3.5 生态系统的稳定性

教案

一、教学目标

1.概述生态平衡是指生态系统的结构和功能处于相对稳定的一种状态。

2.通过分析生态系统中的反馈调节过程，阐明生态系统具有维持或恢复生态平衡的能力。

3.举例说明抵抗力稳定性和恢复力稳定性。

4.通过设计提高生态系统稳定性的方案，关注人类活动对生态系统稳定性的影响。

5.设计并制作生态缸，观察其稳定性。

二、教学重难点

1.教学重点

（1）分析生态系统中的反馈调节过程，阐明生态系统具有维持或恢复生态平衡的能力。

（2）举例说明抵抗力稳定性和恢复力稳定性。

2.教学难点

（1）举例说明抵抗力稳定性和恢复力稳定性。

（2）设计提高生态系统稳定性的方案。

三、教学过程

【本节聚焦】

1. 什么是生态平衡？
2. 生态系统如何自我调节？
3. 怎样理解生态系统的稳定性？
4. 怎样提高生态系统的稳定性？

【导入】问题探讨：紫茎泽兰原分布于中美洲，传入我国后，先是在云南疯长蔓延，现已扩散至广西、贵州、四川等多个省份，对当地林木、牧草和农作物造成严重危害，在《中国第一批外来入侵物种名单》中名列榜首。

讨论：1.紫茎泽兰在原产地没有大肆繁殖，为什么在入侵地可以疯长蔓延？

提示：繁殖、适应能力很强，没有天敌等制约因素

2.我国曾引入紫茎泽兰专食性天敌——泽兰实蝇来防治紫茎泽兰。泽兰实蝇也是一种外来生物，对这种方法，你怎么看？

提示：泽兰实蝇可以抑制紫茎泽兰的生长，但是泽兰实蝇是一种外来物种，也有可能影响入侵地的生态系统，因此在释放泽兰实蝇之前，应做好相关研究，如泽兰实蝇的生物安全性研究，野外如何布点释放泽兰实蝇，定点释放的虫量应当为多少等等，即在确保利用泽兰实蝇的安全性后，再利用它进行防治。

【过渡】像紫茎泽兰这样的入侵种，由于它的繁殖、适应的能力很强，而且没有天敌等制约因素，因此一旦蔓延，就会严重干扰入侵地的生态系统，破坏生态平衡。

【一、生态平衡与生态系统的稳定性】

1.生态平衡

生态系统的结构和功能处于相对稳定的状态，就是生态平衡。

思考： 从群落演替的角度分析，如果气候条件没有剧烈变化，也并没有过多的人类活动干扰，下图所示生态系统未来还会发生显著的变化吗？为什么？

提示：不会。 两个生态系统都是处于生态平衡的系统。在处于平衡的生态系统中，物质和能量的输入与输出平衡，生物种类的组成稳定。

2. 处于生态平衡的生态系统具有以下特征:

(1)结构平衡:生态系统的各组分保持相对稳定。

(2)功能平衡:生产—消费—分解的生态过程正常进行，保证了物质总在循环，能量不断流动，生物个体持续发展和更新。

(3)收支平衡:如，在某生态系统中，植物在一定时间内制造的可供其他生物利用的有机物的量，处于比较稳定的状态。

由此可见，生态平衡并不是指生态系统一成不变，而是一种动态的平衡。

【过渡】这种动态平衡是通过什么调节机制实现的呢？

3. 生态平衡的调节机制 —— 负反馈调节

实例1:详见课件

实例2：详见课件

负反馈调节

①概念：在一个系统中，系统工作的效果，反过来又作为信息调节该系统的工作，并且使系统工作的效果减弱或受到限制，它可使系统保持稳定。

②意义：负反馈调节在生态系统中普遍存在，它是生态系统具备自我调节能力的基础。

补充：正反馈调节

实例：有一个湖泊受到了严重污染，鱼类的数量就会因死亡而减少，鱼类死亡的尸体腐烂，又会进一步加重污染，引起更多的鱼类死亡，活鱼就更少了。

结果：使生态系统远离平衡状态

4.生态系统的稳定性

（1）概念：生态系统维持或恢复自身结构与功能处于相对平衡状态的能力。强调的是生态系统维持生态平衡的能力。

（2）原因：生态系统具有一定的自我调节能力

①生态系统的自我调节能力的基础是___________；

②生态系统的自我调节能力是_____的；

当外界干扰因素的强度超过一定限度时，生态系统的稳定性急剧下降，生态平衡就会遭到严重的破坏。

（3）类型：抵抗力稳定性、恢复力稳定性

【二、抵抗力稳定性和恢复力稳定性】

1.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保持原状（不受损害）的能力。

2.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。

特点：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。

河流受到轻微的污染时，能通过自身净化（如物理沉降、化学分解和微生物分解），可以很快恢复到接近原来的状态。

如果被有毒物质重度污染，自身的净化作用已不足以消除大部分有毒物质，恢复力稳定性被破坏，恢复原状的时间漫长，难度极大！

3.抵抗力稳定性与恢复力稳定性的比较

旁栏思考：在个体水平稳态的维持上，有没有类似生态系统抵抗力稳定性和恢复力稳定性的情况？

提示：人体在遇到病原体入侵时，免疫系统会抵抗病原体的入侵，这与生态系统的抵抗力稳定性相似；人体也有恢复稳态的机制和趋势，在大病初愈时，有些功能需要恢复到正常水平，这与恢复力稳定性相似。

【三、提高生态系统的稳定性】

1.控制对生态系统的干扰强度，在不超过生态系统的自我调节能力的范围内，合理适度利用。

2.对人类利用强度较大的生态系统，应实施相应的物质、能量的投入，保证生态系统内部结构与功能的协调。

思考•讨论：设计提高生态系统稳定性的方案

桉树林是我国西南地区重要的经济林。大面积种植桉树林的生态问题已引起广泛关注。例如，结构单一的同龄纯林对环境变化的抵抗力差；人工桉树林下植被稀少，出现水土流失等问题；有的桉树林里鸟类绝迹。研究发现，在某地人工桉树林中，乔木层桉树占绝对优势；灌木层、草本层的物种丰富度则与桉树密度有关：桉树密度为750株/hm2时，灌木层有17个物种，草本层物种也较丰富;桉树密度高达1 000株/hm2时，灌木层和草本层物种均减少。

1. 结合上述信息，并查阅有关资料,与小组同学讨论提高人工桉树林稳定性的措施。讨论时，应重点考虑如何提高生态系统的物种多样性、结构复杂性，并兼顾人工林的经济效益与当地生态保护之间的平衡。

提示：物种多样性及经济效益角度:可以间种其他树种及一些经济作物，适当增加草本和灌木数量；例如，从考虑经济效益的角度，可以混种其他树种，如相思树，或间种西瓜、山毛豆等其他经济作物；

从保持土壤肥力角度：土壤中接种固氮菌。

探究实践：设计制作生态缸，观察其稳定性

目的要求：设计一个生态缸，观察这一人工生态系统的稳定性。

基本原理：在有限的空间内，依据生态系统原理，将生态系统的基本成分进行组织，构建一个人工微生态系统是可能的。要使人工微生态系统正常运转，在设计时还要考虑系统内组分及营养级之间的合适比例。应该注意，人工生态系统的稳定性是有条件的，也可能是短暂的。

1.小型生态缸(瓶)实验流程:

2.设计和制作生态缸的要求（见课件）

3.结论：

（1）人工生态系统可以保持较长时间的相对稳定但不是永久；

（2）人工生态系统的稳定性是有条件的。

【本章小结】