高中生物 生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性（PPT）課件

1、廣東省教育科學(xué)規(guī)劃課題“基于深度學(xué)習(xí)的高中生物學(xué)情境教學(xué)實踐研究”（立項編號2021YQJK598）研究成果第3章 生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性 第5節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性生物學(xué)選擇性必修2年 級：高二年級 學(xué) 科：生物（人教版）主講人：朱立偉 學(xué) 校：深圳科學(xué)高中生物圈2號實驗最后為什么會失敗？生態(tài)平衡與生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性設(shè)計制作生態(tài)缸，觀察其穩(wěn)定性CONTENTS生態(tài)平衡與生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性/011.生態(tài)平衡生態(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)。概念:特征:結(jié)構(gòu)平衡功能平衡收支平衡生態(tài)系統(tǒng)的各組分保持相對穩(wěn)定。生產(chǎn)消費分解的生態(tài)過程正常進行，保證了物質(zhì)總

2、在循環(huán)，能量不斷流動，生物個體持續(xù)發(fā)展和更新。植物在一定時間內(nèi)制造的可供生物利用的有機物的量，處于比較穩(wěn)定的狀態(tài)。動態(tài)平衡狀態(tài)思考：這種動態(tài)平衡是通過什么調(diào)節(jié)機制實現(xiàn)的呢？調(diào)節(jié)機制:負(fù)反饋調(diào)節(jié)實例概念: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限制，它可使系統(tǒng)保持穩(wěn)定。原方向發(fā)生偏離負(fù)反饋調(diào)節(jié)回到原來方向改邪歸正意義:負(fù)反饋調(diào)節(jié)在生態(tài)系統(tǒng)中普遍存在，它是生態(tài)系統(tǒng)具備自我調(diào)節(jié)能力的基礎(chǔ)。思考討論：分析反饋調(diào)節(jié)的過程 討論：利用本章第一節(jié)圖3-4（第52頁），以圖中的“草昆蟲蜘蛛捕蟲鳥鷹”這條食物鏈為例，描繪該種動物數(shù)量增加或減少時，生態(tài)系統(tǒng)可能

3、發(fā)生的變化 ，并討論反饋調(diào)節(jié)是否發(fā)揮了作用？蛙減少昆蟲和蜘蛛增加捕食昆蟲和蜘蛛的鳥增加鷹增加蛇減少蛙增加昆蟲和蜘蛛減少捕食昆蟲和蜘蛛的鳥減少鷹減少蛇增加2.生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性概念:原因:生態(tài)系統(tǒng)維持或恢復(fù)自身結(jié)構(gòu)與功能處于相對平衡狀態(tài)的能力。強調(diào)的是生態(tài)系統(tǒng)維持生態(tài)平衡的能力。生態(tài)系統(tǒng)具有一定的自我調(diào)節(jié)能力a.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)b.生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力是_的;有限當(dāng)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。類型:抵抗力穩(wěn)定性恢復(fù)力穩(wěn)定性抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性/02蝗蟲采食下，草原植物再生能力增強干旱時樹木擴展根系的分布空間生態(tài)系統(tǒng)

4、中的組分越多食物網(wǎng)越復(fù)雜自我調(diào)節(jié)能力就越強抵抗力穩(wěn)定性就越高生態(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。核心：抵抗干擾，維持原狀1.抵抗力穩(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。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。核心：遭到破壞，恢復(fù)原狀2.恢復(fù)力穩(wěn)定性: 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(fù)力穩(wěn)定性的情況？ 人體在遇到病原體入侵時，免

5、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(fù)穩(wěn)態(tài)的機制和趨勢，在大病初愈時，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。項目抵抗力穩(wěn)定性恢復(fù)力穩(wěn)定性區(qū)別實質(zhì) 自身的結(jié)構(gòu)與功能相對穩(wěn)定 自身的結(jié)構(gòu)與功能相對穩(wěn)定核心影響因素生態(tài)系統(tǒng)中物種豐富度 ，營養(yǎng)結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，抵抗力穩(wěn)定性生態(tài)系統(tǒng)中物種豐富度 ，營養(yǎng)結(jié)構(gòu)越簡單，恢復(fù)力穩(wěn)定性_聯(lián)系相反關(guān)系：一般，抵抗力穩(wěn)定性 的生態(tài)系統(tǒng)，恢復(fù)力穩(wěn)定性 ，反之亦然；二者是同時存在于同一系統(tǒng)中的兩種截然不同的作用力，它們相互作用，共同維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。保持恢復(fù)抵抗干擾，保持原狀遭到破壞，恢復(fù)原狀越大越強越小越強弱強抵抗力穩(wěn)定性與恢

6、復(fù)力穩(wěn)定性比較抵抗力穩(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)定性注意: 對于環(huán)境條件極其惡劣的生態(tài)系統(tǒng)，如北極苔原生態(tài)系統(tǒng)，其抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性都較低！提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性/03思考1：既然生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)是循環(huán)的,為何農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)還需要經(jīng)常施肥?請說出你的理由對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)要不斷施肥、灌溉，增加投入，控制病蟲害，才能保證高產(chǎn)出。適度捕撈海洋系統(tǒng)中成魚，不僅可以促進海洋魚類資源的更新，還能不斷獲得各類產(chǎn)品。1.物質(zhì)循環(huán)具有全球性,是在生物圈內(nèi)進行的。2.農(nóng)田是一個范圍相對較小的生態(tài)系統(tǒng),物質(zhì)在該生態(tài)系統(tǒng)中不一定能實現(xiàn)循環(huán)。3.農(nóng)田中的農(nóng)作物合成有機物(如蛋白質(zhì)、磷脂等)時利

7、用了土壤中的氮、磷、鉀等元素,這些元素隨著糧食、瓜、果等輸出農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng),因此需要不斷施入含氮、磷、鉀等元素的肥料。思考2：?；~塘生態(tài)系統(tǒng)中有生產(chǎn)者桑樹等,但是在管理該魚塘過程中還要定期往水體中投入飼料,從生態(tài)系統(tǒng)的功能分析,其原因是什么?生產(chǎn)者固定的太陽能不足以滿足魚類的需要,且不斷地輸出經(jīng)濟魚類,而其中的元素?zé)o法及時返回該生態(tài)系統(tǒng),故需定期補充物質(zhì)與能量。1.意義可以持續(xù)不斷地滿足人類生活所需；能夠使人類生活與生產(chǎn)的環(huán)境保持穩(wěn)定。2.措施控制對生態(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)；對人類利用強度較大的生態(tài)系統(tǒng)，應(yīng)給予相應(yīng)的物質(zhì)、能量的投入，保證

8、生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)與功能的協(xié)調(diào)。思考討論：設(shè)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。大面積種植桉樹林的生態(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1 000株/hm2時，灌木層和草本層物種均減少。 結(jié)合上述信息，并查閱有關(guān)資料,與小組同學(xué)討論提高人工桉樹林穩(wěn)定性的措施。討論時，應(yīng)重點考慮如何提高生態(tài)系統(tǒng)的物種多

9、樣性、結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，并兼顧人工林的經(jīng)濟效益與當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)保護之間的平衡。 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(dāng)增加草本和灌木數(shù)量；例如，從考慮經(jīng)濟效益的角度，可以混種其他樹種，如相思樹，或間種西瓜、山毛豆等其他經(jīng)濟作物。 從保持土壤肥力角度：土壤中接種固氮菌。設(shè)計制作生態(tài)缸，觀察其穩(wěn)定性/04設(shè)計制作生態(tài)缸，觀察其穩(wěn)定性探究實踐1.實驗原理 （1）生態(tài)缸中必須包括生態(tài)系統(tǒng)的四種成分，特別需要注意必須有足夠的分解者。 （2）各種生物之間以及生物與無機環(huán)境之間，必須能夠進行物質(zhì)循環(huán)和能量流動。 （3）生物之間要有合適的食物鏈結(jié)構(gòu)，生物的數(shù)量不宜過多。 （4）生態(tài)缸必須是透明的，

10、這樣可保證生態(tài)缸中能獲得充足的太陽能。當(dāng)然，生態(tài)缸一定要封閉，防止外界生物或非生物因素的干擾。2.實驗流程設(shè)計要求相關(guān)分析生態(tài)缸一般是 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的 ，成分 生態(tài)缸中能夠進行物質(zhì)循環(huán)和能量流動，在一定時期內(nèi)保持穩(wěn)定生態(tài)缸的材料必須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 不宜 ，缸中的水量應(yīng) ，要留出一定的 .便于操作；缸內(nèi)儲備一定量的空氣生態(tài)缸的采光用較強的 光防止水溫過高導(dǎo)致水生植物死亡封閉生活力透明小大適宜空間散射齊全3.設(shè)計和制作生態(tài)缸的要求本節(jié)小結(jié)1.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。判斷下列相關(guān)表述是否正確。（1）溫帶針闊葉混交林比熱帶雨林的抵抗力穩(wěn)定性低。 （ ）（2）不同的生態(tài)系統(tǒng)，抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性的強度不同。 （ ）練習(xí)與應(yīng)用2.封山育林能有效提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，是因為（ ）A.封山育林控制了物質(zhì)循環(huán)B.延長了生態(tài)系統(tǒng)中的食物鏈C.增加了生態(tài)系統(tǒng)中消費者數(shù)量D.使生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)結(jié)構(gòu)