第5章第5节生态系统的稳定性

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。
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。 恢复力稳定性较 高 恢复力稳定性较 低
北极苔原（夏季）
北极苔原（冬季）
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。 稳 定 性 抵抗力 稳定性
恢复力 稳定性
生物量、营养结构的复杂程度等
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。
课堂巩固：
人工林生态系统 那么，恢复力稳定性又是谁高谁低呢？ 1. 比较森林生态系统和人工林生态系统抵抗力 人工林，因为人工林的生物种类少，营养 为什么？ 稳定性的高低？ 结构简单，如果遭到破坏，比较容易恢复。
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。
森林植被破坏
人类对地 球的破坏
土地沙漠化
藏羚羊的呼唤
垃圾成灾
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。
想一想：
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。
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
生态系统稳定性的概念 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。
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。 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。
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
生态系统抵抗力稳定性、恢复力稳定性和总稳定性的关系
• 图中两条虚线之间的部分表示生态系统功能正常的作用范围，当 一个扰动偏离这个范围时，偏离的大小y可以作为抵抗力稳定性 的定量指标，而恢复到原状所需要的时间x可以作为恢复力大小 的定量指标。曲线与正常范围之间所夹的面积则可以作为总稳定 性的定量指标(TS)，这一面积越大，说明这个生态系统的总稳定 性越低。
错上加错
负反馈调节 发生偏离
原方向
回到原来, 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。
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。 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。
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?
设计并制作生态缸，观察其稳定性
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。
火山爆发
泥石流
地震
洪水
②人为因素：过度采伐、放牧、捕 猎、环境污染等。
环境污染
人 为 因 素
环境因素 的变化
自然资源的不合理利用
生物种类的 物种的无节制捕杀和物 变化 种的盲目引进
自动调节能力小，抵抗力稳定性低。
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
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？
这一措施主要应该针对 恢复力稳定性 低 的生态系统
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。
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？
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。
美国生物圈Ⅱ号实验室
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
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。
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） 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。 （遭到破坏，恢复原状）
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。
小结
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
生态平衡是状态 生态系统的稳定性是一种能力。 结构稳定：生产者，消费者，分解者的 种类和数量保持动态的平衡； 功能稳定：物质和能量的输入和输出基本 相等，保持相对稳定
一、生态系统的自我调节能力
稳定的生态系统对于生物的生存至关重要。
为什么生态系统具有稳定性? 生态系统具有自我调节能力
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。
设计要求 生态缸需是
封闭
相关分析 ； 防止外界因素的干扰 能够进行 物质循环和能量流动， 一定时期内保持稳定； ； 为光合作用提供光能；保 持缸内的温度；便于观察 防止水温，导致水生植物 死亡
生物的种类要 齐全 ； 生物要有很强的生活力 生态缸的材料
生态缸在 光线良好的地方 ， 避免阳光直射
生态瓶
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 种类稀少，营养结构简单。其中生产者主 生物种类多吗？营养结构如何？ 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？
负反馈调节
实例一: 食物短缺
草
过度放牧
食草动物
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。 意义:生态系统自我调节能力的基础
实例二：
正反馈
（ + ）
湖泊受到了污染
+
鱼类等生物死亡
结果：
死鱼等生物腐烂
使生态系统常常远离稳态，对生态系统 有极大破坏作用。
正反馈调节
更加偏离
发生偏离
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
森林生态系统
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？
草原生态系统
沙漠生态系统
2.虽然草原生态系统较沙漠生态系统的生物 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？ 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。