生态系统的稳定性课件【教材精讲精研】 高二上学期生物人教版选择性必修2

第三章第5节

生态系统的稳定性1.什么是生态平衡？2.生态系统如何自我调节？3.怎样理解生态系统的稳定性？4.怎样提高生态系统的稳定性？本节聚焦：紫茎泽兰问题探讨

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:为什么紫茎泽兰在原产地没有大肆繁殖，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讨论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。泽兰实蝇也是一种外来生物，对这种方法，你怎么看？泽兰实蝇问题探讨

泽兰实蝇可以抑制紫茎泽兰的生长，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，如泽兰实蝇的生物安全性研究，野外如何布点释放泽兰实蝇，定点释放的虫量应当为多少等等，即在确保利用泽兰实蝇的安全性后，再利用它进行防治。紫茎泽兰薇甘菊空心莲子草豚草互花米草飞机草凤眼莲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（16种）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）能量流动物质循环信息传递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，保证了物质总在循环，能量不断流动，生物个体持续发展和更新。如在某生态系统中，植物在一定时间内制造的可供生物利用的有机物的量，处于比较稳定的状态。生态平衡并不是指生态系统一成不变，而是一种动态平衡。3.生态平衡的调节机制——负反馈调节

负反馈：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。正反馈调节和负反馈调节模型原方向发生偏离1.正反馈调节更加偏离错上加错原方向发生偏离回到原来方向改邪归正2.负反馈调节:生态系统自我调节能力的基础:具有破坏性★负反馈调节VS正反馈调节比较项目负反馈调节正反馈调节作用是生态系统自我调节能力的基础，能使生态系统达到并保持平衡使生态系统远离平衡状态结果抵制或减弱最初发生变化的那种成分所发生的变化加速最初发生变化的那种成分所发生的变化实例森林中的食虫鸟和害虫的数量变化已经污染的湖泊中污染状况加剧等过程联系正、负反馈的相互作用和转化，保证了生态系统可以达到并保持一定的稳态实例1:兔子数量增加狼增加草减少，兔的生存空间和资源减少兔子数量减少草增加，兔的生存空间和资源增加狼减少实例2:森林植被大量生长林下光照减少，树苗生长受限，枯枝落叶增加增加了自然火灾的可能性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(2)原因：生态系统具有一定的自我调节能力。4.生态系统的稳定性(1)概念: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。(3)分类：①抵抗力稳定性②恢复力稳定性二、抵抗力稳定性和恢复性稳定性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。

生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构与功能维持原状（不受损害）的能力。2．恢复力稳定性（抵抗干扰，维持原状）（遭到破坏，恢复原状）(1)蝗虫采食下，草原植物再生能力增强(2)干旱时树木扩展根系的分布空间(3)草原大火过后，“野火烧不尽，春风吹又生”(4)水体被污染后经过很长一段时间后又恢复了清澈判断以下情况体现了生态系统的哪种稳定性：——抵抗力稳定性——抵抗力稳定性——恢复力稳定性——恢复力稳定性

一般来说，生态系统中的组分越多，食物网越复杂，其自我调节能力就越强，抵抗力稳定性就越高，恢复力稳定性越低。稳定性抵抗力稳定性恢复力稳定性营养结构复杂程度同时存在，作用相反，共同维持生态系统稳定一般为负相关关系注意:

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！

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。生态系统稳定性的数学模型（1）图中两条虚线之间的部分表示生态系统功能的正常作用范围。在受到干扰之前，曲线在正常范围内波动使由于该生态系统具有自我调节能力；（2）y表示一个外来干扰使之偏离这一范围的大小，y值大，说明抵抗力稳定性弱，反之，抵抗力稳定性强；生态系统稳定性的数学模型如受到相同干扰时，草原生态系统的y值大于热带雨林生态系统。（3）x表示恢复到原状态所需的时间，x值大，说明恢复力稳定性弱，反之，恢复力稳定性强。（4）曲线与正常范围之间所夹的面积作为总稳定性的定量指数（TS）,TS越大，说明这个生态系统的总稳定性越弱。北极苔原生态系统的抵抗力稳定性和恢复力稳定性都很低。思考：结构简单的生态系统，恢复力稳定性一定高吗？

北极苔原生态系统中，动植物种类稀少，营养结构简单，其生产者主要是地衣，其他生物大都直接或间接地依靠地衣生活。苔原生态系统荒漠生态系统特例:苔原（冻原）、荒漠（沙漠）等生态系统两种稳定性都比较低思考：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？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。(1)生物多样性高有利于提高生态系统的自我调节能力(

)(2)负反馈调节在生态系统中普遍存在，它是生态系统自我调节能力的基础(

)(3)某相对稳定的生态系统中旅鼠的天敌、植物、旅鼠之间数量的变化是一种正反馈调节(

)(4)自我调节能力越强的生态系统，其恢复力稳定性也就越高(

)常考基础诊断CHANG

KAO

JI

CHU

ZHEN

DUAN√√××(5)生态系统中的组成成分越多，食物网越复杂，生态系统的恢复力稳定性就越强(

)(6)森林生态系统的抵抗力稳定性要比草原生态系统高(

)(7)一个生态系统的抵抗力稳定性很低，则恢复力稳定性就一定很高(

)常考基础诊断CHANG

KAO

JI

CHU

ZHEN

DUAN×√×(8)极地苔原由于物种组成单一，结构简单，它的抵抗力稳定性和恢复力稳定性都很低(

)(9)河流轻度污染后的净化恢复及火灾后草原的恢复均属于恢复力稳定性(

)(10)落叶阔叶林遭到严重破坏时，往往不易在短时间内恢复到原来的状态，原因是其抵抗力稳定性较低(

)√××常考基础诊断CHANG

KAO

JI

CHU

ZHEN

DUAN三、提高生态系统的稳定性提高生态系统的稳定性的措施：（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。（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。合理放牧封山育林建造“三北”防护林适度捕捞适量砍伐对农田生态系统要不断施肥、灌溉，增加投入，控制病虫害，才能保证高产出。防风固沙护田护草施肥灌溉控制病虫害合理放牧合理放牧合理放牧合理放牧乱砍滥伐森林,土地沙漠化

我们不想再看到这样的结果！！！！！！过度放牧，草场退化四、设计制作生态缸，观察其稳定性1、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。2、实验材料：蚯蚓：蜗牛、小乌龟：浮萍、水草等植物：水、土壤、阳光等：分解者消费者生产者非生物的物质和能量

生态缸中投放的几种生物必须具有很强的生活力，成分齐全，还要考虑系统内组分及营养级之间的合适比例。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、植物密封生态缸移置生态缸观察记录方法步骤6.设计制作生态缸，观察其稳定性沙土在下，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，倒水设计要求相关分析一般是封闭的材料必须透明采光应用较强的散射光宜小不宜大，缸中的水量应适宜，要留出一定的空间3、生态缸设计注意事项：防止外界生物或非生物因素的干扰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便于操作；缸内储备一定量的空气思考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。思考①：生态缸是不是一个生态系统？为什么？【练习】如图所示为某同学制作的小生态瓶，据图分析不正确的是(

)A.该生态瓶的组成成分虽比较简

单，但其群落仍存在垂直结构B.生态瓶中生物种类稀少，没有食物链存在C.为了保证生态瓶的正常运转，瓶内浮萍、金鱼

藻、螺蛳和虾的比例应适中D.在适宜的温度和光照条件下,该生态瓶会更稳定B课堂小结生态系统的稳定性1.稳定性的原因：2.稳定性的表现：3.提高稳定性的策略：自我调节能力（1）基础：负反馈调节（2）特点：有限的表现实质影响因素两者联系抵抗力稳定性恢复力稳定性抵抗干扰，保持原状遭到破坏，恢复原状组分数量；食物网复杂程度；自我调节能力强弱；呈负相关

特例：苔原、荒漠双低（1）控制干扰，适度利用（2）实施物质、能量投入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课后练习(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)当农田里蚜虫数量增多时，七星瓢虫的数量也会增多，这样蚜虫种群数量的增长就会受到抑制，这属于生物群落内的负反馈调节()(3)北极冻原生态系统的抵抗力稳定性低，但恢复力稳定性高()(4)“野火烧不尽，春风吹又生”说明生态系统具有抵抗力稳定性()(5)与天然林相比，人工马尾林营养结构复杂，恢复力稳定性高()(6)适当增加某生态系统内各营养级生物的种类可提高区域生态系统自我调节能力()××√×√×1.概念辨析课后练习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D3.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（

）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二、拓展应用某江南水乡小城，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。20世纪90年代,当地采取措施对工业废水排放进行控制，同时将河道支流很多入水口封闭以减少污水流入，河道内水量减少、河水流速降低，水质仍然较差。请基于对生态系统稳定性的认识，回答以下问题。1.当地百姓在河流中淘米洗菜，洗澡洗衣,为什么河水仍能保持清澈？【提示】生态系统具有抵抗力稳定性，当河水受到轻微污染(如淘米洗菜、洗澡洗衣等)时，河水能通过物理沉降、化学分解和微生物分解，很快消除污染，因此河水仍能保持清澈。第五节课后练习2.大量生活污水和工业废水排入河道以后,为什么会引起

水质急剧下降？20世纪90年代采取的措施没有明显效果，

可能的原因是什么？【提示】大量生活污水和工业废水排入水中，破坏了该生态系统的抵抗力稳定性和恢复力稳定性，河水很难恢复到原来的状态，就会形成污染。生态系统的自我调节能力具有一定的限度，由于污染严重，尽管采取了治理措施，河流自身的净化能力仍然不足以消除污染物，因此水质仍然较差。3.可以采取什么措施来改善该地河流水质？【提示】从治理已有污染的角度，可采用物理、化学、生物等方法进行治理，如机械除藻、底泥疏浚、在某些区段人工増氧、利用微生物分解污染物、利用水生植物进行生态修复等。从管理的角度，应禁止生活污水和工业废水排入河道，或污水、废水必须经严格处理才能排放；加强人们的水环境保护意识；加强执法检査；等等。课后练习一、选择题1.下图是一个农业生态系统模式图，关于该系统的叙述，错误的是

（

）A.沼气池中的微生物是该生态系统的分解者B.微生物也能利用农作物通过光合作用储存的能量C.沼渣、沼液作为肥料还田，使能量能够循环利用D.多途径利用农作物可提高该生态系统的能量利用效率2.在自然生态系统中，物质是能量的载体，下列叙述正确的是

（

）A.能量可驱动物质循环B.物质和能量可循环利用C.能量只能在食物链中流动D.能量金字塔和生物数量金字塔均可倒置第五节AC复习与提高3.生态系统中物质循环、能量流动和信息传递每时每刻都在进行，下列与之相关的叙述，正确的是

（

）A.物质循环往复意味着任何生态系统在物质上都是自给自足的B.能量流动是指生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程C.只有生物才会对信息有反应，因此信息传递只发生在生物群落内部D.生态系统中的物质循环、能量流动和信息传递都是沿食物链进行的4.毛竹与榜树、苦楮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DB复习与提高二、非选择题1.将以下概念之间的关系分别用概念图的形式表示出来。生态系统、食物链、食物网、生产者、消费者、分解者、生物群落、初级消费者、次级消费者、三级消费者、第一营养级、第二营养级、第三营养级、第四营养级。【提示】举例如下。复习与提高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。请据图冋答下列问题。（1）在该河流的AB段上，溶解氧大量减少的主要原因是什么？【答案】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。（2）在该河流的BC段上，藻类大量繁殖的主要原因是什么？【答案】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。（3）水中溶解氧含量逐渐恢复的主要原因是什么？【答案】藻类通过光合作用释放氧气；有机物减少，需氧型细菌数量下降，因而对溶解氧的消耗量减少。（4）若酿造厂或味精厂将大量含有有机物的废水排入该河流，对河流生态系统可能造成的最严重的后果是什么？【答案】河流中生物大量死亡，该生态系统的稳定性遭到破坏。复习与提高3.棉铃虫是棉田常见的害虫，喷洒高效农药可以迅速杀死棉铃虫，但同时也会杀死棉铃虫的天敌，并造成环境污染。如果放养棉铃虫的天敌——赤眼蜂，虽然不能彻底消灭棉铃虫，但是能将它们的种群数量控制在较低水平，也不会造成环境污染。哪一种做法有利于提高农田生态系统的稳定性？为什么？【答案】放养赤眼蜂。因为喷酒高效农药、在消灭棉铃虫的同时，也会杀死大量的棉铃虫的天敌。棉铃虫失去了天敌的控制，就容易再度爆发。在棉田中放养赤眼蜂，由于棉铃虫和赤眼蜂在数量上存在相互制约的关系，因此能够将棉铃虫的数量长期控制在较低水平。从这个角度看，这种做法有利于提高农田生态系统的稳定性。4.有科学家指出：“没有物质，什么都不存在；没有能量，什么都不会发生；没有信息，任何事物都没有意义。”在生态系统中，物质、能量和信息是这样起作用的吗？在细胞、个体、种群、群落等层次，它们所起的作用也是这样的吗？试举例谈谈对这句话的理解。【提示】生命有物质性，即生命体都是物质实体，因此物质是生命的基础。在生态系统中，生物体都是由物质组成的，其生命活动所需要的物质都来自环境，没有物质，什么都不存在。生命活动会消耗能量，能量驱动生命活动的有序进行，因此能量流动是生态系统的动力，没有能量，生命活动都不能正常进行，因此可以说什么都不会发生。信息调节保证了生命活动的有序进行，没有信息，生命系统难以维系和运转。例如，如果没有视觉、听觉或嗅觉等方面的信息，捕食者就无法捕获猎物，猎物即使近在咫尺也毫无意义。从这个角度看，没有信息，任何事物都没有意义了。在细胞、个体、种群、群落、生态系统等各个层次，物质、能量、信息都发挥着作用，尽管有细微差别，但大体上是一致的，不论在哪个层次，生命都是物质、能量、信息的统一体。复习与提高【练习】下图为河流生态系统受到生活污水（含有大量有机物）轻度污染后的净化过程示意图，据图回答：（1）在河流的AB段上，溶解氧大量减少的主要原因是？

藻类减少，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。（2）在河流的AB段上，藻类大量繁殖的主要原因是什么？有机物分解后形成大量的NH4+等无机盐离子，有利于藻类的大量繁殖。（3）水中溶解氧含量逐渐恢复的主要原因是什么？藻类通过光合作用释放O2，有机物减少，需氧型细菌数量下降，因而对溶解氧的消耗量减少。（4）若酿造厂或味精厂将大量含有有机物的废水排入该河流，对河流生态系统可能造成的最严重后果是什么？请运用生态平衡原理分析造成这种后果的原因。因为生态系统的自我调节能力有一定的限度，当外来干扰超过这个限度时，生态平衡就会遭到破坏。河流中的生物大量死亡，生态平衡遭到破坏；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√√D3,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C3.可以采取什么措施来改善该地河流水质?从治理已有污染的角度,可采用物理、化学、生物等方法进行治理,如机械除藻、底泥疏浚、在某些区段人工增氧、利用微生物分解污染物、利用水生植物进行生态修复等。从管理的角度,应禁止生活污水和工业废水排入河道,或污水、废水必须经严格处理才能排放;加强人们的水环境保护意识;加强执法检查;等等。2.大量生活污水和工业废水排入河道以后,为什么会引起水质急剧下降?20世纪90年代采取的措施没有明显效果,可能的原因是什么?大量生活污水和工业废水排入水中,破坏了该生态系统的抵抗力稳定性和恢复力稳定性,河水很难恢复到原来的状态,就会形成污染。生态系统的自我调节能力具有一定的限度,由于污染严重,尽管采取了治理措施,河流自身的净化能力仍然不足以消除污染物,因此水质仍然较差。一、选择题1.下图是一个农业生态系统模式图,关于该系统的叙述,错误的是()A.沼气池中的微生物是该生态系统的分解者存的能量B.微生物也能利用农作物通过光合作用储循环利用C.沼渣、沼液作为肥料还田,使能量能够D.多途径利用农作物可提高该生态系统的能量利用效率C太阳农作物沼气池家畜人沼渣沼液饲料食物秸秆粪便粪便食物2.在自然生态系统中,物质是能量的载体,下列叙述正确的是()A.能量可驱动物质循环B.物质和能量可循环利用C.能量只能在食物链中流动D.能量金字塔和数量金字塔均可倒置3.生态系统中物质循环、能量流动和信息传递每时每刻都在进行,下列与之相关的叙述,正确的是()A.物质循环往复意味着任何生态系统在物质上都是自给自足的B.能量流动是指生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程C.只有生物才会对信息有反应,因此信息传递只发生在生物群落内部D.生态系统中的物质循环、能量流动和信息传递都是沿食物链进行的AB4·毛竹与栲树、苦褚等阁叶树形成的混交林,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生态系统非生物环境生物群落生产者消费者分解者第一营养级初级消费者次级消费者三级消费者第二营养级第三营养级第四营养级属于属于属于属于构成食物链构成食物网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。(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