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第5章生态系统及其稳定性第5节生态系统的稳定性,知识回顾,生态系统,结构,功能,组成成分,营养结构,食物链,食物网,能量流动,物质循环,信息传递,生物成分,非生物成分,亚马逊森林,为什么亚马逊森林等生态系统在受到干扰后，仍能保持相对稳定呢？,讨论,生态系统的稳定性,概念：生态系统具有的保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力。,含义：1、它是生态系统发展到一定阶段（成熟阶段）所具有的一种综合能力，而非一种状态。2、结构上相对稳定：物种种类相对稳定；种群数量相对稳定；生产者、消费者和分解者种类和数量保持动态平衡3、功能上相对稳定：物质和能量的输入和输出相对稳定。,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,1生态系统能保持动态平衡，是因为生态系统具有一定的自我调节能力，这种能力是通过生态系统内部的反馈调节来实现的(1)生态系统的反馈调节：当生态系统某一成分发生变化的时候，它必然会引起其他成分出现一系列的相应变化，这种变化又反过来影响最初发生变化的那种成分的现象。包括正反馈调节和负反馈调节，负反馈调节在生态系统中普遍存在。,(2)负反馈调节。作用：是生态系统自我调节能力的基础，能使生态系统达到和保持平衡与稳定。结果：抑制和减弱最初发生变化的那种成分所发生的变化。实例：森林中的食虫鸟和害虫的数量变化。,生态系统的自我调节能力,生态系统的自我调节能力,若虫吃草，如何将草虫数量变化关系补充到上图中？,(3)正反馈调节。作用：使生态系统远离平衡状态。结果：加速最初发生变化的那种成分所发生的变化。实例：若一个湖泊受到了污染，鱼类的数量就会因为死亡而减少，鱼体死亡腐烂后又会进一步加重污染并引起更多鱼类死亡。因此，由于正反馈的作用，污染会越来越重，鱼类的死亡速度也会越来越快。,生态系统的自我调节能力,生态系统的自我调节能力（稳定性的机制）(1)净化作用:包括物理沉降、化学分解、微生物的分解三个方面,是河流生态系统抵抗环境污染的有效途径。(2)完善的营养结构:具有反馈调节机制,进而抵抗外界干扰,维持自身稳定。,物种丰富的热带雨林,生态系统成分越多,营养结构越复杂,自我调节能力越大,物种单一的农田生态系统,生态系统的自我调节能力都有一定的限度，如果人为或自然因素的干预超过了这个限度，生态系统的稳定性就会被破坏。,2自我调节能力的大小,生态系统的自我调节能力主要表现在3个方面：(1)同种生物的种群密度的调控，这是在有限空间内比较普遍存在的种群变化规律。(2)异种生物种群之间的数量调控，多出现于植物与动物或动物与动物之间，常有食物链关系。(3)生物与环境之间的相互调控。,易错提示,抵抗力稳定性和恢复力稳定性,阅读教材相关内容，回答以下问题：,什么是抵抗力稳定性？抵抗力稳定性的核心是什么？森林生态系统、北极苔原抵抗力稳定性谁强谁弱？总结“抵抗力稳定性与生态系统自身的组分和营养结构之间关系”,概念：生态系统抵抗外界干扰并使自身结构功能保持原状的能力。,抵抗力稳定性,特征成分越单纯、营养结构越简单，自我调节能力就越小、抵抗力稳定性就越低；,生物种类越多、营养结构越复杂，物质循环与能量流动的渠道越多，自我调节能力就越大、抵抗力稳定性就越高；,“抵抗力稳定性”的核心是“抵抗干扰，保持原状”。,自动调节能力是有限的，一旦外界干扰超过这个限度，生态系统的稳定状态就将被打破。,物种丰富的热带雨林,北极苔原生态系统,生态系统成分越多,营养结构越复杂,自我调节能力越大,抵抗力稳定性越高,五十年代洗菜淘米，六十年代灌溉洗衣,七十年代冲厕拖地，八十年代鱼虾绝迹，九十年代生癌拉稀.一首广泛流传于淮河边的民谣,恢复力稳定性,阅读教材相关内容，回答以下问题：,什么是恢复力稳定性？恢复力稳定性的核心是什么？森林生态系统、草原生态系统恢复力稳定性谁强谁弱？,生态系统受到外界干扰因素的破坏后恢复到原状的能力。,恢复力稳定性的概念,恢复力稳定性高的生态系统：生物繁殖的速度快，产生后代多，能迅速恢复原有的数量。物种变异能力强，能迅速出现适应新环境的新类型。生态系统结构简单，生物受到的制约小。,恢复力稳定性弱的生态系统特征：,生态系统的组分越多，食物网越复杂，自我调节能力越强，恢复力稳定性越弱。,“恢复力稳定性”的核心是“遭到破坏，恢复原状,恢复力弱,草原生态系统,森林生态系统,抵抗力稳定性与恢复力稳定性的关系,一般的，对一个生态系统来说，抵抗力稳定性与恢复力稳定性存在负相关关系。,抵抗力稳定性,恢复力稳定性,稳定性,生态系统营养结构复杂程度,抵抗力稳定性和恢复力稳定性是生态系统中同时存在的两种稳定能力。,抵抗力弱、恢复力强,抵抗力强、恢复力弱,结构单一的人工马尾松林,结构复杂的森林生态系统,注意：不能泛泛的说某个生态系统比另一个生态系统稳定性强,特殊情况热带雨林大都具有很强的抵抗力稳定性，因为它们的物种组成十分丰富，结构比较复杂。然而，在热带雨林受到一定强度的破坏后，也能较快恢复。相反，对于极地苔原，由于物种组分单一、结构简单，它的抵抗力稳定性很低，在遭到过度放牧、火灾等干扰后，恢复的时间也十分漫长。因此，如果要对一个生态系统的两个方面进行说明，则必须强调它们所处的环境条件。环境条件好，生态系统的恢复力稳定性较高，反之亦然。,【方法归纳】判断抵抗力稳定性、恢复力稳定性和总稳定性的变化时,常结合图形,做以下分析,(1)抵抗力稳定性表示抵抗外界干扰的能力，抵抗力稳定性越强，偏离正常作用范围就越小；反之，偏离正常作用范围就越大。而y表示一个外来干扰使之偏离这一范围的大小。因此，偏离的大小可以作为抵抗力稳定性的定量指标，偏离大说明抵抗力稳定性弱；反之，抵抗力稳定性强。例如，热带雨林与草原生态系统受到相同的干扰时，草原生态系统的y值要大于热带雨林的y值。,(2)恢复力稳定性表示受到破坏后,恢复到原状的能力,恢复力稳定性越强,恢复原状的时间越短;反之,恢复到原状的时间越长。而x可以表示恢复到原状态所需的时间,时间越长,说明恢复力稳定性越弱;反之,恢复力稳定性越强。(3)TS表示曲线与正常范围之间所围成的面积,可作为总稳定性的定量指标,这一面积越大,即y与x越大,则说明这个生态系统的总稳定性越低。课本P112一1（2）同等强度干扰下，草原生态系统陷得没沙漠生态系统深，恢复起来自然就快,以上说的是同一个干扰对于不同生态系统的影响，如果是同一个生态系统，则受到的干扰越大，这一面积也就越大（即陷得越深）,【易错提醒】准确理解y、x、TS的含义,不要误认为y为恢复力稳定性,也不要误认为y越大,恢复力稳定性越大。,提高生态系统的稳定性,另一方面，对人类利用强度大的生态系统，应实施相应的物质、能量投入，保证生态系统内部结构与功能的协调。,一方面要控制对生态系统干扰的程度，对生态系统的利用应适度，不应超过生态系统的自我调节能力。,对农田生态系统要不断施肥、灌溉，增加投入，控制病虫害，才能保证高产出。,生态系统稳定性的维持需要有足够的持续稳定的能量（太阳光能）输入、具有一定营养关系的生产者、消费者和分解者，并且各生物成分之间还应保持一定的相对稳定比例等条件。生态系统中的生物多样性是保持生态系统稳态的重要条件,结束语：,碧水、青草、牛羊地平线之外一片苍茫。“小小寰宇”在宇宙中旋转，承载着它的生命之网。地球太阳系中唯一的蓝色星球，是生命赖以生存的家园。捍卫家园是人类不可推卸的使命，让我们行动起来，从一点一滴做起！,课题：设计并制作生态缸，观察其稳定性,1.制作生态缸的目的探究生态系统保持相对稳定的条件。2.小生态缸的设计要求及相关分析原理：生态系统的结构包括生态系统的组成成分和营养结构(食物链和食物网)，生态系统的成分包括非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者。生态系统中必须包含这三种生物成分，并保持一定的比例，才能进行能量流动和物质循环，保持一定的稳定性。,2.观察生态缸的稳定性时，要注意以下几点:（1）设计一份观察记录表，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）定期观察，同时做好观察记录。（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。,生态缸可制作成封闭型，也可制作成开放型（即不加盖）。前者对生态系统的基本成分及其比例有着更严格的要求,3.生态缸稳定性观察与分析(1)观察稳定性,可通过观察动植物的生活情况、水质变化、基质变化等判断生态系统的稳定性。(2)由于生态缸极为简单,自我调节能力极差,抵抗力稳定性极低,其稳定性易被破坏。因此,生态缸内的生物只能保持一定时间的活性。,为观察生态系统的稳定性,设计4个密闭、透明的生态瓶,各瓶内的组成和条件见表。经过一段时间的培养和观测后,发现甲瓶是最稳定的生态系统。注:“+”表示有,“-”表示无。,请回答以下问题:(1)乙瓶中,藻类的种群密度变化趋势为_,原因是。(2)丙瓶比甲瓶有较多的有机物,原因是_。(3)丁瓶与甲瓶相比,氧气含量_,原因是_。(4)根据观测结果,得出结论:_。_。,【解析】(1)乙瓶缺少光,藻类的种群密度将减小。(2)丙瓶与甲瓶相比缺少泥沙,即缺少分解者,无法将更多的有机物进行分解,所以有机物会大量积累。(3)丁瓶与甲瓶的条件相比惟一区别是丁瓶中含有小鱼,因为小鱼进行呼吸要消耗部分氧气,所以丁瓶中氧气含量较低。(4)生态瓶的稳定性取决于该生态系统生物种类和数量的合理搭配。在光照条件下,水草、藻类作为生产者进行光合作用,消耗水中的二氧化碳,释放出氧气,同时将无机物转化成有机物,为消费者浮游动物和小鱼提供氧气和食物,泥沙中含有微生物分解者,可将水中的有机物分解成无机物,实现瓶内的物质循环。,答案:(1)减小缺乏光照,生产者无法进行光合作用(2)没有微生物的分解作用(3)少小鱼呼吸要消耗部分氧气(4)生产者和分解者是生态系统的重要组成成分光照是维持该生态系统长期稳定的必要条件,随堂练习,1、人造马尾松林比天然混交林易遭松毛虫危害，其主要原因是（）A、马尾松林营养结构复杂B、马尾松林适应环境的能力弱C、马尾松林营养结构简单D、松毛虫适应环境弱,C,随堂练习,2、下列哪一生态系统的抵抗力稳定性最低A、温带草原B、北极冻原C、热带雨林D、北方针叶林3、生态系统能够保持稳定的原因主要是A、相对稳定的物质循环B、缺水干旱C、自我调节能力D、食物被破坏,B,C,随堂练习,4、在草原上人工种草，为了防止鸟把草籽吃掉，用网把试验区罩上，后来发现，草的叶子几乎被虫吃光，而没加网罩的草地反而长得较好。造成这种现象的原因是A、植被破坏B、环境污染C、食物链被破坏D、缺水干旱,C,随堂练习,5、河流受到轻度污染时，能通过自身的物理沉降，化学分解和微生物的分解很快消除污染，这是由于生态系统具有（）A、抵抗力稳定性B、恢复力稳定性C、抗污染能力D、保持相对稳定的能力,A,随堂练习,6、某池塘生态系统的结构和功能由于污染物的排放遭到破坏，停止排放污染物后，由于自身的净化作用，逐步恢复原状，这是由于生态系统具有（）A、抵抗力稳定性B、恢复力稳定性C、抗污染能力D、抗干扰能力,B,随堂练习,7、有一山区由于开采露天小铁矿等活动，自然生态系统完全被破坏，成为一片废墟，为尽快使该山区恢复到原有自然生态系统状态，应采取的最好措施是在这片废墟上（）A、回填土壤，引进多种外来物种，重建新的生态系统B、撤出人类全部活动，实行全面封闭，等待自然恢复C、回填土壤，栽培当地经济农作物，发展农业生产D、回填土壤，栽种多种当地原有的植物，实行封山育林,D,8、松毛虫是马尾松林的害虫，能取食马尾松针叶。松毛虫种群的爆发引起马尾松林成片死亡，造成严重的经济损失和生态后果。通过向马尾松林引入灰喜鹊，可以有效控制虫害。根据此材料回答：,(1)这种控制虫害的方法属于，具有长效、环保和无污染的特点；而农药防治不可能取得长期持续的防治效果，原因是。(2)在这个生态系统中，灰喜鹊是消费者；松毛虫属于第营养级。(3)据调查，人造马尾松林比天然马尾松林容易遭受松毛虫危害，原因是.。,生物防治,害虫对农药产生抗药性,次级,二,人造马尾松林营养结构简单，生态系统的抵抗力稳定性低,练习(P113)基础题：1.（1）；（2）；（3）。2.自我调节能力最强的两个生态系统是（1、8）；人的作用突出的生态系统有（6、7、9、11）；陆地生态系统中抵抗力稳定性较强的是（1、2），较弱的是（3、5、6、7、11）；水域生态系统在遭到较严重的破坏后，恢复较快的是（4、9），恢复较慢的是（8）。拓展题提示：生态系统中的生物种类越多，食物链越复杂，系统的自我调节能力就越强；反之，生物种类越少，食物链越简单，则调节平衡的能力越弱。例如在马尾松纯林中，松毛虫常常会产生爆发性的危害；如果是针阔混交林，单一的有害种群不可能大发生，因为多种树混交，害虫的天敌种类和数量随之增加，进而限制了该种害虫的扩展和蔓延。,第四节拓展题（P108）提示：（1）利用光信息调节和控制生物的生长和发育，根据各种植物的光周期特性和经济利用部分的不同，人工控制光周期达到早熟高产。（2）利用各种昆虫的趋光性进行诱杀，大量消灭害虫，减少对农作物的破坏。（3）家禽饲养，在增加营养的基础上延长光照时间，提高产蛋率。（4）用一定频率的声波处理蔬菜、谷类作物等的种子，可以提高发芽率，获得增产。,（5）释放过量人工合成的性引诱剂，使雄虫无法辨认雌虫的方位，或者使它的气味感受器变得不适应或疲劳，不再对雌虫有反应，从而干扰害虫的正常交尾活动，达到消灭害虫的目的。（6）利用植物可以通过化学信息来完成种间的竞争，也可以通过化学信息来调节种群的内部结构的特点，将能够相互促进的植物一起种植，避免将相互影响的植物一起种植。例如，作物中的洋葱和食用甜菜、马铃薯和菜豆、小麦和豌豆种在一起能相互促进；若是将胡桃与苹果种在一起，将会对苹果起到毒害作用。（7）利用植物可以分泌化学信息素来吸引昆虫的特性，利用人工合成的各种化学信息素，吸引传粉昆虫，提高果树及作物的传粉率和结实率。,生物富集,生物富集作用又叫生物浓缩，是指生物体通过对环境中某些元素或难以分解的化合物的积累，使这些物质在生物体内的浓度超过环境中浓度的现象。污染物是否沿着食物链积累，决定于以下三个条件：即污染物在环境中必须是比较稳定的；污染物必须是生物能够吸收的；污染物是不易被生物代谢过程中所分解的。最典型的还是脂溶性毒物DDT和重金属(铅、镉等)在生态系统中的转移和积累。,例.下面是甲乙丙丁四个种群在一个达到生态平衡的环境中含有的总能量和残留农药的DDT的平均浓度,1）这四个种群中属于生产者的是_2)写出四个种群的能量流动渠道：_3)在能量流动的渠道中，_越高，生物体内的DDT浓度越高，这种现象称为_,甲,营养级,生物富集,第三节练习（P104）基础题：1.（1）；（2）。2.A。3.B。4.提示：是。因为生物圈是指地球上所有生物与其无机环境的总和，通过物质循环构成一个物质上自给自足的系统。拓展题提示：农田是人工生态系统，是以提高农作物的产量和效益，使能量更多地流向人类，满足人类的需要为目的的。农田土壤中氮的含量往往不足以使作物高产，加之农产品源源不断地自农田生态系统输出，其中的氮元素并不能都归还土壤，所以需要施加氮肥。这与物质循环并不矛盾。,自我检测的答案和提示一、概念检测1.（1）；（2）；（3）；（4）；（5）。2.（1）B；（2）C。3.（1）举例：4.略二、知识迁移1.这是一道开放性非常大的题，可以让学生充分发挥创造力去设计。2.提示：（1）藻类数量减少；需氧型细菌大量繁殖，溶解氧随有机物被细菌分解而大量消耗。（2）有机物分解后形成的大量的NH4+等无机盐离子，,（3）藻类通过光合作用释放氧气；有机物减少，需氧型细菌数量下降，因而对溶解氧的消耗量减少。（4）河流中生物大量死亡，该生态系统的稳定性遭到破坏。三、技能应用1.略2.放养赤眼蜂。因为喷洒高效农药，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，就容易再度大发生。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，这个方案有利于提高农田生态系统的稳定性。,四、思维拓展（1）属于自养生物。（2）一般生态系统的能量来自太阳，由绿色植物进行光合作用固定，但深海热泉生态系统中的能量却是来自硫化物，由硫细菌通过氧化硫化物获得。（3）对于研究生命的起源和演化，研究地球上生态系统的结构、规律具有重要的意义。,
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