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第二章 生态系统是生物与环境构成的有机整体
五 生态系统具有一定的自我调节能力
01
02
03
学习目标
通过分析数量变化曲线和生态实例,阐明生态系统自我调节机制,理解生态平衡的动态性,建立生态稳态与平衡的生命观念。
(生命观念、科学思维)
通过对比不同生态系统结构,归纳自我调节能力的影响因素,能解释生态系统的稳定性差异。(科学思维、探究实践)
通过梳理调查流程、规划调查方案,掌握生态调查基本方法,能分析生态系统的破坏原因。(探究实践、科学思维)
04
结合生态破坏实例,认识生态系统调节能力的有限性,树立人地和谐观,增强生态保护的责任意识。(态度责任、探究实践)
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天苍苍,野茫茫,风吹草低见牛羊。
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草原生态系统为何会被破坏?又为何能通过科学修复恢复?
受多年干旱、过度放牧等因素影响,部分草原生态环境遭到破坏。近年来,通过科学修复,草原生态系统得以逐步恢复。
1.生态系统能够自我调节
美国的罗亚尔岛国家公园是一个长约73km、宽约15km的岛屿。在岛上,狼是驼鹿唯一的天敌,而驼鹿也是狼主要的食物来源。自20世纪50年代,科学家对岛上驼鹿的数量与狼的数量进行了持续调查,发现岛上驼鹿的数量与狼的数量具有一定的关系。依据曲线图,分析驼鹿与狼的数量变化关系。
罗亚尔岛的狼
罗亚尔岛的驼鹿
若黄石公园的捕食者控制计划发生在罗亚尔岛,预测其对驼鹿群体及整个公园可能产生的影响。
观察与思考
1.生态系统能够自我调节
狼与驼鹿的数量变化曲线均呈现周期性波动,二者变化趋势基本一致,但狼的数量变化滞后于驼鹿。
驼鹿数量增加,为狼提供了充足食物,狼的数量随之增加;狼数量的增加导致对驼鹿的捕食压力增大,驼鹿数量下降;驼鹿数量下降又导致狼因食物不足而数量减少。
狼
增
加
狼减少
鹿增加
驼鹿减少
答案揭晓
1.生态系统能够自我调节
美国的罗亚尔岛国家公园是一个长约73km、宽约15km的岛屿。在岛上,狼是驼鹿唯一的天敌,而驼鹿也是狼主要的食物来源。自20世纪50年代,科学家对岛上驼鹿的数量与狼的数量进行了持续调查,发现岛上驼鹿的数量与狼的数量具有一定的关系。依据曲线图,分析驼鹿与狼的数量变化关系。
20世纪初,美国国家公园管理局在黄石国家公园开展了一项捕食者控制计划,导致黄石公园中的狼基本消失,引发了一系列变化。如果类似的干预发生在罗亚尔岛国家公园,预测其对驼鹿群体及整个公园可能产生的影响。
黄石国家公园
1.生态系统能够自我调节
若在罗亚尔岛实施捕食者控制计划,清除岛上的狼,预测其对驼鹿群体及整个生态系统可能产生的影响。
短期内,没有天敌,驼鹿数量会迅速增加。
长期来看,驼鹿过度繁殖将消耗大量植物,导致植被破坏,食物来源枯竭。
最终,驼鹿种群会因食物短缺和疾病流行而数量锐减,导致整个岛屿的生态平衡被破坏。
答案揭晓
1.生态系统能够自我调节
①狼消失,驼鹿数量激增
②植被被大量啃食,变得稀疏
③驼鹿因饥饿而大量死亡,生态系统崩溃
1.生态系统能够自我调节
通过上述分析,可以得出结论。生态系统中的各种生物之间相互依存、相互制约。当某一成分发生变化时,会引起其他成分的相应变化,这些变化反过来又会影响最初发生变化的成分。
某一成分变化
引起其他成分变化
反向影响初始成分
趋于稳定
总结
1.生态系统能够自我调节
生态系统总是朝着生物种类多样化、营养结构复杂化和生态功能完善化的方向发展,直至达到相对稳定的状态——生态平衡。
此时,生态系统中能量的输入和输出基本相等,即生态系统中的生产过程与消费和分解过程处于平衡状态。生态系统的能量流动和物质循环始终不间断地进行,生物个体也在不断地更新,因此生态平衡是一种动态平衡。
1.生态系统能够自我调节
处于平衡状态的生态系统,其能量的输入和输出有何特点?
能量的输入和输出基本相等。生态系统中的生产过程与消费和分解过程处于平衡状态。
2.生态系统的自我调节能力有一定限度
北极苔原
热带雨林
假如地衣在北极苔原大面积破坏,会发生什么?如果在热带雨林中某种生产者大量减少,结果又会如何?
生物种类繁多
营养结构复杂
生产者种类多样
生物种类少
营养结构简单
生产者主要是地衣
2.生态系统的自我调节能力有一定限度
北极苔原
热带雨林
生物种类繁多
营养结构复杂
生产者种类多样
生物种类少
营养结构简单
生产者主要是地衣
在北极,地衣破坏将导致以此为食的动物大量死亡,整个生态系统可能崩溃。
在热带雨林,某种生产者减少,其他生产者可以替代其生态位,植食性动物可以转向其他食物,生态系统仍能维持相对稳定。
2.生态系统的自我调节能力有一定限度
北极苔原
热带雨林
生物种类繁多
营养结构复杂
生产者种类多样
生物种类少
营养结构简单
生产者主要是地衣
总结
生态系统的自我调节能力取决于自身结构,生物种类越多,营养结构越复杂,自我调节能力越强;生物种类越少,营养结构越简单,自我调节能力越弱。
脆弱
稳定
2.生态系统的自我调节能力有一定限度
当湖泊受到轻微污染时,它能通过自身的净化作用消除污染,逐渐恢复到污染前的状态。当湖泊受到严重污染,超出自身的调节能力时,湖泊中的动植物种类和数量就会失衡,水质逐渐恶化。
水华(又称藻花、水花)是淡水水体中蓝藻、绿藻等藻类因富营养化异常增殖形成的生态现象,常见于静水环境,主要藻种包括束丝藻、微胞藻、鱼腥藻、空球藻、隐球藻及螺旋浮丝藻等。其成因与氮、磷等营养物质过量输入直接相关,工业废水、生活污水排放及农业面源污染为藻类暴发提供条件。
该例子说明生态系统的自我调节能力具有什么特点?
发生水华的湖泊
未发生水华的湖泊
2.生态系统的自我调节能力有一定限度
发生水华的湖泊
当湖泊受到轻微污染时,它能通过自身的净化作用消除污染,逐渐恢复到污染前的状态。当湖泊受到严重污染,超出自身的调节能力时,湖泊中的动植物种类和数量就会失衡,水质逐渐恶化。
水华(又称藻花、水花)是淡水水体中蓝藻、绿藻等藻类因富营养化异常增殖形成的生态现象,常见于静水环境,主要藻种包括束丝藻、微胞藻、鱼腥藻、空球藻、隐球藻及螺旋浮丝藻等。其成因与氮、磷等营养物质过量输入直接相关,工业废水、生活污水排放及农业面源污染为藻类暴发提供条件。
未发生水华的湖泊
任何生态系统的自我调节能力都是有一定限度的,外来干扰超过这一限度就会损害生态系统的自我调节能力,从而破坏生态平衡,甚至导致生态危机。
2.生态系统的自我调节能力有一定限度
1.任何生态系统的自我调节能力都有一定限度的。
2.外来干扰超过这个限度,就会破坏生态平衡,甚至导致生态危机。
3.人类活动是造成生态系统干扰的重要因素。
4.生态平衡失调初期不易察觉,一旦恶化难以短期恢复。
总结
3.调查活动——探究遭到破坏的生态系统
既然人类活动极易超出生态系统的调节限度,我们身边的生态系统是否存在被破坏的现象?我们应如何用科学方法进行探究?
3.调查活动——探究遭到破坏的生态系统
调查生态系统受到破坏的实例
目的要求
1.了解生态系统遭到破坏的原因。2.提出保护和恢复生态系统的建议。
方法步骤
1.在你所居住的村庄、社区或周边地区,确定所要调查的生态系统,如河流、池塘、林地等,制订调查方案。
2.实地调查某个遭到破坏的生态系统,调查该生态系统中的动植物种类、数量及生存状态,了解该生态系统的空气、水质、土壤状况以及污染物的种类和来源等,按生物成分和非生物成分分别进行统计,并做好记录。
3.咨询专家或查阅文献,了解该生态系统遭到破坏前的状况,收集文字、照片、视频等资料。
4.比较该生态系统遭到破坏前后的状况。
5.整理并分析资料,撰写调查报告。
表达交流
1.该生态系统遭到破坏的原因有哪些?
2.提出保护和修复生态系统的建议,并在班内讨论交流,然后以班级为单位在全校开展保护生态系统的倡议活动。
3.调查活动——探究遭到破坏的生态系统
调查生态系统受到破坏的实例
目的要求
1.了解生态系统遭到破坏的原因。2.提出保护和恢复生态系统的建议。
方法步骤
1.在你所居住的村庄、社区或周边地区,确定所要调查的生态系统,如河流、池塘、林地等,制订调查方案。
2.实地调查某个遭到破坏的生态系统,调查该生态系统中的动植物种类、数量及生存状态,了解该生态系统的空气、水质、土壤状况以及污染物的种类和来源等,按生物成分和非生物成分分别进行统计,并做好记录。
3.咨询专家或查阅文献,了解该生态系统遭到破坏前的状况,收集文字、照片、视频等资料。
4.比较该生态系统遭到破坏前后的状况。
5.整理并分析资料,撰写调查报告。
表达交流
1.该生态系统遭到破坏的原因有哪些?
2.提出保护和修复生态系统的建议,并在班内讨论交流,然后以班级为单位在全校开展保护生态系统的倡议活动。
3.调查活动——探究遭到破坏的生态系统
确定对象,制订方案:选择身边的河流、池塘、林地等。
实地调查,记录数据:统计动植物种类、数量、生存状态;调查空气、水质、土壤状况及污染物来源。
查阅资料,了解过去:收集该生态系统破坏前的文字、照片等资料。对比分析,找出变化:比较生态系统破坏前后的状况。
整理分析,撰写报告:形成系统的调查报告。
交流讨论,提出建议:在班内交流,提出修复建议,并发起倡议。
3.调查活动——探究遭到破坏的生态系统
01
如何统计
动植物可采用样方法或标志重捕法进行估算。
02
如何排查
污染物来源可通过走访、观察排污口等方式确定。
03
如何设计报告
报告应包含调查背景、方法、结果、分析和建议等部分。
3.调查活动——探究遭到破坏的生态系统
1.以小组为单位,结合生活环境,确定要调查的生态系统。
2.初步制订调查方案。
3.明确小组内的分工(如记录员、调查员、资料搜集员等)。
人工林对实现碳中和的目标有何意义?
拓展延伸
人工林指通过人工措施形成的森林。人工林的经营目的明确,树种选择、空间配置及其他造林技术措施都是按照人们的要求来安排的。其主要特点是:①所用种苗或其他繁殖材料是经过人为选择和培育的,遗传品质良好,适应性强;②树木个体一般是同龄的,在林地上分布均匀;③用较少数量的树木个体形成森林,群体结构均匀合理;④树木个体生长整齐,能及时地、划一地进入郁闭状态;郁闭成林后个体分化程度相对较小,林木生长竞争比较激烈;⑤林地从造林之初就处于人为控制下,能适应林木生长的需要
人工林是增加“碳吸收”最有效的方法之一,是实现碳中和目标不可或缺的重要环节。
营造人工林为何要考虑当地的气候、土壤、地形等环境条件?
拓展延伸
人工林指通过人工措施形成的森林。人工林的经营目的明确,树种选择、空间配置及其他造林技术措施都是按照人们的要求来安排的。其主要特点是:①所用种苗或其他繁殖材料是经过人为选择和培育的,遗传品质良好,适应性强;②树木个体一般是同龄的,在林地上分布均匀;③用较少数量的树木个体形成森林,群体结构均匀合理;④树木个体生长整齐,能及时地、划一地进入郁闭状态;郁闭成林后个体分化程度相对较小,林木生长竞争比较激烈;⑤林地从造林之初就处于人为控制下,能适应林木生长的需要。
这些非生物环境因素,共同决定了一个地区适合哪些树木生存。只有选择适应了当地环境条件的树种,才能保证人工林成活率,最终成功发挥保护环境的生态功能。
与天然林相比,人工林更容易发生病虫害的原因是什么?
拓展延伸
人工林指通过人工措施形成的森林。人工林的经营目的明确,树种选择、空间配置及其他造林技术措施都是按照人们的要求来安排的。其主要特点是:①所用种苗或其他繁殖材料是经过人为选择和培育的,遗传品质良好,适应性强;②树木个体一般是同龄的,在林地上分布均匀;③用较少数量的树木个体形成森林,群体结构均匀合理;④树木个体生长整齐,能及时地、划一地进入郁闭状态;郁闭成林后个体分化程度相对较小,林木生长竞争比较激烈;⑤林地从造林之初就处于人为控制下,能适应林木生长的需要。
人工林生物种类单一,营养结构简单,导致其自我调节能力弱。一旦有害虫入侵,缺少天敌的制约,容易大面积暴发。
生态破坏实例
拓展延伸
水体污染
病虫害
过度捕捞
结合本节课知识,分析这些生态破坏的原因,并为当地生态系统的保护和修复提出具体的、可操作的建议。
生态破坏实例
拓展延伸
水体污染
病虫害
过度捕捞
原因:生活污水和工业垃圾未经处理就直接排进了河里。
建议:从源头控制污水排放,同时在河道里种水草、养小鱼来净化水质。
原因:只种一种植物,导致害虫食物充足而天敌稀少,破坏了生态平衡。
建议:搭配种植多种不同的植物,为害虫的天敌(如鸟类、瓢虫)提供家园。
原因:捕鱼的速度太快,连小鱼都不放过,鱼儿来不及长大和繁殖。
建议:规定休渔期让鱼类休养生息,并限制渔网大小以保护小鱼。
课堂小结
调节机制
生态系统具有一定的自我调节能力
能力特点
影响因素
实践应用
固有属性
生物种类、营养结构
有一定限度
表现
核心
结果
动态平衡
负反馈调节
生态平衡
人类活动
应对
易超限度,破坏平衡
科学调查,和谐共生
1.外来干扰超过一定限度时,生态平衡将难以维持。判断下列叙述是否正确。
(1)生态系统的破坏是自然因素导致的,人为因素不是主要的。( )
(2)生态系统的破坏都可以通过自我调节得以恢复。( )
(3)生态系统一旦被破坏,就可能引起严重后果。( )
随堂练习
×
×
√
1.生态系统的破坏不一定可以通过自身的自我调节得以恢复。( )
2.生态系统的自我调节能力主要取决于自身结构,_______越多,营养结构越复杂,自我调节能力越强。
3.生态系统中各种生物的数量和所占比例能保持相对稳定,根本原因是生态系统具有( )
A.无限的资源 B.自我调节能力 C.固定的物种组成
√
随堂练习
生物种类
B
补充练习
[
4.罗亚尔岛中狼是驼鹿唯一的天敌,驼鹿是狼的主要食物来源,二者数量呈交替消长的动态变化。若人为清除岛上的狼,会导致驼鹿过度繁殖,最终因食物短缺种群衰退,破坏岛屿生态平衡。
请根据材料回答:
1.狼和驼鹿的数量动态变化,体现了生态系统的什么能力?
2.人为清除狼导致生态平衡破坏,说明该能力具有什么特点?
狼和驼鹿的数量动态变化,体现了生态系统的自我调节能力。
随堂练习
人为清除狼导致生态平衡破坏,说明该能力具有一定的限度。
随堂练习
①以“保护生态系统,维护生态平衡”为主题,设计一份宣传海报或倡议书,向家人、朋友宣传生态保护的重要性。
②结合本节课知识,简单绘制生态系统自我调节的概念示意图,并标注关键调节过程。
课后作业
选做
完善制订的生态系统调查方案,利用课余时间开展实地调查,做好调查记录,为撰写调查报告做准备。
必做
谢谢
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