1、第3章第第5节节 生态系统的稳定性（第2课时）第3章第第5节节生态系统的稳定性（第生态系统的稳定性（第2课时）课时）任务任务1：生态系统的稳定性分析生态系统的稳定性分析活动活动1.1:梳理知识体系，建构概念模型，融会贯通梳理知识体系，建构概念模型，融会贯通活动活动1.2:分析生态系统稳定性与结构复杂性的关系分析生态系统稳定性与结构复杂性的关系 任务任务2：提高生态系统的稳定性提高生态系统的稳定性活动活动2.1:分析、评价广阳岛生态工程修复策略分析、评价广阳岛生态工程修复策略活动活动2.2:设计提高校园景观湿地稳定性的方案设计提高校园景观湿地稳定性的方案任务1:生态系统的稳定性分析活动活动1.1
2、:梳理知识体系，建构概念模型，融会贯通梳理知识体系，建构概念模型，融会贯通概念模型中包含但不限于以下关键词：生态平衡、稳态、稳定性、自我调节、负反馈调节机制、抵抗力稳定性、恢复力稳定性、生态系统的结构、生态系统的功能、食物链（网）、维持、决定、影响、调节等渠道包 括非生物的 物质和能量决定结构、_,巴生态系统J功能不自我调节（负反馈调节）相对稳定的状态1 F特征一生态平衡_/-措施维持繁繁生态系统的稳定性生态系统的稳定性抵抗力 稳定性恢复力 稳定性动载力体物质 循环廿种类作用特点应用任务2:提高生态系统的稳定性活动活动2.1:分析、评价广阳岛生态工程修复策略分析、评价广阳岛生态工程修复策略广阳
3、岛植物群落类型分布资料：治理富营养化的研究分析资料：治理富营养化的研究分析思考：图思考：图1研究结果表明了什么？研究结果表明了什么？20.0018.0016.0014.00(ImE)S.置史12.0010.008.006.004.002.000.00051 01 52 02 53 0时间/天*凤眼茬 黄花水龙 一一苦草 黄菖蒲 一 空日图1不同植物对模拟水生态系统中总氮的浓度变化思考：图思考：图2研究结果表明了什么？研究结果表明了什么？2.501 10 00.500.00米1 0时间双苦苣萄莒蒲萄莒蒲 f空白空白02 0凤眼律一一苗花水点图2不同植物对模拟水生态系统中总磷的浓度变化这项研究分析
4、与上述结果的不同是什么？这项研究分析与上述结果的不同是什么？18.0016.0014.0012.0010.008.006.004.002.000.00时间尔一凤眼莲 一一黄花水龙 苦草图3不同植物对模拟水生态系统中叶绿素a的浓度的影响20.LILI13.LIU16.0014.00二1曹底定12.0010.003.006.004.002.000.00051 01 5时间，,无2 03 DT凤眼莲 一一黄花水龙 一苦草黄莒蒲黄莒蒲 一一*空白空白IFi.LIU16.0014.00?顷.5 5一菖$嘛士12.0010.008.006.004.002.000.0001 111 5时间尔2 03 0凤眼
5、莲 T黄花水龙*苦草 黄莒:蒲 T-空白2.501 11 1:1 12 2.o o o o O O5 5.O O5 5L L L LO O.U IJU0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 D时间/天一一凤眼莲 一一苗芯水/T-苦堇 一凿苔蒲 T-空白根据上述研究结果，请你从根据上述研究结果，请你从 增加植物种类方面给出治理湿地增加植物种类方面给出治理湿地 生态系统富营养化的合理建议生态系统富营养化的合理建议凤眼莲（水葫芦）凤眼莲（水葫芦）黄昌蒲黄昌蒲5任务2:提局生态系统的稳定性活动活动2.2:设计提高校园景观湿地稳定性的方案设计提高校园景观湿地稳定性的方案园园任务1:生态系统的稳定性分
6、析活动活动1.2:分析生态系统稳定性与结构复杂性的关分析生态系统稳定性与结构复杂性的关系系 寻找证据，推理论证寻找证据，推理论证松毛虫灾害问题在中国广泛存在，20世纪以来，科学家对马 尾松林和松毛虫的研究很多，在种群数量和空间特征、种间关系、生物群落与无机环境之间的相互作用、防御的分子机理等方面都有 大量的研究成果。因此，将马尾松人工林的生态系统稳定性分析作 为典型的人工生态系统进行结构、功能和稳定性的研究很有意义。任务1:生态系统的稳定性分析活动活动1.2:分析生态系统稳定性与结构复杂性的关系分析生态系统稳定性与结构复杂性的关系 寻找证据，推理论证寻找证据，推理论证资料资料1：表1高安市马尾
7、松林样地的林分状况林分类型混交树种坡向林下植被及土壤平均树龄（年）平均树高（m）密度（株勺1马尾松纯林无西土壤石砾多，无落叶层林下植被极少101.90.482马尾松草本林白茅西白茅为主,沙壤土92.20.333马尾松灌木林油茶全灌木为主，包括油茶、杜荆等，另有厥类等草本植72.70.19物、土层较深厚4马尾松针叶林杉木西北少量蕨类及苔薛植物，落叶层为松、杉针叶层，土103.20.13壤石砾较多5马尾松阔叶林木荷、枫香全落叶层深厚，林下以厥类为主，土层深厚且湿度大103.70.09任务1:生态系统的稳定性分析活动活动1.2:分析生态系统稳定性与结构复杂性的关系分析生态系统稳定性与结构复杂性的关系
8、 寻找证据，推理论证寻找证据，推理论证资料资料1：表1高安市马尾松林样地的林分状况林分类型混交树种坡向林下植被及土壤平均树龄（年）平均树高（m）密度（株勺1马尾松纯林无西土壤石砾多，无落叶层林下植被极少101.90.482马尾松草本林白茅西白茅为主,沙壤土92.20.333马尾松灌木林油茶全灌木为主，包括油茶、杜荆等，另有厥类等草本植72.70.19物、土层较深厚4马尾松针叶林杉木西北少量蕨类及苔薛植物，落叶层为松、杉针叶层，土103.20.13壤石砾较多5马尾松阔叶林木荷、枫香全落叶层深厚，林下以厥类为主，土层深厚且湿度大103.70.09任务1:生态系统的稳定性分析CFZ：活动活动1.2:
9、分析生态系统稳定性与结构复杂性的关分析生态系统稳定性与结构复杂性的关系系 寻找证据，推理论证寻找证据，推理论证资料资料12016样地1马尾松纯林样地2马尾松草本林样地3马尾松灌木林样地4马尾松针叶林T-样地1马尾松纯林*样地2马尾松草本林+样地3马尾松灌木林 样地4马尾松针叶林 一样地5马尾松阔叶林图2 江西高安1992-2001年不同样地马尾松毛虫有虫株率U图1江西高安19922001年不同样地马尾松毛虫幼虫发生量任务1:生态系统的稳定性分析CFZ：活动活动1.2:分析生态系统稳定性与结构复杂性的关分析生态系统稳定性与结构复杂性的关系系 寻找证据，推理论证寻找证据，推理论证资料资料12016
10、样地1马尾松纯林样地2马尾松草本林样地3马尾松灌木林样地4马尾松针叶林T-样地1马尾松纯林*样地2马尾松草本林+样地3马尾松灌木林 样地4马尾松针叶林 一样地5马尾松阔叶林图2 江西高安1992-2001年不同样地马尾松毛虫有虫株率U图1江西高安19922001年不同样地马尾松毛虫幼虫发生量任务1:生态系统的稳定性分析活动活动1.2:分析生态系统稳定性与结构复杂性的关分析生态系统稳定性与结构复杂性的关系系 寻找证据，推理论证寻找证据，推理论证资料资料1：样地1马尾松纯林992 993 994 995 996 997 998 999 2000 200样地5马尾松阔叶林TI-样地2马尾松早本林样地
11、3马尾松灌木林样地4马尾松针叶林图1江西高安19922001年不同样地马尾松毛虫幼虫发生量【样地样地2马尾松草本林马尾松草本林样地样地3马尾松灌木林马尾松灌木林样地样地4勺尾松针叶林勺尾松针叶林样地样地5马尾松阔叶林马尾松阔叶林马尾松人工林结构单一，尤其是人工纯林无混交树种，松毛虫幼虫发生量和 幼虫株率都明显高于其他混交林，马尾松人工纯林的稳定性低。任务1:生态系统的稳定性分析活动活动1.2:分析生态系统稳定性与结构复杂性的关分析生态系统稳定性与结构复杂性的关系系 寻找证据，推理论证寻找证据，推理论证资料资料2：300年份图3大兴安岭地区降水量年度变化图3600 r550-500350-匕40
12、01972 1974 1976 1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994通过分析得出：19721994年 松毛虫灾害在大兴安岭地区发生2 次大爆发，都发生在都发生在23年的干旱年的干旱 少雨后降雨量激增的情况下少雨后降雨量激增的情况下。由此推断，自然气候自然气候是导致松 毛虫爆发的因素之一。人类无法 控制自然因素，但通过研究掌握 其发生规律，进而预测预测松毛虫灾 害的爆发时期O任务1:生态系统的稳定性分析活动活动1.2:分析生态系统稳定性与结构复杂性的关分析生态系统稳定性与结构复杂性的关系系 寻找证据，推理论证寻找证据，推理论证资料资料3：表2食
13、叶类群各群落指数及其检验结果个体总数（头）种类数（个）多样性指数均匀度无灾区28.08a5.385a1.238a0.740a偶灾区35.33a5.250a1.039a0.657a常灾区58.08a4.000a0.791a0.580a注：字母相同的平均数之间差异不显著，显著性水平为95%无灾区偶灾区图4无灾区5种食叶害虫的比例【2通过分析得出，常灾区（纯林）马尾松毛虫所占比例最高，且食 叶类群落的多样性指数和均匀度 在3个区域中均最低。马尾松毛虫马尾松毛虫 缺乏缺乏竞争者或竞争者的数量较少竞争者或竞争者的数量较少 是导致松毛虫爆发的原因之一。而造成食叶类昆虫种类少的主要 原因可能是生产者，即马尾
14、松的 种类单一。可通过增加松毛虫竞 争者的种类和数量降低松毛虫爆发的几率。任务1:生态系统的稳定性分析活动活动1.2:分析生态系统稳定性与结构复杂性的关分析生态系统稳定性与结构复杂性的关系系 寻找证据，推理论证寻找证据，推理论证资料资料3：表2食叶类群各群落指数及其检验结果个体总数（头）种类数（个）多样性指数均匀度无灾区28.08a5.385a1.238a0.740a偶灾区35.33a5.250a1.039a0.657a常灾区58.08a4.000a0.791a0.580a注：字母相同的平均数之间差异不显著，显著性水平为95%无灾区偶灾区图4无灾区5种食叶害虫的比例【2通过分析得出，常灾区（纯
15、林）马尾松毛虫所占比例最高，且食 叶类群落的多样性指数和均匀度 在3个区域中均最低。马尾松毛虫马尾松毛虫 缺乏缺乏竞争者或竞争者的数量较少竞争者或竞争者的数量较少 是导致松毛虫爆发的原因之一。而造成食叶类昆虫种类少的主要 原因可能是生产者，即马尾松的 种类单一。可通过增加松毛虫竞 争者的种类和数量降低松毛虫爆发的几率。任务1:生态系统的稳定性分析活动活动1.2:分析生态系统稳定性与结构复杂性的关分析生态系统稳定性与结构复杂性的关系系 寻找证据，推理论证寻找证据，推理论证资料资料4：表3不同马尾松群落类型物种分布情况群落类型乔木层灌木层草木层A（马尾松人工纯林）1种（马尾松）6种（4科）3种（3
16、科）B（马尾松天然次生林）1种（马尾松）13种（12科）10种（10科）C（马尾松-油茶混交林）1种（马尾松）10种（7科）15种（10科）D（马尾松-枫香混交林）8种（8科）23种（18科）8种（6科）E（马尾松-白砾混父林）7种（6科）19种（13科）4种（4科）F（马尾松-杉木混父林）1种（马尾松）37种（27科）18种（13科）表4不同群落类型灌木层物种多样性特征对比可群落类型多样性指数生态化优势A（马尾松人工纯林）1.5550.225B（马尾松天然次生林）2.1640.134C（马尾松-油茶混交林）J.8410.171D（马尾松-枫香混交林）2.7110.078E（马尾松-白砾混交林
17、）2.6010.079F（马尾松-杉木混交林）3.1420.070任务1:生态系统的稳定性分析活动活动1.2:分析生态系统稳定性与结构复杂性的关分析生态系统稳定性与结构复杂性的关系系 寻找证据，推理论证寻找证据，推理论证资料资料4：表3不同马尾松群落类型物种分布情况网群落类型乔木层灌木层草木层A（马尾松人工纯林）1种（马尾松）6种（4科）3种（3科）B（马尾松天然次生林）I种（马尾松）13种（12科）10种（10科）C（马尾松-油茶混交林）1种（马尾松）10种（7科）15种（10科）D（马尾松-枫香混交林）8种（8科）23种（18科）8种（6科）E（马尾松-白砾混交林）7种（6科）19种（13
18、科）4种（4科）F（马尾松-杉木混交林）1种（马尾松）37种（27科）18种（13科）表4不同群落类型灌木层物种多样性特征对比4】群落类型多样性指数生态化优势A（马尾松人工纯林）1.5550.225B（马尾松天然次生林）2.1640.134C（马尾松-油茶混交林）1.8410.171D（马尾松-枫香混交林）2.7110.078E（马尾松-白砾混交林）2.6010.079F（马尾松-杉木混交林）3.1420.070通过分析得出，马尾松人工林的乔木-灌木-草本 垂直结构垂直结构中，各层次的物种数均最少，且多样性 指数最低，马尾松在群落中的生态化优势最高，说明说明马尾松人工林的结构过于单一，抵抗力稳
19、定马尾松人工林的结构过于单一，抵抗力稳定 性差，性差，自我调节能力较弱自我调节能力较弱。马尾松人工林结构的单一直接导致各类食叶昆导致各类食叶昆 虫虫种类单一种类单一，这是松毛虫灾害爆发的主要原因。可采取与其他树种混交的方式，提高马尾松人工 林的物种丰富度，进而提升人工林的稳定性。任务1:生态系统的稳定性分析活动活动1.2:分析生态系统稳定性与结构复杂性的关分析生态系统稳定性与结构复杂性的关系系 寻找证据，推理论证寻找证据，推理论证资料5 表5 马尾松毛虫不同区域天敌群落结构5区域多样性指数生态化优势常灾区2.300.88偶灾区2.500.90无灾区2.640.91文字资料（天敌鸟类）：鸟类分布
20、广、种类 多、捕食能力强、食量大，是松毛虫的重要 天敌，在维护森林自然生态相对平衡中起重 要作用，捕食松毛虫的鸟类有117种。通过分析得出，马尾松常灾区马尾松毛虫的天敌多样性指数和生态化优势最低常灾区马尾松毛虫的天敌多样性指数和生态化优势最低，很多研 究证明鸟类可控制松毛虫鸟类可控制松毛虫，对松毛虫的种群起到明显的抑制作用。而马尾松纯林区爆发 松毛虫灾害的原因之一即为天敌鸟类的种类和数量较少，这与该地区主要为马尾松纯林,栖息条件和食物不能满足多种鸟类的要求有直接关系。可通过人工引入一些松毛虫的天 敌鸟类以控制松毛虫的爆发。任务1:生态系统的稳定性分析活动活动1.2:分析生态系统稳定性与结构复杂
21、性的关分析生态系统稳定性与结构复杂性的关系系 寻找证据，推理论证寻找证据，推理论证资料资料6：表6不同林分类型凋落物各组分的平均养分含量3林分类型-营养元素NPKCaMg马尾松人工纯林6.780.561.228.825.21马尾松-火力楠6.780.451.3314.672.62马尾松-闽粤楮8.030.521.7922.734.34马尾松-苦赭7.580.471.4320.194.24马尾松-格氏楮7.380.531.1926.164.87马尾松-青榜7.160.471.3616.522.84通过分析得出，马尾松人工纯林凋落物中不同营 养元素的含量不同，其中N元素含量最低，P和 Ca两种元素
22、在7种林分类型中含量最高。因此，施肥可影响寄主植物的生长状况，也 会间接影响松毛虫的生长发育。研究表明，施肥 能促使松毛虫幼虫体形增大，体重增加。还有研 究表明，施加氮肥可提高马尾松毛虫的死亡率，并可有效控制松毛虫的繁殖量。因此，可通过在 马尾松人工林中施加一定量的氮肥以降低松毛虫 灾害爆发的概率O任务1:生态系统的稳定性分析资料资料7：活动活动1.2:分析生态系统稳定性与结构复杂性的关分析生态系统稳定性与结构复杂性的关系系 寻找证据，推理论证寻找证据，推理论证45 00040 00035 00030 00025 00020 0001500010 0005 000图5 19832014年潜山县
23、马尾松毛虫发生面积间通过分析得出，松毛虫爆发会呈现出一定的周期性，一般情况下爆发后第2年松毛虫数量就会急剧减少，从营养结构的角度分析，松毛虫爆发后，马尾松的数目会下降，鸟类天敌的数目增多，松毛虫的食物不足，且被鸟类捕食的量增多，因此，松毛虫的数量会下降。这就是生态系统的负反馈调节机制。因此，马尾松林多样性越高，营养结构越复杂，自我调节能力越强，越不易爆发松毛虫灾害。任务1:生态系统的稳定性分析活动活动1.2:分析生态系统稳定性与结构复杂性的关分析生态系统稳定性与结构复杂性的关系系 寻找证据，推理论证寻找证据，推理论证归纳总结导致松毛虫爆发的因素，即自然气候条件、松毛虫的竞争者少、马 尾松林的林分结构较为单一、松毛虫的天敌种类及数量少、土壤成分等 都是导致松毛虫灾害发生的原因。针对上述原因，防治松毛虫灾害最根本的措施是提高马尾松人工林 的多样性。
