《生态《生态系统的稳定性》公开课教学课件系统的稳定性》公开课教学课件共.ppt

1、生物圈2号（Biosphere2）是美国建于亚利桑那州图森市以北沙漠中的一座微型人工生态循环系统，因把地球本身称作生物圈1号而得此名，它由美国前橄榄球运动员约翰艾伦发起，是爱德华P巴斯及其他人员主持建造的人造封闭生态系统。并与几家财团联手出资，委托空间生物圈风险投资公司承建，历时8年，几乎完全密封，占地12000平方米，容积达141600立方米，由80000根白漆钢梁和6000块玻璃组成，耗资1.5亿美元 实验失败在1991至1993年的实验中，由于研究人员发现：生物圈2号的氧气与二氧化碳的大气组成比例，无法自行达到平衡；生物圈2号内的水泥建筑物影响到正常的碳循环；多数动植物无法正常生长或生殖

2、，其灭绝的速度比预期的还要快。经广泛讨论，确认“生物圈2号”实验失败，未达到原先设计者的预定目标。实验结论 这证明了在已知的科学技术条件下，人类离开了地球将难以永续生存。同时证明：地球目前仍是人类唯一能依赖与信赖的维生系统。1996年，巴斯将生物圈2号交由美国哥伦比亚大学管理与规划未来的走向，做为生态学、环境变迁研究及教学的基地。哥伦比亚大学开始将生物圈2号既存的生态系统仿真实验及新的研究计划整合于一体并对外界开放，做为研究及学习中心，以探索我们人类生活与环境生态的互动影响。水乡人家在河流上游淘水乡人家在河流上游淘米洗菜，下游洗澡洗衣，米洗菜，下游洗澡洗衣，还会进行适当捕鱼等。还会进行适当捕鱼

3、等。可是水仍然很清澈。可是水仍然很清澈。适量砍伐森林中的树木，森林的适量砍伐森林中的树木，森林的结构功能不会破坏。结构功能不会破坏。草原上适量放养牲畜，草原上适量放养牲畜，草原不至于破坏。草原不至于破坏。适量砍伐森林中的树木，森林的适量砍伐森林中的树木，森林的结构功能不会破坏。结构功能不会破坏。草原上适量放养牲畜，草原上适量放养牲畜，草原不至于破坏。草原不至于破坏。生态系统具有生态系统具有保持保持或或恢复恢复自身自身结构和功能相对稳定结构和功能相对稳定的能力，叫生的能力，叫生态系统的稳定性。态系统的稳定性。1 1、河流的自我净化能力：河流受到轻微污染时，能通过、河流的自我净化能力：河流受到轻微

4、污染时，能通过物理物理沉降、化学分解和微生物分解沉降、化学分解和微生物分解等途径，很快消除污染。等途径，很快消除污染。(以以“水草水草鱼鱼”这条食物链为例分析这条食物链为例分析)少量地钓鱼后，河中水草和鱼的数量会发生什么变化？少量地钓鱼后，河中水草和鱼的数量会发生什么变化？讨论：讨论：(一一)生态系统稳定性的原理生态系统稳定性的原理自我调节能力自我调节能力2 2、群落内部的调节：、群落内部的调节：一、生态系统的稳定性一、生态系统的稳定性模型建构：用文字和箭头，构建水草和鱼的数量变化模型模型建构：用文字和箭头，构建水草和鱼的数量变化模型结果：结果：鱼减少鱼减少水草增加水草增加鱼增加鱼增加水草减少

5、水草减少负反馈调节负反馈调节使生态系统达到或保持相对稳定使生态系统达到或保持相对稳定生态系统自我调节能力的基础生态系统自我调节能力的基础意义：意义：1 1、河流的自我净化能力：河流受到轻微污染时，能通过、河流的自我净化能力：河流受到轻微污染时，能通过物理物理沉降、化学分解和微生物分解沉降、化学分解和微生物分解等途径，很快消除污染。等途径，很快消除污染。(一一)生态系统稳定性的原理生态系统稳定性的原理自我调节能力自我调节能力2 2、群落内部的调节：、群落内部的调节：一、生态系统的稳定性一、生态系统的稳定性思考：思考：资料：资料：9090年代后，南圣河受到严重污染，动植物大量死亡，年代后，南圣河受

6、到严重污染，动植物大量死亡，水质恶化。水质恶化。(一一)生态系统稳定性的原理生态系统稳定性的原理自我调节能力自我调节能力一、生态系统的稳定性一、生态系统的稳定性2 2、消除污染后，南圣河能否恢复原状？、消除污染后，南圣河能否恢复原状？消除污染后，动植物虽然所剩无几，但可用的资源和空间更消除污染后，动植物虽然所剩无几，但可用的资源和空间更充裕，动植物快速繁殖，逐渐增多，水质改善。充裕，动植物快速繁殖，逐渐增多，水质改善。负反馈调节负反馈调节严重污染后，动植物大量死亡，消除污染后，可用的资源和严重污染后，动植物大量死亡，消除污染后，可用的资源和空间更充裕，动植物快速繁殖，逐渐增多。空间更充裕，动植

7、物快速繁殖，逐渐增多。3 3、生物与无机环境间的调节：、生物与无机环境间的调节：1 1、河流的自我净化能力：河流受到轻微污染时，能通过、河流的自我净化能力：河流受到轻微污染时，能通过物理物理沉降、化学分解和微生物分解沉降、化学分解和微生物分解等途径，很快消除污染。等途径，很快消除污染。2 2、群落内部的调节：、群落内部的调节：生态系统破坏后，通过自我生态系统破坏后，通过自我调节能力，恢复原状调节能力，恢复原状生态系统通过自我调节能力生态系统通过自我调节能力抵抗干扰，维持原状抵抗干扰，维持原状(一一)生态系统稳定性的原理生态系统稳定性的原理自我调节能力自我调节能力一、生态系统的稳定性一、生态系统

8、的稳定性其他生态系统也具有抵抗力和恢复力稳定性吗？其他生态系统也具有抵抗力和恢复力稳定性吗？生态系统抵抗外界干扰使自身结构生态系统抵抗外界干扰使自身结构功能维持原状的能力。功能维持原状的能力。抵抗力稳定性：抵抗力稳定性：恢复力稳定性：恢复力稳定性：生态系统受到外界干扰因素的破坏后生态系统受到外界干扰因素的破坏后恢复原状的能力。恢复原状的能力。(二二)生态系统稳定性的内容生态系统稳定性的内容一、生态系统的稳定性一、生态系统的稳定性指指生态系统具有生态系统具有保持或恢复保持或恢复自身结构和功能自身结构和功能相对稳定相对稳定的能力。的能力。(三三)生态系统稳定性的概念生态系统稳定性的概念(一一)生态

9、系统稳定性的原理生态系统稳定性的原理自我调节能力自我调节能力 森林遭遇持续的干旱气候时，树木往往扩展根系的分布森林遭遇持续的干旱气候时，树木往往扩展根系的分布空间，以保证获得足够的水分，维持生态系统的正常功能。空间，以保证获得足够的水分，维持生态系统的正常功能。一场火过后，森林中的种群密度降低，但是由于光照更一场火过后，森林中的种群密度降低，但是由于光照更加充足、土壤中无机养料增多，许多种子萌发后，迅速长成加充足、土壤中无机养料增多，许多种子萌发后，迅速长成新植株。新植株。抵抗力稳定性抵抗力稳定性恢复力稳定性恢复力稳定性 草原遭受蝗虫的采食后，草原植物就会增强其再生能力，草原遭受蝗虫的采食后，

10、草原植物就会增强其再生能力，尽可能减缓种群数量的下降。尽可能减缓种群数量的下降。草原大火过后，草原大火过后，“野火烧不尽，春风吹又生野火烧不尽，春风吹又生”。抵抗力稳定性抵抗力稳定性恢复力稳定性恢复力稳定性二、不同生态系统两种稳定性的差异二、不同生态系统两种稳定性的差异任务二：比较不同生态系统抵抗力稳定性与恢复力稳定性的差异任务二：比较不同生态系统抵抗力稳定性与恢复力稳定性的差异生物种类生物种类 多多营养结构营养结构 复杂复杂强强自我调节能力自我调节能力 抵抗力稳定性抵抗力稳定性 高高热带雨林生态系统热带雨林生态系统恢复力稳定性恢复力稳定性 低低稳稳定定性性生态系统复杂程度生态系统复杂程度抵抗

11、力抵抗力稳定性稳定性恢复力恢复力稳定性稳定性思考：结构简单的生态系统，恢复力稳定性一定高吗？思考：结构简单的生态系统，恢复力稳定性一定高吗？模型建构模型建构抵抗力稳定性、恢复力稳定性与生态系统复杂抵抗力稳定性、恢复力稳定性与生态系统复杂程度的关系程度的关系(一般情况一般情况)二、不同生态系统两种稳定性的差异二、不同生态系统两种稳定性的差异北极苔原生态系统中，动植物种类稀少，营养结构简单，北极苔原生态系统中，动植物种类稀少，营养结构简单，其生产者主要是地衣，其他生物大都直接或间接地依靠地衣生其生产者主要是地衣，其他生物大都直接或间接地依靠地衣生活。假如地衣受到大面积破坏，整个生态系统就会崩溃。因

12、此，活。假如地衣受到大面积破坏，整个生态系统就会崩溃。因此，苔原生态系统的抵抗力稳定性和恢复力稳定性都很低苔原生态系统的抵抗力稳定性和恢复力稳定性都很低。二、不同生态系统两种稳定性的差异二、不同生态系统两种稳定性的差异我们可以采取哪些措施来提高生态系统的稳定性？我们可以采取哪些措施来提高生态系统的稳定性？(可以森林、草原、海洋、农田等生态系统为例可以森林、草原、海洋、农田等生态系统为例)思考：思考：三、提高生态系统的稳定性三、提高生态系统的稳定性适量砍伐适量砍伐合理放牧合理放牧适度捕捞适度捕捞施肥锄草施肥锄草防护林防护林三、提高生态系统的稳定性三、提高生态系统的稳定性1 1、控制对生态系统干扰

13、的程度、控制对生态系统干扰的程度,对生态系统的利用对生态系统的利用应该适度应该适度,不应超过生态系统的自我调节能力。不应超过生态系统的自我调节能力。2 2、对人类利用强度较大的生态系统，应实施相应的、对人类利用强度较大的生态系统，应实施相应的物质、能量投入，保证生态系统内部结构与功能的物质、能量投入，保证生态系统内部结构与功能的协调。协调。抵抗干扰，维持原状抵抗干扰，维持原状抵抗力稳定性抵抗力稳定性恢复力稳定性恢复力稳定性知识归纳知识归纳生态系统生态系统的稳定性的稳定性原因原因内内容容遭到破坏，恢复原状遭到破坏，恢复原状自我调节能力自我调节能力构建概念图：构建概念图：基础基础负反馈调节负反馈调节提高提高控制对生态系统干扰的程度控制对生态系统干扰的程度,对生态系统的利用应该适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不应超过生态系统的自我调节能力。节能力。对人类利用强度较大的生态系对人类利用强度较大的生态系统，应实施相应的物质、能量统，应实施相应的物质、能量投入，保证生态系统内部结构投入，保证生态系统内部结构与功能的协调。与功能的协调。