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

万州上海中学 第5节生态系统的稳定性 1、阐明生态平衡与生态系统的稳定性(重点) 2、举例说明抵抗力稳定性和恢复力稳定性 (重、难点) 3、简述提高生态系统稳定性的措施(难点) 4、设计制作生态缸，观察其稳定性。 问题探讨： 紫茎泽兰入侵我国后，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、在原产地没有大肆繁殖，为什么在入侵地可以疯长蔓延？ 2、入侵后，当地动、植物种类有何变化？为什么有变化？ 3、当地生态系统的结构和功能会发生变化吗？为什么？ 适应、繁殖能力强，没有天敌等制约因素 入侵植物在竞争过程中处于优势，导致本地植物减少，动物随之减少 物种组成减少，导致食物链(网)结构简化，生态系统结构、功能破坏 （P73） 组成成分 营养结构：食物链和食物网 能量流动 物质循环 信息传递 因此一旦蔓延，就会严重干扰入侵地的生态系统，破坏当地的生态平衡。 一、生态平衡 生态系统的 和 处于相对稳定的状态。 结构 功能 1、概念： 大兴安岭的森林 呼伦贝尔的草原 有哪些特征？ （P73） 资料1： 阿拉斯加冰河湾有闻名于世的大冰川，由于全球变暖，冰川有融化现象，由于海口向内冰川的融化程度不同，因此在不同地点逐渐形成处于不同演替阶段的群落：杂草阶段、仙女木阶段、赤桦木阶段和云杉阶段。云杉林是经历数百年演替形成的，生态系统的物种组成和种群数量等达到了相对稳定的状态，入海口处的云杉林未来可能不会发生较大的变化。 2.特征： ①结构平衡： 生态系统各组分保持相对稳定 这体现了生态平衡的什么特征？ （P73） 原因是：云杉林是经历数百年演替形成的，不适应环境的生物已基本被淘汰，适者得以保留和发展，并达到与环境相适应的相对稳定的状态。 群落总生产量和总呼吸量的变化曲线图 思考： 在成熟阶段，群落的总生产量和总呼吸量呈现怎样的趋势？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。 资料2：科学家通过测量和数学模拟，绘制了初生演替过程中群落总生产量和总呼吸量的变化曲线图 2.特征： ②.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 （P74） 说明群落在输入和输出上趋于平衡状态 这体现了生态平衡的什么特征？ 这种动态平衡是通过什么调节机制实现的呢？ 资料3： ③.功能平衡 2.特征： 这体现了生态平衡的什么特征？ 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。 （P73） 生态平衡并不是指生态系统一成不变，而是一种动态平衡。 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？而这种功能的平衡，又使生态系统的收支呈现平衡。 6 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 草增加 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 请解释在一片草地上,兔的数量能够维持相对稳定的原因？ 3、调节机制 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 （P74） 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 实例二 请解释森林火灾多发的原因和灾后恢复的过程？ 3、调节机制 ---负反馈调节 （P74） 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 构建模型： 原方向 发生偏离 负反馈调节 回到原来方向 鱼等生物死亡 尸体腐烂 湖泊污染 （+） （+） （+） 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 原方向 （P74） 结果：使生态系统保持平衡状态 资料：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。 二、生态系统的稳定性 （P77） 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。 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） 1、抵抗力稳定性 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； （遭到破坏，恢复原状） 2、恢复力稳定性 （强调的是生态系统维持生态平衡的能力） 河流受到轻微的污染时，能通过自身调节（如物理沉降、化学分解和微生物分解），很快消除污染。 1、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，维持生态系统的正常功能。 2、一场大火过后，森林中的种群密度降低，但是由于光照更加充足、土壤中无机养料增多，许多种子萌发后，迅速长成新植株。 抵抗力稳定性 恢复力稳定性 判断下面所代表的是那种稳定性？ 4、草原遭受蝗虫的采食后，草原植物就会增强其再生能力，尽可能减缓种群数量的下降。 3、一个相对封闭的生态系统中闯入某大型肉食动物后，生态系统的各种组成成分相互作用直到恢复原来的状态。 抵抗力稳定性 恢复力稳定性 （P75） 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一样的 生物种类 多 营养结构 复杂 强 自我调节能力 抵抗力稳定性 强 热带雨林 恢复力稳定性 弱 生物种类 少 营养结构 简单 弱 自我调节能力 抵抗力稳定性 强 弱 恢复力稳定性 比较抵抗力与恢复力稳定性的高低 （P75） 总结： 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 生态系统的组分越少 食物网越简单 自我调节能力就越弱 恢复力稳定性较高 抵抗力稳定性 恢复力稳定性 稳定性 营养结构复杂程度 ①一般呈负相关关系 ②二者是同时存在于同一系统中的两种截然不同的作用力，共同维持生态系统的稳定性 关系 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！ 沙漠 （P75） 北极冻原 S z L w h 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。 【模型构建】 (1)图中两条虚线之间的部分表示生态系统功能正常的作用范围。 (2)y的大小可以作为 稳定性强弱的指标,偏离大说明该稳定性 ;反之,该稳定性 。例如,热带雨林与草原生态系统相比,受到相同干扰,草原生态系统的y值要 （填“大于”或“小于”）热带雨林的y值。 抵抗力 大于 弱 强 二、生态系统的稳定性 (3)x可以表示恢复到原状所需的时间,x越大,表示 越弱。 (4)对于同一个生态系统来说，x与y的关系是 相关。 (5)TS表示曲线与正常范围之间所围成的面积,可作为 的定量指标,这一面积越大,说明这个生态系统的总稳定性 。 恢复力稳定性 总稳定性 越低 正 生态系统的抵抗力稳定性、恢复力稳定性和总稳定性的关系 S z L w h 干扰越大，y越大，偏离正常范围越远，恢复所需时间越长，x越大 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:（14分） 态系统的抵抗力稳定性的关系为a____b(填“＞”“＜”或“＝”) 生态系统具有一定的自我调节能力 能量 ＜ 【实战演练】 (2)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_____。 (3)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 (4)从图二中看出，甲生态系统的恢复力稳定性比乙生态系统的恢复力稳定性____ (填“高”或“低”)，乙生态系统在S点后经历________演替。 低　 次生 (1)作为一个完整的生态系统，其组成成分包括_ __________ ，各组分通过______和______紧密联系，形成统一整体；同时_____ 调节着生物种间关系，以维持生态系统的稳定性。 非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者 物质循环 能量流动 信息传递 S z L w h 1. 2005年，我国启动三江源生态保护和建设一期工程，总投资75亿元，项目兼顾生态保护、民生改善、生产布局多方面。 4.从2005年到2019年，14年间，国家在三江源地区持续投入逾180亿元。 3. 2014年初，三江源生态保护和建设二期工程启动。 2.青海在环境“倒逼”下开始“铁腕”治理，对三江源地区4州17县市全面实施沙化治理、禁牧封育、退牧还草、移民搬迁、湿地保护、人工增雨、工程灭鼠等项目。 资料 控制对生态系统的干扰强度 给予相应的物质、能量的投入 （P76） 思考：是通过那两项原则对三江源进行生态保护的？ 16 ① 控制对生态系统的干扰强度，在不超过生态系统的自我调节能力的范围内，合理适度利用生态系统； 合理放牧 封山育林 适量捕捞 三、 提高生态系统的稳定性措施： ②对人类利用强度较大的生态系统，应给予相应的物质、能量的投入，保证生态系统内部结构与功能的协调。 农田施肥 三北防护林 （P76） S z L w h 思考•讨论：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。 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，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； 从保持土壤肥力角度：土壤中接种固氮菌； （P77） A.可以持续不断地满足人类生活所需； B.能够使人类生活与生产的环境保持稳定。 1.提高生态系统的稳定性的意义 （P76） 旁栏思考： 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？ 旁栏思考： 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？ 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。 设计一个生态缸，观察这一人工生态系统的稳定性。 1.目的要求： 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。 探究•实践：设计制作生态缸，观察其稳定性 （P78） 设计要求 目的 生态缸一般是 的 防止外界生物或非生物因素的干扰 生态缸中投放的几种生物必须具有很强的 ，种类 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 为光合作用提供光能；保持生态缸内温度； 便于观察 生态缸宜 不宜 ，缸中的水量应 ，要留出一定的 . 便于操作；缸内储备一定量的空气 生态缸的采光用较强的 光 防止水温过高导致水生植物死亡 选择动物不宜过多，个体不宜太大 减少对氧气的消耗，防止氧气的产生量小于 消耗量 封闭 生活力 透明 小 大 适宜 空间 散射 齐全 设计和制作生态缸的要求 （P78） 实验步骤 （P78） 观察生态缸稳定性的实验记录表 时间/d 植物__________ 动物___________ 水质 基质 数量 生存状况（鲜绿、发黄、死亡或腐烂等） 数量 生存状况（游动、蠕动、攀爬、浮头、休眠、死亡或腐烂等） 水质状况（浑浊、变黄、变绿或变黑等） 基质状况（紧实、松散等） 1             2             3             ……             实验记录表 （P78） 一般等到缸内务生物相互适应及依存后，生态缸才能达到比较稳定的状态，大多在1个星期以后。 结论： （1）人工生态系统可以保持较长时间的相对稳定但不是永久； （2）人工生态系统的稳定性是有条件的 （P78） 1．取4个密闭、透明的生态瓶，各瓶内的组成和条件见下表（“＋”表示有，“－”表示无）。一段时间的培养后，下列错误的是（ ） A．甲瓶的氧含量比丁瓶的低 B．乙瓶中生物比丙瓶的维持时间长 C．丙瓶的有机物比丁瓶的多 D．丁瓶的抵抗力稳定性比丙瓶高 生态瓶 编号 生态系统组成 光照 水草 藻类 浮游动物 小鱼 泥沙 甲 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ 乙 － ＋ ＋ ＋ － ＋ 丙 ＋ ＋ ＋ ＋ － － 丁 ＋ ＋ ＋ ＋ － ＋ 课堂检测 √ 2.下列关于生态系统的稳定性和生态平衡的叙述，错误的是 A.两者都是处于动态变化中的稳定与平衡，具有相对性 B.提高生态系统稳定性、维持生态平衡有利于实现可持续发展 C.生态平衡是一种决定着生态系统稳定性的能力，两者有共同基础 D.人们利用恢复生态学重建某区域使其恢复正常就是要实现生态平衡 √ 导 练 3.(2022·江苏宿迁高二期中)下列措施中，有利于维持森林生态系统稳态的是 A.引入外来物种，增加该生态系统营养结构的复杂程度 B.彻底清除枯枝落叶，提高种子萌发率和幼苗的成活率 C.去除数量稀少的植物种类，为优势植物种类腾出空间 D.加强对各类生物和环境的保护，减少人类活动的干扰 √ 导 练 4.(2022·湖北恩施高二期中)如图甲、乙是两个不同的淡水生态系统的结构功能变化曲线。在时间点a时刻，两者同时受到相同类型和强度的污染物排放干扰，致使两者结构和功能都出现较大波动。下列分析错误的是 A.曲线显示，针对该种类型和强度的污染物干扰，乙生态系统的抵抗力稳定性明显强于甲生态系统的 B.在污染物类型和排放强度不变的情况下，若乙生态系统所受干扰提前，则其B点会向左移动 C.若污染物类型不变但增大排放量，则甲生态系统对应的C点会向右移动 D.图中AB段与AC段时间差异取决于甲、乙生态系统的恢复力稳定性强弱，与抵抗力稳定性无关 √ 导 练 （2020·全国高考真题）植树造林、“无废弃物农业”、污水净化是建设美丽中国的重要措施。回答下列有关生态工程的问题： （1）在植树造林时，一般认为，全部种植一种植物的做法是不可取的。因为与混合种植方式所构建的生态系统相比，按照种植一种植物方式所构建的生态系统，其抵抗力稳定性_____。抵抗力稳定性的含义是___________。 （2）“无废弃物农业”是我国利用生态工程的原理进行农业生产的一种模式，其做法是收集有机物质。包括人畜粪便、枯枝落叶等，采用堆肥和沤肥等多种方式，把它们转变为有机肥料，再施用到农田中。施用有机肥料的优点是_____________ （答出3点即可） 在有机肥料的形成过程中，微生物起到了重要作用，这些微生物属于生态系统组分中的________。 （3）在污水净化过程中，除发挥污水处理厂的作用外，若要利用生物来回收污水中的铜、镉等金属元素，请提供一个方案：_______________。 种植能吸收这些金属元素的水生植物，再从植物中回收金属 低 生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构与功能保持原状或不受损害的能力 改善了土壤结构；培育了土壤微生物；实现了土壤养分的循环利用 分解者 Lavf57.83.100 $