【生物】生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性課件 2023-2024學(xué)年高二上學(xué)期生物人教版選擇性必修2

第5節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性核心素養(yǎng)通過(guò)分析生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，建立生命系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)觀。生命觀念生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性、恢復(fù)力穩(wěn)定性與總穩(wěn)定性的關(guān)系曲線，培養(yǎng)運(yùn)用科學(xué)思維分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力?？茖W(xué)思維通過(guò)“設(shè)計(jì)并制作生態(tài)缸，觀察其穩(wěn)定性”的實(shí)驗(yàn)，提高實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和動(dòng)手操作及觀察、分析能力?？茖W(xué)探究通過(guò)學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要性等知識(shí)，關(guān)注人類(lèi)活動(dòng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響。社會(huì)責(zé)任課標(biāo)要求以結(jié)構(gòu)與功能觀，理解生態(tài)平衡的內(nèi)涵、特征。01.結(jié)合具體實(shí)例的分析，通過(guò)模型構(gòu)建明確生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)，強(qiáng)化生命系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)與平衡觀，培養(yǎng)科學(xué)思維。02.理解生態(tài)系統(tǒng)抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性的概念、區(qū)別與聯(lián)系，解決實(shí)際問(wèn)題，強(qiáng)化社會(huì)責(zé)任。03.嘗試設(shè)計(jì)并制作生態(tài)缸并觀察其穩(wěn)定性，培養(yǎng)科學(xué)探究能力。04.新課導(dǎo)入紫莖澤蘭原分布于中美洲，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，在《中國(guó)第一批外來(lái)入侵物種名單》中名列榜首。討論紫莖澤蘭在原產(chǎn)地沒(méi)有大肆繁殖，為什么在入侵地可以瘋長(zhǎng)蔓延？紫莖澤蘭澤蘭實(shí)蠅繁殖、適應(yīng)能力很強(qiáng)，沒(méi)有天敵等制約因素。新課導(dǎo)入紫莖澤蘭植物199820032006200920112012科數(shù)363327181716種數(shù)989084473835有研究人員調(diào)查1998~2012年間，紫莖澤蘭對(duì)云南松林生物多樣性的影響，如下表所示：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。思考討論2.我國(guó)曾引入紫莖澤蘭專(zhuān)食性天敵——澤蘭實(shí)蠅來(lái)防治紫莖澤蘭。澤蘭實(shí)蠅也是一種外來(lái)生物，對(duì)這種方法，你怎么看？澤蘭實(shí)蠅可以抑制紫莖澤蘭生長(zhǎng)，但是澤蘭實(shí)蠅是一種外來(lái)物種，也有可能影響入侵地的生態(tài)系統(tǒng)，因此在釋放澤蘭實(shí)蠅之前，應(yīng)做好相關(guān)研究。1.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。新課導(dǎo)入像紫莖澤蘭這樣的入侵種，由于它的繁殖、適應(yīng)的能力很強(qiáng)，而且沒(méi)有天敵等制約因素，因此一旦蔓延，就會(huì)嚴(yán)重干擾入侵地的生態(tài)系統(tǒng)，破壞生態(tài)平衡。新課導(dǎo)入千百年來(lái)，雖然地球上許多生態(tài)系統(tǒng)不時(shí)受到外來(lái)干擾，但只要這種干擾沒(méi)有超過(guò)限度，生態(tài)系統(tǒng)就能夠通過(guò)自我調(diào)節(jié)得以恢復(fù)，從而維持相對(duì)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)和功能。如何定義生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能處于相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)？從群落演替的角度分析，如果氣候條件沒(méi)有劇烈變化，此地未來(lái)還會(huì)發(fā)生顯著的變化嗎？為什么？生態(tài)平衡生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能處于

的一種狀態(tài)。概念特征相對(duì)穩(wěn)定③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)。②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。①結(jié)構(gòu)平衡。生態(tài)系統(tǒng)的各組分保持相對(duì)穩(wěn)定。生態(tài)平衡由此可見(jiàn)，生態(tài)平衡并不是指生態(tài)系統(tǒng)一成不變，而是一種動(dòng)態(tài)平衡。思考這種動(dòng)態(tài)平衡是通過(guò)什么調(diào)節(jié)機(jī)制實(shí)現(xiàn)的呢？負(fù)反饋調(diào)節(jié)負(fù)反饋調(diào)節(jié)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抑制，它可使系統(tǒng)保持穩(wěn)定。概念實(shí)例群落內(nèi)部負(fù)反饋調(diào)節(jié)的實(shí)例請(qǐng)?jiān)囍圆?、兔、狼之間的關(guān)系來(lái)解釋負(fù)反饋調(diào)節(jié)。負(fù)反饋調(diào)節(jié)狼減少草增加，兔的生存空間和資源增加兔子數(shù)量增加兔子數(shù)量減少草減少，兔的生存空間和資源減少狼增加（-）（-）（-）（+）（+）（+）（+）（+）負(fù)反饋調(diào)節(jié)火災(zāi)種群密度降低陽(yáng)光、養(yǎng)料充足種子萌發(fā)，長(zhǎng)成新植株種群密度升高（-）正反饋調(diào)節(jié)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。實(shí)例模型湖泊污染魚(yú)等生物死亡尸體腐爛（+）（+）（+）結(jié)果使生態(tài)系統(tǒng)平衡狀態(tài)。遠(yuǎn)離兩種反饋的調(diào)節(jié)模型原方向發(fā)生偏離更加偏離錯(cuò)上加錯(cuò)原方向發(fā)生偏離回到原來(lái)方向改邪歸正正反饋調(diào)節(jié)負(fù)反饋調(diào)節(jié)意義負(fù)反饋調(diào)節(jié)負(fù)反饋調(diào)節(jié)在生態(tài)系統(tǒng)中普遍存在，是生態(tài)系統(tǒng)具備自我調(diào)節(jié)能力的基礎(chǔ)。正是由于生態(tài)系統(tǒng)具有自我調(diào)節(jié)能力，生態(tài)系統(tǒng)才能維持相對(duì)穩(wěn)定！負(fù)反饋調(diào)節(jié)在生態(tài)系統(tǒng)中有何意義？生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性生態(tài)系統(tǒng)維持或恢復(fù)自身結(jié)構(gòu)與功能處于

平衡狀態(tài)的能力。概念內(nèi)容包括

穩(wěn)定性和

穩(wěn)定性。相對(duì)抵抗力恢復(fù)力為什么生態(tài)系統(tǒng)具有穩(wěn)定性，原因是什么？生態(tài)系統(tǒng)具有一定的自我調(diào)節(jié)能力。生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力的基礎(chǔ)是

反饋調(diào)節(jié)。基礎(chǔ)限制生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力是

的。負(fù)有限如何正確理解這句話(huà)的含義呢？你可以想到生活中哪些實(shí)例來(lái)解釋?zhuān)孔晕艺{(diào)節(jié)能力是有限的分析下面的兩幅圖片，有何感想？當(dāng)外界干擾因素的強(qiáng)度超過(guò)一定限度時(shí)，生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性急劇下降，生態(tài)平衡就會(huì)遭到嚴(yán)重破壞。抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性抵抗力穩(wěn)定性恢復(fù)力穩(wěn)定性生態(tài)系統(tǒng)抵抗外界干擾并使自身結(jié)構(gòu)與功能保持原狀（不受損害）的能力。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，叫作恢復(fù)力穩(wěn)定性。對(duì)比分析比較森林生態(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。森林生態(tài)系統(tǒng)三江源地區(qū)的草原生態(tài)系統(tǒng)對(duì)比分析森林生態(tài)系統(tǒng)往往要比三江源地區(qū)的草原生態(tài)系統(tǒng)更穩(wěn)定。森林生態(tài)系統(tǒng)包含的生物成分較多營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)越復(fù)雜自我調(diào)節(jié)能力越大小結(jié)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，抵抗力穩(wěn)定性較差。對(duì)比分析生態(tài)系統(tǒng)在受到不同的干擾（破壞）后，其恢復(fù)速度與恢復(fù)時(shí)間是不一樣的。比較熱帶雨林和草原在受到損害后，哪一個(gè)恢復(fù)得更快？草原小結(jié)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)，恢復(fù)力穩(wěn)定性越弱。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。列表比較少簡(jiǎn)單弱低高多復(fù)雜強(qiáng)高低人工林熱帶雨林生物種類(lèi)營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)自我調(diào)節(jié)能力抵抗力穩(wěn)定性恢復(fù)力穩(wěn)定性組別項(xiàng)目

抵抗力穩(wěn)定性恢復(fù)力穩(wěn)定性區(qū)別實(shí)質(zhì)核心影響因素圖像列表總結(jié)抵抗干擾，保持原狀受到破壞，恢復(fù)原狀生態(tài)系統(tǒng)中組分越多，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)定性越高生態(tài)系統(tǒng)中組分越少，營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單，恢復(fù)力穩(wěn)定性越高保持自身結(jié)構(gòu)和功能相對(duì)穩(wěn)定恢復(fù)自身結(jié)構(gòu)和功能相對(duì)穩(wěn)定抵抗力穩(wěn)定性穩(wěn)定性一般為負(fù)相關(guān)關(guān)系恢復(fù)力穩(wěn)定性營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度特例分析北極凍原生態(tài)系統(tǒng)，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。北極凍原生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性如何？都很差生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的數(shù)學(xué)模型①圖中兩條虛線之間的部分表示___________________________________。②y表示外來(lái)干擾使之偏離這一范圍的大小，y值大，說(shuō)明抵抗力穩(wěn)定性_____，反之，抵抗力穩(wěn)定性______。受到相同干擾時(shí)，草原生態(tài)系統(tǒng)的y值______熱帶雨林生態(tài)系統(tǒng)。生態(tài)系統(tǒng)功能的正常作用范圍弱強(qiáng)大于生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的數(shù)學(xué)模型③x表示恢復(fù)到原狀態(tài)所需的時(shí)間，x值大，說(shuō)明恢復(fù)力穩(wěn)定性____，反之，恢復(fù)力穩(wěn)定性____。④曲線與正常范圍之間所夾的面積作為總穩(wěn)定性的定量指數(shù)（TS）,TS越大，說(shuō)明這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的總穩(wěn)定性越________。弱強(qiáng)弱類(lèi)比分析在個(gè)體水平穩(wěn)態(tài)的維持上，有沒(méi)有類(lèi)似生態(tài)系統(tǒng)抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性的情況？人體在遇到病原體入侵時(shí)，免疫系統(tǒng)會(huì)抵抗病原體的入侵，這與生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性相似。人體也有恢復(fù)穩(wěn)態(tài)的機(jī)制和趨勢(shì)，在大病初愈時(shí)，有些功能需要恢復(fù)到正常水平，這與恢復(fù)力穩(wěn)定性相似。研究意義研究不同生態(tài)系統(tǒng)在抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性?xún)煞矫娲嬖诘牟顒e，對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)的利用和保護(hù)有什么意義？可以提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，維持生態(tài)平衡。①特別是對(duì)人類(lèi)的生存和發(fā)展有利的平衡，才能持續(xù)不斷地滿(mǎn)足人類(lèi)生活所需。②處于這樣生態(tài)平衡的生態(tài)系統(tǒng)才能夠使人類(lèi)生活與生產(chǎn)的環(huán)境保持穩(wěn)定。提高生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性我們?cè)摬扇∧男┐胧┨岣咂浞€(wěn)定性？措施原則封山育林、休牧育草、圍欄封育人工造林、人工種草、鼠蟲(chóng)害治理、“黑土灘”治理給予相應(yīng)的物質(zhì)、能量的投入。保證生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)與功能的協(xié)調(diào)控制對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的干擾強(qiáng)度在不超過(guò)生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力的范圍內(nèi)，合理適度利用設(shè)計(jì)制作生態(tài)缸，觀察其穩(wěn)定性設(shè)計(jì)一個(gè)生態(tài)缸，觀察這一人工生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。目的要求基本原理在有限的空間內(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。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。注意事項(xiàng)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)要求相關(guān)分析生態(tài)缸必須是封閉的生態(tài)缸中的生物必須有很強(qiáng)的生活能力，且成分要齊全生態(tài)缸的材料必須透明要采用散射光生態(tài)缸中的水不滿(mǎn)，留一定空間選擇的動(dòng)物不宜太多，不宜太大防止外界生物或非生物因素的干擾保證物質(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照，便于觀察使缸內(nèi)儲(chǔ)備一定量的空氣減少對(duì)氧氣的消耗防止水溫過(guò)高導(dǎo)致水生植物死亡注意事項(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。實(shí)驗(yàn)材料1cm厚的玻璃板4~5m2，粘膠足量，或者其他可用于制作生態(tài)缸的比較大的器皿。石塊、沙土、含腐殖質(zhì)較多的土、鵝卵石、假山石等，自來(lái)水。鼠婦、蚰蜒、地鱉、蚯蚓、蝸牛、蝦、小魚(yú)、小烏龜?shù)?；黑藻、金魚(yú)藻、苔蘚、鐵線蕨、浮萍、珍珠草、鴨跖草、馬齒莧、金魚(yú)花、羅漢松、翠云草等。無(wú)機(jī)環(huán)境生物種類(lèi)操作步驟3.在土坡上放幾塊有孔的假山石，可作為小動(dòng)物棲息的場(chǎng)所。4.向缸內(nèi)倒人自來(lái)水，水位高5~10cm，在水中放幾塊鵝卵石。1.用玻璃板和粘膠制作生態(tài)缸的框架。2.在生態(tài)缸內(nèi)底部的一側(cè)鋪墊幾塊石塊作為基墊，再鋪上一層顆粒較細(xì)的沙土，厚度為5~15cm，在沙土上鋪一層含腐殖質(zhì)較多的土，厚度為5~10cm，鋪墊好的土和石塊整體呈坡?tīng)?。操作步驟5.在土坡上選擇苔蘚、鐵線藤、鴨蹈草、馬齒苑、羅漢松、翠云草等進(jìn)行種植，放入鼠婦、蜓、蝦蝴、蝸牛等小動(dòng)物；在水中放入浮萍、金魚(yú)藻等水生植物，放人蝦、小魚(yú)和小烏龜?shù)刃?dòng)物。6.封上生態(tài)缸蓋。將生態(tài)缸放置于室內(nèi)通風(fēng)、光線良好的地方，但要避免陽(yáng)光直接照射。7.每個(gè)星期至少觀察一次生態(tài)缸內(nèi)生物種類(lèi)及數(shù)量的變化，并且進(jìn)行記錄。實(shí)驗(yàn)結(jié)論（1）人工生態(tài)系統(tǒng)可以保持較長(zhǎng)時(shí)間的相對(duì)穩(wěn)定，但不永久。（2）人工生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性是有條件的。知識(shí)小結(jié)1.生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能處于相對(duì)穩(wěn)定的一種狀態(tài)，就是生態(tài)平衡。它具有結(jié)構(gòu)平衡、功能平衡和收支平衡的特征。2.負(fù)反饋調(diào)節(jié)是生態(tài)系統(tǒng)具備自我調(diào)節(jié)能力的基礎(chǔ)。3.生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性是其維持或恢復(fù)自身結(jié)構(gòu)與功能處于相對(duì)平衡狀態(tài)的能力。4.生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性包括抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性。5.一般來(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)能力越強(qiáng)，抵抗