資源簡介

第 3 章 生態系統及其穩定性 第 5 節 生態系統的穩定性
年級 高二年級 授課時間 1 課時
課題 第 5 節 生態系統的穩定性
教材分析 本節內容主要包生態平衡與生態系統的穩定性、抵抗力穩定性和恢復力穩定性、 提高生態系統的穩定性三部分。課程標準與本節對應的“ 內容要求 ”是：生態系統 公國自我調節作用抵御和消除一定限度的外來干擾，保持或恢復自身結構和功能的 相對穩定。該重要概念包含以下三個次位概念：解釋生態系統具有保持或恢復自身 結構和功能相對穩定，并維持動態平衡的能力；舉例說明生態系統的穩定性會受到 自然或人為因素的影響，如氣候變化、自然事件、人類活動或外來物種入侵等；闡 明生態系統在受到一定限度的外來干擾時， 能夠通過自我調節維持穩定。對應的“學 業要求 ”是：從生態系統具備有限自我調節能力的視角，預測和論證某一因素對生 態系統的干擾可能引發的多種潛在變化。 “教學提示 ”是：設計并制作生態瓶或生 態缸，觀察和比較不同生態瓶中生態系統的穩定性。 本節課通過問題探討創設情境，引導學生思考外來物種入侵對生態系統的影 響，然后提出治理方法，評價其合理性，以培養學生的科學思維能力；接著介紹了 生態平衡，說明反饋調節對維持生態平衡的作用，解釋了生態平衡與生態系統穩定 性的關系，然后結合實例解釋了生態系統穩定性的兩種屬性，有助于學生構建生態 系統穩定性的概念，最后聯系生產實踐，介紹了提高生態系統穩定性的必要性以及 措施，并讓學生設計制作生態瓶實驗，引導學生將所學知識進行應用，培養其思維 能力，提高探究實踐能力。
教學目標 1.概述生態平衡是指生態系統的結構和功能處于相對穩定的一種狀態。 2.通過分析生態系統中的反饋調節過程，闡明生態系統具有維持或恢復生態平 衡的能力。 3.舉例說明抵抗力穩定性和恢復力穩定性。 4.通過設計提高生態系統穩定性的方案，關注人類活動對生態系統穩定性的影 響。 5.設計并制作生態缸（或生態瓶） ，觀察其穩定性。
教學重、難點 1．教學重點 （1）分析生態系統中的反饋調節過程， 闡明生態系統具有維持或恢復生態平衡的能 力。 （2）舉例說明抵抗力穩定性和恢復力穩定性。 2.教學難點 （1）舉例說明抵抗力穩定性和恢復力穩定性。 （2）設計提高生態系統穩定性的方案。
教學過程
教學內容 教師活動 學生 活動
引入新課 【創設情境】 20 世紀，青藏高原的生態環境明顯惡化，形勢日益嚴峻。位于高 原腹地的“三江源 ”，冰川、雪山逐年萎縮，江河、湖泊和濕地縮小、 干涸；沙化、水土流失的面積不斷擴大；荒漠化和草地退化日益突出； 長期的濫墾亂伐使大面積的草地和近一半的森林遭到嚴重破壞；蟲鼠害 肆虐；珍稀野生動物盜獵嚴重；受威脅的生物物種占總類的 20%以上。 根據資料，提出問題引發學生思考和討論： 1.當地生態系統進行的演替屬哪種類型？演替的方向？ 提示：次生演替；由物種豐富度高向低方向。 2.當地生態系統的結構和功能會發生變化嗎？為什么？ 提示：物種數量減少，營養結構變簡單；物質循環、能量流動等生 態系統的功能受到嚴重影響。 學 生 閱 讀 情 境 資料， 了 解 三 江 源 的 環 境 變化， 思 考 并 回 答 相 應 問 題。
新 課 教 學 一 、 生態 平衡 與生 態系 統的 穩定 性 1、生態平衡 （1）概念：生態系統的結構和功能處于相對穩定的狀態，就是生 態平衡。 （2）特征： ①結構平衡：生態系統各組分保持相對穩定 ②收支平衡：生產者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。 【思考】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？ 學生 閱讀 教材， 了解 生態 平衡 的概 念和 特征， 思考 并回 答相 關問 題，加 深對 生態 平衡 的理 解。
提示：總生產量和總呼吸量均趨于穩定，且相對值接近。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。 ③功能平衡：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。 （3）調節機制：負反饋調節 【任務一】分析生態系統中的反饋調節過程 嘗試用文字、線框、箭頭等符號，任選一個實例，簡要描繪其 中的 調節過程。 提示： 學 生 根 據 圖 片 展 示 內 容，選 擇 其 中 一 個 實
【總結】負反饋調節機制是自我調節能力的基礎 【回顧】反饋調節概念 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。 【教材：選擇性必修 P52】 例，構 建 負 反 饋 調 節 過程。 學 生 回 顧 反
例如：負反饋調節 【補充】正反饋調節的過程 實例：湖泊受到嚴重污染，魚等生物會因死亡而減少，尸 體腐爛，又會進一步加重污染，引起更多的生物死亡，污 染更加嚴重。 饋 調 節 概 念， 以 及 人 體 內 環 境 穩 態 調 節 中 的 負 反 饋 調 節 實 例。 學 生 根 據 正 反 饋
結果：使生態系統遠離平衡狀態 2、生態系統的穩定性 (1)概念：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。 （2）調節機制 （3）類型： 調 節 實例， 構 建 正 反 饋 調 節 模 型，進 一 步 理 解 反 饋 調節。 學 生 閱 讀 教 材，理 解 生 態 系 統 的 穩 定 性 的 概念、 類 型 和 調 節 機 制。
二、 抵抗 力穩 定性 和恢 復力 1.抵抗力穩定性 (1)含義：生態系統抵抗外界干擾并使自身的結構與功能保持原狀（或不 受損害）的能力。 (2)規律：一般來說，生態系統中的組分越多，食物網越復雜，其自我調 節能力就越強，抵抗力穩定性就越高，如熱帶雨林生態系統。 學 生閱 讀教 材，總 結抵
穩定 性 2.恢復力穩定性 (1)含義：生態系統在受到外界干擾因素的破壞后恢復到原狀的能力。 (2)特點：生態系統在受到不同的干擾(破壞)后，其恢復速度與恢復時間 是不一樣的。 【討論】比較森林生態系統和三江源地區的草原生態系統在兩種穩定性 表現上的差別，簡要表述理由。 提示：一般來說，生態系統中的組分越多，食物網越復雜，其自我調節 能力就越強， 抵抗力穩定性就越高。反之， 生態系統的組分越少， 食物 網越簡單，其自我調節能力就越弱，恢復力穩定性較高。 【任務二】生態系統的穩定性之間的關系 1.請用數學模型來表示兩種穩定性的關系。 抗力 穩定 性和 恢復 力穩 定性 的概 念和 特點， 思考、 討論 并回 答相 關問 題。 學生 根據 理解， 構建 抵抗 力穩
【思考】結構簡單的生態系統， 抵抗力穩定性低， 恢復力穩定性一定高 嗎？ 提示：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！ 2.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 定性 和恢 復力 穩定 性二 者之 間的 數學 模型， 思考 并回 答相 關問 題。 通過 填寫 表格， 學生 歸納 抵抗 力穩 定性
回答下列問題：
(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 。 (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 。 (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 。 提示：（1）自我調節能力 （2）大于 （3）恢復力穩定性 低 （4）低 【核心歸納】抵抗力穩定性和恢復力穩定性的比較
3.提高生態系統的穩定性 (1)原因 ①處于生態平衡的生態系統可以持續不斷地滿足人類生活所需。 ②處于生態平衡中的生態系統能夠使人類生活與生產的環境保持穩 定。 (2)措施 ①控制對生態系統的干擾強度，在不超過生態系統自我調節能力的范 圍內，合理、適度地利用生態系統。 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。 【資料分析】 1. 2005 年，我國啟動三江源生態保護和建設一期工程， 總投資 75 億元， 項目兼顧生態保護、民生改善、生產布局多方面。 2.青海在環境“倒逼”下開始“鐵腕”治理， 對三江源地區 4 州 17 縣市全面 實施沙化治理、禁牧封育、退牧還草、移民搬遷、濕地保護、人工增雨、 工程滅鼠等項目。 3. 2014 年初，三江源生態保護和建設二期工程啟動。 4.從 2005 年到 2019 年， 14 年間， 國家在三江源地區持續投入逾 180 億 元。 和恢 復力 穩定 性的 區別 與聯 系。 學生 閱讀 教材， 結合 理解， 說出 提高 生態 系統 穩定 性的 原因 和措 施。 學生 閱讀 資料， 分析 總結 提高 三江 源生 態系
問題：請根據以上資料，為提高三江源地區生態系統的穩定性制定哪些 措施？ 提示： 統的 穩定 性制 定的 措施， 培養 學生 的社 會責 任意 識。
【習 題鞏 固】 1.下列關于生態平衡的說法，不正確的是 A.生態平衡就是生態系統的結構和功能處于相對穩定的一種狀態 B.處于生態平衡的生態系統的各種組成成分保持不變 C.處于生態平衡的生態系統的物質和能量的輸入和輸出達到平衡狀態 D.生態平衡的調節機制是負反饋調節 【答案】B 解析：處于生態平衡的生態系統的結構與功能處于相對穩定狀態，生態 系統的各組分保持相對穩定，而不是保持不變， B 錯誤。 2.圖 1 為某草原生態系統中的反饋調節示意圖(甲、乙、丙可構成一條食 物鏈)，圖 2 為某湖泊生態系統中發生的某種調節活動。下列分析不正 確的是 完 成相 關習 題，對 知識 點進 行鞏 固。運 用所 學知 識，解 決問 題。
A.一個完整的生態系統， 除了圖 1 中所示的成分外， 還應該包括分解者 以及非生物的物質和能量 B. 甲、乙、丙三者之間的食物關系是乙→ 甲→丙 C. 圖 2 所示調節導致的最終結果是維持該生態系統原有的穩態 D. 圖 1 是負反饋調節，圖 2 是正反饋調節 【答案】C 解析：圖 2 為正反饋調節，該調節導致的最終結果是使生態系統遠離平 衡狀態，故 C 錯誤。 3.兩個不同的生態系統在同時受到同等強度的干擾(y)后，其結構和功 能的曲線變化情況如圖所示。由圖不能得出的結論是 A.同等強度的干擾下，乙生態系統的抵抗力穩定性比甲高 B.同等強度的干擾下，若乙生態系統干擾提前，則 b 點左移 C.若甲生態系統的干擾強度增大，則 c 點右移 D.乙生態系統 b 點后一定有新的物種產生 【答案】D 解析：同等強度的干擾下，乙生態系統的結構和功能變化值比甲小，其 的抵抗力穩定性比甲高， A 正確；同等強度的干擾下，若乙生態系統干 擾提前，其恢復到正常范圍的時間也會提前，故 b 點左移， B 正確；若 甲生態系統的干擾強度增大， 甲生態系統遭到破壞的程度變大， 其恢復 到原狀所需時間將延長，故 c 點右移， C 正確；乙生態系統 b 點后不一 定有新的物種產生， D 錯誤。
三、 設計 并制 作生 態 缸， 觀察 其穩 定性 【探究實踐】設計制作生態缸，觀察其穩定性 【實驗原理】 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。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。 【實驗步驟】 【設計要求及目的】 【結果分析】 (1)生態缸中的生物只能存活一段時間。雖然生態缸中生態系統成分齊 全，但其結構比較簡單，自我調節能力差。 (2)不同的生態缸中生態系統的穩定性時間有長有短。 學 生閱 讀教 材，總 結實 驗原 理，制 定實 驗設 計方 案， 明 確設 計的 目的， 步驟， 撰寫 實驗 步驟， 最后 預期 實驗 結果， 并通 過觀 察真 實的 生態 缸的 變化， 比較 其與 預期 是否 相符。 通過 本實 驗，培 養學
生的 科學 思維 和實 驗探 究素 養。
習題 鞏固 4.設計制作封閉型生態缸應該遵循一定的原理和要求。下列原理或要求 中合理的是 A.應該將生態缸放在陽光能夠直接照射的地方， 以保證獲得足夠的能量 B.應該經常向生態缸中通氣，從而保證缸中生物的呼吸 C.生態缸中投放的生物必須有很強的生命力， 投放的動物數量要多一些 D.生態缸的各種生物之間以及生物與非生物環境之間， 必須能夠進行物 質循環和能量流動 【答案】D 【詳解】應該將生態缸放在陽光能夠散射的地方， 以保證獲得足夠的能 量，不能將其放置在陽光直射的地方， A 錯誤；生態缸是密封的，生態 缸中的生物的呼吸需要的氧氣來自生態缸中的生產者光合作用產生的 氧氣， B 錯誤；生態缸中投放的生物必須有很強的生命力，投放的動物 數量要少一些， 減少對氧氣的消耗， 生態系統的各組分比例要合適， C 錯誤；生態缸的各種生物之間以及生物與非生物環境之間，必須能夠進 行物質循環和能量流動， D 正確。 5.很多同學都曾嘗試設計制作過小生態缸， 但有相當一部分同學的設計 并不成功。下列相關敘述不正確的是 A.缸內各種生物之間應有營養上的聯系 B.生態缸的穩定性與生物種類和數量的合理搭配有關 C.生態缸生態系統起始比較簡單，演替必定使其越來越穩定 D.缸內加泥沙以提供分解者 完 成相 關習 題，對 知識 點進 行鞏 固。運 用所 學知 識，解 決問 題。
【答案】C 【解析】生態缸生態系統起始比較簡單， 隨著時間的推移， 其穩定性越 來越弱，最終會崩潰，故 C 錯誤。
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