2020_2021学年新教材高中生物第3章生态系统及其稳定性第5节生态系统的稳定性课件新人教版选择性必修第二册 36页

第 5 节　生态系统的稳定性 学习目标 1 . 以结构与功能观 , 理解生态平衡的内涵、特征。 2 . 结合具体实例的分析 , 通过模型构建明确生态系统的自我调节 , 强化生命系统的稳态与平衡观 , 培养科学思维。 3 . 通过理解生态系统抵抗力稳定性和恢复力稳定性的概念、区别与联系 , 概括提高生态系统稳定性的措施 , 能解决一些实际问题 , 强化社会责任。 4 . 尝试设计并制作生态缸并观察其稳定性 , 培养科学探究能力。 一、生态平衡与生态系统的 稳定性 二、抵抗力稳定性和恢复力 稳定性   抵抗力稳定性 恢复力稳定性 概念 生态系统 抵抗 外界干扰并使自身的结构与功能 保持原状 的能力 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 特点 生态系统的组分越多 , 食物网越 复杂 , 自我调节能力就 越强 , 抵抗力稳定性就越高 生态系统在受到不同的干扰 ( 破坏 ) 后 , 其恢复速度和恢复时间不同 实例 若热带雨林中某种植食性动物大量减少 , 它在食物网中的位置可由这个营养级的多种生物来代替 , 维持整个生态系统 相对 稳定 河流与土壤若被有毒物质轻微污染 , 通过自身 净化作用 , 可以很快恢复 ; 若被重度污染 , 河流或土壤的 恢复力 稳定性就遭到破坏了 三、提高生态系统的稳定性 1 . 控制对生态系统的干扰 强度 , 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 范围。 2 . 对人类利用强度较大的生态系统 , 应 给予相应的物质、能量投入 , 保证生态系统内部结构与功能的协调。 预习反馈 1 . 判断 (1) 生态系统中的组成成分越多 , 食物网越复杂 , 生态系统恢复力稳定性就越强。 ( × ) (2) 与自然池塘相比 , 人工养殖池塘生态系统的抵抗力稳定性低。 ( √ ) (3) 增加生态系统内各营养级生物的种类可提高区域生态系统的自我调节能力。 ( √ ) (4) 某相对稳定的生态系统中旅鼠的天敌、旅鼠、植物之间数量的变化是一种正反馈调节。 ( × ) (5) 生态系统具有自我调节能力 , 这是生态系统稳定性的基础。 ( √ ) (6) 一个稳定的生态系统中动植物种类及数量不会有波动。 ( × ) (7) 生物群落能量的输入量大于输出量 , 物质的输入与输出则保持相对平衡。 ( × ) (8) 生态系统的稳定性是恒定不变的。 ( × ) 2 . 人造马尾松林比天然混交林更易遭松毛虫危害 , 其主要原因是 ( 　　 ) A. 人造马尾松林营养结构简单 B. 人造马尾松林适应环境的能力弱 C. 松毛虫的繁殖能力强 D. 人造马尾松林的抵抗力稳定性强 答案 : A 3 . 生态系统越复杂 , 其自我调节能力越强的原因不包括 ( 　　 ) A. 处于同一营养级的生物种类繁多 B. 能量可通过多条食物链传递到最高营养级 C. 某营养级的一些生物消失 , 可由同一营养级其他生物代替 D. 能量流经各营养级时 , 是逐级递减的 答案 : D 4 . 一片草地发生火灾后 , 第二年就又长出茂密的草本植物 , 动物的种类和数量也很快恢复 , 这说明生态系统具有 ( 　　 ) A. 抵抗力稳定性 B. 恢复力稳定性 C. 结构不可破坏性 D. 功能绝对稳定性 答案 : B 5 . 地球上不同类型的生态系统具有不同的调节能力。与农田、草原、冻原等生态系统相比较 , 热带雨林的自我调节能力的特点是 ( 　　 ) A. 种群数量调节能力强 , 抵抗外界干扰能力弱 B. 分解力弱 , 生产力强 C. 抵抗外界干扰能力强 , 自我恢复能力弱 D. 能量流动速率快 , 物质循环速率慢 解析 : 热带雨林气候适宜 , 生物种类繁多 , 自我调节能力强 , 抵抗力稳定性较高 , 恢复力稳定性较低。 答案 : C 探究点一 探究点二 探究点三 生态系统的自我调节能力 情境导引 生态系统维持稳定 , 是通过自我调节能力实现的 , 那么生态系统是如何自我调节的呢 ? 下图甲、乙分别代表两种不同 的 调节 方式 , 分析回答下列问题。 探究点一 探究点二 探究点三 1 . 反馈调节有正反馈调节和负反馈调节 , 图甲和图乙分别属于哪一种 ? 提示 : 图甲所示的是负反馈调节 , 图乙所示的是正反馈调节。 2 . 甲状腺激素分泌增加后 , 会影响下丘脑和垂体的分泌活动 , 其中的反馈调节和图中的哪种调节方式相同 ? 提示 : 甲状腺激素分泌增加后 , 会抑制下丘脑和垂体的分泌活动 , 这种反馈调节是负反馈调节 , 和图甲中的调节方式相同。 3 . 反馈调节都能使生态系统保持相对平衡吗 ? 提示 : 不能。只有负反馈调节是生态系统自我调节的基础 , 能使生态系统保持相对平衡。 4 . 正反馈调节一定向坏的方面发展吗 ? 提示 : 不一定 , 它还会使好的方面更好。 探究点一 探究点二 探究点三 典例剖析 下列关于生态系统自我调节能力的叙述 , 错误的是 ( 　　 ) A. 森林中 , 害虫数量增多时食虫鸟也会增多 , 害虫种群的增长就受到抑制 , 这属于生物群落内的负反馈调节 B. 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 C. 自我调节能力强的生态系统 , 其稳定性也高 D. 当外界干扰强度超过一定限度时 , 生态系统的自我调节能力将会减弱 解析 : 生态系统的稳定性包括抵抗力稳定性和恢复力稳定性两个方面。一般情况下 , 营养结构越复杂 , 其自我调节能力越强 , 抵抗力稳定性越强 , 而恢复力稳定性越弱。 答案 : C 探究点一 探究点二 探究点三 归纳提升 1 . 生态系统的自我调节能力 (1) 生态系统具有一定的自我调节能力 , 这种能力是通过生态系统内部的反馈调节来实现的。 (2) 负反馈调节是生态系统自我调节能力的基础 , 能使生态系统最初发生的那种变化向相反的方向发展 , 使生态系统达到并保持相对稳定。 (3) 负反馈调节的结果是抑制或减弱最初发生变化的那种成分所发生的变化。 探究点一 探究点二 探究点三 2 . 生态系统调节中正反馈和负反馈的 比较 探究点一 探究点二 探究点三 活学活练 1 . 一般来说 , 生态系统的自我调节能力越强 , 则表明 ( 　　 ) ① 生态系统的成分越复杂　 ② 生态系统的成分越简单　 ③ 营养结构越复杂　 ④ 营养结构越简单　 ⑤ 生态平衡容易被破坏　 ⑥ 生态平衡不容易被破坏 A. ①③⑤ 　 B. ②④⑥ 　 C. ①③⑥ 　 D. ②④⑤ 答案 : C 探究点一 探究点二 探究点三 2 .( 多选 ) 下列有关负反馈调节的说法 , 正确的是 ( 　　 ) A. 负反馈调节是生态系统自我调节能力的基础 B. 当农田里蚜虫数量增多时 , 七星瓢虫的数量也会增多 , 这样蚜虫种群数量的增长就会受到抑制 , 这属于生物群落内的负反馈调节 C. 负反馈调节在生物群落中普遍存在 , 但在生物群落与非生物环境之间不存在 D. 甲状腺激素分泌的调节也属于负反馈调节 解析 : 负反馈调节是生态系统自我调节能力的基础 , 不仅存在于生物群落内部 , 也存在于生物群落与非生物环境之间 ,A 项正确 ,C 项错误 ; 七星瓢虫捕食蚜虫 , 二者之间通过负反馈调节维持相对平衡 ,B 项正确 ; 人体甲状腺激素分泌的调节也属于负反馈调节 ,D 项正确。 答案 : ABD 探究点一 探究点二 探究点三 抵抗力稳定性和恢复力稳定性 情境导引 抵抗力稳定性和恢复力稳定性有什么关系 ? 生态系统的稳定性可分为两种类型 , 它们之间既有区别又有联系。分析下面的材料 , 并回答问题。 材料 　 话说乾隆下江南时 , 到了苏州一水乡 , 看到小桥流水人家 , 别具风情。水乡人家上游淘米洗菜 , 下游洗澡洗衣 , 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。 探究点一 探究点二 探究点三 (1) 水乡人家在河流中淘米洗菜、洗澡洗衣 , 但河流中的生物种类和数量没有受到明显的影响 , 说明河流生态系统具有一定的 自我调节 能力。 (2) 像苏州水乡的河水那样 , 生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构与功能 保持原状 的能力 , 叫作 抵抗力 稳定性。 (3) 众多染坊的废水流入虎丘外围的河流 , 远远超出了河流的 自我调节 能力 , 河流生态系统被破坏。染坊停止排污后 , 被破坏的河流生态系统恢复原状 , 这种能力叫作 恢复力 稳定性。 探究点一 探究点二 探究点三 典例剖析 下列关于生态系统稳定性的叙述 , 错误的是 ( 　　 ) A. 在一块牧草地上播种杂草形成杂草地后 , 其抵抗力稳定性增强 B. 在一块牧草地上通过管理提高某种牧草的产量后 , 其抵抗力稳定性增强 C. 在一块牧草地上栽种乔木形成森林后 , 其恢复力稳定性减弱 D. 一块弃耕后的牧草地经若干年形成灌木林后 , 其抵抗力稳定性增强 探究点一 探究点二 探究点三 解析 : 播种杂草后 , 生态系统中的生物种类增多 , 营养结构变复杂 , 抵抗力稳定性增强。牧草地通过管理提高了某种牧草的产量 , 意味着杂草和害虫等减少 , 生物种类减少 , 则抵抗力稳定性减弱。森林生态系统和灌木林生态系统都比草原生态系统中的生物种类多 , 其抵抗力稳定性增强 , 恢复力稳定性减弱。 答案 : B 探究点一 探究点二 探究点三 归纳提升 抵抗力稳定性与恢复力稳定性的比较 比较 项目 抵抗力稳定性 恢复力稳定性 实质 使自身结构与功能保持原状的能力 遭到破坏后恢复原状的能力 核心 “ 抵抗干扰 , 保持原状 ” “ 遭到破坏 , 恢复原状 ” 影响 因素 一般来说 , 生态系统的丰富度越大 , 营养结构越复杂 , 抵抗力稳定性越高 一般来说 , 生态系统的丰富度越小 , 营养结构越简单 , 恢复力稳定性越高 探究点一 探究点二 探究点三 比较 项目 抵抗力稳定性 恢复力稳定性 关系 ① 一般情况下二者呈相反关系 , 抵抗力稳定性强的生态系统 , 恢复力稳定性差 ; 反之亦然 ② 二者是同时存在于同一系统中的两种截然不同的作用力 , 它们相互作用 , 共同维持生态系统的稳定 ③ 特例 : 因环境条件不适宜 , 北极苔原生态系统和荒漠生态系统等的抵抗力稳定性和恢复力稳定性都比较弱 探究点一 探究点二 探究点三 活学活练 1 . 下列有关生态系统稳定性的叙述 , 正确的是 ( 　　 ) ① “ 抵抗干扰 , 保持原状 ” 属于恢复力稳定性　 ② “ 遭到破坏 , 恢复原状 ” 属于抵抗力稳定性　 ③ 人们对自然生态系统的 “ 干扰 ” 不应超过其承受能力　 ④ 热带雨林的恢复力稳定性很强 , 遭到严重砍伐后很容易恢复 A. ③ B . ②④ C . ①②③ D. ①④ 答案 : A 探究点一 探究点二 探究点三 2 . 下图为某一生态系统的稳定性图解 , 对此图理解不正确的是 ( 　　 ) A. 一般情况下 , b 可代表恢复力稳定性 B. 一般情况下 , 自我调节能力与 a 曲线相似 C. 抵抗力稳定性与营养结构呈正相关 D. 所有生态系统都符合这一数学模型 解析 : 一般情况下 , 营养结构越复杂 , 恢复力稳定性越弱 ,A 项正确 ; 一般情况下 , 营养结构越复杂 , 自我调节能力越强 , 与 a 曲线相似 ,B 项正确 ; 营养结构越复杂 , 抵抗力稳定性越强 , 二者呈正相关 ,C 项正确 ; 北极苔原生态系统 , 营养结构简单 , 抵抗力稳定性弱 , 恢复力稳定性也弱 , 不符合这一模型 ,D 项错误。 答案 : D 探究点一 探究点二 探究点三 设计并制作生态缸 , 观察其稳定性 情境导引 如何设计并制作生态缸 ? (1) 探究问题 : 在一个人工建造的封闭生态系统 —— 生态缸中 , 哪些因素能影响生态系统的稳定性 ? (2) 提出假设 : 光能够影响生态系统的稳定性。 (3) 你所需的器材是    　 。   (4) 实验过程 : ① 将相同种类和数量的生物 , 放在两个同样的容器中培养。该实验的变量是 　　　 , 即除了这一个生态因素不同外 , 其他生态因素都相同。   ② 连续进行实验一段时间 , 每天定时观察并记录该生态系统的情况。 探究点一 探究点二 探究点三 (5) 结果和讨论 : ① 本小组的实验结果是 : 生态因素中的 　　　 能影响生态系统的稳定性。   ② 生态因素中还有 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 等因素也都能影响生态系统的稳定性。   ③ 如果该生态缸中没有消费者或分解者 , 该小型生态系统能保持稳态吗 ? 　　　　 。   提示 : (3) 罐头瓶或可乐等饮料的塑料瓶 , 水草若干 , 小鱼 2~3 条 , 小田螺 2~3 个 , 河水 ( 或放置 2 d 的自来水 ), 胶带 , 细砂等 (4) ① 光 (5) ① 光 　 ② 空气、温度、水质、生产者和消费者的数量以及分解者 　 ③ 不能 探究点一 探究点二 探究点三 典例剖析 为观察生态系统的稳定性 , 研究小组设计了 4 个密闭、透明的生态瓶 , 各瓶内的组成成分和处理条件见下表 (“+” 表示有 ,“-” 表示无 ) 。经过一段时间的培养和观测后 , 发现甲瓶是最稳定的生态系统。请回答以下问题。 生态系统的成分 光　水草　藻类　浮游动物　小鱼　泥沙 生态瓶 编号 甲 + 　 + 　 + 　　　 + 　　　 - 　　 + 乙 - 　 + 　 + 　　　 + 　　 　 - 　　 + 丙 + 　 + 　 + 　　　 + 　　　 - 　　 - 丁 + 　 + 　 + 　　　 + 　　　 + 　　 + 探究点一 探究点二 探究点三 (1) 乙瓶中 , 藻类的种群密度变化趋势为 　　　　 , 原因是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。   (2) 丙瓶比甲瓶中有较多的有机物 , 原因是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。   (3) 丁瓶与甲瓶相比 , 氧气含量 　 　 , 原因是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　 。   (4) 根据观测结果 , 得出结论 : ① 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ; ② 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。   探究点一 探究点二 探究点三 解析 : 密闭生态瓶的稳定性取决于该生态系统中生物的种类和数量的搭配情况。在光照条件下 , 水草、藻类作为生产者进行光合作用 , 消耗水中的二氧化碳 , 释放出氧气 , 同时将无机物转化成有机物 , 为消费者 ( 浮游动物和小鱼 ) 提供氧气和食物。泥沙中含有分解者 , 可将水中的有机物分解成无机物 , 实现瓶内物质循环。乙瓶缺光 , 藻类不能进行光合作用 , 丙瓶缺泥沙 , 分解者数量相对较少 , 两者都不能长时间地维持稳定。甲瓶中无小鱼 , 丁瓶中有小鱼 , 小鱼进行有氧呼吸要消耗氧气。 答案 : (1) 下降　缺乏光照 , 藻类不能进行光合作用 , 不能生长　 (2) 丙瓶中缺乏泥沙 , 分解者数量太少　 (3) 低　消费者较多 , 消耗较多的氧气　 (4) 生态系统应该具有生产者、消费者和分解者以及非生物的物质和能量 ( 太阳能 ) 　生产者、消费者以及分解者之间应保持适当的比例 , 以维持生态系统的相对稳定 探究点一 探究点二 探究点三 归纳提升 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 设计要求 相关分析 生态缸必须是封闭的 防止外界生物或非生物因素的干扰 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 ) 生态缸中应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 生态缸的材料必须透明 为光合作用提供光能 ; 保持生态缸内温度 ; 便于观察 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 便于操作 ; 缸内储备一定量的空气 生态缸的采光要用较强的散射光 防止水温过高导致水生植物死亡 探究点一 探究点二 探究点三 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。 虽然生态缸中成分齐全 , 各成分间可以进行能量流动和物质循环 , 但由于缸中生态系统过于简单 , 自我调节能力较弱 , 所以其稳定性极易遭到破坏 , 因此只能保持较短时间。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。 探究点一 探究点二 探究点三 活学活练 1 . 建立一个封闭的水族箱生态系统 , 以下说法正确的是 ( 　　 ) A. 应尽量增加水族箱中生物的种类和数量 , 以提高生态系统的抵抗力稳定性 B. 水族箱应放到每天都能照射到强光的地方 , 保证能量源源不断地输入生态系统 C. 水族箱生态系统起初比较简单 , 演替必定使其越来越稳定 D. 这种生态系统的自我调节能力较弱 , 存在的时间可能很短暂 答案 : D 探究点一 探究点二 探究点三 2 . 下列关于生态缸制作的叙述 , 正确的是 ( 　　 ) A. 生态缸的密封性越差 , 其生物死亡就越快 B. 生态缸中放入较多的小甲鱼有利于该生态系统的稳定 C. 生态缸中的生物之间最好要有捕食关系 , 否则稳定性就差 D. 生态缸制作完成后 , 放在光线良好并且阳光直射的地方 解析 : 生态缸密封性越差 , 缸内生物死亡就越慢 ,A 项错误 ; 生态缸中的生物种类和数量比例要适宜 , 小甲鱼是该小型生态系统的顶级消费者 , 数量宜少 ,B 项错误 ; 缸内生物营养结构越复杂 , 其稳定性就越强 ,C 项正确 ; 生态缸制作完成后 , 不能放在阳光直射的地方 , 否则会因为温度过高而导致缸内生物的死亡 ,D 项错误。 答案 : C