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

人教版 选择性必修2 第3章 第5节 1 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（部分） 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： 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？ 适应、繁殖能力强，没有天敌等制约因素 紫茎泽兰 问题探讨 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。 泽兰实蝇 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。 什么是生态平衡 一、生态平衡与生态系统的稳定性 1、生态平衡的概念 生态系统的 和 处于相对稳定的一种状态，就是生态平衡。 结构 功能 组成成分 营养结构 能量流动 物质循环 信息传递 （食物链和食物网） 生态系统的结构 非生物的物质和能量 生产者 消费者 分解者 生态系统的功能 并不是一成不变，而是一种动态的平衡 这些生态系统哪个处于生态平衡？ 生态平衡的特征有哪些？ 一、生态平衡与生态系统的稳定性 （1）结构平衡： 呼伦贝尔草原 非生物的物质和能量 生产者 消费者 分解者 生态系统 的结构 组成成分 营养结构 食物网 食物链 交织 2、生态平衡的特征 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 2、生态平衡的特征 （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。 物质循环 能量流动 信息传递 载体 动力 生态系统 的功能 生物圈二号 （3）收支平衡 : 2、生态平衡的特征 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。 生产者 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初级生产量和总呼吸量的变化曲线图，据图回答下列问题。 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 【思考】据图分析，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≈总呼吸量，且趋于稳定 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。 这种动态平衡是通过什么调节机制实现的呢？ 一、生态平衡与生态系统的稳定性 3、生态平衡的调节机制 ①实例一： 草地上草、兔、狼之间的调节 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 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。 ②实例二： 生物与无机环境之间的调节 一、生态平衡与生态系统的稳定性 3、生态平衡的调节机制 森林 森林火灾 灾后恢复 森林植被大量生长 郁闭，林间阳光减少 枯枝落叶增多 火灾 森林面貌遭到破坏 阳光、养料充足 种子萌发,幼苗生长 （一） （一） 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 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。 （1）概念： （2）模型图： 发生偏离 回到原来方向 调节稳态 负反馈调节 原方向 “改斜归正” （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。 一、生态平衡与生态系统的稳定性 正反馈调节 【拓展延伸】 鱼等生物死亡 尸体腐烂 湖泊严重污染 （+） （+） （+） 发生偏离 更加偏离 破坏稳态（错上加错） 原方向 正反馈调节 结果： 使生态系统远离平衡状态 思考1：人们在河流洗衣洗菜，河水的水质为何一直保持良好？ 因为生态系统具有自我调节能力，所以生态系统能维持相对稳定。 思考2：生态系统的自我调节能力是无限的吗？ 不是。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，生态平衡遭破坏。 一、生态平衡与生态系统的稳定性 掠夺式开发后的黄土高原 掠夺式开发前的黄土高原 一、生态平衡与生态系统的稳定性 4、生态系统的稳定性 强调的是生态系统维持生态平衡的能力 概念 生态系统_____________自身结构与功能 处于相对平衡状态的能力 原因 具有_______________ 特点 生态系统的自我调节能力是_________ 维持或恢复 自我调节能力 有限的 5、生态系统的稳定性的类型 抵抗力稳定性 恢复力稳定性 二、抵抗力稳定性和恢复力稳定性 1、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 (不受损害)的能力。 原状 蝗虫采食下，草原植物再生能力增强，减缓种群数量的下降。 干旱时树木扩展根系的分布空间，以保证获得足够的水分 二、抵抗力稳定性和恢复力稳定性 2、恢复力稳定性 生态系统在 后 的能力。 受到外界干扰因素的破坏 恢复到原状 森林局部火灾 若干年后恢复原状 二、抵抗力稳定性和恢复力稳定性 3、特点 生态系统在受到不同的干扰（破坏）后，其恢复速度与恢复时间是不一样的。 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 ① ②热带雨林在遭到严重砍伐，草原极度放牧后，它们恢复原状的时间漫长、难度极大。 森林生态系统 草原生态系统 如果热带雨林生态系统和草原生态系统发生同等强度的火灾，哪个容易恢复到原状？ 一般来说，热带雨林生态系统和草原生态系统，哪个的抵抗力稳定性更高？ 二、抵抗力稳定性和恢复力稳定性 抵抗力稳定性高 恢复力稳定性低 抵抗力稳定性低 恢复力稳定性高 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、特点 4、抵抗力稳定性和恢复力稳定性的关系： 二、抵抗力稳定性和恢复力稳定性 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，相互作用共同维持生态系统的稳定。 对于一个生态系统来说，抵抗力稳定性越低，恢复力稳定性一定越高吗？ 二、抵抗力稳定性和恢复力稳定性 北极冻原 抵抗力稳定性低 恢复力稳定性低 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。 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！ 【模型构建】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 (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。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______________________。 (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。 大于 低 高 自我调节能力 抵抗力 【模型构建】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 (3)x可以表示恢复到原状所需的时间,x越大,表示 越弱。 (4)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 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。 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 ①可以持续不断的满足人类生活所需，如提供粮油，蔬果，肉，蛋奶，木材等农副产品。 ②处于生态平衡中的生态系统，能够使人类生活和生产的环境保持稳定。 1、提高生态系统的稳定性的意义 粮油 蔬果 肉蛋奶 木材 2、提高生态系统稳定性的措施 三、提高生态系统的稳定性 （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，合理适度地利用生态系统。 合理放牧 封山育林 适量捕捞 2、提高生态系统稳定性的措施 三、提高生态系统的稳定性 （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、灌溉、控制病虫害） 三北防护林(防风阻沙，护田护草) 生态平衡 生态系统的稳定性 提高生态系统稳定性 结构平衡 功能平衡 抵抗力稳定性 恢复力稳定性 收支平衡 控制干扰程度 适当物质能量的投入 与营养结构复杂程度的关系 生态系统的稳定性 课堂小结 设计制作生态缸，观察其稳定性 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： ①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。 ②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。 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 放入动物、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 防止外界生物或非生物因素的干扰 透明:为光合作用提供光能；保持生态缸内温度；便于观察 防止水温过高导致水生植物死亡 生活力强,成分齐全:生态缸中能进行物质循环和能量流动，在一定时期内保持稳定 不宜过多、过大:减少耗O2,防止生产量小于消耗量 水量适宜,留出空间:储备一定量空气 3.实验步骤 4.生态缸设计注意事项： 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 设计制作生态缸，观察其稳定性 （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。 5.注意事项 设计制作生态缸，观察其稳定性 (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 ，自我调节能力 。 (2)不同的生态缸中生态系统的稳定性时间 。人工生态系统的稳定性是有条件的。 简单 差 有长有短 6.结果分析： 设计制作生态缸，观察其稳定性 ② 生态缸的稳定性高还是低？为什么？ 是，因为它具有生态系统的各个组成成分 低，因为生态缸中生物种类少，营养结构简单。 ① 生态缸是不是一个生态系统？为什么？ ③ 设计时要考虑的生态系统各组成成分有哪些？ 非生物的物质和能量 三者之间应保持适宜比例，以维持生态系统的相对稳定。 分解者 生产者 消费者 ④ 生态缸经过多长时间后才能达到比较稳定的状态？ 一般约1星期后等到缸内生物相互适应、相互依存后，生态缸才能达到比较稳定的状态 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。 ⑤ 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？ 7.讨论： (4)农田经除草、除虫管理后，抵抗力稳定性提高。( ) (5)抵抗力稳定性低的生态系统，恢复力稳定性一定较高。 ( ) (6)与自然池塘相比，人工养殖池塘生态系统恢复力稳定性高。 ( ) (7)对过度利用的森林与草原，应实行封育，不能再利用。 ( ) (1)生态平衡就是生态系统的物质和能量的输入与输出均衡。( ) (2)害虫数量对其天敌鸟类数量的影响一定存在反馈调节。 ( ) (3)负反馈调节是生态系统自我调节能力的基础。 ( ) × √ √ × × √ × (8)生态缸的采光宜用散射光，以防止水温过高导致水生植物死亡。( ) (9)在设计生态缸时，要考虑系统内组分及营养级之间的合适比例。( ) (10)生态缸切记不能密封，以保证内外空气的流通。( ) √ √ × $