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

新知導(dǎo)入

紫莖澤蘭原分布于中美洲，傳入我國(guó)后，先是在云南瘋長(zhǎng)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?、牧草和農(nóng)作物造成嚴(yán)重危害，在《中國(guó)第一批外來(lái)入侵物種名單》中名列榜首。討論：1.紫莖澤蘭在原產(chǎn)地沒(méi)有大肆繁殖，為什么在入侵地可以瘋長(zhǎng)蔓延？2.我國(guó)曾引入紫莖澤蘭專(zhuān)食性天敵——澤蘭實(shí)蠅來(lái)防治紫莖澤蘭。澤蘭實(shí)蠅也是一種外來(lái)生物，對(duì)這種方法，你怎么看？

繁殖、適應(yīng)能力很強(qiáng)，沒(méi)有天敵等制約因素。

澤蘭實(shí)蠅可以抑制紫莖澤蘭生長(zhǎng)，但是澤蘭實(shí)蠅是一種外來(lái)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(shí)蠅之前，應(yīng)做好相關(guān)研究，如澤蘭實(shí)蠅的生物安全性研究，野外如何布點(diǎn)釋放澤蘭實(shí)蠅，定點(diǎn)釋放的蟲(chóng)量應(yīng)當(dāng)為多少等等，即在確保利用澤蘭實(shí)蠅的安全性后，再利用它進(jìn)行防治。

像紫莖澤蘭這樣的入侵種，由于它的繁殖、適應(yīng)的能力很強(qiáng)，而且沒(méi)有天敵等制約因素，因此一旦蔓延，就會(huì)嚴(yán)重干擾入侵地的生態(tài)系統(tǒng)，破壞生態(tài)平衡。新知導(dǎo)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(duì)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(duì)穩(wěn)定。②功能平衡生產(chǎn)—消費(fèi)—分解的生態(tài)過(guò)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收支平衡生產(chǎn)者在一定時(shí)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(jiàn)，生態(tài)平衡并不是指生態(tài)系統(tǒng)一成不變，而是一種動(dòng)態(tài)平衡。那么，這種動(dòng)態(tài)平衡是通過(guò)什么調(diào)節(jié)機(jī)制實(shí)現(xiàn)的呢？負(fù)反饋調(diào)節(jié)新知講解二、負(fù)反饋調(diào)節(jié)新知講解1.概念

在一個(gè)系統(tǒng)中，系統(tǒng)工作的效果，反過(guò)來(lái)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(shí)例（1）群落內(nèi)部負(fù)反饋調(diào)節(jié)的實(shí)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(fù)反饋調(diào)節(jié)的實(shí)例種群密度降低種群密度升高(郁閉)種子萌發(fā),長(zhǎng)成新植株陽(yáng)光、養(yǎng)料充足火災(zāi)新知講解

建立模型分析負(fù)反饋調(diào)節(jié)的過(guò)程草地上草、兔、狼之間負(fù)反饋調(diào)節(jié)過(guò)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(fù)反饋調(diào)節(jié)回到原來(lái)方向改邪歸正合作探究補(bǔ)充：正反饋調(diào)節(jié)：1.實(shí)例：湖泊受到嚴(yán)重污染，魚(yú)等生物會(huì)因死亡而減少，尸體腐爛，又會(huì)進(jìn)一步加重污染，引起更多的生物死亡，污染更加嚴(yán)重2.模型3.結(jié)果：使生態(tài)系統(tǒng)遠(yuǎn)離平衡狀態(tài)魚(yú)等生物死亡尸體腐爛湖泊污染（+）（+）（+）合作探究正負(fù)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(cuò)上加錯(cuò)原方向發(fā)生偏離回到原來(lái)方向改邪歸正2.負(fù)反饋調(diào)節(jié)新知講解3.負(fù)反饋調(diào)節(jié)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)。

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(duì)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(fù)自身結(jié)構(gòu)與功能處于相對(duì)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(bǔ)充：生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力的基礎(chǔ)是負(fù)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(dāng)外界干擾因素的強(qiáng)度超過(guò)一定限度時(shí)，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(gè)方面抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性新知講解實(shí)例：我國(guó)西北的黃土高原

黃土高原經(jīng)過(guò)幾百年的掠奪式開(kāi)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(fù)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(chóng)采食下，草原再生能力增強(qiáng)干旱時(shí)樹(shù)木擴(kuò)展根系新知講解（2）特點(diǎn)①一般來(lái)說(shuō)，生態(tài)系統(tǒng)中的組分越多，食物網(wǎng)越復(fù)雜，其自我調(diào)節(jié)能力越強(qiáng)，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(dòng)植物種類(lèi)繁多，營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)非常的復(fù)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(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的多種生物來(lái)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)；新知講解

思考：人工林和天然林相對(duì)，抵抗力穩(wěn)定性是高還是低？為什么？

低；因?yàn)橄啾戎氯斯ち纸M成成分少，食物網(wǎng)簡(jiǎn)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(fù)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(fù)到原狀的能力；野火燒不盡，春風(fēng)吹又生污染后，經(jīng)治理的河流（2）特點(diǎn)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。新知講解3.抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性比較人工林生物種類(lèi)_____營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)_____自我調(diào)節(jié)能力_____抵抗力穩(wěn)定性_____恢復(fù)力穩(wěn)定性_____熱帶雨林生物種類(lèi)_____營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)_____自我調(diào)節(jié)能力_____抵抗力穩(wěn)定性_____恢復(fù)力穩(wěn)定性_____少簡(jiǎn)單弱低高多復(fù)雜強(qiáng)高低新知講解

抵抗力穩(wěn)定性恢復(fù)力穩(wěn)定性區(qū)別實(shí)質(zhì)保持自身結(jié)構(gòu)和功能相對(duì)穩(wěn)定恢復(fù)自身結(jié)構(gòu)和功能相對(duì)穩(wěn)定核心影響因素抵抗干擾，保持原狀受到破壞，恢復(fù)原狀生態(tài)系統(tǒng)中組分越多，食物網(wǎng)越復(fù)雜，其自我調(diào)節(jié)能力就越強(qiáng)，抵抗力穩(wěn)定性越高生態(tài)系統(tǒng)中組分越少，營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單，恢復(fù)力穩(wěn)定性越高抵抗力穩(wěn)定性穩(wěn)定性營(yíng)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)定性新知講解特例：

北極凍原生態(tài)系統(tǒng)，動(dòng)植物種類(lèi)稀少，營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(lái)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。北極凍原生態(tài)系統(tǒng)抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)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(xué)模型①圖中兩條虛線(xiàn)之間的部分表示_______________________；②y表示一個(gè)外來(lái)干擾使之偏離這一范圍的大小，

y值大，說(shuō)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(shí)，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(fù)到原狀態(tài)所需的時(shí)間，

x值大，說(shuō)明恢復(fù)力穩(wěn)定性____，反之，恢復(fù)力穩(wěn)定性____；④曲線(xiàn)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(shuō)明這個(gè)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(qiáng)大于弱強(qiáng)弱課堂練習(xí)在個(gè)體水平穩(wěn)態(tài)的維持上，有沒(méi)有類(lèi)似生態(tài)系統(tǒng)抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性的情況？

人體在遇到病原體入侵時(shí)，免疫系統(tǒng)會(huì)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(fù)穩(wěn)態(tài)的機(jī)制和趨勢(shì)，在大病初愈時(shí)，有些功能需要恢復(fù)到正常水平，這與恢復(fù)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(fù)力穩(wěn)定性?xún)煞矫娲嬖诘牟顒e，對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)的利用和保護(hù)有什么意義？

在利用自然生態(tài)系統(tǒng)時(shí)，要根據(jù)不同類(lèi)型生態(tài)系統(tǒng)抵抗力穩(wěn)定性的差異，合理控制對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的干擾強(qiáng)度，干擾不能超過(guò)生態(tài)系統(tǒng)抵抗力穩(wěn)定性的范圍；在保護(hù)自然生態(tài)系統(tǒng)時(shí)，要根據(jù)不同類(lèi)型生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)力穩(wěn)定性的差異，合理確定保護(hù)對(duì)策，如采取封育措施，補(bǔ)充相應(yīng)的物質(zhì)、能力，修補(bǔ)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)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(lèi)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(mǎn)足人類(lèi)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(duì)生態(tài)系統(tǒng)的干擾強(qiáng)度，在不超過(guò)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(duì)人類(lèi)利用強(qiáng)度較大的生態(tài)系統(tǒng)，應(yīng)給予相應(yīng)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(hù)欄控制蟲(chóng)害新知講解討論1：

物種多樣性及經(jīng)濟(jì)效益角度:可以間種其他樹(shù)種及一些經(jīng)濟(jì)作物，適當(dāng)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(shè)計(jì)提高生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的方案

桉樹(shù)林是我國(guó)西南地區(qū)重要的經(jīng)濟(jì)林。大面積種植核樹(shù)林的生態(tài)問(wèn)題已引起廣泛關(guān)注。例如，結(jié)構(gòu)單一的同齡純林對(duì)環(huán)境變化的抵抗力差;人工桉樹(shù)林下植被稀少。出現(xiàn)水土流失等問(wèn)題;有的桉樹(shù)林里鳥(niǎo)類(lèi)絕跡。研究發(fā)現(xiàn)，在某地人工桉樹(shù)林中，喬木層桉樹(shù)占絕對(duì)優(yōu)勢(shì);灌木層、草本層的物種豐富度則與桉樹(shù)密度有關(guān);桉樹(shù)密度為750株/hm2'時(shí)，灌木層有17個(gè)物種，草本層物種也較豐富;桉樹(shù)密度高達(dá)1000株/hm2時(shí)，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(xué)討論提高人工桉樹(shù)林穩(wěn)定性的措施。討論時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)考慮如何提高生態(tài)系統(tǒng)的物種多樣性、結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，并兼顧人工林的經(jīng)濟(jì)效益與當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)保護(hù)之間的平衡。2，桉上述思路，選擇一個(gè)自己比較熟悉的生態(tài)系統(tǒng)，如退耕還林、還草、還湖過(guò)程中新形成的森林、草原、湖泊生態(tài)系統(tǒng)，城市建設(shè)中興建的森林公國(guó)或濕地生態(tài)系統(tǒng)，查閱資料，設(shè)計(jì)提高其穩(wěn)定性的方案。六、設(shè)計(jì)制作生態(tài)缸，觀(guān)察其穩(wěn)定性探究實(shí)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(jìn)行組織，構(gòu)建一個(gè)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(yùn)轉(zhuǎn)，在設(shè)計(jì)時(shí)還要考慮系統(tǒng)內(nèi)組分及營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的合適比例。應(yīng)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(shí)踐設(shè)計(jì)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(qiáng)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(mǎn)，留一定空間選擇的動(dòng)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(dòng)，在一定時(shí)期內(nèi)保持穩(wěn)定為光合作用提供光照，同時(shí)便于觀(guān)察使缸內(nèi)儲(chǔ)備一定量的空氣減少對(duì)氧氣的消耗防止水溫過(guò)高導(dǎo)致水生植物死亡2.設(shè)計(jì)要求探究實(shí)踐（1）設(shè)計(jì)一份觀(guān)察記錄表，定期觀(guān)察，同時(shí)做好觀(guān)察記錄，內(nèi)容包括植物、動(dòng)物的生活情況，水質(zhì)情況（由顏色變化進(jìn)行判別）及基質(zhì)變化等；（2）觀(guān)察指標(biāo)為：生態(tài)缸中生物的生存狀況和存活時(shí)間，進(jìn)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(shuō)明此時(shí)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(shí)間。（4）依據(jù)觀(guān)察記錄，對(duì)不同生態(tài)缸進(jìn)行比較、分析，說(shuō)明生態(tài)缸中生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性差異的原因。探究實(shí)踐3.注意事項(xiàng)4.結(jié)論（1）人工生態(tài)系統(tǒng)可以保持較長(zhǎng)時(shí)間的相對(duì)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(shí)踐探究實(shí)踐1.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)，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(fù)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(fù)自身結(jié)構(gòu)與功能處于相對(duì)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(fù)力穩(wěn)定性。5.一般來(lái)說(shuō)，生態(tài)系統(tǒng)中的組分越多，食物網(wǎng)越復(fù)雜，其自我調(diào)節(jié)能力越強(qiáng)，抵抗力穩(wěn)定性就越高，恢復(fù)力穩(wěn)定性就越低。作業(yè)布置

判斷對(duì)錯(cuò)1．一般地說(shuō)，