生态系统的稳定性

第5节生态系统的稳定性本节目标：1.理解生态系统稳定性的概念。2.理解抵抗力稳定性和恢复力稳定性概念，二者区别、联系。3.理解对生态系统稳定性的保护。少量砍伐森林中的树木，森林的结构功能不会破坏。草原上适量放养牲畜，草原不至于破坏。适度捕捉生态系统中的动物，也不会导致种群严重减小，更不会灭绝。问题探讨：为什么这些生态系统在受到干扰后，仍能保持相对稳定？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。生态系统的发展趋势：生物多样化；结构复杂化；功能完善化我们把生态系统所具有的保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力，叫做生态系统的稳定性。•本概念的三层含义：•①它是生态系统发到一定阶段的所具有的一种综合能力；•②结构和功能即是生物的种类和数量、能量的输入和输出、物质的输入和输出的相对稳定；•③它包括抵抗力稳定性和恢复力稳定性两部分。生态系统具有自我调节能力为什么生态系统具有稳定性?稳定的生态系统对于生物的生存至关重要。一、生态系统的自我调节能力自我调节有正反馈和负反馈调节。其中，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。草食草动物过度放牧食物短缺意义:生态系统自我调节能力的基础负反馈调节结果:抑制或减弱了最初发生的变化，使生态系统达到或保持稳定。实例一:正反馈湖泊受到了污染鱼类等生物死亡死鱼等生物腐烂（+）实例二：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实例三: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。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，我们可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我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。这种自我调节能力取决于生态系统的自身净化作用和完善的营养结构太湖美现在的太湖这是还是那美丽的太湖吗？生态系统的调节能力是有限的！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。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。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。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一般来说，一个生态系统的抵抗力稳定性与恢复力稳定性一般存在相反关系。抵抗力稳定性恢复力稳定性稳定性生物量、营养结构的复杂程度等人工生态系统，如果没有人为的帮助，其抵抗力稳定性与恢复力稳定性如何？都很低抵抗力稳定性的来源：１生物的种类、数量多，一定外来干扰造成的变化占总量的比例小。２能量流动与物质循环的途径多，一条途径中断后还有其他途径来代替。３生物代谢旺盛，能通过代谢消除各种干扰造成的不利影响。恢复力稳定性的来源：１生物繁殖速度快,产生后代多,能迅速恢复原有的数量。２物种变异能力强，能迅速出现适应新环境的新类型。３生态系统结构简单，生物受到的制约小。生态系统遭到破坏的原因是什么？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。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必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？想一想：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恢复力稳定性的生态系统低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？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。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。农田防护林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。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。提示：在罐头瓶或透明的饮料瓶下边放上沙子，植入水草，装进池塘水（里边有小型动物和藻类植物）放进健康的小鱼。最后，封上生态瓶盖。注意：设计制作生态瓶,观察其稳定性设计要求相关分析小生态瓶中所形成的生态系统,必须是封闭的防止外界生物或非生物因素的干扰投放的生物,必须具有很强的生活力，成分齐全。要能够进行物质循环和能量流动，以免破坏食物链。小生态瓶必须是透明的为里面植物的光合作用提供光,也便于进行观察。生态瓶宜小不宜大，瓶中的水量应为容器的4/5。便于操作；缸内储备一定量的空气将小生态瓶放在有较强散射光的地方。防止水温过高,而使水草死亡。动物不宜太多，个体不宜太大减少对O2的消耗以免破坏食物链。拓展延伸：1.提出与维持生态瓶内稳定性相关的问题,例如：A.生态系统的稳定性与生物种类的多少有关吗？B.生态系统的稳定性与阳光有关系吗？设计制作生态瓶,观察其稳定性2.根据提的问题作出假设3.小组讨论，设计探究方案生态瓶人类能否在生物圈之外建造一个适于人类长期生活的生态系统呢？美国生物圈Ⅱ号实验室为了做人类离开地球能否生存的实验，美国花费2亿美元于1984年建造了一个完全封闭的生态实验基地。由于该实验室是模拟生物圈的结构和功能而建造的，因此叫做“生物圈Ⅱ号”。这是一个钢架结构的玻璃建筑，远远望去仿佛是一个巨大的温室。但是，仅仅过了一年多，这个实验室内的氧气含量大幅度减少，粮食也严重减产，生态系统严重不平衡，这八位科学家只好提前撤出。在巨大的玻璃罩里面，有微型的森林、沙漠、农田、海洋和溪流。1993年1月，八位科学家进入这个实验室。他们计划在完全与外界隔绝的情况下，自己生产食物，喝溪流中的水，吸收植物释放的氧，预计在这个实验室内生活两年。生物圈Ⅱ号的启示“生物圈Ⅱ号”实验说明，我们人类目前对地球的了解还是远远不够的，这证明了在已知的科学技术条件下，人类离开了地球将难以永续生存。同时证明：目前地球仍是人类唯一能依赖与信赖的维生系统。人类应保持对自然的敬畏，不满300万岁的人类想对45亿高龄的地球指手划脚当家作主，为时尚早。人类要避免让生物圈彻底崩溃，否则，人们很可能不会再有下一个五千年文明。小结基础练习•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1、设计并制作生态缸，观察其稳定性设计要求相关分析生态缸需是；防止外界因素的干扰生物的种类要；生物要有很强的生活力能够进行，一定时期内保持稳定；生态缸的材料；为光合作用提供光能；保持缸内的温度；便于观察生态缸在，避免阳光直射防止水温，导致水生植物死亡封闭齐全物质循环和能量流动光线良好的地方2、某生态学家以“保护和利用草原生态系统”为课题，对某草原进行了几项专题研究，并绘制了如下两图。其中：甲图表示一个鼠群迁入一个新的生态系统后的种群增长曲线；乙图表示单位面积的放牧量与生产者的净生产量的关系，图中的虚线代表未放牧时，草原中生产者的净生产量，请据图分析并回答下列问题：（1）草原生态系统与森林生态系统相比较，其自我调节能力较小，原因是。（2）甲图中，最可能表示因种内斗争而限制鼠群数量增长的曲线段是。草原生态系统的营养结构简单C~D①合理确定载牧量，防止过度放牧。②发展季节性放牧。③提倡划区轮牧。（3）适宜的放牧量控制在乙图的b点和c点之间，为什么？（4）如果该草原生态系统的放牧