第三章生態系統及其穩定性第五節生態系統的穩定性問題探討

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。①適應、繁殖能力強；②沒有天敵等制約因素1、為什么紫莖澤蘭在原產地沒有大肆繁殖，在入侵地可以瘋長蔓延？199820032006200920112012植物種數989084473835

資料1：四川省普格縣，云南松林，1998—2012年：紫莖澤蘭對云南松林生物多樣性的影響問題探討澤蘭實蠅2、我國曾引入紫莖澤蘭的專食性天敵——澤蘭實蠅來防治紫莖澤蘭。澤蘭實蠅也是一種外來生物，對這種方法，你怎么看？

澤蘭實蠅可以抑制紫莖澤蘭生長，但是澤蘭實蠅是一種外來物種，也有可能影響入侵地的生態系統，因此在釋放澤蘭實蠅之前，應做好相關研究，即在確保利用澤蘭實蠅的安全性后，再利用它進行防治。

像紫莖澤蘭這樣的入侵種，由于它的繁殖、適應的能力很強，而且沒有天敵等制約因素，因此一旦蔓延，就會嚴重干擾入侵地的生態系統，破壞生態平衡。什么是生態平衡一、生態平衡與生態系統的穩定性生態系統的

和

處于相對穩定的狀態，就是生態平衡。組成成分營養結構非生物物質和能量生產者消費者分解者能量流動物質循環信息傳遞生態系統的結構生態系統的功能（食物鏈和食物網）結構功能1生態平衡的概念一、生態平衡與生態系統的穩定性這些生態系統哪個處于生態平衡？生態平衡的特征有哪些？一、生態平衡與生態系統的穩定性2生態平衡的特征（1）結構平衡：生態系統各組分保持相對穩定。呼倫貝爾草原非生物物質和能量生產者消費者分解者生態系統的結構組成成分營養結構食物網食物鏈交織一、生態平衡與生態系統的穩定性2生態平衡的特征物質循環能量流動信息傳遞載體

動力生態系統的功能生物圈二號

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。（2）功能平衡：一、生態平衡與生態系統的穩定性2生態平衡的特征（3）收支平衡:

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。生產者

科學家通過測量和數學模擬，繪制了初生演替過程中群落總初級生產量和總呼吸量的變化曲線圖，據圖回答下列問題。群落總生產量（光合作用）群落總呼吸量相對值演替進程（時間）O早期階段成熟階段【思考】據圖分析，在成熟階段，群落的總生產量和總呼吸量呈現怎樣的趨勢？這說明了什么？總生產量≈總呼吸量，且趨于穩定說明群落在輸入和輸出上趨于平衡狀態，即生態系統表現為收支平衡。這種動態平衡是通過什么調節機制實現的呢？3生態平衡的調節機制①生態系統中的調節實例1：草地上草、兔、狼之間的調節草增加兔的生存空間和資源增加草減少兔的生存空間和資源減少兔增加兔減少狼減少狼增加說明在生態系統中，生物群落內部能夠進行自我調節，以維持生態平衡。森林面貌遭到破壞種子萌發,幼苗生長森林植被大量生長郁閉，林間陽光減少枯枝落葉增多火災陽光、養料充足（一）（一）3生態平衡的調節機制②生態系統中的調節實例2：生物與無機環境之間的調節說明在生態系統中，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

在一個系統中，系統工作的效果，反過來又作為信息調節該系統的工作，并且使系統工作的效果減弱或受到限制，它可使系統保持穩定。（1）概念：（2）模型圖：發生偏離回到原來方向調節穩態負反饋調節原方向“改斜歸正”（3）意義：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能力的基礎。3生態平衡的調節機制——負反饋調節魚等生物死亡尸體腐爛湖泊嚴重污染（+）（+）（+）發生偏離更加偏離破壞穩態（錯上加錯）原方向正反饋調節正反饋調節【拓展延伸】結果：生態系統的自我調節能力是有一定限度的使生態系統遠離平衡狀態人們在河流洗衣洗菜，河水的水質為何一直保持良好？一、生態平衡與生態系統的穩定性4生態系統的穩定性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。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。原因：生態系統具有一定的自我調節能力抵抗力穩定性恢復力穩定性（1）概念：（2）類型：二、抵抗力穩定性和恢復力穩定性生態系統本身對外界干擾具有一定的抵抗力1抵抗力穩定性蝗蟲采食下，草原植物再生能力增強，減緩種群數量的下降。干旱時樹木擴展根系的分布空間，以保證獲得足夠的水分生態系統抵抗外界干擾并使自身的結構與功能保持

(不受損害)的能力。原狀二、抵抗力穩定性和恢復力穩定性生態系統具有恢復原狀的能力2恢復力穩定性森林局部火災若干年后恢復原狀生態系統在

后

的能力。受到外界干擾因素的破壞恢復到原狀判斷以下情況體現了生態系統的哪種穩定性？(1)遭受蝗蟲采食，草原植物會增強其再生能力，盡可能減緩種群數量的下降。(2)遭遇持續的干旱氣候，森林中的樹木往往擴展根系的分布空間，以保證獲得足夠的水分，維持生態系統正常的功能。(3)草原大火過后，“野火燒不盡，春風吹又生”。(4)水體被污染后經過很長一段時間后又恢復了清澈?！挚沽Ψ€定性——抵抗力穩定性——恢復力穩定性——恢復力穩定性小試牛刀二、抵抗力穩定性和恢復力穩定性3穩定性的特點(1)不同的生態系統一般在這兩種穩定性的表現上有著一定差別。生態系統中的組分越多食物網越復雜自我調節能力就越強抵抗力穩定性就越高，恢復力穩定性越低二、抵抗力穩定性和恢復力穩定性3穩定性的特點(1)不同的生態系統一般在這兩種穩定性的表現上有著一定差別。生態系統中的組分越多食物網越復雜自我調節能力就越強抵抗力穩定性就越高，恢復力穩定性越低熱帶雨林中，動植物種類繁多，營養結構非常復雜，假如其中的某種植食性動物大量減少，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。抵抗力穩定性高恢復力穩定性低二、抵抗力穩定性和恢復力穩定性3穩定性的特點(1)不同的生態系統一般在這兩種穩定性的表現上有著一定差別。生態系統中的組分越多食物網越復雜自我調節能力就越強抵抗力穩定性就越高，恢復力穩定性越低在北極凍原生態系統中，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。抵抗力穩定性低恢復力穩定性低注意: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！二、抵抗力穩定性和恢復力穩定性3穩定性的特點(1)不同的生態系統一般在這兩種穩定性的表現上有著一定差別。生態系統中的組分越多食物網越復雜自我調節能力就越強抵抗力穩定性就越高，恢復力穩定性越低穩定性營養結構復雜程度0抵抗力穩定性恢復力穩定性二、抵抗力穩定性和恢復力穩定性3穩定性的特點(2)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不一樣。河流土壤輕微污染自身凈化作用恢復重度污染自身凈化作用不足以消除恢復力穩定性就被破壞了二、抵抗力穩定性和恢復力穩定性

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模型保持恢復抵抗干擾，保持原狀受到破壞，恢復原狀生物種類越多、營養結構越復雜→自我調節能力越強→抵抗力穩定性越高生物種類越少、營養結構越簡單→自我調節能力越弱→恢復力穩定性越高穩定性營養結構復雜程度抵抗力穩定性恢復力穩定性

注意:對于環境條件極其惡劣的生態系統，如北極苔原生態系統，其抵抗力穩定性和恢復力穩定性都較低！

如圖表示抵抗力穩定性、恢復力穩定性和總穩定性的關系，據圖分析：(1)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

。(4)TS表示曲線與正常范圍之間所圍成的面積，TS值越大，說明生態系統的

總穩定性越

。(2)熱帶雨林生態系統與草原生態系統相比，受到相同干擾時，草原生態系統的y值要

(填“大于”或“小于”)熱帶雨林的y值。(3)x的大小可作為

強弱的指標，x值越大，說明恢復力穩定性越

。自我調節能力大于恢復力穩定性低低【模型構建】生態系統的抵抗力穩定性、恢復力穩定性和總穩定性的關系抵抗力穩定性越低恢復力穩定性越低三、提高生態系統的穩定性糧油蔬果肉蛋奶木材①處于生態平衡的生態系統，可以持續不斷的滿足人類生活所需，如提供糧油，蔬果，肉，蛋奶，木材等農副產品生態小區生態公園生態農業生態濕地②處于生態平衡中的生態系統，能夠使人類生活和生產的環境保持穩定1提高生態系統的穩定性的意義三、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，合理適度利用生態系統；合理放牧封山育林適量捕撈2提高生態系統穩定性的措施三、提高生態系統的穩定性2提高生態系統穩定性的措施（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。農田施肥三北防護林四、設計制作生態缸，觀察其穩定性設計一個生態缸，觀察這一人工生態系統的穩定性。1.目的要求：2.基本原理：①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。②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

.

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②保持生態缸內溫度；③便于觀察3.設計和制作生態缸的要求4．觀察記錄（1）生態缸中成分齊全，但生物只能存活一段時間，為什么？（2）不同的生態缸中生態系統的穩定性時間有長有短，為什么？觀察指標:生態缸中生物的生存狀況和存活時間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。組分及營養級之間的比例不同，培養條件不同等5．結果分析結構比較簡單，自我調節能力差6．結論:生態缸或瓶中生態系統要保持穩定，需要具備下列條件:(2)各組分應保持適宜的比例；(1)源源不斷的能量輸入;小試牛刀判斷下列是否正誤(1)生態平衡就是生態系統的物質和能量的輸入與輸出均衡()(2)負反饋調節在生態系統中普遍存在，它是生態系統自我調節能力的基礎()(3)北極凍原生態系統的抵抗力穩定性低，但恢復力穩定性高()(4)“野火燒不盡，春風吹又生”說明生態系統具有抵抗力穩定性()(5)與天然林相比，人工馬尾林營養結構復雜，恢復力穩定性高()(6)適當增加各營養級生物的種類可提高該生態系統自我調節能力()

(7)某相對穩定的生態系統中旅鼠的天敵、植物、旅鼠之間數量的變化是一種正反饋調節()××√×√××小試牛刀1.人工草坪物種比較單一，易受外界因素的影響而雜草化。雙子葉植物歐亞蔊菜是常見的草坪雜草。下列敘述錯誤的是（

）A