内容正文:
3.5 生态系统的稳定性
第三章 生态系统及其稳定性
紫茎泽兰原产于中美洲,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。
■问题探讨
紫茎泽兰的繁殖和适应能力很强,在入侵地没有天敌等因素的制约。
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?
2. 我国曾引入紫茎泽兰的专食性天敌——泽兰实蝇来防治紫茎泽兰。对这种方法,你怎么看?
泽兰实蝇
抑制
紫茎泽兰
应做好相关研究,即在确保泽兰实蝇的安全性后,再利用它进行防治。
一、生态平衡和自我调节能力
大兴安岭偶尔会遭受到火烧,洪涝,虫害,砍伐后,整个生态系统仍然能够保持相对的稳定。
资料1
在呼伦贝尔大草原上,牧民们在草场适量放牧,草原不至于被破坏。
资料2
一、生态平衡和自我调节能力
1
生态平衡的概念:
生态系统的 和 处于相对稳定的状态,就是生态平衡。
结构
功能
生态系统的组成成分和营养结构(食物链、食物网)
①能量流动
②物质循环
③信息传递
一、生态平衡和自我调节能力
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?
群落总生产量和总呼吸量的变化曲线图
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。
总生产量和总呼吸量均趋于稳定,且相对值接近。
一、生态平衡和自我调节能力
2
生态平衡的特征:
①结构平衡:
②功能平衡:
③收支平衡:
生态系统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
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。
这种动态平衡是通过什么调节机制实现的呢?
一、生态平衡和自我调节能力
草减少,狼增加
兔子数
草增多,狼减少
兔子数
实例1
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、生态平衡和自我调节能力
枯枝落叶↑, 火灾↑
森林植被
枯枝落叶↓, 火灾↓
森林植被
实例2
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、生态平衡和自我调节能力
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。
种间,种内,生物和非生物
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。
①概念:
②意义:
发生偏离
负反馈调节
回到原来方向
原方向
发生偏离
正反馈调节
更加偏离
原方向
“改邪归正”
“错上加错”
③模型图:
乾隆下江南时,到了苏州。苏州—江南水乡,小桥流水人家。看到水乡人家上游淘米洗菜,下游洗澡洗衣,可是即便如此,水仍然很清澈。这番景象让乾隆大为惊奇。
1)水乡人在河流中淘米洗菜、洗澡洗衣,河水为何仍能保持清澈,说明河流__________________________________。
有一定的自我调节能力(抵抗力稳定性)
二、生态系统的稳定性
(抵抗干扰,维持原状)
2) 可是,他也发现苏州虎丘外围的河流被众多染坊流出的废水污染得肮脏不堪、臭气熏天。这说明__________________________________。
3) 于是他立即下令严禁商贾平民在虎丘一带开设染坊。迫于官府的法令,虎丘一带原有的数十家染坊不得不搬迁至远离虎丘的苏州远郊,从此以后虎丘重现绿水青山。这体现了生态系统的_____________________________。
恢复力稳定性
二、生态系统的稳定性
生态系统自我调节的能力是有限的
(遭到破坏,恢复原状)
当干扰因素的强度超过一定限度时,生态系统的自我调节能力迅速丧失,生态系统就到了难以恢复的程度。
① 抵抗力稳定性:(没有受到严重损害)
二、生态系统的稳定性
② 恢复力稳定性:(已受到严重破坏)
1
概念:
生态系统具有保持或恢复自身结构和功能相对平衡的能力。
2
类型:
包括
(抵抗干扰,维持原状的能力)
(遭到破坏,恢复原状的能力)
3
原因:
生态系统具有一定的自我调节能力
旁栏思考题:
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?
二、生态系统的稳定性
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。
生态系统的组分(种类和数量)越多,食物网越复杂,代谢越旺盛,
则自动调节能力越强,抵抗力稳定性越高,恢复力稳定性越低。
草原和森林生态系统中,谁的抵抗力稳定性高?
二、生态系统的稳定性
一把火破坏了整片草原和森林,谁更容易恢复原来状态?
一般而言,一个生态系统的抵抗力稳定性与恢复力稳定性存在的关系?
抵抗力稳定性
恢复力稳定性
稳定性
强度
生态系统复杂程度等
二、生态系统的稳定性
但不绝对!如沙漠生态系统,北极冻原生态系统本身抵抗力稳定性差,受到破坏后由于环境恶劣恢复力稳定性也差。
负相关
₪ 如果一个生态系统中有4种生物,它们可以形成下面几种营养结构,如图所示,其中最稳定的是( )
■实战演练
甲
乙
丙
丁
甲
乙
丙
丁
甲
乙
丙
丁
甲
丁
乙
丙
A
B
C
D
B
三、提高生态系统稳定性
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
意义:
2
措施:
① 要控制对生态系统干扰强度,对生态系统的利用应适度,不应超过生态系统的自我调节能力。
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。
适度放牧,划区轮牧!
适度砍伐!
施肥/杀虫
东北防护林
生态系统的稳定性
生态平衡
收支平衡
结构平衡
功能平衡
提高生态系统的稳定性
类型
课堂小结
恢复力稳定性
抵抗力稳定性
调节机制
负反馈调节
抵抗干扰,维持原状的能力
遭到破坏,恢复原状的能力
₪ 一个封闭的水族箱生态系统以下说法正确的是( )
A. 应尽量增加水族箱中生物的种类和数量,以提高该生态系统的抵 抗力稳定性
B. 水族箱应放在每天都能照射到强光的地方,保证能量源源不断地 输入生态系统
C. 水族箱生物群落起初比较简单,演替必定使其变得越来越复杂
D. 这种生态系统的抵抗力稳定性较低,存在的时间可能很短暂
D
■实战演练
₪ 下列关于生态系统稳定性的描述中,正确的是( )
A. 河流受到轻微污染能依然保持清澈属于恢复力稳定性
B. 恢复力稳定性弱的生态系统抵抗力稳定性一定强
C. 增加各营养级生物种类能提高生态系统的抵抗力稳定性
D. 引入新物种到一个生态系统一定能提高该生态系统的抵抗力稳定性
C
■实战演练
₪ 对某草原进行了几项专题研究,并绘制了如下两图。其中:甲图表示一个鼠群迁入一个新的生态系统后的种群增长曲线;乙图表示单位面积的放牧量与生产者的净生产量的关系,图中的虚线代表未放牧时,草原中生产者的净生产量。
1)草原生态系统与森林生态系统相比较,其自我调节能力较小,原因是
。
2)甲图中,最可能表示因种内斗争而限制鼠群数量增长的曲线段是 。
草原生态系统的营养结构简单
C~D
■实战演练
3)适宜的放牧量控制在乙图的b点和c点之间,为什么?
既能保持草原生态系统的稳定性,又能获得较高的畜牧产量
4)如果该草原生态系统的放牧量长期在乙图c点以上,会造成怎样的后果?
草原退化,严重时会导致草场的沙漠化
5)请举两项合理利用草原生态系统的措施。
①合理确定载牧量,防止过度放牧。
②提倡划区轮牧。
③发展季节性放牧。
右图是美国科学家于1984年开始兴建的“生物圈Ⅱ号”实验室,1993年1月建成后8位科学家入住里面欲通过自己生产各种生存所需在里面生活两年,结果才过了一年多一点就因里面氧气减少、粮食减产不得不撤出。
该实验说明?
在目前技术条件下要在生物圈之外建一个适于人类生活的生态系统是非常困难的。
因为系统的稳定性很难做到。启示保护自然生态系统
■人工生态系统
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