資源簡(jiǎn)介

3.5 生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性
教案
一、教學(xué)目標(biāo)
1.概述生態(tài)平衡是指生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能處于相對(duì)穩(wěn)定的一種狀態(tài)。
2.通過(guò)分析生態(tài)系統(tǒng)中的反饋調(diào)節(jié)過(guò)程，闡明生態(tài)系統(tǒng)具有維持或恢復(fù)生態(tài)平衡的能力。
3.舉例說(shuō)明抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性。
4.通過(guò)設(shè)計(jì)提高生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的方案，關(guān)注人類(lèi)活動(dòng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。
5.設(shè)計(jì)并制作生態(tài)缸，觀察其穩(wěn)定性。
二、教學(xué)重難點(diǎn)
1.教學(xué)重點(diǎn)
（1）分析生態(tài)系統(tǒng)中的反饋調(diào)節(jié)過(guò)程，闡明生態(tài)系統(tǒng)具有維持或恢復(fù)生態(tài)平衡的能力。
（2）舉例說(shuō)明抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性。
2.教學(xué)難點(diǎn)
（1）舉例說(shuō)明抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性。
（2）設(shè)計(jì)提高生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的方案。
三、教學(xué)過(guò)程
【本節(jié)聚焦】
什么是生態(tài)平衡？
生態(tài)系統(tǒng)如何自我調(diào)節(jié)？
怎樣理解生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性？
怎樣提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性？
【導(dǎo)入】問(wèn)題探討：紫莖澤蘭原分布于中美洲，傳入我國(guó)后，先是在云南瘋長(zhǎng)蔓延，現(xiàn)已擴(kuò)散至廣西、貴州、四川等多個(gè)省份，對(duì)當(dāng)?shù)亓帜尽⒛敛莺娃r(nóng)作物造成嚴(yán)重危害，在《中國(guó)第一批外來(lái)入侵物種名單》中名列榜首。
討論：1.紫莖澤蘭在原產(chǎn)地沒(méi)有大肆繁殖，為什么在入侵地可以瘋長(zhǎng)蔓延？
提示：繁殖、適應(yīng)能力很強(qiáng)，沒(méi)有天敵等制約因素
2.我國(guó)曾引入紫莖澤蘭專食性天敵——澤蘭實(shí)蠅來(lái)防治紫莖澤蘭。澤蘭實(shí)蠅也是一種外來(lái)生物，對(duì)這種方法，你怎么看？
提示：澤蘭實(shí)蠅可以抑制紫莖澤蘭的生長(zhǎng)，但是澤蘭實(shí)蠅是一種外來(lái)物種，也有可能影響入侵地的生態(tài)系統(tǒng)，因此在釋放澤蘭實(shí)蠅之前，應(yīng)做好相關(guān)研究，如澤蘭實(shí)蠅的生物安全性研究，野外如何布點(diǎn)釋放澤蘭實(shí)蠅，定點(diǎn)釋放的蟲(chóng)量應(yīng)當(dāng)為多少等等，即在確保利用澤蘭實(shí)蠅的安全性后，再利用它進(jìn)行防治。
【過(guò)渡】像紫莖澤蘭這樣的入侵種，由于它的繁殖、適應(yīng)的能力很強(qiáng)，而且沒(méi)有天敵等制約因素，因此一旦蔓延，就會(huì)嚴(yán)重干擾入侵地的生態(tài)系統(tǒng)，破壞生態(tài)平衡。
【一、生態(tài)平衡與生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性】
1.生態(tài)平衡
生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能處于相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，就是生態(tài)平衡。
思考： 從群落演替的角度分析，如果氣候條件沒(méi)有劇烈變化，也并沒(méi)有過(guò)多的人類(lèi)活動(dòng)干擾，下圖所示生態(tài)系統(tǒng)未來(lái)還會(huì)發(fā)生顯著的變化嗎？為什么？
提示：不會(huì)。 兩個(gè)生態(tài)系統(tǒng)都是處于生態(tài)平衡的系統(tǒng)。在處于平衡的生態(tài)系統(tǒng)中，物質(zhì)和能量的輸入與輸出平衡，生物種類(lèi)的組成穩(wěn)定。
2. 處于生態(tài)平衡的生態(tài)系統(tǒng)具有以下特征:
(1)結(jié)構(gòu)平衡:生態(tài)系統(tǒng)的各組分保持相對(duì)穩(wěn)定。
(2)功能平衡:生產(chǎn)—消費(fèi)—分解的生態(tài)過(guò)程正常進(jìn)行，保證了物質(zhì)總在循環(huán)，能量不斷流動(dòng)，生物個(gè)體持續(xù)發(fā)展和更新。
(3)收支平衡:如，在某生態(tài)系統(tǒng)中，植物在一定時(shí)間內(nèi)制造的可供其他生物利用的有機(jī)物的量，處于比較穩(wěn)定的狀態(tài)。
由此可見(jiàn)，生態(tài)平衡并不是指生態(tài)系統(tǒng)一成不變，而是一種動(dòng)態(tài)的平衡。
【過(guò)渡】這種動(dòng)態(tài)平衡是通過(guò)什么調(diào)節(jié)機(jī)制實(shí)現(xiàn)的呢？
3. 生態(tài)平衡的調(diào)節(jié)機(jī)制 —— 負(fù)反饋調(diào)節(jié)
實(shí)例1:詳見(jiàn)課件
實(shí)例2：詳見(jiàn)課件
負(fù)反饋調(diào)節(jié)
①概念：在一個(gè)系統(tǒng)中，系統(tǒng)工作的效果，反過(guò)來(lái)又作為信息調(diào)節(jié)該系統(tǒng)的工作，并且使系統(tǒng)工作的效果減弱或受到限制，它可使系統(tǒng)保持穩(wěn)定。
②意義：負(fù)反饋調(diào)節(jié)在生態(tài)系統(tǒng)中普遍存在，它是生態(tài)系統(tǒng)具備自我調(diào)節(jié)能力的基礎(chǔ)。
補(bǔ)充：正反饋調(diào)節(jié)
實(shí)例：有一個(gè)湖泊受到了嚴(yán)重污染，魚(yú)類(lèi)的數(shù)量就會(huì)因死亡而減少，魚(yú)類(lèi)死亡的尸體腐爛，又會(huì)進(jìn)一步加重污染，引起更多的魚(yú)類(lèi)死亡，活魚(yú)就更少了。
結(jié)果：使生態(tài)系統(tǒng)遠(yuǎn)離平衡狀態(tài)
4.生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性
（1）概念：生態(tài)系統(tǒng)維持或恢復(fù)自身結(jié)構(gòu)與功能處于相對(duì)平衡狀態(tài)的能力。強(qiáng)調(diào)的是生態(tài)系統(tǒng)維持生態(tài)平衡的能力。
（2）原因：生態(tài)系統(tǒng)具有一定的自我調(diào)節(jié)能力
①生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力的基礎(chǔ)是___________；
②生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力是_____的；
當(dāng)外界干擾因素的強(qiáng)度超過(guò)一定限度時(shí)，生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性急劇下降，生態(tài)平衡就會(huì)遭到嚴(yán)重的破壞。
（3）類(lèi)型：抵抗力穩(wěn)定性、恢復(fù)力穩(wěn)定性
【二、抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性】
1.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(jié)構(gòu)與功能保持原狀（不受損害）的能力。
2.恢復(fù)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(fù)到原狀的能力。
特點(diǎn)：生態(tài)系統(tǒng)在受到不同的干擾（破壞）后，其恢復(fù)速度與恢復(fù)時(shí)間是不一樣的。
河流受到輕微的污染時(shí)，能通過(guò)自身凈化（如物理沉降、化學(xué)分解和微生物分解），可以很快恢復(fù)到接近原來(lái)的狀態(tài)。
如果被有毒物質(zhì)重度污染，自身的凈化作用已不足以消除大部分有毒物質(zhì)，恢復(fù)力穩(wěn)定性被破壞，恢復(fù)原狀的時(shí)間漫長(zhǎng)，難度極大！
3.抵抗力穩(wěn)定性與恢復(fù)力穩(wěn)定性的比較
旁欄思考：在個(gè)體水平穩(wěn)態(tài)的維持上，有沒(méi)有類(lèi)似生態(tài)系統(tǒng)抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性的情況？
提示：人體在遇到病原體入侵時(shí)，免疫系統(tǒng)會(huì)抵抗病原體的入侵，這與生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性相似；人體也有恢復(fù)穩(wěn)態(tài)的機(jī)制和趨勢(shì)，在大病初愈時(shí)，有些功能需要恢復(fù)到正常水平，這與恢復(fù)力穩(wěn)定性相似。
【三、提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性】
1.控制對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的干擾強(qiáng)度，在不超過(guò)生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力的范圍內(nèi)，合理適度利用。
2.對(duì)人類(lèi)利用強(qiáng)度較大的生態(tài)系統(tǒng)，應(yīng)實(shí)施相應(yīng)的物質(zhì)、能量的投入，保證生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)與功能的協(xié)調(diào)。
思考 討論：設(shè)計(jì)提高生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的方案
桉樹(shù)林是我國(guó)西南地區(qū)重要的經(jīng)濟(jì)林。大面積種植桉樹(shù)林的生態(tài)問(wèn)題已引起廣泛關(guān)注。例如，結(jié)構(gòu)單一的同齡純林對(duì)環(huán)境變化的抵抗力差；人工桉樹(shù)林下植被稀少，出現(xiàn)水土流失等問(wèn)題；有的桉樹(shù)林里鳥(niǎo)類(lèi)絕跡。研究發(fā)現(xiàn)，在某地人工桉樹(shù)林中，喬木層桉樹(shù)占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)；灌木層、草本層的物種豐富度則與桉樹(shù)密度有關(guān)：桉樹(shù)密度為750株/hm2時(shí)，灌木層有17個(gè)物種，草本層物種也較豐富;桉樹(shù)密度高達(dá)1 000株/hm2時(shí)，灌木層和草本層物種均減少。
1. 結(jié)合上述信息，并查閱有關(guān)資料,與小組同學(xué)討論提高人工桉樹(shù)林穩(wěn)定性的措施。討論時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)考慮如何提高生態(tài)系統(tǒng)的物種多樣性、結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，并兼顧人工林的經(jīng)濟(jì)效益與當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)保護(hù)之間的平衡。
提示：物種多樣性及經(jīng)濟(jì)效益角度:可以間種其他樹(shù)種及一些經(jīng)濟(jì)作物，適當(dāng)增加草本和灌木數(shù)量；例如，從考慮經(jīng)濟(jì)效益的角度，可以混種其他樹(shù)種，如相思樹(shù)，或間種西瓜、山毛豆等其他經(jīng)濟(jì)作物；
從保持土壤肥力角度：土壤中接種固氮菌。
探究實(shí)踐：設(shè)計(jì)制作生態(tài)缸，觀察其穩(wěn)定性
目的要求：設(shè)計(jì)一個(gè)生態(tài)缸，觀察這一人工生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
基本原理：在有限的空間內(nèi)，依據(jù)生態(tài)系統(tǒng)原理，將生態(tài)系統(tǒng)的基本成分進(jìn)行組織，構(gòu)建一個(gè)人工微生態(tài)系統(tǒng)是可能的。要使人工微生態(tài)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，在設(shè)計(jì)時(shí)還要考慮系統(tǒng)內(nèi)組分及營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的合適比例。應(yīng)該注意，人工生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性是有條件的，也可能是短暫的。
1.小型生態(tài)缸(瓶)實(shí)驗(yàn)流程:
2.設(shè)計(jì)和制作生態(tài)缸的要求（見(jiàn)課件）
3.結(jié)論：
（1）人工生態(tài)系統(tǒng)可以保持較長(zhǎng)時(shí)間的相對(duì)穩(wěn)定但不是永久；
（2）人工生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性是有條件的。
【本章小結(jié)】

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