1、第5 5节 生态系统的稳定性本节聚集：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？热带雨林北极冻原生态系统紫茎泽兰薇甘菊空心莲子草豚草毒麦互花米草飞机草凤眼莲石矛蔗扁蛾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（中国第一批外来入侵物种名单（1616种）种）资料1：入侵植物对生态系统的影响 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。2021年11月12日 武汉八部门联合防除“加拿大
2、一枝黄花”，市民看到请报告！迅速登上微博热搜第一！加拿大一枝黄花的根系非常发达，在生长期间会抢夺土壤中的水分，还会抢夺肥料。它的另一个特点就是：繁殖能力特别地强。它们可以通过地下根茎和种子两种途径进行传播。1 1、在原产地没有大肆繁殖，为什么在入侵地可以疯长蔓延？在原产地没有大肆繁殖，为什么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适应、繁殖能力强，没有天敌等制约因素资料分析【资料资料1 1】刘选富、张亚奇通过对云南松林刘选富、张亚奇通过对云南松林1515年的固定样地追踪调查年的固定样地追踪调查,研究研究了紫茎泽兰入侵云南松林后引起的物种逐渐消失和生物多样性剧烈变化的了紫茎泽兰
3、入侵云南松林后引起的物种逐渐消失和生物多样性剧烈变化的过程。过程。植物植物199820032006200920112012科数科数363327181716种数种数989084473835刘选富、张亚奇紫茎泽兰对云南松林生物多样性的影响，四川林勘设计，2016年第2期思考：思考：2.2.紫茎泽兰入侵后，当地植物种类有何变化？推测动物种类会发生什么紫茎泽兰入侵后，当地植物种类有何变化？推测动物种类会发生什么变化？生物多样性呢？变化？生物多样性呢？随入侵年限的增加，植物的科数和种数逐渐减少。有些动物随后消失，生物多样性下降。一、生态平衡与生态系统的稳定性第5节生态系统的生态系统的稳定性稳定性 3 3
4、.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防治紫茎泽兰。泽兰实蝇也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？是一种外来生物，对这种方法，你怎么看？也有可能影响入侵地的生态系统，因此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，在释放泽兰实蝇之前，应做好相关研究，即在确保利用泽兰实蝇的安全性后，再利即在确保利用泽兰实蝇的安全性后，再利用它进行防治用它进行防治一、生态平衡1.概念：生态系统的结构和功能处于相对稳定的一种状态。组成成分营养结构：非生物的物质和能量生产者消费者分解者能量流动物质循环信息传递结构功能食物链和食
5、物网2.生态平衡的特征:1）结构平衡:生态系统各组分保持相对稳定。2）功能平衡: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。3）收支平衡:生产者在一定时间内制造的可供其他生物利用的量，处于比较稳定的状态。(物质和能量的输入与输出达到平衡）生态平衡并不是指生态系统一成不变，而是一种动态平衡。高原鼠兔草实例一实例二森林森林火灾灾后恢复任务一：尝试用文字、线框、箭头等符号，任选一个实例，简要描绘其任务一：尝试用文字、线框、箭头等符号，任选一个实例，简要描绘其中的调节过程。中的调节过程。草原狼3.生态平衡的调节机制（1）概念：（2）实例1：群落内部负反馈调
6、节的实例在一个系统中，系统工作的 ，反过来又作为 调节该系统的工作，并且使系统工作的效果 或受到 ，它可使系统 。效果信息减弱抑制保持稳定草增加兔的生存空间和资源增加草减少兔的生存空间和资源减少兔增加兔减少狼减少狼增加说明在生态系统中，生物群落内部能够进行自我调节，以维持生态平衡。负反馈调节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。（2）实例2：生物群落与非生物机环境之间的负反馈调节（3)负反馈调节意义 负反馈调节在生态系统中普遍存在，是生态系统具备自
7、我调节能力的基础。原方向发生偏离负反馈调节回到原方向调节稳态(改邪归正)美丽的呼伦贝尔草原美丽的呼伦贝尔草原负反馈调节:生态系统自我调节能力的基础。原方向发生偏离正反馈调节更加偏离破坏稳态(错上加错)掠夺式开发后的掠夺式开发后的黄土高原黄土高原正反馈调节:具有破坏性。二、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。2.原因：。生态系统具有一定的自我调节能力生态系统的自我调节能力的基础是_；负反馈调节 生态系统的自我调节能力是_的。当外界干扰因素的强度超过一定限度时，生态系统的稳定性急剧下降，生态平衡遭破坏。有限3.类型：抵抗力稳定性恢复力稳定性强调的是生态
8、系统维持 的能力。生态平衡黄土高原由于植被破坏造成水土流失黄土高原由于植被破坏造成水土流失 生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构与功能保持原状(不受伤害)的能力。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。恢复力稳定性二、生态系统的稳定性3.类型：（一）抵抗力稳定性1.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。发达根系抗干旱蝗虫采食下，草原植物再生能力增强（抵抗干扰，维持原状（抵抗干扰，维持原状）热带雨林北极冻原生态系统2.规律：生态系统中的组分越多食物网越复杂自我调节能力就
9、越强抵抗力稳定性就越高大兴安岭19871987火灾俯瞰图若干年后，大兴安岭的植被（二）恢复力稳定性1.概念：生态系统在受到外界干扰因素的生态系统在受到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）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抵抗力稳定性较高抵抗力稳定性较低恢复力稳定性较高恢复力稳定性较思考：当遭遇干旱或虫害时，自然林与人工林谁抵抗力强？火灾后，谁更容易恢复原貌？往往相反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3.3.抵抗力稳定性与恢复力稳定性的比较环境恶劣地带的生态系统(北极冻原、荒漠
10、)，往往恢复力稳定性和抵抗力稳定性都比较弱！生态系统中的组分越多食物网越复杂自我调节能力就越强抵抗力稳定性越高生态系统的组分越少食物网越简单自我调节能力就越弱恢复力稳定性较高变式曲线 y：表示 稳定性 （y越大抵抗力稳定性越 ；反之越强）x：表示 稳定性 （x越大恢复力稳定性越 ；反之越强）TS：表示 稳定性 （TS面积越大，生态系统的总稳定性越 ；反之越强）抵抗力弱恢复力弱总弱4.4.生态系统稳定性的数学模型生态系统在受到不同程度的干扰或破坏后，其恢复速度和恢复时间一样吗？河流土壤轻微污染自身净化作用恢复重度污染自身净化作用不足以消除恢复力稳定性就被破坏了热带雨林在遭到严重砍伐，草原极度放牧
11、后，它们恢复原状的时间很漫长，难度极大！思考恢复力稳定性的特点：生态系统在受到不同的干扰（破坏）后，其恢复速度与恢复时间是不一样的。【思考讨论】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。【思考讨论】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
12、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。（1）可以持续不断地满足人类生活所需。（2）能够使人类生活与生产的环境保持稳定。粮油蔬果肉蛋奶木材生态小区生态公园生态农业生态湿地三、提高生态系统的稳定性1.提高生态系统的稳定性的意义（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。合理放牧封山育林适量捕捞2.提高生态系统稳定性的措施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
13、高产出。“三北“防护林防风阻沙2.提高生态系统稳定性的措施（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。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【课堂小结课堂小结】四、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。1.目的要求：2.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。要使人工微生态系统正常运转，在设计时还要考虑系统内组分及营养
14、级之间的合适比例。设计要求原因生态缸必须是封闭的生态缸中的生物必须有很强的生活能力，且成分要齐全(具有生产者、消费者和分解者)生态缸的材料必须透明要采用散射光生态缸中的水应占其容积的 4/5 ，留一定空间选择的动物不宜太多，不宜太大防止外界生物或非生物因素的干扰保证物质循环和能量流动，在一定时期内保持稳定为光合作用提供光照，同时便于观察便于操作；使缸内储备一定量的空气减少对氧气的消耗防止水温过高导致水生植物死亡3.设计和制作生态缸的要求4.4.小型生态缸(瓶)实验流程:5.5.结论:（1 1）人工生态系统可以保持较长时间的相对稳定但不是永久；（2 2）人工生态系统的稳定性是有条件的（1）设计一
15、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。6.6.注意事项生态系统要保持稳定，需要具备下列条件:具有生产者、消费者、分解者，且三者的数量应保持一定比例。源源不断的能量输入;(即不同营养级生物之间的比例是否合适)【典例典例】某生物兴趣小组的同
16、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 教材深挖：P80，非选择题第2题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？（2）在该河流的BC段上，藻类大量繁殖的主要原因是什么？（3）水中溶解氧含量逐渐恢复的主要原因是什么？（4）若酿造厂或味精厂将大量含有有机物
17、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。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。(1)有机物的变化:在污水注入点有机物达到,然后在的作用下,逐渐减少。(2)好氧性细菌的变化:随着 迅速增加达到最高值,随着有机物的减少其数量也逐渐下降。最高细菌污水的注入(3)溶解氧的变化:随着 的大量繁殖逐渐减少,随着的增加而逐渐增多。(4)藻类变化:随着被分解成无机物,数量逐渐增加,随着的减少其数量下降。(5)无机物的变化:随着的分解逐渐增加,随着的大量繁殖而减少。好氧细菌藻类有机物无机物有机物
18、藻类例1.(2021江西高考模拟)我国科学家利用遥感监测技术,发现全球已有63%的大型湖库水体呈富营养化状态。回答下列相关问题:(1)水体被生活污水(含大量有机物)轻度污染,水中溶解氧的含量在最初一段时间会(上升/下降),原因是。(2)生活污水轻度污染一段时间后,藻类数量会大量上升,原因是。(3)如果生活污水严重,超出了水体生态系统的能力,蓝藻等过量繁殖,溶氧量又无法恢复,水体中生物大量死亡,这就是水体的富营养化现象。下降生活污水中的有机物被微生物大量分解,这个过程中消耗大量溶解氧(或:有机物增多导致细菌大量繁殖,耗氧增多)生活污水中有机物分解产生大量无机盐(和CO2),为植物的繁殖提供了养料
19、(有利于植物繁殖)。(关键词“无机盐”)自我调节（1）鱼塘大量投饵后，水体常会出现有害的硫化物，这些硫化物最可能是饵料中的 分解产生的例2.(2016江苏高考)高密度水产养殖常会引起池塘水体富营养化，影响养殖如图为利用稻田生态系统净化鱼塘尾水的示意图，箭头所指为水流方向请回答下列问题：蛋白质（2）图示系统在实现了水资源循环利用的同时，鱼塘富营养化还为水稻生长提供了一定的 元素营养N、P（3）为调查图中稻田害虫的发生状况，可采用 ，分别统计 的种群密度为修复长期使用农药导致有机物污染的稻田，向土壤中投放由多种微生物组成的复合菌剂，土壤有毒物质的减少有利于增加稻田动物的种类，降低了 的优势度某种农
20、药降解菌分解农药的能力不同，体现了 多样性五点取样法各种害虫害虫基因 （4）通过稻田净化，B处水样中可溶性有机物浓度比A处显著下降，其主要原因是稻田中的 （填序号）微生物的分解作用稻田中物种的丰富度较低，丰富度是指 好氧 光合放氧 厌氧 兼性厌氧例2.(2016江苏高考)高密度水产养殖常会引起池塘水体富营养化，影响养殖如图为利用稻田生态系统净化鱼塘尾水的示意图，箭头所指为水流方向请回答下列问题：群落中物种数目的多少 （5）出现藻类水华的鱼塘尾水流经稻田后，B处水样中藻类数量大大减少从生态学角度分析，藻类数量减少的原因有 .竞争光照和营养、动物摄食、微生物产生杀藻物质等练习与应用一、概念检测1.
21、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B练习与应用一、概念检测3.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C练习与应用二、拓展
22、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。练习与应用二、拓展应用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？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
23、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。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。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？练习与应用二、拓展应用请基于对生态系统稳定性的认识，回答以下问题。3.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
24、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；一、选择题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D复习与提高复习与提高二、非选择题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
25、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？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。复习与提高二、非选择题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
26、这句话的理解。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。
