2018-2019学年高二生物人教版必修3课件：5.5生态系统的稳定性

第 5节
生态系统的稳定性
1.阐明生态系统的自我调节能力。 2.举例说明抵抗力稳定性和恢复力稳定性。 3.概述提高生态系统稳定性的措施。 4.设计并制作生态缸,观察其稳定性。 5.认同生态系统稳定性的重要性,关注人类活动对生态系统稳定 性的影响。
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一、生态系统的稳定性的概念 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, 叫做生态系统的稳定性。
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三Байду номын сангаас
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一、生态系统稳定性的概念 1.生态系统达到相对稳定的前提条件 只有当生态系统发展到一定阶段,它的生产者、消费者和分解者 三大类群齐全,能量的输入和输出保持稳定,物质的输入和输出相 对平衡时才表现出来。这一阶段就是生态系统的成熟阶段。 2.稳定性的表现 (1)结构相对稳定:生态系统中动植物种类及数量一般不会有太大 的变化,一般相关种群数量呈现周期性变化,可用下图曲线表示:
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特别提醒制作生态缸必须具备的条件: (1)生态系统的四种成分齐全; (2)合理构建食物链和食物网,不同营养级生物之间的比例合适; (3)能量流动和物质循环正常进行; (4)放在阳光下。
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负反馈调节 生态系统自我调节能力的基 作 础,能使生态系统达到和保持 用 平衡 结 抑制或减弱最初发生变化的 果 那种成分所发生的变化 实 例 图 示
正反馈调节 使生态系统远离平衡状态 加速最初发生变化的那种成 分所发生的变化
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四、生态缸的设计制作及结果的观察与分析 1.制作小生态缸的目的:探究生态系统保持相对稳定的条件。 2.小生态缸的设计要求及分析
(2)功能相对稳定:生物群落的能量输入与输出相对平衡,物质的 输入与输出保持相对平衡。
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特别提醒①保持自身结构和功能的相对稳定,即抵抗力稳定性。 其核心是抵抗干扰,保持原状的能力。 ②恢复自身结构和功能的相对稳定,即恢复力稳定性。其核心是 遭到破坏后,恢复原状。 ③任何一个成熟的生态系统,都同时具备抵抗力稳定性和恢复力 稳定性。 ④生态系统的稳定性指的是生态系统的一种能力或特性,而不是 一种状态。
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(3)x可以表示恢复到原状态所需的时间:x越大,表示恢复原貌的 难度越大,反之,恢复原貌的难度越小。 (4)TS表示曲线与正常范围之间所围成的面积,可作为总稳定性 的定量指标,这一面积越大,即x与y越大,则说明这个生态系统的总 稳定性越低或破坏的程度越大。
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三、生态系统稳定性原理 生态系统之所以具有抵抗力稳定性,是因为生态系统内部具有一 定的自我调节能力,而自我调节能力又取决于生态系统自身的净化 能力(抗污染)和完善的营养结构(抗干扰)。净化作用包括物理沉降、 化学分解和生物分解三个方面。完善的营养结构使生态系统具有 一种负反馈调节机制,进而抵抗外界干扰,维持自身稳定。
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二、图解生态系统抵抗力稳定性、恢复力稳定性和总稳定性的 关系
(1)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。 (2)y表示一个外来干扰使之偏离这一范围的大小,偏离的大小可 以作为抵抗力稳定性的定量指标,偏离大说明抵抗力稳定性弱;反 之,抵抗力稳定性强。如热带雨林与草原生态系统相比,受到相同 干扰,草原生态系统的y值要大于热带雨林的y值。
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三、生态系统稳定性的种类 1.抵抗力稳定性 (1)概念:生态系统抵抗外界干扰并使自身结构和功能保持原状 (不受损害)的能力,叫做抵抗力稳定性。 (2)原因:生态系统内部具有一定的自我调节能力。 (3)调节规律:生态系统的营养结构越简单,自我调节能力越弱,抵 抗力稳定性就越低;生态系统中的组分越多,食物网越复杂,其自我 调节能力就越强,抵抗力稳定性就越高。 2.恢复力稳定性 (1)概念:生态系统在受到外界干扰因素破坏后恢复到原状的能力, 叫做恢复力稳定性。 (2)一般环境条件越好,恢复力稳定性越高,反之,越低。生态系统 在受到不同的干扰(破坏)后,其恢复速度与恢复时间是不一样的。
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二、生态系统的自我调节能力 1.生态系统之所以能维持相对稳定,是由于生态系统具有自我调 节能力。 2.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。生物群落内部以及生物群落与无机环境间都存在负反 馈调节。 3.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,生态系 统就到了难以恢复的程度,最终造成生态系统的崩溃。
设计要求 生态缸必须是封闭的 生态缸中投放的几种生物必须具有 很强的生活力,成分齐全(具有生产 者、消费者和分解者) 生态缸的材料必须透明 生态缸中的水量不能超过其容积的 4/5,要留出一定的空间
相关分析 防止外界生物因素或非生 物因素的干扰 生态缸中能够进行物质循 环和能量流动,在一定时期 内保持相对稳定 为光合作用提供光能;便于 观察 便于操作;缸内储备一定量 的空气
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设计要求 生态缸的采光用较强的散射光,避 免阳光直射
相关分析 防止水温过高导致水生植 物死亡
可通过观察动植物生活情况、水质变化等来判断生态系统的稳 定性。 生态缸中虽然成分齐全,各成分间可以进行能量流动和物质循环, 但由于生态缸中生态系统过于简单,自我调节能力极差,所以稳定 性极易遭到破坏,因此只能保持一定时间。如果生态缸是一个开放 的系统,则可改善上述情况,在没有巨大外界环境干扰的情况下会 长期保持相对稳定。
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四、提高生态系统的稳定性 一方面要控制对生态系统的干扰程度,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;另一方面,对人类利用强度 较大的生态系统,应实施相应物质和能量的投入,保证生态系统内 部结构和功能的协调。
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我国的黄土高原最初是一个森林茂密、郁郁葱葱、山清水秀之 处,后来由于人们乱砍滥伐,使生态系统遭到破坏,变成了不毛之地。 近十几年来,政府不断对黄土高原进行治理,生态环境有所改善。 但还远远没有恢复原貌。试分析以上现象说明了什么问题。 提示:生态系统的自我调节能力是有一定限度的,当外界干扰因 素超过这个限度时,生态系统的相对稳定状态就遭到破坏。因为破 坏程度极其严重,所以恢复到原状的难度极大,需要的时间极其漫 长。