5.5-生态系统的稳定性解析.ppt

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1、19931993年，年，8 8个人被送进个人被送进“生生物圈二号物圈二号”，本来预期他们，本来预期他们与世隔绝两年与世隔绝两年，可以靠吃自，可以靠吃自己生产的粮食，呼吸植物释己生产的粮食，呼吸植物释放的氧气，饮用生态系统自放的氧气，饮用生态系统自然净化的水生存。但然净化的水生存。但1818个月个月之后之后就因里面氧气减少、粮就因里面氧气减少、粮食减产不得不撒出。食减产不得不撒出。为了做人类离开地球能否生存的实验，美国花费为了做人类离开地球能否生存的实验，美国花费2 2亿美元于亿美元于19841984年建造了一个完全封闭的生态实验基地。由于该实验室是年建造了一个完全封闭的生态实验基地。由于该实验

2、室是模拟生物圈的结构和功能而建造的，因此叫做模拟生物圈的结构和功能而建造的，因此叫做“生物圈生物圈号号”。这是一个占地这是一个占地1.31.3亿平方米亿平方米 的钢架结构的玻璃建筑，远远望去的钢架结构的玻璃建筑，远远望去仿佛是一个巨大的温室。仿佛是一个巨大的温室。生物圈生物圈2号的启示号的启示 它最重要的启示在于：它最重要的启示在于：我们人类目前对地球的了解我们人类目前对地球的了解还是远远不够的，目前还是远远不够的，目前最好最好的办法还是保护和利用好地的办法还是保护和利用好地球球，进行环境保护和生态恢，进行环境保护和生态恢复是实现人类可持续发展的复是实现人类可持续发展的必由之路。必由之路。该实

3、验说明，在目前技术条件下要在生物圈之该实验说明，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。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。因为系统的稳定性很难做到。生态系统具有保持或恢复自身结生态系统具有保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力。构和功能相对稳定的能力。1.1.概念：概念：生态系统具有生态系统具有保持保持或或恢复恢复自身结构和自身结构和功能相对稳定的能力。功能相对稳定的能力。结构稳定性：结构稳定性：功能稳定性：功能稳定性：2.2.表现：表现：物质和能量输入、输出相对平衡物质和能量输入、输出相对平衡动植物种类和数目不会有太大变化动

4、植物种类和数目不会有太大变化 生态系统具有一定的生态系统具有一定的自我调节能力自我调节能力3.3.原原因因：食物链食物链：草草 兔兔 狐狐负反馈调节负反馈调节1.1.自我调节的基础：自我调节的基础：河流受到轻微污染时，此河流会河流受到轻微污染时，此河流会被破坏吗？被破坏吗？物理沉降物理沉降化学分解化学分解微生物分解微生物分解2.2.自我调节的实例：自我调节的实例：森林中，如果害虫数量增加，那么森林中，如果害虫数量增加，那么森林会被破坏吗？森林会被破坏吗？一场大火过后，森林一场大火过后，森林会被会被破坏吗？破坏吗？自动调节能力大小与生态系统的自动调节能力大小与生态系统的物物种组成、营养结构种组成

5、、营养结构有关。有关。自我调节能力是自我调节能力是有一定限度的有一定限度的，超过限度的干扰会使生态系统崩溃。超过限度的干扰会使生态系统崩溃。例如：例如：我国西北的黄土高原！我国西北的黄土高原！3.3.自我调节的特点：自我调节的特点：一般情况下，生态系统的组成一般情况下，生态系统的组成成分成分越越多多，营养营养结构越结构越复杂复杂，自我调节能力也越，自我调节能力也越强强。黄土高原过去黄土高原过去不仅有茂密的森林，不仅有茂密的森林，还有茂密的草原。还有茂密的草原。但是，经过几但是，经过几百年的掠夺式开发，百年的掠夺式开发，盲目砍伐森林和滥盲目砍伐森林和滥垦草原，结果植被垦草原，结果植被破坏殆尽，引

6、起水破坏殆尽，引起水土流失，因而成为土流失，因而成为一片荒山秃岭。一片荒山秃岭。穷穷山山恶恶水水青山绿水黄土高原的历史变迁黄土高原的历史变迁负反馈：负反馈：使生态系统达到和保持稳定。使生态系统达到和保持稳定。正反馈：正反馈：使生态系统使生态系统远离远离平衡状态。平衡状态。环境进一步恶化环境进一步恶化更多生物死亡更多生物死亡生物死亡，生物死亡，物种减少。物种减少。环境污染，环境污染，环境恶化环境恶化实例实例1：湖泊受到了污染湖泊受到了污染鱼类等生物死亡鱼类等生物死亡死鱼等生物腐烂死鱼等生物腐烂（+）实例实例2：正反馈在生态系统调节中正反馈在生态系统调节中一般一般具有具有破坏性破坏性。+1.抵抗力

7、稳定性（1 1）概念：概念：生态系统抵抗外界干扰并使生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构与功能自身的结构与功能保持原状保持原状的能力。的能力。（2 2）特点：特点：抵抗破坏，维持原状抵抗破坏，维持原状生态系统生态系统各营养级的生物种类各营养级的生物种类越越多多，营养营养结构越结构越复杂复杂，自我调节，自我调节能力越能力越强，强，抵抗力稳定性越高抵抗力稳定性越高。（3 3）大小大小：与自我调节能力有关与自我调节能力有关（4 4）抵抗力）抵抗力稳定性高稳定性高的的生态生态特征：特征：各营养级的各营养级的生物数量多生物数量多，占有的能量多。，占有的能量多。抵抗力抵抗力高高抵抗力抵抗力低低生物生物种类多

8、种类多，食物网复杂，物质循环与能量流，食物网复杂，物质循环与能量流动的渠道多。动的渠道多。抵抗力抵抗力高高抵抗力抵抗力低低（1 1）概念：概念：生态系统在受到外界干扰因生态系统在受到外界干扰因素的破坏后素的破坏后恢复到原状恢复到原状的能力。的能力。2.恢复力稳定性（2 2）特点：特点：遭到破坏，恢复原状遭到破坏，恢复原状（3 3）大小大小：生态系统生态系统各营养级的生物种类各营养级的生物种类越越多多，营营养养结构越结构越复杂复杂，恢复力稳定性越低恢复力稳定性越低。（4 4）恢复力稳定性高的恢复力稳定性高的生态生态特征特征：各营养级的生物各营养级的生物个体小个体小，数量多，繁殖快。，数量多，繁殖

9、快。生物生物种类较少种类较少，物种扩张受到的制约较小。，物种扩张受到的制约较小。恢复力强恢复力强恢复力恢复力低低生物能以休眠方式渡过不利时期或产生适应生物能以休眠方式渡过不利时期或产生适应新环境的新类型。新环境的新类型。恢复力强恢复力低北极苔原北极苔原热带雨林热带雨林对一个生态系统来说，抵抗力稳定性与恢对一个生态系统来说，抵抗力稳定性与恢复力稳定性存在复力稳定性存在相反关系相反关系。抵抗力抵抗力稳定性稳定性恢复力恢复力稳定性稳定性稳稳定定性性生物量、生态系统复杂程度等生物量、生态系统复杂程度等抵抗力弱恢复力强抵抗力强恢复力弱生物种类生物种类 稀少稀少营养结构营养结构 简单简单弱弱自我调节能力自

10、我调节能力 抵抗力稳定性抵抗力稳定性 低低若经过度放牧，环境若经过度放牧，环境遭破坏，遭破坏，恢复的时间恢复的时间也是相当长的也是相当长的。生态生态系统系统成分成分多多 营养营养结构结构较较复复杂杂自我自我调节调节能力能力大大抵抗抵抗力稳力稳定性定性高高物种丰富的热带雨林物种丰富的热带雨林恢复恢复力稳力稳定性定性低低一个生态系统一个生态系统遭破坏之后，遭破坏之后，恢复力稳定性需要依据所处的恢复力稳定性需要依据所处的环境条件来判断：环境条件来判断：环境条件好，恢复力稳定性较高。环境条件好，恢复力稳定性较高。控制对生态系统干扰的程度控制对生态系统干扰的程度,对生态系统的对生态系统的利用应该适度利用

11、应该适度,不应超过生态系统的自我调节不应超过生态系统的自我调节能力能力。1.1.措施：措施：草原上适量放养牲畜，草原草原上适量放养牲畜，草原草原上适量放养牲畜，草原草原上适量放养牲畜，草原不至于破坏。不至于破坏。不至于破坏。不至于破坏。少量砍伐森林中的树木，森林的少量砍伐森林中的树木，森林的少量砍伐森林中的树木，森林的少量砍伐森林中的树木，森林的结构功能不会破坏。结构功能不会破坏。结构功能不会破坏。结构功能不会破坏。对人类利用强度较大的生态系统，对人类利用强度较大的生态系统，应实施应实施相应的物质、能量投入相应的物质、能量投入，保证生态系统内部，保证生态系统内部结构与功能的协调。结构与功能的协

12、调。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。农农田防田防护护林林人类的人类的生存和生存和发展发展离不开一个适宜离不开一个适宜稳定的环境。稳定的环境。走持续发展的道路走持续发展的道路需要一个适宜稳定需要一个适宜稳定的环境。的环境。2.2.意义：意义：3.3.引起生态平衡破坏的因素：引起生态平衡破坏的因素：自然因素：地震、海啸、火山、泥石流、自然因素：地震、海啸、火山、泥石流、流行病等。流行病等。印度洋海啸印度洋海啸地震地震火山爆发火山爆发泥石流泥石流台风台风洪水洪水人为因素：过度采伐、放牧、捕猎、环人为因素：过度采伐、放牧、捕猎、环境污染等。境污染等。环境污染环境污

13、染自然资源的不合理利用自然资源的不合理利用物种的无节制捕杀和物种的物种的无节制捕杀和物种的盲目引进盲目引进 生物种类生物种类的变化的变化环境因素环境因素的变化的变化河流污染河流污染森林植被破坏森林植被破坏藏羚羊的呼唤藏羚羊的呼唤垃圾成堆垃圾成堆 有人说：有人说：“破坏环境是眨眼之破坏环境是眨眼之间的事情，而恢复生态环境则要付间的事情，而恢复生态环境则要付出艰辛的努力，出艰辛的努力，一个伐木工人砍伐一个伐木工人砍伐一棵大树仅需要几分钟，而我们栽一棵大树仅需要几分钟，而我们栽种一棵小树直至长成一棵参天大树种一棵小树直至长成一棵参天大树则需要几年甚至几十年的时间。则需要几年甚至几十年的时间。”因此，

14、我们再也不能破坏我们赖以因此，我们再也不能破坏我们赖以生存的环境了。生存的环境了。启示启示（一）实验目的（一）实验目的：探究封闭探究封闭生态系统生态系统保持相对保持相对稳定稳定的条件的条件。（三）（三）实验材料实验材料:生态缸材料、生物、沙土、花土、自来水等生态缸材料、生物、沙土、花土、自来水等。（二）实验原理（二）实验原理：生态系统的稳定性生态系统的稳定性与它的物种组成、营养结构与它的物种组成、营养结构和非生物的因素和非生物的因素有密切关系。有密切关系。将少量植物、一些植食性动物、微生物、其他将少量植物、一些植食性动物、微生物、其他非生物成分放入一个生态缸中，便成为一个非生物成分放入一个生态

15、缸中，便成为一个人人工模拟的生态系统工模拟的生态系统。观察生物生存状况和时间观察生物生存状况和时间，了解生态系统的稳，了解生态系统的稳定性及影响因素。定性及影响因素。（四）实验流程（四）实验流程：制作生态缸框架制作生态缸框架标准：标准：100cm100cm70cm70cm50cm50cm缸底部的铺垫缸底部的铺垫花土在下，一边高一边低。花土在下，一边高一边低。沙土在上，沙土层厚沙土在上，沙土层厚510cm510cm注入水注入水从缸底注入从缸底注入放入动、植物放入动、植物水中放浮萍、水草、小乌龟，沙土水中放浮萍、水草、小乌龟，沙土植上仙人掌，花土植上蕨类植物和植上仙人掌，花土植上蕨类植物和杂草，放

16、置蚯蚓和蜗牛。杂草，放置蚯蚓和蜗牛。用胶带密封生态缸用胶带密封生态缸将生态缸放置在室内通风、光线良好的散射光下将生态缸放置在室内通风、光线良好的散射光下观察、记录生物种类和数量变化及水质、基质的变化观察、记录生物种类和数量变化及水质、基质的变化设计要求设计要求相关分析相关分析小生态瓶中所形成的生态系统小生态瓶中所形成的生态系统,必须是必须是封闭的封闭的防止外界生物或非生物因素的防止外界生物或非生物因素的干扰干扰投放的生物投放的生物,必须具有很强的生必须具有很强的生活力，活力，成分齐全成分齐全。要能够进行物质循环和能量流要能够进行物质循环和能量流动，以免破坏食物链。动，以免破坏食物链。小生态瓶必

17、须是小生态瓶必须是透明的透明的让里面的植物见光让里面的植物见光,又便于学生又便于学生进行观察。进行观察。生态瓶宜小不宜大，瓶中的水生态瓶宜小不宜大，瓶中的水量应为容器的量应为容器的4/5。便于操作；缸内储备一定量的便于操作；缸内储备一定量的空气空气将小生态瓶放在有将小生态瓶放在有较强散射光较强散射光的地方。的地方。防止水温过高防止水温过高,而使水草死亡。而使水草死亡。动物动物不宜太多不宜太多，个体，个体不宜太大不宜太大减少对减少对O2 的消耗以免破坏食物的消耗以免破坏食物链。链。（五）设计要求及分析（五）设计要求及分析：开放生态系统，可以保存较长时间开放生态系统，可以保存较长时间生态系统稳定性

18、的维持需要有生态系统稳定性的维持需要有足够的持续足够的持续稳定的能量稳定的能量（太阳光能）（太阳光能）输入、具有输入、具有一定营养关系的生产者、一定营养关系的生产者、消费者和分解者消费者和分解者，并且各生物成分，并且各生物成分之间还应保持一定的之间还应保持一定的相对稳定比例相对稳定比例等条件。生态系统中的等条件。生态系统中的生物多样性是保持生态系统稳态的重要条件。是保持生态系统稳态的重要条件。讨论：讨论：1.1.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？生产者、消费者、分解者、非生物的物质和能量；生产者、消费者、分解者、非生物的物质和能量；保证植物和动物之

19、间能构成食物链（网）。保证植物和动物之间能构成食物链（网）。2.2.生态缸经过多长时间才能达到比较稳定的状态？生态缸经过多长时间才能达到比较稳定的状态？大概一周，缸内生物相互适应和依存。大概一周，缸内生物相互适应和依存。3.3.达到稳定状态后，生态缸内的生物种类和数量有无变化？达到稳定状态后，生态缸内的生物种类和数量有无变化？如有，是怎样变化的？如有，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，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。以浮游生物为食的小型动物先死亡。1.生态系统能保持稳定的原因主要是（生态系统能保持稳定的原因主要是（）A 相

20、对稳定的物质循环相对稳定的物质循环 B 缺少干旱缺少干旱C 有自我调节能力有自我调节能力 D 食物链破坏食物链破坏 练习练习2.自然林区的马尾松一般不易发生虫害，而自然林区的马尾松一般不易发生虫害，而人工马尾松林常会发生严重的松毛虫危害，人工马尾松林常会发生严重的松毛虫危害，其主要原因是其主要原因是（）A 松毛虫繁殖力强松毛虫繁殖力强 B 马尾松抗虫能力差马尾松抗虫能力差C 人工林营养结构简单人工林营养结构简单 D 当地气候适宜松毛虫生长当地气候适宜松毛虫生长3.“野火烧不尽，春风吹又生。野火烧不尽，春风吹又生。”说明生态说明生态系统的系统的（）A 抵抗力稳定性抵抗力稳定性 B 恢复力稳定性恢复力稳定性C 食物链的结构可以改变食物链的结构可以改变D 受气候更替的影响受气候更替的影响4.下列各生态系统中，自动调节能力最大下列各生态系统中，自动调节能力最大且且被破坏后，最不容易恢复的是（）被破坏后，最不容易恢复的是（）A.热带雨林热带雨林 B.温带草原温带草原 C.温带落叶林温带落叶林 D.北方针叶林北方针叶林