新版高中生物第5節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性

新知導入

紫莖澤蘭原分布于中美洲，傳入我國后，先是在云南瘋長蔓延，現(xiàn)已擴散至廣西、貴州、四川等多個省份，對當?shù)亓帜?、牧草和農(nóng)作物造成嚴重危害，在《中國第一批外來入侵物種名單》中名列榜首。討論：1.紫莖澤蘭在原產(chǎn)地沒有大肆繁殖，為什么在入侵地可以瘋長蔓延？2.我國曾引入紫莖澤蘭專食性天敵——澤蘭實蠅來防治紫莖澤蘭。澤蘭實蠅也是一種外來生物，對這種方法，你怎么看？

繁殖、適應能力很強，沒有天敵等制約因素。

澤蘭實蠅可以抑制紫莖澤蘭生長，但是澤蘭實蠅是一種外來物種，也有可能影響入侵地的生態(tài)系統(tǒng)，因此在釋放澤蘭實蠅之前，應做好相關(guān)研究，如澤蘭實蠅的生物安全性研究，野外如何布點釋放澤蘭實蠅，定點釋放的蟲量應當為多少等等，即在確保利用澤蘭實蠅的安全性后，再利用它進行防治。

像紫莖澤蘭這樣的入侵種，由于它的繁殖、適應的能力很強，而且沒有天敵等制約因素，因此一旦蔓延，就會嚴重干擾入侵地的生態(tài)系統(tǒng)，破壞生態(tài)平衡。新知導入一、生態(tài)平衡新知講解

1.概念

生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能處于相對穩(wěn)定的一種狀態(tài)。2.特征①結(jié)構(gòu)平衡

生態(tài)系統(tǒng)各組分保持相對穩(wěn)定。②功能平衡生產(chǎn)—消費—分解的生態(tài)過程正常進行，保證了物質(zhì)總在循環(huán)，能量不斷流動，生物個體持續(xù)發(fā)展和更新。③收支平衡生產(chǎn)者在一定時間內(nèi)制造的可供其他生物利用的量，處于比較穩(wěn)定的狀態(tài)。新知講解

由此可見，生態(tài)平衡并不是指生態(tài)系統(tǒng)一成不變，而是一種動態(tài)平衡。那么，這種動態(tài)平衡是通過什么調(diào)節(jié)機制實現(xiàn)的呢？負反饋調(diào)節(jié)新知講解二、負反饋調(diào)節(jié)新知講解1.概念

在一個系統(tǒng)中，系統(tǒng)工作的效果，反過來又作為信息調(diào)節(jié)該系統(tǒng)的工作，并且使系統(tǒng)工作的效果減弱或受到抑制，它可使系統(tǒng)保持穩(wěn)定。2.實例（1）群落內(nèi)部負反饋調(diào)節(jié)的實例兔子數(shù)量增加狼增加草減少，兔的生存空間和資源減少兔子數(shù)量減少草增加，兔的生存空間和資源增加狼增加新知講解草兔狼CBA新知講解（2）群落內(nèi)部負反饋調(diào)節(jié)的實例種群密度降低種群密度升高(郁閉)種子萌發(fā),長成新植株陽光、養(yǎng)料充足火災新知講解

建立模型分析負反饋調(diào)節(jié)的過程草地上草、兔、狼之間負反饋調(diào)節(jié)過程的示意圖：兔子數(shù)量增加狼增加草減少，兔的生存空間和資源減少兔子數(shù)量減少草增加，兔的生存空間和資源增加狼增加原方向發(fā)生偏離負反饋調(diào)節(jié)回到原來方向改邪歸正合作探究補充：正反饋調(diào)節(jié)：1.實例：湖泊受到嚴重污染，魚等生物會因死亡而減少，尸體腐爛，又會進一步加重污染，引起更多的生物死亡，污染更加嚴重2.模型3.結(jié)果：使生態(tài)系統(tǒng)遠離平衡狀態(tài)魚等生物死亡尸體腐爛湖泊污染（+）（+）（+）合作探究正負反饋調(diào)節(jié)模型原方向發(fā)生偏離1.正反饋調(diào)節(jié)更加偏離錯上加錯原方向發(fā)生偏離回到原來方向改邪歸正2.負反饋調(diào)節(jié)新知講解3.負反饋調(diào)節(jié)意義

負反饋調(diào)節(jié)在生態(tài)系統(tǒng)中普遍存在，是生態(tài)系統(tǒng)具備自我調(diào)節(jié)能力的基礎(chǔ)。

正是由于生態(tài)系統(tǒng)具有自我調(diào)節(jié)能力，生態(tài)系統(tǒng)才能維持相對穩(wěn)定！新知講解三、生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性新知講解1.概念

生態(tài)系統(tǒng)維持或恢復自身結(jié)構(gòu)與功能處于相對平衡狀態(tài)的能力。3.生態(tài)系統(tǒng)具有穩(wěn)定性的原因生態(tài)系統(tǒng)具有一定的自我調(diào)節(jié)能力

補充：生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力的基礎(chǔ)是負反饋調(diào)節(jié)

生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力是有限的

當外界干擾因素的強度超過一定限度時，生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性急劇下降，生態(tài)平衡遭破壞2.兩個方面抵抗力穩(wěn)定性和恢復力穩(wěn)定性新知講解實例：我國西北的黃土高原

黃土高原經(jīng)過幾百年的掠奪式開發(fā)，植被破壞造成水土流失，成為一片荒山禿嶺。新知講解四、抵抗力穩(wěn)定性與恢復力穩(wěn)定性新知講解1.抵抗力穩(wěn)定性（1）概念

生態(tài)系統(tǒng)抵抗外界干擾并使自身結(jié)構(gòu)與功能保持原狀(不受損害)的能力蝗蟲采食下，草原再生能力增強干旱時樹木擴展根系新知講解（2）特點①一般來說，生態(tài)系統(tǒng)中的組分越多，食物網(wǎng)越復雜，其自我調(diào)節(jié)能力越強，抵抗力穩(wěn)定性就越越高；②生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)是有限的。例如：熱帶雨林中，動植物種類繁多，營養(yǎng)結(jié)構(gòu)非常的復雜，假如其中某種生物大量減少，它在食物網(wǎng)中的位置還可以由這個營養(yǎng)級的多種生物來代替，整個生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能仍然能夠維持在相對穩(wěn)定的狀態(tài)；新知講解

思考：人工林和天然林相對，抵抗力穩(wěn)定性是高還是低？為什么？

低；因為相比之下人工林組成成分少，食物網(wǎng)簡單，自我調(diào)節(jié)能力弱，抵抗力穩(wěn)定性低。新知講解2.恢復力穩(wěn)定性（1）概念

生態(tài)系統(tǒng)在受到外界干擾因素的破壞后恢復到原狀的能力；野火燒不盡，春風吹又生污染后，經(jīng)治理的河流（2）特點生態(tài)系統(tǒng)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。新知講解3.抵抗力穩(wěn)定性和恢復力穩(wěn)定性比較人工林生物種類_____營養(yǎng)結(jié)構(gòu)_____自我調(diào)節(jié)能力_____抵抗力穩(wěn)定性_____恢復力穩(wěn)定性_____熱帶雨林生物種類_____營養(yǎng)結(jié)構(gòu)_____自我調(diào)節(jié)能力_____抵抗力穩(wěn)定性_____恢復力穩(wěn)定性_____少簡單弱低高多復雜強高低新知講解

抵抗力穩(wěn)定性恢復力穩(wěn)定性區(qū)別實質(zhì)保持自身結(jié)構(gòu)和功能相對穩(wěn)定恢復自身結(jié)構(gòu)和功能相對穩(wěn)定核心影響因素抵抗干擾，保持原狀受到破壞，恢復原狀生態(tài)系統(tǒng)中組分越多，食物網(wǎng)越復雜，其自我調(diào)節(jié)能力就越強，抵抗力穩(wěn)定性越高生態(tài)系統(tǒng)中組分越少，營養(yǎng)結(jié)構(gòu)越簡單，恢復力穩(wěn)定性越高抵抗力穩(wěn)定性穩(wěn)定性營養(yǎng)結(jié)構(gòu)復雜程度一般為負相關(guān)關(guān)系恢復力穩(wěn)定性新知講解特例：

北極凍原生態(tài)系統(tǒng)，動植物種類稀少，營養(yǎng)結(jié)構(gòu)簡單，其中生產(chǎn)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(tài)系統(tǒng)就會崩潰。北極凍原生態(tài)系統(tǒng)抵抗力穩(wěn)定性和恢復力穩(wěn)定性都低。新知講解生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的數(shù)學模型①圖中兩條虛線之間的部分表示_______________________；②y表示一個外來干擾使之偏離這一范圍的大小，

y值大，說明抵抗力穩(wěn)定性____，反之，抵抗力穩(wěn)定性____；

如受到相同干擾時，草原生態(tài)系統(tǒng)的y值____熱帶雨林生態(tài)系統(tǒng)；③x表示恢復到原狀態(tài)所需的時間，

x值大，說明恢復力穩(wěn)定性____，反之，恢復力穩(wěn)定性____；④曲線與正常范圍之間所夾的面積作為總穩(wěn)定性的定量指數(shù)（TS）,TS越大，說明這個生態(tài)系統(tǒng)的總穩(wěn)定性越_____；生態(tài)系統(tǒng)功能的正常作用范圍弱強大于弱強弱課堂練習在個體水平穩(wěn)態(tài)的維持上，有沒有類似生態(tài)系統(tǒng)抵抗力穩(wěn)定性和恢復力穩(wěn)定性的情況？

人體在遇到病原體入侵時，免疫系統(tǒng)會抵抗病原體的入侵，這與生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性相似；人體也有恢復穩(wěn)態(tài)的機制和趨勢，在大病初愈時，有些功能需要恢復到正常水平，這與恢復力穩(wěn)定性相似。新知講解研究不同生態(tài)系統(tǒng)在抵抗力穩(wěn)定性和恢復力穩(wěn)定性兩方面存在的差別，對自然生態(tài)系統(tǒng)的利用和保護有什么意義？

在利用自然生態(tài)系統(tǒng)時，要根據(jù)不同類型生態(tài)系統(tǒng)抵抗力穩(wěn)定性的差異，合理控制對生態(tài)系統(tǒng)的干擾強度，干擾不能超過生態(tài)系統(tǒng)抵抗力穩(wěn)定性的范圍；在保護自然生態(tài)系統(tǒng)時，要根據(jù)不同類型生態(tài)系統(tǒng)恢復力穩(wěn)定性的差異，合理確定保護對策，如采取封育措施，補充相應的物質(zhì)、能力，修補生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，增強生態(tài)系統(tǒng)的恢復力；旁欄思考五、提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性新知講解（一）提高生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的原因處于平衡生態(tài)系的生態(tài)系統(tǒng)能夠使人類生活與生產(chǎn)的環(huán)境保持穩(wěn)定大興安嶺森林呼倫貝爾草原可以持續(xù)不斷地滿足人類生活所需新知講解(二）提高生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施1.控制對生態(tài)系統(tǒng)的干擾強度，在不超過生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力的范圍內(nèi)，合理適度利用生態(tài)系統(tǒng)；合理放牧封山育林新知講解2.對人類利用強度較大的生態(tài)系統(tǒng)，應給予相應的物質(zhì)、能量的投入，保證生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)與功能的協(xié)調(diào)農(nóng)田施肥防護欄控制蟲害新知講解討論1：

物種多樣性及經(jīng)濟效益角度:可以間種其他樹種及一些經(jīng)濟作物，適當增加草本和灌木數(shù)量；

從保持土壤肥力角度：土壤中接種固氮菌；合作探究設計提高生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的方案

桉樹林是我國西南地區(qū)重要的經(jīng)濟林。大面積種植核樹林的生態(tài)問題已引起廣泛關(guān)注。例如，結(jié)構(gòu)單一的同齡純林對環(huán)境變化的抵抗力差;人工桉樹林下植被稀少。出現(xiàn)水土流失等問題;有的桉樹林里鳥類絕跡。研究發(fā)現(xiàn)，在某地人工桉樹林中，喬木層桉樹占絕對優(yōu)勢;灌木層、草本層的物種豐富度則與桉樹密度有關(guān);桉樹密度為750株/hm2'時，灌木層有17個物種，草本層物種也較豐富;桉樹密度高達1000株/hm2時，灌木層和草本層物種均減少。討論1.結(jié)合上述信息，并查閱有關(guān)資料，與小組同學討論提高人工桉樹林穩(wěn)定性的措施。討論時，應重點考慮如何提高生態(tài)系統(tǒng)的物種多樣性、結(jié)構(gòu)復雜性，并兼顧人工林的經(jīng)濟效益與當?shù)厣鷳B(tài)保護之間的平衡。2，桉上述思路，選擇一個自己比較熟悉的生態(tài)系統(tǒng)，如退耕還林、還草、還湖過程中新形成的森林、草原、湖泊生態(tài)系統(tǒng)，城市建設中興建的森林公國或濕地生態(tài)系統(tǒng)，查閱資料，設計提高其穩(wěn)定性的方案。六、設計制作生態(tài)缸，觀察其穩(wěn)定性探究實踐1.基本原理

在有限的空間內(nèi)，依據(jù)生態(tài)系統(tǒng)原理，將生態(tài)系統(tǒng)的基本成分進行組織，構(gòu)建一個人工微生態(tài)系統(tǒng)是可能的。要使人工微生態(tài)系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)，在設計時還要考慮系統(tǒng)內(nèi)組分及營養(yǎng)級之間的合適比例。應該注意，人工生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性是有條件的，也可能是短暫的探究實踐設計要求相關(guān)分析生態(tài)缸必須是封閉的生態(tài)缸中的生物必須有很強的生活能力，且成分要齊全生態(tài)缸的材料必須透明要采用散射光生態(tài)缸中的水不滿，留一定空間選擇的動物不宜太多，不宜太大防止外界生物或非生物因素的干擾保證物質(zhì)循環(huán)和能量流動，在一定時期內(nèi)保持穩(wěn)定為光合作用提供光照，同時便于觀察使缸內(nèi)儲備一定量的空氣減少對氧氣的消耗防止水溫過高導致水生植物死亡2.設計要求探究實踐（1）設計一份觀察記錄表，定期觀察，同時做好觀察記錄，內(nèi)容包括植物、動物的生活情況，水質(zhì)情況（由顏色變化進行判別）及基質(zhì)變化等；（2）觀察指標為：生態(tài)缸中生物的生存狀況和存活時間，進而了解生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性及影響穩(wěn)定性的因素；（3）如果發(fā)現(xiàn)生態(tài)缸中的生物已經(jīng)全部死亡，說明此時該生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性已被破壞，記錄下發(fā)現(xiàn)的時間。（4）依據(jù)觀察記錄，對不同生態(tài)缸進行比較、分析，說明生態(tài)缸中生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性差異的原因。探究實踐3.注意事項4.結(jié)論（1）人工生態(tài)系統(tǒng)可以保持較長時間的相對穩(wěn)定但不是永久（2）人工生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性是有條件的探究實踐探究實踐1.生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能處于相對穩(wěn)定的一種狀態(tài)，就是生態(tài)平衡。它具有結(jié)構(gòu)平衡、功能平衡和收支平衡的特征。2.負反饋調(diào)節(jié)是生態(tài)系統(tǒng)具備自我調(diào)節(jié)能力的基礎(chǔ)。3.生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性是其維持或恢復自身結(jié)構(gòu)與功能處于相對平衡狀態(tài)的能力。4.生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性包括抵抗力穩(wěn)定性和恢復力穩(wěn)定性。5.一般來說，生態(tài)系統(tǒng)中的組分越多，食物網(wǎng)越復雜，其自我調(diào)節(jié)能力越強，抵抗力穩(wěn)定性就越高，恢復力穩(wěn)定性就越低。作業(yè)布置

判斷對錯1．一般地說，