人教版 (2019)选择性必修2第5节 生态系统的稳定性备课课件ppt

这是一份人教版 (2019)选择性必修2第5节 生态系统的稳定性备课课件ppt，共60页。PPT课件主要包含了教学过程，概念图，课堂练习巩固，典型习题，规律总结，实践•探究，生态系统的稳定性，生态平衡，问题探讨，紫茎泽兰等内容，欢迎下载使用。
Teaching Prcess
2.课堂教 学内容
资料1：紫茎泽兰原产于中美洲。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。
讨论1：为什么紫茎泽兰在原产地没有大肆繁殖，在入侵地可以疯长蔓延？
适应、繁殖能力强，没有天敌等制约因素
中国第一批外来入侵物种名单（16种）
资料3：乾隆下江南时，到了苏州。看到水乡人家上游淘米洗菜，下游洗澡洗衣，可是即便如此，水仍然很清澈。这番景象让乾隆大为惊奇。
当河流受到轻微的污染时，能通过物理沉降，化学分解和微生物的分解，很快消除污染，河流中的生物种类和数量不会受到明显的影响。
资料4：云蒙山国家森林公园位于密云县西部。那里害虫种类非常多，它们以林木为食，但是在那里从未出现重大虫灾，也从未造成大的伤害。
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1： 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，此地未来还会发生显著的变化吗？为什么？
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。
群落总生产量和总呼吸量的变化曲线图
思考2： 在成熟阶段，群落的总生产量和总呼吸量呈现怎样的趋势？这说明了什么？
总生产量和总呼吸量均趋于稳定，且相对值接近。说明群落在输入和输出上趋于平衡状态，即生态系统表现为收支平衡。
思考3： 联系生态系统中不同生物组分在物质循环、能量流动中的作用，分析在成熟阶段，生产—消费—分解过程的正常进行对生态系统的功能有什么影响？
生产—消费—分解过程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。而这种功能的平衡，又使生态系统的收支呈现平衡。
生态系统各组分保持相对稳定
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；
生产者在一定时间内制造的可供其他生物利用的量，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，而是一种动态平衡。
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
说明在生态系统中，生物群落内部能够进行自我调节，以维持生态平衡
说明在生态系统中，生物群落与无机环境之间也能够自我调节，以维持生态平衡
上述生态系统都遇到了破坏或干扰，而对抗这种破坏或干扰，使生态系统恢复平衡的调节机制，是反馈机制。
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。
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。
③生态系统的自我调节能力是无限的吗？
当干扰因素的强度超过一定限度时，生态系统的自我调节能力迅速丧失，生态系统就到了难以恢复的程度。
黄土高原由于植被破坏造成水土流失
生态系统的自我调节能力是有一定限度的
思考•讨论：分析反馈调节的过程
讨论2：利用本章第一节图3-4（第52页），以图中的“草→昆虫→蜘蛛→捕虫鸟→鹰”这条食物链为例，描绘该种动物数量增加或减少时，生态系统可能发生的变化 ，并讨论反馈调节是否发挥了作用？
捕食昆虫和蜘蛛的鸟增加
捕食昆虫和蜘蛛的鸟减少
讨论3：从左图来看，在这片水域中，几年后，其中的鱼类的数量会怎么变化？
提示：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。
使生态系统远离平衡状态
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。
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，生态平衡遭破坏；
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。
（抵抗干扰，维持原状）
北极冻原生态系统中，动植物种类稀少，营养结构简单，其中生产者主要是地衣，其他生物大都直接或间接地依靠地衣来维持生活。假如地衣受到大面积破坏，整个生态系统就会崩溃。
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；
（遭到破坏，恢复原状）
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！
一、生态系统的信息传递
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？
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。
（4）抵抗力稳定性与恢复力稳定性的比较
判断：在菌根形成率低的某高寒草甸试验区进行菌根真菌接种,提高了该试验区生态系统的稳定性,其原因是物种丰富度升高,生态系统营养结构复杂,自我调节能力升高（ ）
对于环境条件极其恶劣的生态系统，如北极苔原生态系统，其抵抗力稳定性和恢复力稳定性都较低。
①图中两条虚线之间的部分表示生态系统功能正常的作用范围。
（5）稳定性的数学模型
②图中两条虚线之间的部分表示生态系统功能正常的作用范围。当生态系统遭受干扰时,x、y值的大小与生物种类有关,与生物数量　　　　。与热带雨林相比,受到相同程度的干扰时,草原生态系统的y值要　　　　热带雨林的y值
③y表示一个外来干扰使之偏离这一范围的大小，偏离的程度可以作为衡量抵抗力稳定性的指标，偏离大说明抵抗力稳定性弱，反之，说明抵抗力稳定性强。
④ x 表示恢复到原状态所需的时间，x 越大，表示恢复力稳定性越弱，反之，表示恢复力稳定性越强。
⑤TS 表示曲线与正常范围之间所围成的面积, 可作为衡量总稳定性的指标, 这一面积越大, 即x与y越大, 则说明这个生态系统的总稳定性越弱。
例1.如图表示正常生态系统受到一定程度的干扰后，生态系统稳定性的变化。下列说法错误的是(　　)
A.在受到干扰之前，曲线在正常范围内波动是由于该生态系统具有自我调节能力B.在受到干扰后，曲线偏离正常范围越晚和幅度越小，说明生态系统的抵抗力稳定性越高C.S2所代表的面积越大，生态系统恢复力稳定性越高D.S3所代表的面积越小，生态系统的稳定性越高
研究不同生态系统在抵抗力稳定性和恢复力稳定性两方面存在的差别，对自然生态系统的利用和保护有什么意义？
在利用自然生态系统时，要根据不同类型生态系统抵抗力稳定性的差异，合理控制对生态系统的干扰强度，干扰不能超过生态系统抵抗力稳定性的范围；在保护自然生态系统时，要根据不同类型生态系统恢复力稳定性的差异，合理确定保护对策，如采取封育措施，补充相应的物质、能量，修补生态系统的结构，增强生态系统的恢复力。
（6）提高生态系统稳定性
A.可以持续不断地满足人类生活所需；
①提高生态系统的稳定性的意义
B.能够使人类生活与生产的环境保持稳定。
②提高生态系统稳定性的措施
A.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，合理适度利用生态系统；
B.对人类利用强度较大的生态系统，应给予相应的物质、能量的投入，保证生态系统内部结构与功能的协调。
对农田、果园生态系统要不断施肥、灌溉，增加投入，控制病虫害，才能保证高产出。
思考1：既然生态系统中的物质是循环的,为何农田生态系统还需要经常施肥?请说出你的理由
对农田生态系统要不断施肥、灌溉，增加投入，控制病虫害，才能保证高产出。
适度捕捞海洋系统中成鱼，不仅可以促进海洋鱼类资源的更新，还能不断获得各类产品。
提示:1.物质循环具有全球性,是在生物圈内进行的。2.农田是一个范围相对较小的生态系统,物质在该生态系统中不一定能实现循环。3.农田中的农作物合成有机物(如蛋白质、磷脂等)时利用了土壤中的氮、磷、钾等元素,这些元素随着粮食、瓜、果等输出农田生态系统,因此需要不断施入含氮、磷、钾等元素的肥料。
思考2：桑基鱼塘生态系统中有生产者桑树等,但是在管理该鱼塘过程中还要定期往水体中投入饲料,从生态系统的功能分析,其原因是什么?
生产者固定的太阳能不足以满足鱼类的需要,且不断地输出经济鱼类,而其中的元素无法及时返回该生态系统,故需定期补充物质与能量。
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。
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；
1.实验原理 （1）生态缸中必须包括生态系统的四种成分，特别需要注意必须有足够的分解者。 （2）各种生物之间以及生物与无机环境之间，必须能够进行物质循环和能量流动。 （3）生物之间要有合适的食物链结构，生物的数量不宜过多。 （4）生态缸必须是透明的，这样可保证生态缸中能获得充足的太阳能。当然，生态缸一定要封闭，防止外界生物或非生物因素的干扰。
二、设计并制作生态缸，观察其稳定性
探究•实践：设计制作生态缸，观察其稳定性
①在一定时间范围内,小生态瓶内能不能进行碳、氧、氮、磷等元素的循环利用,原因是什么?②为什么简易生态瓶的抵抗力稳定性很低?③若要在该生态瓶中添加小动物,则应注意各营养级生物之间的合适比例,试从能量流动的角度分析。
能,该生态瓶内有生产者和分解者,能通过光合作用、呼吸作用、分解作用等生理过程实现各元素的循环利用。
生物种类少,营养结构简单,自我调节能力很弱
3.易误点拨 （1）实验设计要求
①观察稳定性，可通过观察动植物的生活情况、水质变化、基质变化等判断生态系统的稳定性。②由于生态缸中的生态系统极为简单，自我调节能力极差，所以抵抗力稳定性极低，生态系统的稳定性极易被破坏。因此，生态缸内的生物只能保持一定时间的活性。
3.易误点拨 （1）生态缸稳定性观察与分析：
1.设计时要考虑的生态系统各组成成分有哪些？
非生物的物质和能量生产者消费者分解者
生产者、消费者、分解者三者之间应保持适宜比例，以维持生态 系统的相对稳定。
2.生态缸经过多长时间后才能达到比较稳定的状态？
一般等到缸内务生物相互适应及依存后，生态缸才能达到比较稳定的状态，大多在1个星期以后。
3.达到稳定状态后，生态缸内的生物的种类和数量有无变化？如有，是怎样变化的？
有。浮游生物种类和数量少,水中溶解氧逐渐减少, 以浮游生物为食的小型动物先死亡。
4.在生态缸中，最后留下来的生物在这个人工生态系统中分别起什么作用？
通过光合作用，将太阳能固定在它们所制造的有机物中，将太阳能转化成化学能
将有机物转化为无机物，加快生态系统的物质循环；
将动植物遗体和动物的排遗物分解成无机物。
教材深挖：P80，非选择题第2题
2.下图是河流生态系统受到生活污水（含大 量有机物）轻度污染后的净化作用示意图。请据图冋答下列问题。（1）在该河流的AB段上，溶解氧大量减少的主要原因是什么？（2）在该河流的BC段上，藻类大量繁殖的主要原因是什么？（3）水中溶解氧含量逐渐恢复的主要原因是什么？（4）若酿造厂或味精厂将大量含有有机物的废水排入该河流，对河流生态系统可能造成的最严重的后果是什么？【答案】河流中生物大量死亡，该生态系统的稳定性遭到破坏。
(3)溶解氧的变化:随着 　　　　的大量繁殖逐渐减少,随着　　　　的增加而逐渐增多。 (4)藻类变化:随着　　　　被分解成无机物,数量逐渐增加,随着　　　　的减少其数量下降。 (5)无机物的变化:随着　　　　的分解逐渐增加,随着　　　　的大量繁殖而减少。
例1.(2021·江西高考模拟)我国科学家利用遥感监测技术,发现全球已有63%的大型湖库水体呈富营养化状态。回答下列相关问题:(1)水体被生活污水(含大量有机物)轻度污染,水中溶解氧的含量在最初一段时间会　　　　(上升/下降),原因是 　。 (2)生活污水轻度污染一段时间后,藻类数量会大量上升,原因是 　。 (3)如果生活污水严重,超出了水体生态系统的　　　　能力,蓝藻等过量繁殖,溶氧量又无法恢复,水体中生物大量死亡,这就是水体的富营养化现象。
生活污水中的有机物被微生物大量分解,这个过程中消耗大量溶解氧(或:有机物增多导致细菌大量繁殖,耗氧增多)　
生活污水中有机物分解产生大量无机盐(和CO2),为植物的繁殖提供了养料(有利于植物繁殖)。(关键词“无机盐”)
（1）鱼塘大量投饵后，水体常会出现有害的硫化物，这些硫化物最可能是饵料中的 分解产生的．
例2.(2016·江苏高考)高密度水产养殖常会引起池塘水体富营养化，影响养殖．如图为利用稻田生态系统净化鱼塘尾水的示意图，箭头所指为水流方向．请回答下列问题：
（2）图示系统在实现了水资源循环利用的同时，鱼塘富营养化还为水稻生长提供了一定的 元素营养．
（3）为调查图中稻田害虫的发生状况，可采用 ，分别统计 的种群密度．为修复长期使用农药导致有机物污染的稻田，向土壤中投放由多种微生物组成的复合菌剂，土壤有毒物质的减少有利于增加稻田动物的种类，降低了 的优势度．某种农药降解菌分解农药的能力不同，体现了 多样性．
（4）（3）通过稻田净化，B处水样中可溶性有机物浓度比A处显著下降，其主要原因是稻田中的 （填序号）微生物的分解作用．稻田中物种的丰富度较低，丰富度是指 ．①好氧 ②光合放氧 ③厌氧 ④兼性厌氧
（5）出现藻类水华的鱼塘尾水流经稻田后，B处水样中藻类数量大大减少．从生态学角度分析，藻类数量减少的原因有 .
竞争光照和营养、动物摄食、微生物产生杀藻物质等
1.生态系统的稳定性包括抵抗力稳定性和恢复力稳定性。判断下列相关表述是否正确。（1）温带针阔叶混交林比热带雨林的抵抗力稳定性低。 （ ）（2）不同的生态系统，抵抗力稳定性和恢复力稳定性的强度不同。 （ ）2.封山育林能有效提高生态系统的稳定性，是因为（ ）A.封山育林控制了物质循环B.延长了生态系统中的食物链C.增加了生态系统中消费者数量D.使生态系统营养结构复杂性增加
3.天然森林很少发生的松毛虫虫害，却经常发生在人工马尾松林中，合理的解释是 （ ）A.马尾松对松毛虫抵抗力差B.人工林内松毛虫繁殖能力强C.人工林成分单一，营养结构简单D.当地气候适于松毛虫的生长和繁殖
某江南水乡小城，曾经是一派小桥、流水、人家的怡人景象。几百年来，当地百姓在河流上 游淘米洗菜，在下游洗澡洗衣，河水的水质一直保持良好。20世纪70年代，由于大量生活污水和工业废水排入河道，水质恶化。20世纪90年代, 当地采取措施对工业废水排放进行控制，同时将河道支流很多入水口封闭以减少污水流入，河道内水量减少、河水流速降低，水质仍然较差。
请基于对生态系统稳定性的认识，回答以下问题。1.当地百姓在河流中淘米洗菜，洗澡洗衣, 为什么河水仍能保持清澈？
大量生活污水和工业废水排入水中，破坏了该生态系统的抵抗力稳定性和恢复力稳定性，河水很难恢复到原来的状态，就会形成污染。生态系统的自我调节能力具有一定的限度，由于污染严重，尽管采取了治理措施，河流自身的净化能力仍然不足以消除污染物，因此水质仍然较差。
生态系统具有抵抗力稳定性，当河水受到轻微污染(如淘米洗菜、洗澡洗衣等)时，河水能通过物理沉降、化学分解和微生物分解，很快消除污染，因此河水仍能保持清澈。
2.大量生活污水和工业废水排入河道以后, 为什么会引起水质急剧下降？20世纪90年代采取的措施没有明显效果，可能的原因是什么？
请基于对生态系统稳定性的认识，回答以下问题。3.可以采取什么措施来改善该地河流水质？
从治理已有污染的角度，可采用物理、化学、生物等方法进行治理，如机械除藻、底泥疏浚、在某些区段人工増氧、利用微生物分解污染物、利用水生植物进行生态修复等。从管理的角度，应禁止生活污水和工业废水排入河道，或污水、废水必须经严格处理才能排放；加强人们的水环境保护意识；加强执法检査；
4.毛竹与榜树、苦楮等阔叶树形成的混交林，其稳定性比毛竹纯林的高。以下分析不合理的是 （ ）A.毛竹纯林易发生病虫害B.混交林中物种多样性高C.混交林中食物网更复杂D.混交林中能量可循环利用
3.棉铃虫是棉田常见的害虫，喷洒高效农药可以迅速杀死棉铃虫，但同时也会杀死棉铃虫的天敌，并造成环境污染。如果放养棉铃虫的天敌——赤眼蜂，虽然不能彻底消灭棉铃虫，但是能将它们的种群数量控制在较低水平，也不会造成环境污染。哪一种做法有利于提高农田生态系统的稳定性？为什么？
放养赤眼蜂。因为喷酒高效农药、在消灭棉铃虫的同时，也会杀死大量的棉铃虫的天敌。棉铃虫失去了天敌的控制，就容易再度爆发。在棉田中放养赤眼蜂，由于棉铃虫和赤眼蜂在数量上存在相互制约的关系，因此能够将棉铃虫的数量长期控制在较低水平。从这个角度看，这种做法有利于提高农田生态系统的稳定性。