3.5 生态系统的稳定性（情境任务式课件）（4大任务）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 以学生身边的“人工湖生态变迁”为真实情境主线，通过“观察现象—分析机制—区分概念—设计方案”的递进式任务链，引导学生在解决真实问题的过程中自主建构“生态平衡—自我调节—稳定性”的知识体系，实现从生活经验到科学概念的跨越，并形成保护生态系统稳定的责任意识。 1 情境导入 三年前，学校人工湖水质清澈，湖中有锦鲤、睡莲，湖边有柳树和芦苇，春天有白鹭停留。一年前，由于周边施工导致大量泥沙和污水流入，湖水变得浑浊，锦鲤大量 死亡，睡莲枯萎。学校随后采 取了清淤、种植沉水植物、放 养滤食性鱼类等措施。如今， 湖水重新变清，鱼群回来了， 白鹭也再次出现。 我们在上一节课学习了群落的结构，认识到红树林湿地是一个物种丰富度较高的群落。但地球上并非所有群落都像红树林一样‘热闹’。今天我们就沿着这条路线，去看看不同环境下的群落有什么不一样，以及那里的生物是如何适应各自环境的。 学习目标 生态系统如何自我调节 什么是生态平衡 重点 生态系统的稳定性 重点 任务一：诊断湖水——“健康”的生态系统是什么状态？ 1 4 任务一：诊断湖水——“健康”的生态系统是什么状态？ 任务探究 即时演练 探究新知 如果让你给这个湖的“健康状态”画一幅“体检报告”，你会从哪些方面来描述？ 小组讨论，尝试从“湖里有哪些生物”“水干不干净”“鱼的数量稳不稳定”等角度描述。 任务一：诊断湖水——“健康”的生态系统是什么状态？ 任务探究 即时演练 探究新知 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 2. 处于生态平衡的生态系统具有以下特征: (1)结构平衡: (2)功能平衡: (3)收支平衡: 生态系统的各组分保持相对稳定。 生产—消费—分解的生态过程正常进行，保证了物质总是循环，能量不断流动，生物个体持续发展和更新。 一定时间内的物质输入量或物质输出量相对稳定，且两者大致相等。 任务一：诊断湖水——“健康”的生态系统是什么状态？ 任务探究 即时演练 探究新知 群落总生产量和总呼吸量趋于稳定，且相对接近。 群落在物质、能量的输入和输出上趋于达到平衡状态。 处于生态平衡时，植物通过在一定时间内光合作用制造的有机物的量是相对稳定的。 由此可见，生态平衡并不是指生态系统一成不变，生态平衡是一种动态平衡，这种动态平衡是通过什么调节机制实现的呢？ (3)收支平衡: 任务二：湖为什么“生病”了？——分析自我调节的限度 2 8 任务二：湖为什么“生病”了？——分析自我调节的限度 任务探究 即时演练 探究新知 施工导致大量含氮、磷的污水流入湖中。 思考：在污水刚开始流入时，湖本身有没有“反抗”？为什么后来“反抗”失败了？ 污水进入 → 污染物浓度升高 → 微生物分解加速 + 植物吸收增加 → 污染物浓度下降 → 湖水恢复清澈 任务二：湖为什么“生病”了？——分析自我调节的限度 任务探究 即时演练 探究新知 这两个过程有什么共同特点？ 鱼类数量减少 → 浮游动物（鱼的食物）数量增加 → 浮游植物被大量摄食而减少 → 浮游动物食物不足而减少 → 鱼类食物（浮游动物）恢复 → 鱼类数量回升 上述生态系统都遇到了破坏或干扰，而对抗这种破坏或干扰，使生态系统恢复平衡的调节机制，是负反馈调节机制。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。 任务二：湖为什么“生病”了？——分析自我调节的限度 任务探究 即时演练 探究新知 任务二：湖为什么“生病”了？——分析自我调节的限度 任务探究 即时演练 探究新知 那为什么这次湖水没有“自愈”？ 生态系统的自我调节能力是有一定限度的 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，生态平衡就会遭到严重的破坏。 即时演练 任务探究 1.毛竹与栲树、苦褚等阔叶树形成的混交林,其稳定性比毛竹纯林的高。以下分析不合理的是（ ） A.毛竹纯林易发生病虫害 B.混交林中物种多样性高 C.混交林中食物网更复杂 D.混交林中能量可循环利用 D 13 即时演练 任务探究 2.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。 请据图回答下列问题。 (1)在该河流的AB段上,溶解氧大量减少的主要原因是什么? 藻类数量减少;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。 14 即时演练 任务探究 (2)在该河流的BC段上,藻类大量繁殖的主要原因是什么? 有机物分解后形成的大量的NH4+,等无机盐离子,有利于藻类的大量繁殖 15 任务三：湖水还能“救回来”吗？——区分抵抗力与恢复力稳定性 3 16 任务三：湖水还能“救回来”吗？——区分抵抗力与恢复力稳定性 任务探究 即时演练 探究新知 学校采取的修复措施——清淤、种植沉水植物（如苦草）、放养滤食性鱼类（如鲢鱼）。 提问：这些措施背后的生态学原理是什么？如果什么都不做，湖水能自己恢复吗？ 清淤去除了底泥中积累的污染物（消除干扰源）；沉水植物恢复生产者功能，重新吸收氮磷、释放氧气；滤食性鱼类控制浮游藻类数量。这些措施是在帮助生态系统恢复其结构和功能。 任务三：湖水还能“救回来”吗？——区分抵抗力与恢复力稳定性 任务探究 即时演练 探究新知 原因 基础 生态系统维持或恢复自身结构与功能相对平衡状态的能力。 也就是说生态系统维持生态平衡的能力。 ①概念： ③机理： 生态系统稳定性 自我调节能力 负反馈调节 抵抗力稳定性 恢复力稳定性 ②两个方面： 1.生态系统稳定性 任务三：湖水还能“救回来”吗？——区分抵抗力与恢复力稳定性 任务探究 即时演练 探究新知 抵抗力稳定性：生态系统抵抗外界干扰使自身结构与功能保持原状(不受伤害)的能力。 （抵抗干扰，维持原状） 任务三：湖水还能“救回来”吗？——区分抵抗力与恢复力稳定性 任务探究 即时演练 探究新知 恢复力稳定性：生态系统受到外界干扰因素的破坏后恢复原状的能力。 （遭到破坏，恢复原状） 大兴安岭1987火灾俯瞰图 若干年后，大兴安岭的植被 任务三：湖水还能“救回来”吗？——区分抵抗力与恢复力稳定性 任务探究 即时演练 探究新知 热带雨林中，动植物种类繁多，营养结构非常复杂，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； 一般来说，生态系统中的组分越多，食物网越复杂，其自我调节能力就 ， 就越高。 抵抗力稳定性 越强 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。 即时演练 任务探究 1．如图表示甲、乙两个相邻的不同类型的生态系统，在遭受同等程度的外来干扰其稳定性发生明显波动后，再恢复到原有的结构状态所需时间的图像。关于这两个生态系统稳定性的叙述，正确的是(　　) A．甲的抵抗力稳定性较乙高 B．乙的恢复力稳定性较甲高 C．甲的抵抗力稳定性较低，而恢 复力稳定性较高 D．甲可能为森林生态系统，乙可能为草原生态系统 C 22 任务四：我们能为“湖”做什么？——设计提高稳定性的方案 4 23 任务四：我们能为“湖”做什么？——设计提高稳定性的方案 任务探究 即时演练 探究新知 人工湖虽然修复了，但周边的开发活动仍在继续。作为学校生态社团的成员，请你为人工湖设计一份“长期健康管理方案”。 学生活动——方案设计（小组合作，15分钟） ： 提供信息卡：人工湖面积约2亩，水深1.5米，周边有施工工地，每年春季有候鸟经过。请从以下角度设计方案： 如何增加生物种类和营养结构的复杂程度？ 如何减少外部干扰的影响？ 如何建立监测机制，及时发现异常？ 任务四：我们能为“湖”做什么？——设计提高稳定性的方案 任务探究 即时演练 探究新知 适度捕捞 合理放牧 适量砍伐 例如，对过度利用的森林与草原，首先应封育，待恢复到较好状态时再适度利用。（适度干扰理论） （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。 任务四：我们能为“湖”做什么？——设计提高稳定性的方案 任务探究 即时演练 探究新知 施肥除草 人工防护林 （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。 课后作业 任务一：生态缸观察实验（个人或小组，周期2周） 设计并制作一个生态缸（透明玻璃瓶或塑料瓶），放入水草、小鱼/螺、池塘水（含微生物）和适量底泥，密封后置于有光照但避免直射的位置。每天观察并记录以下指标：水体清澈度、水草状态、动物存活情况。两周后分析：你的生态缸维持稳定了吗？如果出现了问题，可能的原因是什么？这与人工湖的“生病”有何相似之处？ 这就解释了为什么“常规杀菌方法难以根除”——蓝细菌是原核细胞生物，不是一般意义上的“菌”，且它与环境中的营养物质富集有关，是生态问题，不仅是杀菌问题。 随堂小练 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 28 随堂小练 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 29 下节再见 30 $