【课件】生态系统的稳定性课件高二上学期生物人教版（2019）选择性必修2.pptx

生态系统的信息传递生态系统的信息传递生态系统中信息生态系统中信息的种类的种类信息传递在农业信息传递在农业生产中的应用生产中的应用物理信息物理信息行为信息行为信息化学信息化学信息生命活动的正常进行生命活动的正常进行生物种群的繁衍生物种群的繁衍提高农产品或畜产品的提高农产品或畜产品的 ;对对 进行控制进行控制生态系统信息的生态系统信息的作用作用调节生物的种间关系，调节生物的种间关系，维持生态系统的稳定维持生态系统的稳定个体水平个体水平种群水平种群水平群落水平群落水平复习回顾：有害动物有害动物产量产量第第3章章 生态系统及其稳定性生态系统及其稳定性第5节 生态系统的稳定性问题探讨问题探讨1.紫茎泽兰在原产地没有大肆繁殖，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？为什么在入侵地可以疯长蔓延？2.2.我国曾引入紫茎泽兰专食性天敌我国曾引入紫茎泽兰专食性天敌-泽兰实蝇来泽兰实蝇来防治紫茎泽兰。泽兰实蝇也是一种外来生物，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？对这种方法，你怎么看？繁殖、适应能力很强，没有天敌等制约因素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。像紫茎泽兰这样像紫茎泽兰这样的入侵种，由于它的的入侵种，由于它的繁殖、适应的能力很繁殖、适应的能力很强强，而且，而且没有天敌等没有天敌等制约因素制约因素，因此一旦，因此一旦蔓延，就会严重干扰蔓延，就会严重干扰入侵地的生态系统，入侵地的生态系统，破坏破坏生态平衡生态平衡。紫茎泽兰紫茎泽兰凤眼莲凤眼莲福寿螺福寿螺1.生态平衡生态平衡 生态系统的生态系统的结构结构和和功能功能处于处于相对稳定相对稳定的状态，就是生态平衡。的状态，就是生态平衡。思考：思考：从群落演替的角度分析，如果气候条从群落演替的角度分析，如果气候条件没有剧烈变化，也并没有过多的人类活件没有剧烈变化，也并没有过多的人类活动干扰，下图所示生态系统未来还会发生动干扰，下图所示生态系统未来还会发生显著的变化吗？为什么？显著的变化吗？为什么？不会。不会。两个生态系统都是处于生两个生态系统都是处于生态平衡的系统。在处于平衡的生态系态平衡的系统。在处于平衡的生态系统中，物质和能量的输入与输出平衡，统中，物质和能量的输入与输出平衡，生物种类的组成稳定。生物种类的组成稳定。2.处于生态平衡的生态系统具有以下特征处于生态平衡的生态系统具有以下特征:(1)结构平衡结构平衡:(2)功能平衡功能平衡:(3)收支平衡收支平衡: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其他生物利用的有机物的量，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，而是一种动态的平衡。过渡：这种动态平衡是通过什么调节机制实现的呢？过渡：这种动态平衡是通过什么调节机制实现的呢？3.生态平衡的调节机制生态平衡的调节机制 负反馈调节负反馈调节实例实例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。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草草兔兔狼3.生态平衡的调节机制生态平衡的调节机制 负反馈调节负反馈调节实例实例2:森林植被大量生长林下光照减少，树苗生长受限，枯枝落叶增加自然火灾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。原方向发生偏离发生偏离回到原来方向改邪归正模型图：3、动态平衡的调节机制动态平衡的调节机制-负反馈调节负反馈调节概念：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。意义：负反馈调节负反馈调节在生态系统中在生态系统中普遍存在普遍存在，它，它是是生态系统具备自我调节能力的基础生态系统具备自我调节能力的基础。有一个湖泊受到了严重污染，鱼类的数量就会因死亡而减有一个湖泊受到了严重污染，鱼类的数量就会因死亡而减少，鱼类死亡的尸体腐烂，又会进一步加重污染，引起更少，鱼类死亡的尸体腐烂，又会进一步加重污染，引起更多的鱼类死亡，活鱼就更少了。多的鱼类死亡，活鱼就更少了。补充：正反馈调节使生态系统远离平衡状态实例：实例：结果:模型图：原方向发生偏离更加偏离破坏稳态（错上加错）破坏稳态（错上加错）思考讨论 分析反馈调节的过程蛙减少昆虫和蜘蛛增加捕食昆虫和蜘蛛的鸟增加鹰增加蛇减少蛙增加昆虫和蜘蛛减少捕食昆虫和蜘蛛的鸟减少鹰减少蛇增加2.利用本章第一节图利用本章第一节图3-4（第（第52页）页），以，以图中的蛙、蛇或其他动物为例，描绘该图中的蛙、蛇或其他动物为例，描绘该种动物数量增加或减少时，生态系统可种动物数量增加或减少时，生态系统可能发生的变化能发生的变化，并讨论反馈调节是否发，并讨论反馈调节是否发挥了作用？挥了作用？【典例】下列对生态平衡和生态系统稳定性的叙述，正确的是()A.处于生态平衡的生态系统的各组分稳定不变B.处于生态平衡的生态系统具有完整而且稳定不变的营养结构C.处于生态平衡的生态系统中物质和能量的收支稳定不变D.生态系统具有保持系统中各组分相对稳定的能力D解解析析:处处于于生生态态平平衡衡的的生生态态系系统统的的各各组组分分保保持持相相对对稳稳定定，但但不不是是一一成成不不变变的的，A A错错误误；处处于于生生态态平平衡衡的的生生态态系系统统具具有有完完整整的的营营养养结结构构，但但不不是是稳稳定定不不变变的的，B B错错误误；处处于于生生态态平平衡衡的的生生态态系系统统中中物物质质和和能能量量的的收收支支相相对对稳稳定定，但但不不是是一一成成不不变变的的，C C错错误误；生生态态系系统统具具有有保保持系统中各组分相对稳定的能力，持系统中各组分相对稳定的能力，D D正确。正确。原因原因基础基础生态系统生态系统维持维持或或恢复恢复自身结构与功能相对平衡状态的能力。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也就是说生态系统维持生态平衡生态平衡的能力。的能力。（1）.概念：（3）.机理：生态系统生态系统稳定性稳定性自我调节能力负反馈调节（4）.自调能力有限当外界干扰因素的强度超过一定限度时，当外界干扰因素的强度超过一定限度时，生态生态系统的稳定性急剧下降，生态平衡遭破坏。系统的稳定性急剧下降，生态平衡遭破坏。抵抗力稳定性：抵抗力稳定性：恢复力稳定性：恢复力稳定性：（2）.两个方面：4.生态系统的稳定性生态系统的稳定性金版P75 例1（一）抵抗力稳定性1.1.概念：概念：生态系统生态系统抵抗抵抗外界外界干扰干扰并使自身的结构与功能并使自身的结构与功能保持原状保持原状（不受损害）的能力。（不受损害）的能力。发达根系抗干旱发达根系抗干旱蝗虫采食下，草原植物再生能力增强蝗虫采食下，草原植物再生能力增强（抵抗干扰，保持原状（抵抗干扰，保持原状）这些都反映生态系统本身对外界干扰具有一定的抵抗能力。二、抵抗力稳定性和恢复力稳定性 热带雨林北极冻原生态系统2.抵抗力稳定性 强弱规律：生态系统中的组分 .食物网越 .自我调节能力就 .抵抗力稳定性就 .越多复杂越强越高（二）恢复力稳定性1.1.概念：概念：生态系统在生态系统在受到受到外界干扰因素的外界干扰因素的破坏破坏后后恢复到原状恢复到原状的的能力。能力。（遭到破坏，恢复原状）（遭到破坏，恢复原状）“野火烧不尽，春风吹又生”2.与抵抗力稳定性的关系：。森林生态系统人工林生态系统低低抵抗力稳定性较抵抗力稳定性较高高抵抗力稳定性较抵抗力稳定性较低低恢复力稳定性较恢复力稳定性较高高恢复力稳定性较恢复力稳定性较思考：思考：当遭遇干旱或虫害时，自然当遭遇干旱或虫害时，自然林与人工林谁抵抗力强？火灾后，林与人工林谁抵抗力强？火灾后，谁更容易恢复原貌？谁更容易恢复原貌？往往相反特点：特点：生态系统在受到不同的干扰（破坏）后，其生态系统在受到不同的干扰（破坏）后，其恢复速度恢复速度与与恢复恢复时间时间是是不一样不一样的。的。河流受到河流受到轻微的污染轻微的污染时，能时，能通过通过自身净化自身净化（如（如物理沉降、物理沉降、化学分解和微生物分解化学分解和微生物分解），可），可以以很快恢复很快恢复到接近原来的状态。到接近原来的状态。如果被有毒物质如果被有毒物质重度污染重度污染，自身的净化作用已不足以消除自身的净化作用已不足以消除大部分有毒物质，大部分有毒物质，恢复力稳定恢复力稳定性被破坏性被破坏，恢复原状的时间漫，恢复原状的时间漫长，难度极大！长，难度极大！抵抗力稳定性恢复力稳定性区别实质_自身结构和功能相对稳定 _自身结构和功能相对稳定核心影响因素保持恢复抵抗干扰，保持原状受到破坏，恢复原状生态系统中组分越多，食物网越复杂，其自我调节能力就越强，抵抗力稳定性越高生态系统中组分越少，营养结构越简单，恢复力稳定性越高抵抗力稳定性稳定性营养结构复杂程度一般为负相关关系恢复力稳定性3.抵抗力稳定性与恢复力稳定性的比较 注意注意: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！以营养结构复杂程度为横坐标，绘图展示抵抗力稳定性和恢复力稳定性强弱变化曲线图 在在个个体体水水平平稳稳态态的的维维持持上上，有有没没有有类类似似生生态态系系统抵抗力稳定性和恢复力稳定性的情况？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。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。生态系统稳定性的数学模型曲线与正常范围之间所夹的面积作为总稳定性的定量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指数（TSTS）,TSTS越大，说明这个生态系统的总稳定性越弱越大，说明这个生态系统的总稳定性越弱。两条虚线之间的部分表示生态系统功能正常的作用范围。y 表示一个外来干扰使之偏离这一范围的大小。y 值越大，说明抵抗力稳定性越弱，反之，抵抗力稳定性越强。x 表示恢复到原状态所需的时间。x 值越大，说明恢复力稳定性越弱，反之，恢复力稳定性越强；拓展延伸A.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自我调节能力B.在受到干扰后，曲线偏离正常范围越晚和幅度越小，说明生态系统的抵抗力稳定性越高C.S2所代表的面积越大,生态系统的恢复力稳定性越高D.S3所代表的面积越小，生态系统的稳定性越高 C（1 1）可以持续不断地）可以持续不断地满足人类生活所需满足人类生活所需；1.提高生态系统的稳定性的意义（2 2）能够）能够使人类生活与生产的环境保持稳定使人类生活与生产的环境保持稳定。适量砍伐适量砍伐合理放牧合理放牧适度捕捞适度捕捞 1.控制对生态系统的控制对生态系统的干扰强干扰强度，度，在在不超过生态系统的不超过生态系统的自我调节能自我调节能力力的范围内，合理适度利用。的范围内，合理适度利用。三北防护林三北防护林 2.对对人人类类利利用用强强度度较较大大的的生生态态系系统统，应应实实施施相相应应的的物物质质、能能量量的的投投入入，保证生态系统内部保证生态系统内部结构与功能结构与功能的协调。的协调。对农田生态系统要不断对农田生态系统要不断施肥、灌溉施肥、灌溉，增，增加投入，加投入，控制病虫害控制病虫害，才能保证高产出。，才能保证高产出。思考讨论：设计提高生态系统稳定性的方案 桉树林是我国西南地区重要的经济林。大面积种植桉树林的生态问题已桉树林是我国西南地区重要的经济林。大面积种植桉树林的生态问题已引起广泛关注。例如，结构单一的同龄纯林对环境变化的抵抗力差引起广泛关注。例如，结构单一的同龄纯林对环境变化的抵抗力差；人工桉人工桉树林下植被稀少，出现水土流失等问题树林下植被稀少，出现水土流失等问题；有的桉树林里鸟类绝迹。研究发现，有的桉树林里鸟类绝迹。研究发现，在某地人工桉树林中，乔木层桉树占绝对优势在某地人工桉树林中，乔木层桉树占绝对优势；灌木层、草本层的物种丰富灌木层、草本层的物种丰富度则与桉树密度有关度则与桉树密度有关：桉树密度为桉树密度为750750株株/hm2/hm2时，灌木层有时，灌木层有1717个物种，草本个物种，草本层物种也较丰富层物种也较丰富;桉树密度高达桉树密度高达1 0001 000株株/hm2/hm2时，灌木层和草本层物种均减少。时，灌木层和草本层物种均减少。1.结合上述信息，并查阅有关资料结合上述信息，并查阅有关资料,与小组同学讨论提高人工与小组同学讨论提高人工桉桉树林稳定性的措施树林稳定性的措施。讨论时，应重点考虑如何提高生态系统的物种多样性、结构复杂性，并兼顾。讨论时，应重点考虑如何提高生态系统的物种多样性、结构复杂性，并兼顾人工林的经济效益与当地生态保护之间的平衡。人工林的经济效益与当地生态保护之间的平衡。物种多样性及经济效益角度:可以间种其他树种及一些经济作物，适当增加草本和灌木数量；例如，从考虑经济效益的角度，可以混种其他树种，如相思树，或间种西瓜、山毛豆等其他经济作物；从保持土壤肥力角度：土壤中接种固氮菌。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。设计一个生态缸，观察这一人工生态系统的稳定性。目的要求：目的要求：基本原理：基本原理：在在有限的空间有限的空间内，依据内，依据生态系统原理生态系统原理，将生态系统的，将生态系统的基本成分基本成分进行组进行组织，构建一个人工微生态系统是可能的。要使人工微生态系统正常运转，在设织，构建一个人工微生态系统是可能的。要使人工微生态系统正常运转，在设计时还要考虑计时还要考虑系统内组分及营养级之间的合适比例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。的稳定性是有条件的，也可能是短暂的。1.小型生态小型生态缸缸(瓶瓶)实验流程实验流程:2.设计和制作生态设计和制作生态缸的要求缸的要求设计要求相关分析生态缸一般是 的生态缸的材料必须 .保持生态缸内温度；便于观察生态缸中投放的几种生物必须具有很强的 ，成分 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 .选择的动物不宜太多，不宜太大封闭生命力透明小大适宜空间散射光齐全防止外界生物或非生物因素的干扰为光合作用提供光能；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减少对氧气的消耗，防止生产量小于消耗量4.注意事项注意事项（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。3.结论：结论：（1 1）人工生态系统可以保持较长时间的相对稳定但人工生态系统可以保持较长时间的相对稳定但不是永久不是永久；（2 2）人工生态系统的人工生态系统的稳定性是有条件的。稳定性是有条件的。讨论：讨论：1.设计时要考虑的生态系统各组成成分有哪些？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生产者消费者分解者 生产者、消费者、分解者三者之间应保持适宜比例，以维持生态 系统的相对稳定。2.生态缸经过多长时间后才能达到比较稳定的状态？生态缸经过多长时间后才能达到比较稳定的状态？一般等到缸内生物相互适应及依存后，生态缸才能达到比较稳定的状态，大多在1个星期以后。3.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？有，是怎样变化的？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。探究实践：设计制作生态缸，观察其稳定性4.在生态缸中，最后留下来的生物在这个人工生态系统中在生态缸中，最后留下来的生物在这个人工生态系统中分别起什么作用？分别起什么作用？通过光合作用，将太阳能固定在它们所制造的有机物中，将太阳能转化成化学能生产者：消费者：将有机物转化为无机物，加快生态系统的物质循环；分解者：将动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物。探究实践：设计制作生态缸，观察其稳定性讨论：讨论：【典典例例】某生物兴趣小组的同学用河水、池泥、水藻、植食性小鱼、广口瓶、凡士林等材料制作了如图所示的3个生态瓶。下列说法中错误的是()A.甲瓶中的小鱼很快死亡是因为瓶内分解者数量过少B.乙瓶中的生物存活的时间相对较长C.丙瓶中的分解者主要存在于河水及池泥中D.若想维持生态平衡，丙瓶不应放在黑暗中A解析甲瓶与乙瓶的区别是小鱼数量不同，乙瓶与丙瓶的区别是放置的环境不同。甲瓶中的小鱼很快死亡是因为瓶内消费者数量过多，A错误；丙瓶置于黑暗中，植物不能进行光合作用，瓶中生物也会很快死亡，D正确；分解者主要存在于河水及池泥中，C正确；相比之下，乙瓶中的生物存活时间较长，B正确。