5生态系统的稳定性

第5节生态系统的稳定性分析生态瓶中有哪些成分？微生物(分解)生态瓶中各成分之间有何联系？生态系统中的生物既有出生也有死亡，既有迁入也有迁出；阳光、温度、水分等无机环境因素也在不断地改变。生态系统在不断地发展变化着。但对于一个相对成熟的生态系统来说，系统中的各种变化只要不超出一定限度，生态系统的结构与功能就不会发生大的改变。这就是生态系统的稳定性。右图是美国科学家于1984年开始兴建的“生物圈Ⅱ号”实验室，1993年1月建成后8位科学家入住里面，打算通过自己生产各种生存所需在里面生活两年，结果才过了一年多一点就因里面氧气减少、粮食减产不得不撒出。该实验说明，在目前技术条件下要在生物圈之外建一个适于人类生活的生态系统是非常困难的。因为系统的稳定性很难做到。生态系统具有保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力，叫生态系统的稳定性（稳态）。一、生态系统稳定性的概念•思考:•1.你能列举出生态系统在受到干扰后,仍能保持和恢复相对稳定的实例吗?•2.为什么生态系统具有这样的能力呢?二、生态系统的自我调节能力正反馈湖泊受到了污染鱼类等生物死亡死鱼等生物腐烂（+）实例：使生态系统常常远离稳态，对生态系统有极大破坏作用。结果：+原方向原方向发生偏离发生偏离正反馈调节更加偏离负反馈调节回到原来方向错上加错改邪归正二生态系统的自我调节能力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，反馈调节的形式如下：注：“＋”表示促进，“－”表示抑制类型项目负反馈调节正反馈调节作用是生态系统自我调节能力的基础，能使生态系统达到并保持平衡和稳态使生态系统远离平衡状态结果抑制和减弱最初发生变化的那种成分所发生的变化加速最初发生变化的那种成分所发生的变化实例特别提醒(1)负反馈调节在生态系统中普遍存在，它是维持生态系统稳定性的基础。(2)从上述例子可以看出正反馈调节往往具有极大的破坏作用,而且它常常是爆发性的，所经历的时间也很短。实例二:苏州—江南水乡,小桥流水人家。话说乾隆下江南时，到了苏州。看到水乡人家上游淘米洗菜，下游洗澡洗衣，可是即便如此，水仍然很清澈。这番景象让乾隆大为惊奇。可是，他也发现苏州虎丘外围的河流被众多染坊流出的废水污染得肮脏不堪、臭气熏天，于是他立即下令严禁商贾平民在虎丘一带开设染坊。迫于官府的法令，虎丘一带原有的数十家染坊不得不搬迁至远离虎丘的苏州远郊，从此以后虎丘重现绿水青山。思考与讨论：1.水乡人在河流中淘米洗菜、洗澡洗衣，河水为何仍能保持清澈？河流受到轻微的污染时，能通过物理沉降、化学分解和微生物的分解，很快消除污染。归纳概念：这说明生态系统在受到外界轻度干扰时，具有抵抗外界干扰并使自身结构和功能保持原状的能力，我们把生态系统的这种能力，称之为抵抗力稳定性。思考与讨论：2.虎丘外围的河流在染坊废水的污染下，还能保持稳定性吗？这又说明了什么问题？不能，这说明一个生态系统的自动调节能力是有一定限度的，如果外界因素的干扰超过了这个限度，生态系统的相对稳定状态就会遭到破坏。3.染坊停止排污后，虎丘外围的河流出现了什么变化，这说明了什么？恢复了原状。说明外界因素的干扰消除后，生态系统具有重建稳态的能力。归纳概念：我们把生态系统在遭到外界干扰因素的破坏后恢复到原状的能力，叫做恢复力稳定性。恢复力稳定性: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。生态系统的稳定性表现在两个方面：抵抗力稳定性:生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构与功能维持原状的能力。（抵抗干扰，维持原状）（遭到破坏，恢复原状）不同的生态系统的稳定性一样吗？结合书上的相关介绍，你认为该生态系统的生物种类多吗？营养结构如何？种类稀少，营养结构简单。其中生产者主要是地衣，其他生物大都直接或间接地依靠地衣来维持生活。假设地衣大面积死亡，将产生什么结果？整个生态系统就会崩溃。由此可见，该生态系统的自动调节能力如何？抵抗力稳定性又如何？自动调节能力小，抵抗力稳定性低。师生共同归纳：看来，一个生态系统的生物种类越少，营养结构越简单，自我调节能力越小，抵抗力稳定性越低。热带雨林生态系统你能以相同的方式，归纳一下热带雨林生态系统的情况吗？与北极苔原生态系统相比，热带雨林生态系统的生物种类多，营养结构复杂，自我调节能力大，抵抗力稳定性高。热带雨林生态系统的生物种类多，营养结构复杂，是众所周知的事实。但为什么说它的自我调节能力大，抵抗力稳定性高呢？假如其中的某种植食性动物大量减少，它在食物网中的位置还可以由这个营养级的多种生物来代替，整个生态系统的结构和功能仍然能够维持在相对稳定的状态。森林生态系统人工林生态系统课堂巩固：1.比较森林生态系统和人工林生态系统抵抗力稳定性的高低？那么，恢复力稳定性又是谁高谁低呢？为什么？人工林，因为人工林的生物种类少，营养结构简单，如果遭到破坏，比较容易恢复。小结：的确，一般情况下，生态系统的生物种类少，营养结构简单，如果遭到破坏，比较容易恢复。设疑：这个一般规律是否适用于所有的生态系统呢？沙漠生态系统草原生态系统2.比较同等强度干扰下，草原生态系统和沙漠生态系统恢复力稳定性的高低？虽然草原生态系统较沙漠生态系统的生物种类多，营养结构复杂，但因所处的环境条件适宜，在受到破坏后较容易恢复。比较恢复力稳定性时，除了考虑营养结构的复杂程度外，生态系统所处的环境条件也是一个重要的因素。北极苔原（冬季）北极苔原（夏季）恢复力稳定性较恢复力稳定性较高低要点突破讲练互动要点突破要点一生态系统稳定性的理解和分析1．生态系统稳定性的理解(1)稳定是相对的，总处于动态变化中。(2)结构的相对稳定：动植物种类和数量的相对稳定。(3)功能的相对稳定：物质与能量输入和输出相对平衡，可用下图来表示：2．抵抗力稳定性和恢复力稳定性的关系抵抗力稳定性和恢复力稳定性一般呈负相关，如图：除用上述图解表示外还可以用坐标曲线表示为：特别提醒对于环境条件极其恶劣的生态系统，如苔原，其抵抗力稳定性和恢复力稳定性都较小。例1下列关于生态系统稳定性的叙述，错误的是()A．在一块牧草地上播种杂草形成杂草地后，其抵抗力稳定性提高B．在一块牧草地上通过管理提高某种牧草的产量后，其抵抗力稳定性提高C．在一块牧草地上栽种乔木形成树林后，其恢复力稳定性下降D．一块弃耕后的牧草地上形成灌木林后，其抵抗力稳定性提高【解析】一般地说，生态系统的成分越单纯，营养结构越简单，自动调节能力就越小，抵抗力稳定性就越低。抵抗力稳定性和恢复力稳定性一般呈相反的关系。牧草地上通过管理提高某种牧草的产量，可能会使杂草等其他植物的种类和数量减少，导致抵抗力稳定性降低。【答案】B跟踪训练下列实例中，属于恢复力稳定性的是()A．由于乱砍滥伐，长江流域森林面积急剧减少，引发了百年不遇的洪涝灾害B．当天气干旱时，草原生态系统中的动物种类和数量一般不会有太大的变化C．乡村有一个池塘，每天都有人到池边洗东西，可池水依然清澈如故D．一个相对封闭的生态系统中闯入某大型肉食动物后，生态系统的各成分相互作用，直到恢复为原来的状态解析：选D。本题的分析如下：选项判断理由A不属于稳定性的表现遭到破坏，没有恢复B抵抗力稳定性受到气候干旱的干扰，但保持原状C抵抗力稳定性受到污物的影响，但保持原状D恢复力稳定性系统遭到破坏，最后恢复地球上各种不同类型的生态系统具有不同的调节能力。与农田、草原、冻原等生态系统相比较，热带雨林的自我调节能力特点是()A．种群数量调节能力强，抵抗外界干扰能力弱B．分解力弱，生产力强C．抵抗外界干扰能力强，自我恢复能力弱D．能量流动速度快，物质循环速度慢【解析】热带雨林生物种类繁多，生态系统的成分和营养结构复杂。因此，自我调节能力强，抵抗力稳定性强而恢复力稳定性弱，而且此生态系统与其他生态系统相比，光照较强，气温较高，生产者和分解者的活动均较强，因此物质循环和能量流动速度均较快。【答案】C例2互动探究(1)若在题干草原生态系统中引入新的物种，能否一定增加其自我调节能力？(2)若题干中农田生态系统演替为热带雨林，其恢复力稳定性如何变化？【提示】(1)不一定。(2)减小。跟踪训练下列关于生态系统自我调节能力的叙述中，错误的是()A．在森林中，当害虫增加时食虫鸟也会增多，这样害虫种群的增长就受到抑制，这属于生态系统的负反馈调节B．负反馈调节在生态系统中普遍存在，它是生态系统自我调节能力的基础C．某营养级生物种类增加时，一定能增大生态系统的自我调节能力D．生态系统的自我调节能力不是无限的，当外界干扰因素的强度超过一定限度时，生态系统的自我调节能力会迅速丧失解析：选C。生物种类的增加一般能增加生态系统的稳定性,提高生态系统的自我调节能力。当外来物种入侵时，由于缺少相应的天敌，反而使本地物种减少，自我调节能力降低。讨论：生态系统遭到破坏的原因是什么？是外来的干扰超过了生态系统的自我调节能力的限度。引起生态平衡破坏的因素：①自然因素：地震、海啸、火山、泥石流、流行病等。②人为因素：过度采伐、放牧、捕猎、环境污染等。环境污染自然资源的不合理利用人为因素物种的无节制捕杀和物种的盲目引进生物种类的变化环境因素的变化森林植被破坏土地沙漠化藏羚羊的呼唤垃圾成灾人类对地球的破坏黄土高原过去不仅有茂密的森林，还有茂密的草原。但是，经过几百年的掠夺式开发，盲目砍伐森林和滥垦草原，结果植被破坏殆尽，引起水土流失，因而成为一片荒山秃岭。青山绿水穷山恶水黄土高原的历史变迁想一想：图片中的画面给大家留下了深刻的印象，看来提高生态系统的稳定性势在必行。如果你是环保局长，你将采取什么措施来提高生态系统的稳定性？1.控制对生态系统干扰的程度,对生态系统的利用应该适度,不应超过生态系统的自我调节能力。这一措施主要应该针对哪一类生态系统？恢复力稳定性低的生态系统适量砍伐森林中的树木，森林的结构功能不会破坏，还能促进森林的更新。科学合理的载畜量，不会破坏草原，又可以获得稳定的畜牧产品。适度捕捞海洋系统中成鱼，不仅可以促进海洋鱼类资源的更新，还能不断获得各类产品。1.控制对生态系统干扰的程度,对生态系统的利用应该适度,不应超过生态系统的自我调节能力。2.对人类利用强度较大的生态系统，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。对抵抗力稳定性低的生态系统又该如何？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。进行保护，如建立自然保护区或防护林以增加物种数，提高抵抗力稳定性。农田防护林基础练习•1.在生态系统的下列基本特征中，能成为自我维持基础的是（）•A．物种结构有一定的区域性特征•B．内在的动态发展变化的能力•C．连续的物质交换和能量传递的能力•D．一定的自我调节能力D2.下列哪种措施能提高生态系统的稳定性（）A．减少寄生生物和捕食者的数量B．平衡生产者和消费者的数量C．增加物种的数目D．对生态演替进行限制C3.2002年底“食人鱼”的报道随处可见，外来物种入侵或引种不当，会给当地生态环境造成重大影响，其主要原因是（）A．使入侵地食物链破坏B．会破坏入侵地的非生物因素C．未认识其价值所以人为干扰少D．增加物种多样性，使当地生态平衡更稳定A4、下列生态系统的抵抗力稳定性和恢复力稳定性都比较低的是A.热带雨林B.温带草原C.北极冻原D.温带森林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为了进一步加深对生态系统稳定性的了解，我们可以自制生态瓶，观察其稳定性。设计制作生态瓶(缸),观察其稳定性目标：通过动手自制小型生态瓶(缸)，认真观察记录这一人工生态系统的稳定性。讨论：如何制作小型生态瓶，才能使它在较长时间内维持相对稳定?实验材料:罐头瓶（透明的饮料瓶等），棕色瓶，柳条鱼，小田螺，小虾，水草，浮萍，砂土，池塘水足量,自来水足量。要点三设计并制作小生态瓶1．设计原理：生态系统的物种组成、营养结构和非生物因素与其稳定性密切相关。将少量植物、以该植物为食的动物和其他非