第5節生態系統的穩定性第3章生態系統及其穩定性資料1：入侵植物對生態系統的影響

紫莖澤蘭原分布于中美洲，傳入我國后，先是在云南瘋長蔓延，現已擴散至廣西、貴州、四川等多個省份，對當地林木、牧草和農作物造成嚴重危害，在《中國第一批外來入侵物種名單》中名列榜首。

加拿大一枝黃花花形色澤亮麗，其實是一種惡性雜草，外來的物種。耐旱、耐瘠薄，風媒傳播能力強，廣泛出現在武漢市城鄉綠化區域、農田、撂荒地、高速、國道、公路等沿線，呈爆發態勢。1、在原產地沒有大肆繁殖，為什么在入侵地可以瘋長蔓延？

適應、繁殖能力強，沒有天敵等制約因素2、入侵后，當地動、植物種類有何變化？為什么有變化？

入侵植物在競爭過程中處于優勢，導致本地植物減少，動物隨之減少3、當地生態系統的結構和功能會發生變化嗎？為什么？

物種組成減少，導致食物鏈(網)結構簡化，生態系統結構、功能破壞20世紀初，美國凱巴伯森林中約有4000頭野鹿，而與之相伴的是一群威脅鹿的生存的惡狼。1906年開展一場大規模的除狼行動。之后野狼幾近滅跡，鹿群很快便增長到10萬余頭。它們啃食一切可食的植物，使得以植物為食的其他動物其他食草動物銳減。最終，鹿群也漸漸陷于饑餓和疾病的困境不能自拔，且種群中病弱者不斷增多。在生態專家建議下，政府運來首批野狼放生到森林中，為的是實現凱巴伯森林里新的生態平衡。最后，由于狼群和鹿群在數量上實現了“和諧”，森林才恢復了勃勃生機。資料2：凱巴伯森林的“除狼行動”和“引狼入室”1、1906年以后的凱巴森林的生物種類有什么變化？物種豐富度下降2、從生態系統水平角度考慮，這種變化對生態系統有哪些方面的影響？生態系統的結構：組成成分和營養結構生態系統的功能：物質循環、能量流動、信息傳遞3、為什么除狼后會出現這樣的變化？狼↓→鹿↑→植物↓→其他動物↓能量、物質收支不平衡一、生態平衡生態系統的結構和功能處于相對穩定的一種狀態2、特征：（1）結構平衡生態系統各組分保持相對穩定。（2）功能平衡生產—消費—分解的生態過程正常進行，保證了物質總在循環，能量不斷流動，生物個體持續發展和更新（3）收支平衡生產者在一定時間內制造的可供其他生物利用的量，處于比較穩定的狀態1、概念：二、生態平衡的調節機制實例1:兔子數量增加狼增加草減少，兔的生存空間和資源減少兔子數量減少草增加，兔的生存空間和資源增加狼減少說明在生態系統中，生物群落內部能夠進行自我調節，以維持生態平衡實例2:森林植被大量生長林下光照減少，樹苗生長受限，枯枝落葉增加自然火災光照充足土壤養料增多種子萌發，幼苗迅速成長植被逐漸恢復說明在生態系統中，生物群落與無機環境之間也能夠自我調節，以維持生態平衡二、生態平衡的調節機制負反饋調節(1)概念：(2)作用：負反饋調節在生態系統中普遍存在，它是生態系統具備自我調節的基礎原方向原方向發生偏離發生偏離正反饋調節更加偏離負反饋調節回到原方向破壞穩態(錯上加錯)調節穩態(改邪歸正)掠奪式開發后的黃土高原美麗的呼倫貝爾草原正反饋調節:具有破壞性。負反饋調節:生態系統自我調節能力的基礎。(1)概念:生態系統維持或恢復自身結構與功能處于相對平衡狀態的能力，叫做生態系統的穩定性。

生態系統的穩定性，強調的是生態系統維持生態平衡的能力。三、生態系統的穩定性生態系統的自我調節能力是有限的，當外界干擾因素強度超過一定限度時，生態系統的穩定性急劇下降，生態平衡就會遭到嚴重的破壞自我調節能力生態系統穩定性自我調節能力負反饋調節原因基礎生態系統抵抗外界干擾并使自身的結構與功能保持原狀(不受傷害)的能力①抵抗力穩定性生態系統在受到外界干擾因素的破壞后恢復到原狀的能力。②恢復力穩定性遭到破壞，恢復原狀抵抗干擾，維持原狀三、生態系統的穩定性(2)兩個方面

合理的放牧并不會破壞草原生態平衡；

若草原因放牧破壞平衡后，禁牧一段時間后草原往往可以恢復原有的生態平衡比較森林生態系統和北極凍原生態系統在兩種穩定性表現上的差別，簡要表述理由。

一般來說，生態系統中的組分越多，食物網越復雜，其自我調節能力就越強，抵抗力穩定性就越高。

北極凍原生態系統，動植物種類稀少，營養結構簡單，其中生產者主要是地衣，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，整個生態系統就會崩潰。

熱帶雨林中，動植物種類繁多，營養結構非常的復雜，假如其中某種生物大量減少，它在食物網中的位置還可以由這個營養級的多種生物來代替，整個生態系統的結構和功能仍然能夠維持在相對穩定的狀態；

抵抗力穩定性恢復力穩定性區別實質_____自身結構和功能相對穩定_____自身結構和功能相對穩定核心影響因素保持恢復抵抗干擾，保持原狀受到破壞，恢復原狀生態系統中組分越多，食物網越復雜，其自我調節能力就越強，抵抗力穩定性越高生態系統中組分越少，營養結構越簡單，恢復力穩定性越高抵抗力穩定性穩定性營養結構復雜程度一般為負相關關系恢復力穩定性抵抗力穩定性與恢復力穩定性的比較注意:環境惡劣地帶的生態系統(北極凍原、荒漠)，往往恢復力穩定性和抵抗力穩定性都比較弱！5.生態系統穩定性的數學模型（1）圖中兩條虛線之間的部分表示生態系統功能的正常作用范圍。（2）y表示一個外來干擾使之偏離這一范圍的大小，y值大，說明抵抗力穩定性弱，反之，抵抗力穩定性強；如受到相同干擾時，草原生態系統的y值大于熱帶雨林生態系統。（3）x表示恢復到原狀態所需的時間，x值大，說明恢復力穩定性弱，反之，恢復力穩定性強。（4）曲線與正常范圍之間所夾的面積作為總穩定性的定量指數（TS）,TS越大，說明這個生態系統的總穩定性越弱。生態系統在受到不同程度的干擾或破壞后，其恢復速度和恢復時間是不一樣。野火燒不盡，春風吹又生嚴重污染后，經治理的河流

在個體水平穩態的維持上，有沒有類似生態系統抵抗力穩定性和恢復力穩定性的情況？

人體在遇到病原體入侵時，免疫系統會抵抗病原體的入侵，這與生態系統的抵抗力穩定性相似；人體也有恢復穩態的機制和趨勢，在大病初愈時，有些功能需要恢復到正常水平，這與恢復力穩定性相似。

研究不同生態系統在抵抗力穩定性和恢復力穩定性兩方面存在的差別，對自然生態系統的利用和保護有什么意義？

在利用自然生態系統時，要根據不同類型生態系統抵抗力穩定性的差異，合理控制對生態系統的干擾強度，干擾不能超過生態系統抵抗力穩定性的范圍；在保護自然生態系統時，要根據不同類型生態系統恢復力穩定性的差異，合理確定保護對策，如采取封育措施，補充相應的物質、能量，修補生態系統的結構，增強生態系統的恢復力?！緳z測】如圖表示正常生態系統受到一定程度的干擾后，生態系統穩定性的變化。下列說法錯誤的是(

)A.在受到干擾之前，曲線在正常范圍內波動是由于該生態系統具有自我調節能力B.在受到干擾后，曲線偏離正常范圍越晚和幅度越小，說明生態系統的抵抗力穩定性越高C.S2所代表的面積越大,生態系統的恢復力穩定性越高D.S3所代表的面積越小，生態系統的穩定性越高C【檢測】在圖一中，兩條虛線之間的部分表示生態系統穩定性的正常范圍:y表示一個外來干擾使之偏離這一范圍的大??；x表示恢復到原狀態所需的時間。圖二表示氣候變化對甲、乙生態系統中種群類型數量的影響。請回答:(1)生態系統穩定性的基礎是_______________________________。若要保持一個封閉生態系統的穩定性，必須從外界源源不斷的輸入_____。(2)如圖一所示，對a、b兩個生態系統施加相同強度的干擾，若ya＞yb，則這兩個生態系統的抵抗力穩定性的關系為a____b(填“＞”“＜”或“＝”)；對同一生態系統來說，x和y的關系為_______。生態系統具有一定的自我調節能力能量＜正相關偏離正常范圍越大,恢復需要的時間就越長(3)從圖二中看出，甲生態系統的恢復力穩定性比乙生態系統的恢復力穩定性____(填“高”或“低”)，乙生態系統在S點后經歷________演替。低次生（1）可以持續不斷地滿足人類生活所需；（2）能夠使人類生活與生產的環境保持穩定。1.提高生態系統的穩定性的意義四、提高生態系統的穩定性（1）控制對生態系統的干擾強度，在不超過生態系統的自我調節能力的范圍內，合理適度地利用生態系統。合理放牧封山育林適量捕撈四、提高生態系統的穩定性2.提高生態系統的穩定性的措施（2）對人類利用強度較大的生態系統，應給予相應的物質、能量的投入，保證生態系統內部結構與功能的協調。2.提高生態系統的穩定性的措施農田施肥防護林防風阻沙四、提高生態系統的穩定性1.基本原理:

在有限的空間內，依據生態系統原理，將生態系統的基本成分進行組織，構建一個人工微生態系統是可能的。要使人工微生態系統正常運轉，在設計時還要考慮系統內組分及營養級之間的合適比例。應該注意，人工生態系統的穩定性是有條件的，也可能是短暫的。設計制作生態缸，觀察其穩定性2.小型生態缸(瓶)實驗流程:3.設計和制作生態缸的要求設計要求相關分析生態缸一般是

的生態缸中投放的幾種生物必須具有很強的

，成分

生態缸中能夠進行物質循環和能量流動，在一定時期內保持穩定生態缸的材料必須

.

②保持生態缸內溫度；③便于觀察生態缸宜

不宜

，缸中的水量應

，要留出一定的

生態缸的采光用較強的

光封閉生命力透明小大適宜空間散射齊全防止外界生物或非生物因素的干擾①為光合作用提供光能；便于操作；缸內儲備一定量的空氣.防止水溫過高導致水生植物死亡4.注意事項（1）設計一份觀察記錄表，定期觀察，同時做好觀察記錄，內容包括植物、動物的生活情況，水質情況（由顏色變化進行判別）及基質變化等；（2）觀察指標為：生態缸中生物的生存狀況和存活時間，進而了解生態系統穩定性及影響穩定性的因素；（3）如果發現生態缸中的生物已經全部死亡，說明此時該生態系統的穩定性已被破壞，記錄下發現的時間。（4）依據觀察記錄，對不同生態缸進行比較、分析，說明生態缸中生態系統穩定性差異的原因。5.結論:（1）人工生態系統可以保持較長時間的相對穩定但不是永久；（2）人工生態系統的穩定性是有條件的★生態缸或瓶中生態系統要保持穩定，需要具備下列條件:②具有生產者、消費者、分解者，且三者的數量應保持一定比例。①源源不斷的能量輸入;(即不同營養級生物之間的比例是否合適)【檢測】如圖所示為某同學制作的小生態瓶，據圖分析不正確的是(

)

A.該生態瓶的組成成分雖比較簡單，但其群落仍存在垂直結構B.生態瓶中生物種類稀少，沒有食物鏈存在C.為了保證生態瓶的正常運轉，瓶內浮萍、金魚藻、螺螄和蝦的比例應適中D.在適宜的溫度和光照條件下,該生態瓶會更穩定B【檢測】下圖為河流生態系統受到生活污水（含有大量有機物）輕度污染后的凈化過程示意圖，請據圖回答(教材P80)（1）在河流的AB段上，溶解氧大量減少的主要原因是什么？藻類減少，需氧型細菌大量繁殖，溶解氧隨有機物被細菌分解而大量消耗。（2）在河流的AB段上，藻類大量繁殖的主要原因是什么？有機物分解后形成大量的NH4+等無機鹽離子，有利于藻類的大量繁殖（3）水中溶解氧含量逐漸恢復的主要原因是什么？藻類通過光合作用釋放O2，有機物減少，需氧型細菌數量下降，因而對溶解氧的消耗量減少。（4）若釀造廠或味精廠將大量含有有機物的廢水排入該河流，對河流生態系統可能造成的最嚴重后果是什么？請運用生態平衡原理分析造成這種后果的原