【課件】生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性（人教版2019選擇性必修2）

第5節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性

新人教版選必一《生物與環(huán)境》情景視頻：生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)紫莖澤蘭思考：為什么紫莖澤蘭在原產(chǎn)地沒(méi)有大肆繁殖，在入侵地可以瘋長(zhǎng)蔓延？

資料1：原產(chǎn)于中美洲。傳入我國(guó)后，先是在云南瘋長(zhǎng)蔓延，現(xiàn)已擴(kuò)散至廣西、貴州、四川等多個(gè)省份，對(duì)當(dāng)?shù)亓帜?、牧草和農(nóng)作物造成嚴(yán)重危害。適應(yīng)、繁殖能力強(qiáng)，沒(méi)有天敵等制約因素。植物199820032006200920112012科數(shù)363327181716種數(shù)989084473835思考：紫莖澤蘭入侵后，當(dāng)?shù)刂参锓N類(lèi)有何變化？推測(cè)動(dòng)物種類(lèi)會(huì)發(fā)生什么變化？生物多樣性呢？隨入侵年限的增加，植物的科數(shù)和種數(shù)逐漸減少。有些動(dòng)物隨后消失，生物多樣性下降。資料2：四川省普格縣，云南松林，1998—2012年推測(cè)：當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能會(huì)發(fā)生變化嗎？為什么？物種數(shù)量減少，營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)變簡(jiǎn)單，物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)等生態(tài)系統(tǒng)的功能受到嚴(yán)重影響。抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性一生態(tài)平衡與生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性目錄CONTENTS二歡迎加入，更多資源設(shè)計(jì)并制作生態(tài)缸，觀察其穩(wěn)定性三1生態(tài)平衡（1）概念：

生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能處于相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，就是生態(tài)平衡。大興安嶺的森林（2）特征：①結(jié)構(gòu)平衡：生態(tài)系統(tǒng)各組分保持相對(duì)穩(wěn)定呼倫貝爾的草原群落總生產(chǎn)量和總呼吸量的變化曲線圖思考：在成熟階段，群落的總生產(chǎn)量和總呼吸量呈現(xiàn)怎樣的趨勢(shì)？這說(shuō)明了什么？總生產(chǎn)量和總呼吸量均趨于穩(wěn)定，且相對(duì)值接近。說(shuō)明群落在輸入和輸出上趨于平衡狀態(tài)，即生態(tài)系統(tǒng)表現(xiàn)為收支平衡。②收支平衡：生產(chǎn)者在一定時(shí)間內(nèi)制造的可供其他生物利用的量，處于比較穩(wěn)定的狀態(tài)。1生態(tài)平衡討論：聯(lián)系生態(tài)系統(tǒng)中不同生物組分在物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)中的作用，分析在成熟階段，生產(chǎn)—消費(fèi)—分解過(guò)程的正常進(jìn)行對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的功能有什么影響？生產(chǎn)—消費(fèi)—分解過(guò)程保證了物質(zhì)總在循環(huán)，能量不斷流動(dòng)，生物個(gè)體持續(xù)發(fā)展和更新。而這種功能的平衡，又使生態(tài)系統(tǒng)的收支呈現(xiàn)平衡。1生態(tài)平衡③功能平衡：生產(chǎn)—消費(fèi)—分解的生態(tài)過(guò)程正常進(jìn)行，保證了物質(zhì)總在循環(huán)，能量不斷流動(dòng)，生物個(gè)體持續(xù)發(fā)展和更新；2調(diào)節(jié)機(jī)制—負(fù)反饋調(diào)節(jié)實(shí)例二森林森林火災(zāi)災(zāi)后恢復(fù)請(qǐng)解釋森林火災(zāi)多發(fā)的原因和災(zāi)后恢復(fù)的過(guò)程？高原鼠兔禾本科、莎草科、豆科狼實(shí)例一請(qǐng)解釋鼠兔的數(shù)量能夠維持相對(duì)穩(wěn)定的原因？

嘗試用文字、線框、箭頭等符號(hào)，任選一個(gè)實(shí)例，簡(jiǎn)要描繪其中的調(diào)節(jié)過(guò)程。任務(wù)1：森林植被大量生長(zhǎng)林下光照減少，樹(shù)苗生長(zhǎng)受限，枯枝落葉增加自然火災(zāi)光照充足土壤養(yǎng)料增多種子萌發(fā)，幼苗迅速成長(zhǎng)植被逐漸恢復(fù)兔子數(shù)量增加狼增加草減少，生存空間和資源減少兔子數(shù)量減少草增加，生存空間和資源增加狼減少在一個(gè)系統(tǒng)中，系統(tǒng)工作的效果，反過(guò)來(lái)又作為信息調(diào)節(jié)該系統(tǒng)的工作，并且使系統(tǒng)工作的效果減弱或受到限制，它可使系統(tǒng)保持穩(wěn)定。補(bǔ)充：正反饋調(diào)節(jié)的過(guò)程1.實(shí)例：湖泊受到嚴(yán)重污染，魚(yú)等生物會(huì)因死亡而減少，尸體腐爛，又會(huì)進(jìn)一步加重污染，引起更多的生物死亡，污染更加嚴(yán)重2.模型魚(yú)等生物死亡尸體腐爛湖泊污染（+）（+）（+）3.結(jié)果：使生態(tài)系統(tǒng)遠(yuǎn)離平衡狀態(tài)原方向原方向發(fā)生偏離發(fā)生偏離正反饋調(diào)節(jié)更加偏離負(fù)反饋調(diào)節(jié)回到原方向破壞穩(wěn)態(tài)（錯(cuò)上加錯(cuò)）調(diào)節(jié)穩(wěn)態(tài)（改斜歸正）掠奪式開(kāi)發(fā)后的黃土高原美麗的呼倫貝爾草原抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性一生態(tài)平衡與生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性目錄CONTENTS二歡迎加入，更多資源設(shè)計(jì)并制作生態(tài)缸，觀察其穩(wěn)定性三生態(tài)系統(tǒng)維持或恢復(fù)自身結(jié)構(gòu)和功能處于相對(duì)平衡狀態(tài)的能力。自我調(diào)節(jié)能力是有限的生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性自我調(diào)節(jié)能力負(fù)反饋調(diào)節(jié)原因基礎(chǔ)1生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性2調(diào)節(jié)機(jī)理研究生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性與結(jié)構(gòu)復(fù)雜性的關(guān)系任務(wù)2：埃爾頓的論據(jù)1.研究證明，兩個(gè)或少數(shù)物種相互作用的數(shù)學(xué)模型不易達(dá)到穩(wěn)定的局面。2.高斯對(duì)原生動(dòng)物的實(shí)驗(yàn)證明，物種組成簡(jiǎn)單的群落要比組成復(fù)雜的群落易于滅絕。同時(shí)，為了使捕食者和獵物能夠共存，需要一定的復(fù)雜環(huán)境。3.只有少數(shù)物種的島嶼，比物種豐富的大陸易于受新物種的入侵并引起生態(tài)系統(tǒng)的動(dòng)蕩。4.在物種組成簡(jiǎn)單的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中，特別是農(nóng)作物單一種植的生態(tài)系統(tǒng)，外來(lái)種的入侵和某一種群的快速繁殖更加常見(jiàn)，而且容易導(dǎo)致病蟲(chóng)害的大發(fā)生。5.與溫帶和亞極地的生態(tài)系統(tǒng)相比，在高度多樣的熱帶生態(tài)系統(tǒng)中，種群密度的波動(dòng)對(duì)其穩(wěn)定性的影響較小。6.大量使用農(nóng)藥大大地簡(jiǎn)化了群落的結(jié)構(gòu)。由于某些捕食者種群的喪失，導(dǎo)致了被捕食者過(guò)量繁殖。這種情形在農(nóng)田和果園生態(tài)系統(tǒng)中常常出現(xiàn)。物種少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，受到外界干擾，不易維持穩(wěn)定梅和皮姆的論據(jù)

梅以多物種隨機(jī)集合的食物網(wǎng)為模型群落，研究其局域穩(wěn)定性，即生態(tài)系統(tǒng)在經(jīng)受小的干擾后回到原狀的能力，其結(jié)論是局域穩(wěn)定性隨復(fù)雜性增加而降低。皮姆則以模型群落為研究對(duì)象，研究其經(jīng)受大而持久的干擾后恢復(fù)到原狀的能力，即全域穩(wěn)定性，結(jié)果是全域穩(wěn)定性一般隨復(fù)雜性增加而下降。1982年他還以三和四個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的模型群落為對(duì)象，研究群落在受到干擾后，恢復(fù)到原初狀態(tài)所需要的時(shí)間。結(jié)果發(fā)現(xiàn)恢復(fù)時(shí)間隨復(fù)雜性的增加而增加，因而生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)力隨復(fù)雜性的增加而降低。物種多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，受到外界干擾，不易恢復(fù)原狀（1）抵抗力穩(wěn)定性：生態(tài)系統(tǒng)抵抗外界干擾并使自身的結(jié)構(gòu)與功能保持原狀（不受損害）的能力。（2）恢復(fù)力穩(wěn)定性：生態(tài)系統(tǒng)在受到外界干擾因素的破壞后恢復(fù)到原狀的能力。（抵抗干擾，維持原狀）（遭到破壞，恢復(fù)原狀）3穩(wěn)定性類(lèi)型蝗蟲(chóng)采食下，草原植物再生能力增強(qiáng)干旱時(shí)樹(shù)木擴(kuò)展根系的分布空間生態(tài)系統(tǒng)中的組分越多食物網(wǎng)越復(fù)雜自我調(diào)節(jié)能力就越強(qiáng)抵抗力穩(wěn)定性就越高熱帶雨林動(dòng)植物種類(lèi)繁多，營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，假如其中的某種植食性動(dòng)物大量減少，它在食物網(wǎng)中的位置還可以由這個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的多種生物來(lái)代替，整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能仍然能夠維持在相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。生態(tài)系統(tǒng)中的組分越少食物網(wǎng)越簡(jiǎn)單自我調(diào)節(jié)能力就越弱抵抗力穩(wěn)定性就越低北極凍原生態(tài)系統(tǒng)中，動(dòng)植物種類(lèi)稀少，營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，其中生產(chǎn)者主要是地衣，其他生物大都直接或間接地依靠地衣來(lái)維持生活。假如地衣受到大面積破壞，整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)就會(huì)崩潰。比較森林生態(tài)系統(tǒng)和三江源地區(qū)的草原生態(tài)系統(tǒng)在兩種穩(wěn)定性表現(xiàn)上的差別，簡(jiǎn)要表述理由。任務(wù)3：一般來(lái)說(shuō)，生態(tài)系統(tǒng)中的組分越多，食物網(wǎng)越復(fù)雜，其自我調(diào)節(jié)能力就越強(qiáng)，抵抗力穩(wěn)定性就越高。反之，生態(tài)系統(tǒng)的組分越少，食物網(wǎng)越簡(jiǎn)單，其自我調(diào)節(jié)能力就越弱，恢復(fù)力穩(wěn)定性較高。請(qǐng)用數(shù)學(xué)模型來(lái)表示兩種穩(wěn)定性的關(guān)系。穩(wěn)定性營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度0抵抗力穩(wěn)定性恢復(fù)力穩(wěn)定性任務(wù)4：抵抗力穩(wěn)定性、恢復(fù)力穩(wěn)定性和總穩(wěn)定性之間的關(guān)系圖中兩條虛線之間的部分表示生態(tài)系統(tǒng)功能正常的作用范圍。____表示一個(gè)外來(lái)干擾使之偏離這一范圍的大小，偏離的大小可以作為抵抗力穩(wěn)定性的定量指標(biāo)。____可以表示恢復(fù)到原狀態(tài)所需的時(shí)間。大小可以作為恢復(fù)力穩(wěn)定性的定量指標(biāo)。____表示曲線與正常范圍之間所圍成的面積，可作為總穩(wěn)定性的定量指標(biāo)。mnTS1.2005年，我國(guó)啟動(dòng)三江源生態(tài)保護(hù)和建設(shè)一期工程，總投資75億元，項(xiàng)目兼顧生態(tài)保護(hù)、民生改善、生產(chǎn)布局多方面。4.從2005年到2019年，14年間，國(guó)家在三江源地區(qū)持續(xù)投入逾180億元。3.2014年初，三江源生態(tài)保護(hù)和建設(shè)二期工程啟動(dòng)。2.青海在環(huán)境“倒逼”下開(kāi)始“鐵腕”治理，對(duì)三江源地區(qū)4州17縣市全面實(shí)施沙化治理、禁牧封育、退牧還草、移民搬遷、濕地保護(hù)、人工增雨、工程滅鼠等項(xiàng)目。資料：人工造林、人工種草、鼠蟲(chóng)害治理、“黑土灘”治理封山育林、休牧育草、圍欄封育控制對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的干擾強(qiáng)度給予相應(yīng)的物質(zhì)、能量的投入措施原則為三江源地區(qū)制定措施提高其穩(wěn)定性？任務(wù)5：抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性一生態(tài)平衡與生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性目錄CONTENTS二歡迎加入，更多資源設(shè)計(jì)并制作生態(tài)缸，觀察其穩(wěn)定性三1.實(shí)驗(yàn)原理

探究?實(shí)踐：設(shè)計(jì)制作生態(tài)缸，觀察其穩(wěn)定性

在有限的空間內(nèi)，依據(jù)生態(tài)系統(tǒng)原理，將生態(tài)系統(tǒng)的基本成分進(jìn)行組織，構(gòu)建一個(gè)人工微生態(tài)系統(tǒng)是可能的。要使人工微生態(tài)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，在設(shè)計(jì)時(shí)還要考慮系統(tǒng)內(nèi)組分及營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的合適比例。應(yīng)該注意，人工生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性是有條件的，也可能是短暫的。設(shè)計(jì)要求相關(guān)分析生態(tài)缸一般是

的生態(tài)缸中投放的幾種生物必須具有很強(qiáng)的

，成分

生態(tài)缸的材料必須

生態(tài)缸宜

不宜

，缸中的水量應(yīng)

，要留出一定的生態(tài)缸的采光用較強(qiáng)的

光封閉生活力透明小大適宜空間散射齊全2、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求防止外界生物或非生物因素的干擾生態(tài)缸中能夠進(jìn)行物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)，在一定時(shí)期內(nèi)保持穩(wěn)定為光合作用提供光能；保持生態(tài)缸內(nèi)溫度；便于觀察便于操作；缸內(nèi)儲(chǔ)備一定量的空氣防止水溫過(guò)高導(dǎo)致水生植物死亡3.注意事項(xiàng)（1）設(shè)計(jì)一份觀察記錄表，定期觀察，同時(shí)做好觀察記錄，內(nèi)容包括植物、動(dòng)物的生活情況，水質(zhì)情況（由顏色變化進(jìn)行判別）及基質(zhì)變化等；（2）觀察指標(biāo)為：生態(tài)缸中生物的生存狀況和存活時(shí)間，進(jìn)而了解生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性及影響穩(wěn)定性的因素；（3）如果發(fā)現(xiàn)生態(tài)缸中的生物已經(jīng)全部死亡，說(shuō)明此時(shí)該生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性已被破壞，記錄下發(fā)現(xiàn)的時(shí)間。（4）依據(jù)觀察記錄，對(duì)不同生態(tài)缸進(jìn)行比較、分析，說(shuō)明生態(tài)缸中生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性差異的原因。課堂小結(jié)如圖表示正常生態(tài)系統(tǒng)受到一定程度的干擾后，生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的變化。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A.在受到干擾之前，曲線在正常范圍內(nèi)波動(dòng)是由于該生態(tài)系統(tǒng)具有自我調(diào)節(jié)能力B.在受到干擾后，曲線偏離正常范圍越晚和幅度越小