新教材高中生物選擇性必修2課件4：3 5 生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性(人教版)

第5節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性

紫莖澤蘭薇甘菊空心蓮子草豚草毒麥互花米草飛機(jī)草鳳眼蓮石矛蔗扁蛾濕地松粉蚧強(qiáng)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(chǎn)于中美洲。傳入我國后，先是在云南瘋長蔓延，現(xiàn)已擴(kuò)散至廣西、貴州、四川等多個(gè)省份，對(duì)當(dāng)?shù)亓帜尽⒛敛莺娃r(nóng)作物造成嚴(yán)重危害。為什么紫莖澤蘭在原產(chǎn)地沒有大肆繁殖，在入侵地可以瘋長蔓延？適應(yīng)、繁殖能力強(qiáng)，沒有天敵等制約因素生態(tài)平衡與生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性【負(fù)反饋】在一個(gè)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限制，它可使系統(tǒng)保持穩(wěn)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(fā)生偏離生態(tài)平衡與生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性種群密度降低種群密度升高(郁閉)種子萌發(fā)，幼苗迅速成長光照充足、無機(jī)養(yǎng)料增多森林火災(zāi)負(fù)反饋調(diào)節(jié)的意義：負(fù)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)。森林火災(zāi)災(zāi)后的恢復(fù)請(qǐng)闡述如圖草原生態(tài)系統(tǒng)的負(fù)反饋調(diào)節(jié)過程。生態(tài)平衡與生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性【生態(tài)平衡】生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能處于相對(duì)穩(wěn)定的一種狀態(tài)。（1）結(jié)構(gòu)平衡（2）功能平衡（3）收支平衡特征負(fù)反饋調(diào)節(jié)生態(tài)平衡（1）結(jié)構(gòu)平衡：生態(tài)系統(tǒng)各組分保持相對(duì)穩(wěn)定。（2）功能平衡：生產(chǎn)—消費(fèi)—分解的生態(tài)過程正常進(jìn)行，保證了物質(zhì)總在循環(huán)，能量不斷流動(dòng)，生物個(gè)體持續(xù)發(fā)展和更新。（3）收支平衡：在生態(tài)系統(tǒng)中，生產(chǎn)者在一定時(shí)間內(nèi)制造的可供其他生物利用的有機(jī)物的量，處于比較穩(wěn)定的狀態(tài)。生態(tài)平衡與生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性生態(tài)系統(tǒng)維持或恢復(fù)自身結(jié)構(gòu)和功能處于相對(duì)平衡狀態(tài)的能力。自我調(diào)節(jié)能力是有限的生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性自我調(diào)節(jié)能力負(fù)反饋調(diào)節(jié)原因基礎(chǔ)生態(tài)平衡與生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性埃爾頓的論據(jù)1.研究證明，兩個(gè)或少數(shù)物種相互作用的數(shù)學(xué)模型不易達(dá)到穩(wěn)定的局面。2.高斯對(duì)原生動(dòng)物的實(shí)驗(yàn)證明，物種組成簡單的群落要比組成復(fù)雜的群落易于滅絕。同時(shí)，為了使捕食者和獵物能夠共存，需要一定的復(fù)雜環(huán)境。3.只有少數(shù)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(tài)系統(tǒng)的動(dòng)蕩。4.在物種組成簡單的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中，特別是農(nóng)作物單一種植的生態(tài)系統(tǒng)，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(dǎo)致病蟲害的大發(fā)生。5.與溫帶和亞極地的生態(tài)系統(tǒng)相比，在高度多樣的熱帶生態(tài)系統(tǒng)中，種群密度的波動(dòng)對(duì)其穩(wěn)定性的影響較小。6.大量使用農(nóng)藥大大地簡化了群落的結(jié)構(gòu)。由于某些捕食者種群的喪失，導(dǎo)致了被捕食者過量繁殖。這種情形在農(nóng)田和果園生態(tài)系統(tǒng)中常常出現(xiàn)。物種少，結(jié)構(gòu)簡單，受到外界干擾，不易維持穩(wěn)定生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性與結(jié)構(gòu)復(fù)雜性的關(guān)系生態(tài)平衡與生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性梅和皮姆的論據(jù)

梅以多物種隨機(jī)集合的食物網(wǎng)為模型群落，研究其局域穩(wěn)定性，即生態(tài)系統(tǒng)在經(jīng)受小的干擾后回到原狀的能力，其結(jié)論是局域穩(wěn)定性隨復(fù)雜性增加而降低。皮姆則以模型群落為研究對(duì)象，研究其經(jīng)受大而持久的干擾后恢復(fù)到原狀的能力，即全域穩(wěn)定性，結(jié)果是全域穩(wěn)定性一般隨復(fù)雜性增加而下降。1982年他還以三和四個(gè)營養(yǎng)級(jí)的模型群落為對(duì)象，研究群落在受到干擾后，恢復(fù)到原初狀態(tài)所需要的時(shí)間。結(jié)果發(fā)現(xiàn)恢復(fù)時(shí)間隨復(fù)雜性的增加而增加，因而生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)力隨復(fù)雜性的增加而降低。物種多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，受到外界干擾，不易恢復(fù)原狀抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性1.抵抗力穩(wěn)定性：生態(tài)系統(tǒng)抵抗外界干擾并使自身的結(jié)構(gòu)與功能保持原狀（不受損害）的能力。2.恢復(fù)力穩(wěn)定性：生態(tài)系統(tǒng)在受到外界干擾因素的破壞后恢復(fù)到原狀的能力。蝗蟲采食下，草原植物再生能力增強(qiáng)干旱時(shí)樹木擴(kuò)展根系的分布空間生態(tài)系統(tǒng)中的組分越多食物網(wǎng)越復(fù)雜自我調(diào)節(jié)能力就越強(qiáng)抵抗力穩(wěn)定性就越高熱帶雨林動(dòng)植物種類繁多，營養(yǎng)結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，假如其中的某種植食性動(dòng)物大量減少，它在食物網(wǎng)中的位置還可以由這個(gè)營養(yǎng)級(jí)的多種生物來代替，整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能仍然能夠維持在相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性生態(tài)系統(tǒng)中的組分越少食物網(wǎng)越簡單自我調(diào)節(jié)能力就越弱抵抗力穩(wěn)定性就越低北極凍原生態(tài)系統(tǒng)中，動(dòng)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(gè)生態(tài)系統(tǒng)就會(huì)崩潰。抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性用數(shù)學(xué)模型來表示兩種穩(wěn)定性的關(guān)系。抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性抵抗力穩(wěn)定性穩(wěn)定性營養(yǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度一般為負(fù)相關(guān)關(guān)系恢復(fù)力穩(wěn)定性環(huán)境惡劣地帶的生態(tài)系統(tǒng)（北極凍原、荒漠)，往往恢復(fù)力穩(wěn)定性和抵抗力穩(wěn)定性都比較弱。抵抗力穩(wěn)定性、恢復(fù)力穩(wěn)定性和總穩(wěn)定性之間的關(guān)系圖中兩條虛線之間的部分表示生態(tài)系統(tǒng)功能正常的作用范圍。____表示一個(gè)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(wěn)定性的定量指標(biāo)。____可以表示恢復(fù)到原狀態(tài)所需的時(shí)間。大小可以作為恢復(fù)力穩(wěn)定性的定量指標(biāo)。____表示曲線與正常范圍之間所圍成的面積，可作為總穩(wěn)定性的定量指標(biāo)。mnTS抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性生態(tài)系統(tǒng)在受到不同的干擾（破壞）后，其恢復(fù)速度與恢復(fù)時(shí)間是不一樣的。如果河流與土壤被有毒物質(zhì)輕微污染，通過自身的凈化作用，可以很快恢復(fù)到接近原來的狀態(tài)；如果被有毒物質(zhì)重度污染，自身的凈化作用已不足以消除大部分有毒物質(zhì)，這些河流或土壤的恢復(fù)力穩(wěn)定性就被破壞了。熱帶雨林在遭到嚴(yán)重砍伐，草原經(jīng)過極度放牧后，它們恢復(fù)原狀的時(shí)間漫長，難度極大!抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)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(duì)生態(tài)系統(tǒng)的干擾強(qiáng)度給予相應(yīng)的物質(zhì)、能量的投入措施原則對(duì)過度利用的森林與草原，首先應(yīng)封育，待恢復(fù)到較好狀態(tài)時(shí)再適度利用。為使單一作物的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)保持穩(wěn)定，需要不斷施肥、灌溉、控制病蟲害；人工建造“生態(tài)屏障”；建造"三北"防護(hù)林，有效地防風(fēng)阻沙，保護(hù)草原與農(nóng)田。設(shè)計(jì)制作生態(tài)缸，觀察其穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)原理：生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與它的物種組成、營養(yǎng)結(jié)構(gòu)、非生物因素密切相關(guān)；必須考慮物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的相對(duì)平衡。設(shè)計(jì)要求分析生態(tài)缸是封閉的防止外界生物或非生物因素的干擾生態(tài)缸中投放的幾種生物必須具有很強(qiáng)的生活力，成分齊全(要有生產(chǎn)者\(yùn)消費(fèi)者\(yùn)分解者)生態(tài)缸中能夠進(jìn)行物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)，在一定時(shí)期內(nèi)保持穩(wěn)定生態(tài)缸的材料須透明為光合作用提供光能；保持生態(tài)缸內(nèi)溫度；便于觀察生態(tài)缸宜小不宜大，缸中水量應(yīng)占其容積的4/5，要留一定空間便于操作，缸內(nèi)儲(chǔ)備一定量的空氣生態(tài)缸的采光用較強(qiáng)的散射光防止水溫過高，導(dǎo)致水生植物死亡選擇的動(dòng)物不宜太多，個(gè)體不宜太大減少對(duì)O2消耗，防止生產(chǎn)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(dòng)物棲息的場所。倒入自來水：向缸內(nèi)倒入自來水，水位高5～10cm，在水中放幾塊鵝卵石制作生態(tài)缸框架：用玻璃板和粘膠制作缸底部的鋪墊：在生態(tài)缸內(nèi)底部的一側(cè)鋪墊幾塊石塊，再鋪上一層顆粒較細(xì)的沙土，沙土上鋪一層含腐殖質(zhì)較多的土，使鋪墊好的土和石塊整體呈坡狀設(shè)計(jì)制作生態(tài)缸，觀察其穩(wěn)定性放假山石：將生態(tài)缸放置于室內(nèi)通風(fēng)、光線良好的地方，但要避免陽光直接照射小動(dòng)物棲息的場所。觀察記錄：觀察生態(tài)缸內(nèi)生物種類及數(shù)量的變化，并進(jìn)行記錄放入植物和動(dòng)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(jìn)行種植，放入鼠婦、蛐蜓、蚯蚓、蝸牛等小動(dòng)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?shù)刃?dòng)物移置生態(tài)缸：用粘膠封上生態(tài)缸蓋設(shè)計(jì)制作生態(tài)缸，觀察其穩(wěn)定性課堂小結(jié)課堂練習(xí)如圖表示正常生態(tài)系統(tǒng)受到一定程度的干擾后，生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的變化。下列說法錯(cuò)誤的是（）A.在受到干擾之前，曲線在正常范圍內(nèi)波動(dòng)是由于該生態(tài)系統(tǒng)具有自我調(diào)節(jié)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(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性越高C.S2所代表的面積越大，生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)力穩(wěn)定性越高D.S3所代表的面積越小，生