高中生物必修3 稳态与环境5

高中生物必修3 稳态与环境5

教学目标 第5节 生态系统的稳定性 第五章 生态系统及其稳定性 阐明生态系统的自我调节能力。 抵抗力稳定性和恢复力稳定性的概念。 教学重点 教学难点 教学课时 2课时 1.阐明生态系统的自我调节能力。 2.举例说明抵抗力稳定性和恢复力稳定性。 3.简述提高生态系统稳定性的措施。 4.设计并制作生态缸，观察其稳定性。 5.认同生态系统稳定性的重要性，关注人类活动对生态系统稳定性的影响。 　　 适量砍伐森林中的树木，森林的结构功能不会破坏。 【第1课时】 草原上适量放养牲畜，草原不会被破坏。 　　 适度捕捉生态系统中的动物，也不会导致种群严重减小，更不会灭绝。 问题探讨： 为什么这些生态系统在受到干扰后，仍能保持相对稳定？ 生态系统中的生物既有出生也有死亡，既有迁入也有迁出；阳光、温度、水分等无机环境因素也在不断地改变。 生态系统在不断地发展变化着。但对于一个相对成熟的生态系统来说，系统中的各种变化只要不超出一定限度，生态系统的结构与功能就不会发生大的改变。 　这就是 生态系统的稳定性 。 　　 生态系统具有 保持 或 恢复 自身结构和功能相对稳定的能力。 　　 生态系统具有自我调节能力 一、生态系统的稳定性 二、生态系统能保持稳定性的原因 思考: 1.你能列举出生态系统在受到干扰后,仍能保持和恢复相对稳定的实例吗? 2.为什么生态系统具有这样的能力呢? 二、生态系统的自我调节能力 生态系统之所以能维持相对稳定，是由于生态系统具有自我调节能力。 例：河流受到轻微污染时，物理沉降、化学分解、微生物分解等，很快消除污染。 负反馈调节：森林中害虫数量增加 食虫鸟数量增加 害虫数量减少 自我调节有正反馈和负反馈调节。 负反馈调节在生态系统中普遍 存在 ，它是生态系统自我调节能力的基础。 注意：生态系统的自我调节能力是有一定限度的， 如果外界的干扰强度超过了其自我调节能力范围，生态系统的稳定性将遭到严重破坏而无法恢复！ 例如：我国西北的黄土高原！ 自我调节能力的机制是负反馈调节。 生态系统的稳定性来自 抵抗力稳定性 和 恢复力稳定性 两个方面。 　　 生态系统抵抗外界干扰使自身结构功能 维持原状 （不受损害） 的能力。 抵抗力稳定性的 概念 ： 抵抗力稳定性的 来源（原因） ： 　 １生物的种类、数量多，一定外来干扰造成的变化占总量的比例小。　２能量流动与物质循环的途径多，一条途径中断后还有其他途径来代替。　３生物代谢旺盛，能通过代谢消除各种干扰造成的不利影响。 （一）抵抗力稳定性 抵抗力稳定性的特征： 一般来说, 生态系统的组分 越多 ，食物网 越复杂 ，自我调节能力 越强 ，抵抗力稳定性 越强 。 抵抗力稳定性 高 的生态系统特征: １、各营养级的生物数量越多，占有的能量多，抵抗力稳定性越高。 抵抗力很强 抵抗力较弱 热带雨林 温带温带草原 抵抗力很强 抵抗力较弱 抵抗力稳定性的特征： １、各营养级的生物数量越多，占有的能量多，抵抗力稳定性越高。 ２、生物种类越多，食物网越复杂，物质循环与能量流动的渠道越多，抵抗力稳定性越高。 抵抗力很强 抵抗力较弱 抵抗力很强 抵抗力较弱 抵抗力很强 抵抗力较弱 　　生态系统受到外界干扰使自身结构功能破坏后 恢复原状 的能力。 恢复力稳定性的 概念 ： 恢复力稳定性的 来源（原因）： 　 １生物繁殖的速度快，产生后代多，能迅速恢复原有的数量。　２物种变异能力强，能迅速出现适应新环境的新类型。　３生态系统结构简单，生物受到的制约小。 （二）恢复力稳定性 恢复力稳定性的 特征 ： 　　 一般来说, 生态系统的组分 越多 ，食物网 越复杂 ，自我调节能力 越强 ，恢复力稳定性 越弱 。 恢复力稳定性 高 的生态系统的特征： 各营养级的生物个体小，数量多，繁殖快。 恢复力强 恢复力弱 恢复力稳定性 高 的生态系统的特征： 2.生物种类较少，物种扩张受到的制约小。 3.生物能以休眠方式渡过不利时期或产生适应新环境的新类型。 恢复力强 恢复力较弱 恢复力稳定性 高 的生态系统的特征： 北极苔原 热带雨林 生态系统的稳定性表现在两个方面： 抵抗力稳定性: 生态系统 抵抗 外界 干扰 并使自身的结构与功能 维持原状 的能力。 恢复力稳定性: 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。 对一个生态系统来说，抵抗力稳定性与恢复力稳定性存在相反关系。 抵抗力稳定性与 恢复力稳定性的关系： 抵抗力稳定性 恢复力稳定性 稳定性 生物量、生态系统复杂程度等 生物种类 营养结构 自我调节能力 抵抗力稳定性 恢复力稳定性 稀少 简单 弱 低 高 热带雨林生态系统 生物种类 营养结构 自我调节能力 抵抗力稳定性 恢复力稳定性 多 复杂 强 高 低 人类的生存离不开一个适宜稳定的环境。 人类的发展离不开一个适宜稳定的环境。 走持续发展的道路需要一个适宜稳定的环境。 三、提高生态系统的稳定性的 意义 保持与提高生物的数量，保护生物的多样性，提高生态系统的抵抗力稳定性。 四、提高生态系统的稳定性的措施 保护草本、苔藓、地衣等耐性强，繁殖快的小植物和各种小型动物，提高生态系统的恢复力稳定性。 保护和建设多种不同类型的局部生态系统，形成互补生态。提高生态系统的综合稳定性。 提高生态系统的稳定性的措施： 1.控制对生态系统干扰的程度,对生态系统的利用应该适度,不应超过生态系统的自我调节能力。 2.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协调。 对单一作物的农田生态系统要不断施肥、灌溉，增加投入，控制病虫害，才能维持系统的稳定性，保证高产出。 课堂练习： 1、下列哪一生态系统的抵抗力稳定性最低（ ） A、温带草原 B、北极冻原 C、热带雨林 D、北方针叶林 2、生态系统能够保持稳定的原因主要是（　 ） 　 A、相对稳定的物质循环 B、缺水干旱 C、自动调节能力 D、食物被破坏 B C 3、河流受到轻度污染时，能通过自身的物理沉降，化学分解和微生物的分解很快消除污染，这是由于生态系统具有（　　） A、抵抗力稳定性 B、恢复力稳定性 C、抗污染能力 　 D、保持相对稳定的能力 A 4、某池塘生态系统的结构和功能由于污染物的排放遭到破坏，停止排放污染物后，由于自身的净化作用，逐步恢复原状，这是由于生态系统具有（　　） A、抵抗力稳定性 B、恢复力稳定性 C、抗污染能力 　 D、抗干扰能力 B 　　右图是美国科学家于1984年开始兴建的 “ 生物圈Ⅱ号 ” 实验室，1993年1月建成后8位科学家入住里面欲通过自己生产各种生存所需在里面生活两年，结果才过了一年多一点就因里面 氧气减少、 粮食减产不得不撒出。 　　该实验说明，在目前技术条件下要在生物圈之外建一个适于人类生活的生态系统是非常困难的。因为系统的稳定性很难做到。 【第2课时】 生物圈 Ⅱ 号的启示 人类应保持对自然的敬畏，不满 300 万岁的人类想对 45 亿高龄的地球指手划脚当家作主，为时尚早。人类要避免对自然环境的种种自作聪明，否则，人们很可能不会再有下一个五千年文明。 课题：设计并制作生态缸，观察其稳定性 1. 在制作生态缸时，除了参考教材中的方法步骤外，还要注意以下几点 : （ 1 ）生态缸可制作成封闭型，也可制作成开放型（即不加盖）。前者对生态系统的基本成分及其比例有着更严格的要求。 （ 2 ）生态缸中放置的生物必须具有较强的生活力，放置生物的数量要合适。 （ 3 ）为了使生态缸内的沙地保持干燥，可在沙土下铺垫一张塑料布，以防止缸中水（气）渗透上来。 （ 4 ）生态缸制作完毕后，应该贴上标签，在上面写上制作者的姓名与制作日期。 2. 观察生态缸的稳定性时，要注意以下几点 : （ 1 ）设计一份观察记录表，内容包括植物、动物的生活情况，水质情况（由颜色变化进行判别）及基质变化等。 （ 2 ）定期观察，同时做好观察记录。 （ 3 ）如果发现生态缸中的生物已经全部死亡，说明此时该生态系统的稳定性已被破坏，记录下发现的时间。 （ 4 ）依据观察记录，对不同生态缸进行比较、分析，说明生态缸中生态系统稳定性差异的原因。 案例： 设计制作生态瓶(缸),观察其稳定性 目标 ： 通过动手自制小型生态瓶(缸)，认真观察记录这一人工生态系统的稳定性。 实验材料: 罐头瓶（透明的饮料瓶等 ），棕色瓶，柳条鱼，小田螺，小虾，水草，浮萍，砂土，池塘水足量,自来水足量。 讨论： 如何制作小型生态瓶，才能使它在较长时间内维持相对稳定? 练习 基础题 1. （ 1 ）√；（ 2 ） × ；（ 3 ）√。 2. 自我调节能力最强的两个生态系统是（ 1 、 8 ）；人的作用突出的生态系统有（ 6 、 7 、 9 、 11 ）；陆地生态系统中抵抗力稳定性较强的是（ 1 、 2 ），较弱的是（ 3 、 5 、 6 、 7 、 11 ）； 水域生态系统在遭到较严重的破坏后，恢复较快的是（ 4 、 9 ），恢复较慢的是（ 8 ）。 拓展题 生态系统中的生物种类越多，食物链越复杂，系统的自我调节能力就越强；反之，生物种类越少，食物链越简单，则调节平衡的能力越弱。例如在马尾松纯林中，松毛虫常常会产生爆发性的危害；如果是针阔混交林，单一的有害种群不可能大发生，因为多种树混交，害虫的天敌种类和数量随之增加，进而限制了该种害虫的扩展和蔓延。 自我检测的答案和提示 一、概念检测 1. （ 1 ） × ； （ 2 ）√； （ 3 ）√； （ 4 ） × ； （ 5 ）√。 2. （ 1 ） B ； （ 2 ） C 。 3.（1）举例： 二、知识迁移 1. 这是一道开放性非常大的题，可以让学生充分发挥创造力去设计。 2. 提示： （ 1 ）藻类数量减少；需氧型细菌大量繁殖，溶解氧随有机物被细菌分解而大量消耗。 （ 2 ）有机物分解后形成的大量的 NH+4 等无机盐离子，有利于藻类的大量繁殖。 （ 3 ）藻类通过光合作用释放氧气；有机物减少，需氧型细菌数量下降，因而对溶解氧的消耗量减少。 （ 4 ）河流中生物大量死亡，该生态系统的稳定性遭到破坏。 三、技能应用 1. 略 2. 放养赤眼蜂。因为喷洒高效农药，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，就容易再度大发生。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，这个方案有利于提高农田生态系统的稳定性。 （1）属于自养生物。 （2）一般生态系统的能量来自太阳，由绿色植物进行光合作用固定，但深海热泉生态系统中的能量却是来自硫化物，由硫细菌通过氧化硫化物获得。 （3）对于研究生命的起源和演化，研究地球上生态系统的结构、规律具有重要的意义。 四、思维拓展