《生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性》PPT課件.ppt

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太湖美,,第5節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,,微生物(分解),少量砍伐森林中的樹木，森林的結構功能不會破壞。,草原上適量放養(yǎng)牲畜，草原不至于破壞。,適度捕捉生態(tài)系統(tǒng)中的動物，也不會導致種群嚴重減小，更不會滅絕。,生態(tài)系統(tǒng)中的生物既有出生也有死亡，既有遷入也有遷出；陽光、溫度、水分等無機環(huán)境因素也在不斷地改變。,生態(tài)系統(tǒng)在不斷地發(fā)展變化著。但對于一個相對成熟的生態(tài)系統(tǒng)來說，系統(tǒng)中的各種變化只要不超出一定限度，生態(tài)系統(tǒng)的結構與功能就不會發(fā)生大的改變。,生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢：生物種類多樣化；結構復雜化；功能完善化,1993年，8個人被送進“生物圈二號”，本來預期他們與世隔絕兩年，可以靠吃自己生產(chǎn)的糧食，呼吸植物釋放的氧氣，飲用生態(tài)系統(tǒng)自然凈化的水生存。但18個月之后，“生物圈二號”系統(tǒng)嚴重失去平衡：氧氣濃度從21%降至14%，不足以維持研究者的生命，輸入氧氣加以補救也無濟于事；原有的25種小動物，19種滅絕；為植物傳播花粉的昆蟲全部死亡，植物也無法繁殖。事后的研究發(fā)現(xiàn)：細菌在分解土壤中大量有機質的過程中，耗費了大量的氧氣；而細菌所釋放出的二氧化碳經(jīng)過化學作用，被“生物圈二號”的混凝土墻所吸收，又打破了循環(huán)。,為了做人類離開地球能否生存的實驗，美國花費2億美元于1984年建造了一個完全封閉的生態(tài)實驗基地。由于該實驗室是模擬生物圈的結構和功能而建造的，因此叫做“生物圈Ⅱ號”。這是一個占地1.3億平方米的鋼架結構的玻璃建筑，遠遠望去仿佛是一個巨大的溫室。,人類能否在生物圈之外建造一個適于人類長期生活的生態(tài)系統(tǒng)呢？為什么？,生物圈2號的啟示,它最重要的啟示在于：我們人類目前對地球的了解還是遠遠不夠的，目前最好的辦法還是保護和利用好地球，進行環(huán)境保護和生態(tài)恢復是實現(xiàn)人類可持續(xù)發(fā)展的必由之路。,生態(tài)系統(tǒng)在受到干擾后,為什么仍能保持相對穩(wěn)定？,生態(tài)系統(tǒng)具有保持或恢復自身結構和功能相對穩(wěn)定的能力，叫生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性（穩(wěn)態(tài)）。,一、生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的概念,思考:1.你能列舉出生態(tài)系統(tǒng)在受到干擾后,仍能保持和恢復相對穩(wěn)定的實例嗎?2.為什么生態(tài)系統(tǒng)具有這樣的能力呢?,,過度放牧,食物短缺,意義:生態(tài)系統(tǒng)自我調節(jié)能力的基礎,負反饋調節(jié),結果:抑制或減弱了最初發(fā)生的變化，使生態(tài)系統(tǒng)達到或保持穩(wěn)定。,實例一:,,,,思考：自我調節(jié)能力的大小與什么有關？,自動調節(jié)能力大小與生態(tài)系統(tǒng)的物種組成、營養(yǎng)結構有關。但能力是有限度的，超過限度的干擾會使生態(tài)系統(tǒng)崩潰,實例二:,蘇州—江南水鄉(xiāng),小橋流水人家。話說乾隆下江南時，到了蘇州。看到水鄉(xiāng)人家上游淘米洗菜，下游洗澡洗衣，可是即便如此，水仍然很清澈。這番景象讓乾隆大為驚奇。,可是，他也發(fā)現(xiàn)蘇州虎丘外圍的河流被眾多染坊流出的廢水污染得骯臟不堪、臭氣熏天，于是他立即下令嚴禁商賈平民在虎丘一帶開設染坊。迫于官府的法令，虎丘一帶原有的數(shù)十家染坊不得不搬遷至遠離虎丘的蘇州遠郊，從此以后虎丘重現(xiàn)綠水青山。,思考與討論：,1.水鄉(xiāng)人在河流中淘米洗菜、洗澡洗衣，河水為何仍能保持清澈？屬于負反饋嗎？這又說明了什么問題？,物理沉降化學分解微生物分解,生態(tài)系統(tǒng)抵抗外界干擾并使自身的結構與功能保持原狀的能力。,抵抗力穩(wěn)定性（自我調控能力）,思考與討論：,2.既然生態(tài)系統(tǒng)具有抵抗力穩(wěn)定性，為什么虎丘外圍河流還會出現(xiàn)“水污染事件”這種情景呢？這說明了什么問題？,正反饋,湖泊受到了污染,,魚類等生物死亡,,死魚等生物腐爛,,,,（+）,實例：,使生態(tài)系統(tǒng)常常遠離穩(wěn)態(tài)，對生態(tài)系統(tǒng)有極大破壞作用。,結果：,+,,,原方向,原方向,,,,,,,發(fā)生偏離,發(fā)生偏離,正反饋調節(jié),更加偏離,負反饋調節(jié),回到原來方向,錯上加錯,改邪歸正,3.染坊停止排污后，虎丘外圍的河流出現(xiàn)了什么變化，這說明了什么？,生態(tài)系統(tǒng)在受到外界干擾因素的破壞后恢復到原狀的能力。,恢復力穩(wěn)定性（自我恢復能力）,恢復力穩(wěn)定性:生態(tài)系統(tǒng)在受到外界干擾因素的破壞后恢復到原狀的能力。,生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性表現(xiàn)在兩個方面：,抵抗力穩(wěn)定性:生態(tài)系統(tǒng)抵抗外界干擾并使自身的結構與功能維持原狀的能力。,,（抵抗干擾，維持原狀）,（遭到破壞，恢復原狀）,不同的生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性一樣嗎？,稀少,簡單,弱,低,,,多,復雜,強,高,熱帶雨林生態(tài)系統(tǒng),,,森林生態(tài)系統(tǒng),比較抵抗力穩(wěn)定性的高低？,人工林生態(tài)系統(tǒng),低,高,低,高,比較恢復力穩(wěn)定性的高低？,沙漠生態(tài)系統(tǒng),,低,高,草原生態(tài)系統(tǒng),比較恢復力穩(wěn)定性時，除了考慮營養(yǎng)結構的復雜程度外，生態(tài)系統(tǒng)所處的環(huán)境條件也是一個重要的因素。,北極苔原（冬季）,北極苔原（夏季）,恢復力穩(wěn)定性較,恢復力穩(wěn)定性較,高,低,抵抗力穩(wěn)定性高的生態(tài)系統(tǒng)特征：,生物種類多，食物網(wǎng)復雜，物質循環(huán)與能量流動的渠道多。,抵抗力穩(wěn)定性高的生態(tài)系統(tǒng)特征：,生物種類多，食物網(wǎng)復雜，物質循環(huán)與能量流動的渠道多。,恢復力穩(wěn)定性高的生態(tài)系統(tǒng)特征：,１、各營養(yǎng)級的生物個體小，數(shù)量多，繁殖快。生物種類較少，物種擴張受到的制約較小。,恢復力穩(wěn)定性高的生態(tài)系統(tǒng)特征：,２、生物能以休眠方式渡過不利時期或產(chǎn)生適應新環(huán)境的新類型。,抵抗力穩(wěn)定性與恢復力穩(wěn)定性的關系,對一個生態(tài)系統(tǒng)來說，抵抗力穩(wěn)定性與恢復力穩(wěn)定性一般存在相反關系。,人工生態(tài)系統(tǒng)，如果沒有人為的幫助，其抵抗力穩(wěn)定性與恢復力穩(wěn)定性如何？,都很低,討論：生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞的原因是什么？,是外來的干擾超過了生態(tài)系統(tǒng)的自我調節(jié)能力的限度。,引起生態(tài)平衡破壞的因素：,①自然因素：地震、海嘯、火山、泥石流、流行病等。,②人為因素：過度采伐、放牧、捕獵、環(huán)境污染等。,環(huán)境污染,自然資源的不合理利用,人為因素,物種的無節(jié)制捕殺和物種的盲目引進,,,,,生物種類的變化,環(huán)境因素的變化,森林植被破壞,土地沙漠化,藏羚羊的呼喚,垃圾成災,人類對地球的破壞,黃土高原過去不僅有茂密的森林，還有茂密的草原。但是，經(jīng)過幾百年的掠奪式開發(fā)，盲目砍伐森林和濫墾草原，結果植被破壞殆盡，引起水土流失，因而成為一片荒山禿嶺。,青山綠水,窮山惡水,黃土高原的歷史變遷,想一想：研究不同生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性和恢復力穩(wěn)定性，對自然生態(tài)系統(tǒng)有什么意義？,提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,思考：為什么要提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,人類的生存離不開一個適宜穩(wěn)定的環(huán)境。,人類的發(fā)展離不開一個適宜穩(wěn)定的環(huán)境。,走持續(xù)發(fā)展的道路需要一個適宜穩(wěn)定的環(huán)境。,意義:,提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,Yes!,No!,意義,提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,1.控制對生態(tài)系統(tǒng)干擾的程度,對生態(tài)系統(tǒng)的利用應該適度,不應超過生態(tài)系統(tǒng)的自我調節(jié)能力。,措施,這一措施主要應該針對哪一類生態(tài)系統(tǒng)？,,恢復力穩(wěn)定性低的生態(tài)系統(tǒng),適量砍伐森林中的樹木，森林的結構功能不會破壞，還能促進森林的更新。,科學合理的載畜量，不會破壞草原，又可以獲得穩(wěn)定的畜牧產(chǎn)品。,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。,提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,1.控制對生態(tài)系統(tǒng)干擾的程度,對生態(tài)系統(tǒng)的利用應該適度,不應超過生態(tài)系統(tǒng)的自我調節(jié)能力。,2.對人類利用強度較大的生態(tài)系統(tǒng)，應實施相應的物質、能量投入，保證生態(tài)系統(tǒng)內部結構與功能的協(xié)調。,措施,對抵抗力穩(wěn)定性低的生態(tài)系統(tǒng)又該如何？,,進行保護，如建立自然保護區(qū)或防護林以增加物種數(shù)，提高抵抗力穩(wěn)定性。,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。,農(nóng)田防護林,“三北防護林”曾被譽為中國的“綠色長城”。20余年的時間里，中國用了上百億資金來“筑城”，盡管局部收效不小，但首都北京每年仍要“迎接”沙塵暴。而且，綿延上千里的防護林，現(xiàn)在已經(jīng)是坍塌的“綠色長城”。這是因為當初造林時不講科學，以致北方都是“楊家將”——到處種楊樹，不僅許多地方的楊樹長成半死不活的“小老頭”，而且由于普遍種純林，在發(fā)生蟲害時，一倒一大片，僅小小天牛就將寧夏20年的建設成果——幾十億株楊樹毀于一旦。,生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的維持需要有足夠的持續(xù)穩(wěn)定的能量（太陽光能）輸入、具有一定營養(yǎng)關系的生產(chǎn)者、消費者和分解者，并且各生物成分之間還應保持一定的相對穩(wěn)定比例等條件。生態(tài)系統(tǒng)中的生物多樣性是保持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)的重要條件,保持與提高生物的數(shù)量，保護生物的多樣性，提高生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性。,提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,保護草本、苔蘚、地衣等耐性強，繁殖快的小植物和各種小型動物，提高生態(tài)系統(tǒng)的恢復力穩(wěn)定性。,提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,保護和建設多種不同類型的局部生態(tài)系統(tǒng)，形成互補生態(tài)。提高生態(tài)系統(tǒng)的綜合穩(wěn)定性。,提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,思考,什么是生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性？,生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性是怎樣形成的？包括哪些方面的內容？,為什么要維護生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性？怎樣來維持？,,2.如果一個生態(tài)系統(tǒng)中有4種生物，它們可以形成下面幾種營養(yǎng)結構，如圖所示，其中最穩(wěn)定的是(),甲,乙,丙,丁,甲,乙,丙,丁,甲,乙,丙,丁,甲,丁,乙,丙,,,,,,,,,,,,,,,A,B,C,D,B,1.2002年底“食人魚”的報道隨處可見，外來物種入侵或引種不當，會給當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境造成重大影響，其主要原因是（）A．使入侵地食物鏈破壞B．會破壞入侵地的非生物因素C．未認識其價值所以人為干擾少D．增加物種多樣性，使當?shù)厣鷳B(tài)平衡更穩(wěn)定,A,3、下列生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性和恢復力穩(wěn)定性都比較低的是,,越復雜,大,低,越簡單,低,高,(1)環(huán)境條件相同時：,(2)環(huán)境條件不同時：環(huán)境條件好的生態(tài)系統(tǒng)，恢復力穩(wěn)定性較____。反之亦然。,高,溫帶森林比溫帶草原抵抗力穩(wěn)定性___,恢復力穩(wěn)定性___,A.熱帶雨林B.溫帶草原C.北極凍原D.溫帶森林,高,低,4．（多選題）“加拿大一枝黃花”原產(chǎn)北美，最早于1935年作為觀賞值物引進，上世紀80年代擴散蔓延到河灘、路邊。它的根系極為發(fā)達易連接成片，一棵“一枝黃花”能結兩萬多粒種子，極易和其他作物爭光、爭肥，形成強大的生長優(yōu)勢，對綠化灌林乃至棉化、玉米、大豆等農(nóng)作物產(chǎn)生嚴重影響，并能改變道路、宅旁、荒地的景觀。下列有關“一枝黃花”的敘述中正確的是（）A．“一枝黃花”屬于外來物種，進入我國后可以增加我國生物多樣性B．“一枝黃花”成災最可能的原因是本地缺乏其天敵C．為控制“一枝黃花”可以再從原產(chǎn)地引進其天敵D．為控制“一枝黃花”應從本地尋找其天敵,BD,5、某生態(tài)學家以“保護和利用草原生態(tài)系統(tǒng)”為課題，對某草原進行了幾項專題研究，并繪制了如下兩圖。其中：甲圖表示一個鼠群遷入一個新的生態(tài)系統(tǒng)后的種群增長曲線；乙圖表示單位面積的放牧量與生產(chǎn)者的凈生產(chǎn)量的關系，圖中的虛線代表未放牧時，草原中生產(chǎn)者的凈生產(chǎn)量，請據(jù)圖分析并回答下列問題：,,,（1）草原生態(tài)系統(tǒng)與森林生態(tài)系統(tǒng)相比較，其自我調節(jié)能力較小，原因是。（2）甲圖中，最可能表示因種內斗爭而限制鼠群數(shù)量增長的曲線段是。,草原生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結構簡單,C~D,①合理確定載牧量，防止過度放牧。②發(fā)展季節(jié)性放牧。③提倡劃區(qū)輪牧。,（3）適宜的放牧量控制在乙圖的b點和c點之間，為什么？（4）如果該草原生態(tài)系統(tǒng)的放牧量長期在乙圖中c點以上，會造成怎樣的后果？（5）請舉兩項合理利用草原生態(tài)系統(tǒng)的措施。,既能保持草原生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，又能獲得較高的畜牧產(chǎn)量,草原退化，嚴重時會導致草場的沙漠化,6．根據(jù)下列材料，回答問題：材料一紅樹林是生長在熱帶、亞熱帶海岸潮間帶特有的植被，具有豐富的動植物資源。廣東是我國紅樹林資源最豐富的省份之一，其中雷州半島和深圳灣的紅樹林分布區(qū)被列為國家級紅樹林自然保護區(qū)，紅樹林的保護和發(fā)展也被列為廣東建設林業(yè)生態(tài)省的八大工程之一。材料二2004年12月，印度洋地震引起的海嘯導致死亡十多萬人，幾百萬人無家可歸。但因為有茂密的紅樹林，印度泰米爾納德邦一個漁村里的172戶人家在這次海嘯中幸免遇難。,（1）紅樹林屬于生態(tài)系統(tǒng)。（2）紅樹林的穩(wěn)定性較強而穩(wěn)定性較弱，原因是紅樹林。,濕地,抵抗力,恢復力,生物種類較多，營養(yǎng)結構復雜,（3）海嘯過后，災區(qū)沿海的多種生態(tài)系統(tǒng)遭到了毀滅性破壞，短期內難以恢復。這一事實說明任何生態(tài)系統(tǒng)的都是有限的。（4）在海嘯中被海水浸泡過的農(nóng)田為什么不宜直接種植農(nóng)作物？請從生物學角度分析其原因。,自動調節(jié)能力,被海水浸泡過的土壤，無機鹽濃度過高，使農(nóng)作物無法通過滲透作用吸收水分,7.農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)內進行農(nóng)藥防治(噴灑DDT)和生物防治(引入無數(shù)捕食者)害蟲過程中，害蟲種群密度消長示意圖：(1)A點開始的是＿＿＿＿防治；E點開始進行的是＿＿＿＿防治。(2)A點開始的防治中，害蟲數(shù)量越來越多，其原因是：一方面害蟲；另一方面是害蟲的天敵因。(3)指出E點開始的防治有何突出的優(yōu)點。(4)F-I段種數(shù)量已無明顯波動，說明（5）圖中“經(jīng)濟閾值”是指害蟲種群密度已經(jīng)達到了影響農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)濟效益的最低值，因此圖中需要防治害蟲的時間點是,,農(nóng)藥,生物,由于DDT的選擇作用使害蟲的抗藥性越來越強,,DDT的毒害而大量死亡,避免對環(huán)境的污染,引入害蟲天敵后，生態(tài)系統(tǒng)又保持了相對的穩(wěn)定,ADE,(6)一般認為害蟲防治主要是控制害蟲種群的大小而不是徹底消滅害蟲，用生態(tài)學原理進行解釋其目的在于,,在使蟲害盡可能降低的同時，盡可能增加生物種類，保護生物的多樣性，豐富營養(yǎng)結構，使生態(tài)系統(tǒng)具有較強的自動調節(jié)能力。,,或：在使蟲害盡可能降低的同時，保護食物鏈，害蟲作為食物鏈中的一環(huán)，如果消滅了害蟲就會破壞食物鏈，從而破壞生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。,設計制作生態(tài)瓶(缸),觀察其穩(wěn)定性,目標：通過動手自制小型生態(tài)瓶(缸)，認真觀察記錄這一人工生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。,討論：如何制作小型生態(tài)瓶，才能使它在較長時間內維持相對穩(wěn)定?,實驗材料:罐頭瓶（透明的飲料瓶等），棕色瓶，柳條魚，小田螺，小蝦，水草，浮萍，砂土，池塘水足量,自來水足量。,提示：在罐頭瓶或透明的飲料瓶下邊放上沙子，植入水草，裝進池塘水（里邊有小型動物和藻類植物）放進健康的小魚。最后，封上生態(tài)瓶蓋。,注意：,設計制作生態(tài)瓶,觀察其穩(wěn)定性,,,,,,,,拓展延伸：,1.提出與維持生態(tài)瓶內穩(wěn)定性相關的問題,例如：A.生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與生物種類的多少有關嗎？B.生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與陽光有關系嗎？,設計制作生態(tài)瓶,觀察其穩(wěn)定性,2.根據(jù)提的問題作出假設,3.小組討論，設計探究方案,,,,生態(tài)瓶,