新教材高中生物選擇性必修2課件4：3 5 生態系統的穩定性(人教版)

第5節生態系統的穩定性

紫莖澤蘭薇甘菊空心蓮子草豚草毒麥互花米草飛機草鳳眼蓮石矛蔗扁蛾濕地松粉蚧強大小蠹美國白蛾非洲大蝸牛福壽螺牛蛙中國第一批外來入侵物種名單（16種）新課引入紫莖澤蘭原產于中美洲。傳入我國后，先是在云南瘋長蔓延，現已擴散至廣西、貴州、四川等多個省份，對當地林木、牧草和農作物造成嚴重危害。為什么紫莖澤蘭在原產地沒有大肆繁殖，在入侵地可以瘋長蔓延？適應、繁殖能力強，沒有天敵等制約因素生態平衡與生態系統的穩定性【負反饋】在一個系統中，系統工作的效果，反過來又作為信息調節該系統的工作，并且使系統工作的效果減弱或受到限制，它可使系統保持穩定。兔增加狼增加草減少，兔的生存空間和資源減少兔減少草增加，兔的生存空間和資源增加狼減少發生偏離生態平衡與生態系統的穩定性種群密度降低種群密度升高(郁閉)種子萌發，幼苗迅速成長光照充足、無機養料增多森林火災負反饋調節的意義：負反饋調節在生態系統中普遍存在，是生態系統具備自我調節能力的基礎。森林火災災后的恢復請闡述如圖草原生態系統的負反饋調節過程。生態平衡與生態系統的穩定性【生態平衡】生態系統的結構和功能處于相對穩定的一種狀態。（1）結構平衡（2）功能平衡（3）收支平衡特征負反饋調節生態平衡（1）結構平衡：生態系統各組分保持相對穩定。（2）功能平衡：生產—消費—分解的生態過程正常進行，保證了物質總在循環，能量不斷流動，生物個體持續發展和更新。（3）收支平衡：在生態系統中，生產者在一定時間內制造的可供其他生物利用的有機物的量，處于比較穩定的狀態。生態平衡與生態系統的穩定性生態系統的穩定性生態系統維持或恢復自身結構和功能處于相對平衡狀態的能力。自我調節能力是有限的生態系統的穩定性自我調節能力負反饋調節原因基礎生態平衡與生態系統的穩定性埃爾頓的論據1.研究證明，兩個或少數物種相互作用的數學模型不易達到穩定的局面。2.高斯對原生動物的實驗證明，物種組成簡單的群落要比組成復雜的群落易于滅絕。同時，為了使捕食者和獵物能夠共存，需要一定的復雜環境。3.只有少數物種的島嶼，比物種豐富的大陸易于受新物種的入侵并引起生態系統的動蕩。4.在物種組成簡單的農田生態系統中，特別是農作物單一種植的生態系統，外來種的入侵和某一種群的快速繁殖更加常見，而且容易導致病蟲害的大發生。5.與溫帶和亞極地的生態系統相比，在高度多樣的熱帶生態系統中，種群密度的波動對其穩定性的影響較小。6.大量使用農藥大大地簡化了群落的結構。由于某些捕食者種群的喪失，導致了被捕食者過量繁殖。這種情形在農田和果園生態系統中常常出現。物種少，結構簡單，受到外界干擾，不易維持穩定生態系統穩定性與結構復雜性的關系生態平衡與生態系統的穩定性梅和皮姆的論據

梅以多物種隨機集合的食物網為模型群落，研究其局域穩定性，即生態系統在經受小的干擾后回到原狀的能力，其結論是局域穩定性隨復雜性增加而降低。皮姆則以模型群落為研究對象，研究其經受大而持久的干擾后恢復到原狀的能力，即全域穩定性，結果是全域穩定性一般隨復雜性增加而下降。1982年他還以三和四個營養級的模型群落為對象，研究群落在受到干擾后，恢復到原初狀態所需要的時間。結果發現恢復時間隨復雜性的增加而增加，因而生態系統的恢復力隨復雜性的增加而降低。物種多，結構復雜，受到外界干擾，不易恢復原狀抵抗力穩定性和恢復力穩定性1.抵抗力穩定性：生態系統抵抗外界干擾并使自身的結構與功能保持原狀（不受損害）的能力。2.恢復力穩定性：生態系統在受到外界干擾因素的破壞后恢復到原狀的能力。蝗蟲采食下，草原植物再生能力增強干旱時樹木擴展根系的分布空間生態系統中的組分越多食物網越復雜自我調節能力就越強抵抗力穩定性就越高熱帶雨林動植物種類繁多，營養結構非常復雜，假如其中的某種植食性動物大量減少，它在食物網中的位置還可以由這個營養級的多種生物來代替，整個生態系統的結構和功能仍然能夠維持在相對穩定的狀態。抵抗力穩定性和恢復力穩定性生態系統中的組分越少食物網越簡單自我調節能力就越弱抵抗力穩定性就越低北極凍原生態系統中，動植物種類稀少，營養結構簡單，其中生產者主要是地衣，其他生物大都直接或間接地依靠地衣來維持生活。假如地衣受到大面積破壞，整個生態系統就會崩潰。抵抗力穩定性和恢復力穩定性用數學模型來表示兩種穩定性的關系。抵抗力穩定性和恢復力穩定性抵抗力穩定性穩定性營養結構復雜程度一般為負相關關系恢復力穩定性環境惡劣地帶的生態系統（北極凍原、荒漠)，往往恢復力穩定性和抵抗力穩定性都比較弱。抵抗力穩定性、恢復力穩定性和總穩定性之間的關系圖中兩條虛線之間的部分表示生態系統功能正常的作用范圍。____表示一個外來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定性的定量指標。____可以表示恢復到原狀態所需的時間。大小可以作為恢復力穩定性的定量指標。____表示曲線與正常范圍之間所圍成的面積，可作為總穩定性的定量指標。mnTS抵抗力穩定性和恢復力穩定性生態系統在受到不同的干擾（破壞）后，其恢復速度與恢復時間是不一樣的。如果河流與土壤被有毒物質輕微污染，通過自身的凈化作用，可以很快恢復到接近原來的狀態；如果被有毒物質重度污染，自身的凈化作用已不足以消除大部分有毒物質，這些河流或土壤的恢復力穩定性就被破壞了。熱帶雨林在遭到嚴重砍伐，草原經過極度放牧后，它們恢復原狀的時間漫長，難度極大!抵抗力穩定性和恢復力穩定性提高生態系統的穩定性人工造林、人工種草、鼠蟲害治理、“黑土灘”治理封山育林、休牧育草、圍欄封育控制對生態系統的干擾強度給予相應的物質、能量的投入措施原則對過度利用的森林與草原，首先應封育，待恢復到較好狀態時再適度利用。為使單一作物的農田生態系統保持穩定，需要不斷施肥、灌溉、控制病蟲害；人工建造“生態屏障”；建造"三北"防護林，有效地防風阻沙，保護草原與農田。設計制作生態缸，觀察其穩定性實驗原理：生態系統的穩定性與它的物種組成、營養結構、非生物因素密切相關；必須考慮物質循環和能量流動的相對平衡。設計要求分析生態缸是封閉的防止外界生物或非生物因素的干擾生態缸中投放的幾種生物必須具有很強的生活力，成分齊全(要有生產者\消費者\分解者)生態缸中能夠進行物質循環和能量流動，在一定時期內保持穩定生態缸的材料須透明為光合作用提供光能；保持生態缸內溫度；便于觀察生態缸宜小不宜大，缸中水量應占其容積的4/5，要留一定空間便于操作，缸內儲備一定量的空氣生態缸的采光用較強的散射光防止水溫過高，導致水生植物死亡選擇的動物不宜太多，個體不宜太大減少對O2消耗，防止生產量＜消耗量放假山石：在土坡上放幾塊有孔的假山石，可作為小動物棲息的場所。倒入自來水：向缸內倒入自來水，水位高5～10cm，在水中放幾塊鵝卵石制作生態缸框架：用玻璃板和粘膠制作缸底部的鋪墊：在生態缸內底部的一側鋪墊幾塊石塊，再鋪上一層顆粒較細的沙土，沙土上鋪一層含腐殖質較多的土，使鋪墊好的土和石塊整體呈坡狀設計制作生態缸，觀察其穩定性放假山石：將生態缸放置于室內通風、光線良好的地方，但要避免陽光直接照射小動物棲息的場所。觀察記錄：觀察生態缸內生物種類及數量的變化，并進行記錄放入植物和動物：①在土坡上選擇苔蘚、鐵線蕨、鴨跖草、馬齒莧、羅漢松、翠云草等進行種植，放入鼠婦、蛐蜓、蚯蚓、蝸牛等小動物；②在水中放入浮萍、金魚藻等水生植物，放入蝦、小魚和小烏龜等小動物移置生態缸：用粘膠封上生態缸蓋設計制作生態缸，觀察其穩定性課堂小結課堂練習如圖表示正常生態系統受到一定程度的干擾后，生態系統穩定性的變化。下列說法錯誤的是（）A.在受到干擾之前，曲線在正常范圍內波動是由于該生態系統具有自我調節能力B.在受到干擾后，曲線偏離正常范圍越晚和幅度越小，說明生態系統的抵抗力穩定性越高C.S2所代表的面積越大，生態系統的恢復力穩定性越高D.S3所代表的面積越小，生