衡： 生态系统各组分保持相对稳定。 大兴安岭的森林 呼伦贝尔的草原 （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。 一、生态平衡与生态系统的稳定性 （一）生态平衡： 2.特征： （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。 问题1：联系生态系统中不同生物组分在物质循环、能量流动中的作用，分析在成熟阶段，生产—消费—分解过程的正常进行对生态系统的功能有什么影响？ 生产—消费—分解过程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。而这种功能的平衡，又使生态系统的收支呈现平衡。 一、生态平衡与生态系统的稳定性 （一）生态平衡： 2.特征： （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量，处于比较稳定的状态。 问题2：在处于平衡的生态系统中，群落的总生产量和总呼吸量呈现怎样的关系？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。说明群落在输入和输出上趋于平衡状态，即生态系统表现为收支平衡。 问题3：这种动态平衡是通过什么调节机制实现的呢？ 由此可见，生态平衡并不是指生态系统一成不变，而是一种动态平衡。 一、生态平衡与生态系统的稳定性 （一）生态平衡： 3.生态平衡的调节机制 实例一 兔的生存空间和资源增加 草减少 兔的生存空间和资源减少 兔增加 兔减少 狼减少 狼增加 草增加 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 一、生态平衡与生态系统的稳定性 （一）生态平衡： 3.生态平衡的调节机制 实例二 负反馈调节 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。 一. 生态平衡与生态系统的稳定性 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。 ①概念： ②模型图： 原方向 发生偏离 负反馈调节 回到原来方向 ③意义： 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。 S z L w h 原方向 发生偏离 负反馈调节 回到原方向 调节稳态(“改邪归正”) 美丽的呼伦贝尔草原 负反馈调节: 生态系统自我调节能力的基础。 一、生态平衡与生态系统的稳定性 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 正反馈调节: 具有破坏性。 一、生态平衡与生态系统的稳定性 （二）生态系统的稳定性： 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。 2.调节机制： 自我调节能力是有限的 生态系统的稳定性 自我调节能力 负反馈调节 原因 基础 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 2 一、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。 干扰 抵抗干扰，维持原状。 蝗虫采食下，草原植物再生能力增强 干旱时树木扩展根系的分布空间 1.概念 14 一、抵抗力稳定性 2.规律 一般来说，生态系统中的 ，食物网越 ， 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。 组分越多 复杂 15 抵抗力稳定性和恢复力稳定性 2 二、恢复力稳定性 1.概念 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。 遭到破坏，恢复原状。 干扰 例如：森林局部火灾后， 仍能逐步恢复原状。 森林火灾 灾后恢复 2.与抵抗力稳定性的关系 往往相反 16 二、恢复力稳定性 3.特点 生态系统在受到不同的干扰（破坏）后，其 与 是不一样的。 恢复速度 恢复时间 河流受到轻微的污染时，能通过自身净化（如物理沉降、化学分解和微生物分解），可以很快恢复到接近原来的状态。 如果被有毒物质重度污染，自身的净化作用已不足以消除大部分有毒物质，恢复力稳定性被破坏，恢复原状的时间漫长，难度极大！ 17 抵抗力稳定性和恢复力稳定性 2 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_____ 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 人工林 热带雨林 18 二、抵抗力稳定性和恢复力稳定性 3.稳定性特点： (1)不同的生态系统一般在这两种稳定性的表现上有着一定差别。 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 抵抗力稳定性就越高，恢复力稳定性越低 问题：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？ 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！ 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、抵抗力稳定性和恢复力稳定性 3.稳定性特点： 问题：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？ 二、抵抗力稳定性和恢复力稳定性 3.稳定性特点： (2)生态系统在受到不同程度的干扰或破坏后，其恢复速度和恢复时间不一样。 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   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 二、抵抗力稳定性和恢复力稳定性 3.两种稳定性比较： 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！ 22 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 23 课堂小结 生态系统的稳定性 生态平衡 结构和功能处于相对稳定的一种状态 定义 特征 结构平衡、功能平衡和收支平衡 实质 动态平衡。 机制 负反馈调节 定义 有限 表现 维持或恢复生态平衡状态的能力 自我调节能力有限 抵抗力稳定性和恢复力稳定性 一种状态 一种能力 24 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生态系统功能的正常作用范围。 在受到干扰之前，曲线在正常范围内波动是由于该生态系统具有自我调节能力。 25 生态系统稳定性的数学模型 2.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。 弱 强 大于 3.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____。 弱 强 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_____。 弱 26 二. 抵抗力稳定性和恢复力稳定性 【实战演练】在图一中，两条虚线之间的部分表示生态系统稳定性的正常范围: y表示一个外来干扰使之偏离这一范围的大小；x表示恢复到原状态所需的时间。图二表示气候变化对甲、乙生态系统中种群类型数量的影响。请回答: (1)生态系统稳定性的基础是_______________________________。 若要保持一个封闭生态系统的稳定性，必须从外界源源不断的输入_____。 (2)如图一所示，对a、b两个生态系统施加相同强度的干扰，若ya＞yb，则这两个生态系统的抵抗力稳定性的关系为a____b(填“＞”“＜”或“＝”)；对同一生态系统来说，x和y的关系为_______。 生态系统具有一定的自我调节能力 能量 ＜ 正相关 S z L w h 提高生态系统的稳定性 3 一、提高生态系统稳定性的意义 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。 粮油 蔬果 肉蛋奶 木材 生态小区 生态公园 生态农业 生态湿地 28 提高生态系统的稳定性 3 二、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。 封山育林 禁牧 休渔 29 二、提高生态系统稳定性的措施 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。 农田生态系统单一，需要不断 农田生态系统 施肥 灌溉 控制病虫害 30 提高生态系统的稳定性 3 四、设计并制作生态缸 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 目标要求 基本原理 31 四、制作生态缸，观察其稳定性 制作生态缸，观察其稳定性 探究.实践 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。 32 四、制作生态缸，观察其稳定性 制作生态缸，观察其稳定性 探究.实践 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 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 实验 步骤 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 四、制作生态缸，观察其稳定性 制作生态缸，观察其稳定性 探究.实践 四、设计并制作生态缸 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。 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) 35 四、设计并制作生态缸 3.若要在该生态瓶中添加小动物，则应注意各营养级生物之间 的合适比例，试从能量流动的角度分析。 能，该生态瓶内有生产者和分解者，能通过光合作用、呼吸作用、分解作用等生理过程实现各元素的循环利用。 生物种类少，营养结构简单，自我调节能力很弱。 能量流动是逐级递减的。 1.在一定时间范围内，小生态瓶内能不能进行碳、氧、氮、磷等 元素的循环利用，原因是什么? 2.为什么简易生态瓶的抵抗力稳定性很低? 36 四、设计并制作生态缸 3.达到稳定状态后，生态缸内的生物的种类和数量有无变化？ 如有，是怎样变化的？ 有。浮游生物种类和数量少，水中溶解氧逐渐减少，以浮游生物为食的小型动物先死亡。 4.在生态缸中，最后留下来的生物在这个人工生态系统中分别起 什么作用？ 生产者：通过光合作用，将太阳能固定在它们所制造的有机物中， 将太阳能转化成化学能； 消费者：将有机物转化为无机物，加快生态系统的物质循环； 分解者：将动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物。 37 生态系统的稳定性 1.稳定性的原因： 2.稳定性的表现： 3.提高稳定性的策略： 自我调节能力 （1）基础：负反馈调节 （2）特点：有限的 表现 实质 影响因素 两者联系 抵抗力稳定性 恢复力稳定性 抵抗干扰， 保持原状 遭到破坏，恢复原状 组分数量； 食物网复杂程度； 自我调节能力强弱； 呈负相关 特例： 苔原、荒漠双低 （1）控制干扰，适度利用 （2）实施物质、能量投入 课堂小结 复习与提高 1.下图是河流生态系统受到生活污水（含大 量有机物）轻度污染后的净化作用示意图。请据图冋答下列问题。 （1）在该河流的AB段上，溶解氧大量减少的主要原因是什么？ （2）在该河流的BC段上，藻类大量繁殖的主要原因是什么？ 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。 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 （3）水中溶解氧含量逐渐恢复的主要原因是什么？ （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的后果是什么？ 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。 河流中的生物大量死亡，生态平衡遭到破坏；因为生态系统的自我调节能力有一定的限度，当外来干扰超过这个限度时，生态平衡就会遭到破坏。 复习与提高 本章小结 练习与应用 一、概念检测 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 S z L w h 练习与应用 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 S z L w h 练习与应用 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。 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。 二、拓展应用 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？ S z L w h 练习与应用 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、在某些区段人工増氧、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；加强执法检査；等等。 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。 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.可以采取什么措施来改善该地河流水质？ S z L w h $