生态系统的稳定性教学设计_教学设计

生态系统的稳定性教学设计: 来源: 生物网| 2013-04-08 发表| 教学分类：教学设计

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五生态系统的稳定性

一、知识结构

二、教学目的

1.生态系统稳定性的概念(C：理解)。

2.抵抗力稳定性和恢复力稳定性(C：理解)。

3.提高生态系统的稳定性(C：理解)。

三、重点和难点

1.教学重点

(1)生态系统稳定性的概念。

(2)抵抗力稳定性和恢复力稳定性。

2.教学难点抵抗力稳定性和恢复力稳定性的区别及其相互关系。

四、教学建议

教师在讲述本小节内容时，应该注意以下几点。

1.在讲授新课之前，先复习生态系统结构与功能的主要概念，然后再引导学生阅读教材中有关“生物圈Ⅱ号”实验的内容，讨论这个实验要研究什么问题，实验的结果说明了什么问题，进而引入本课题目。

2.在讲述生态系统稳定性的概念这部分内容时，教师可以先列举出一些典型实例，然后从中概括出生态系统稳定性的基本含义:①生态系统的稳定性是生态系统发展到一定阶段时结构与功能的综合状态;②生态系统的稳定性是生态系统内部的综合调控能力;③生态系统的稳定性是以生态系统受到干扰时保持或恢复稳态的表现来评价的能力。

3.在讲述抵抗力稳定性这部分内容时，可以从分析和评价稳定性的角度出发，简要讲述概念，并强调指出其核心是“抵抗干扰，保持原状”。教师应说明“干扰”是指破坏稳态的外界扰动“保持”是指与干扰同时表现的系统内在的自动调节能力。然后，结合实例说明生态系统的自动调节能力与其营养结构复杂程度的关系。

4.在讲述“恢复力稳定性”这部分内容时，也要从分析和评价稳定性的角度出发，讲述概念，并强调指出其核心是“遭到破坏，恢复原状”。教师应说明“破坏”是指外界因素的干扰已使生态系统较远地偏离了原来的稳态范围“恢复”是指外界因素的干扰消除后，生态系统重建稳态的能力。然后结合实例进行说明。

最后，通过对抵抗力稳定性与恢复力稳定性的差异进行比较，说明生态系统中同时存在这两种稳定能力，但是二者之间存在着相反的关系，并且与生态系统结构的复杂程度有着密切的联系。

5.讲述“提高生态系统的稳定性”时，主要明确以下观点:①自然生态系统是人类生存的基本环境;②人类活动的干扰正在全球范围内使生态系统偏离稳态;③人类生存与发展的命运就掌握在自己手中，但又受到自然规律的制约。

五、参考答案

复习题

二、1.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。棉铃虫由于失去了天敌的控制，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着相互制约的关系，因此，能够将棉铃虫的数量长期控制在较低的水平，从这个角度讲，这个方案有利于提高农田生态系统的稳定性。

2.(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)有机物分解后形成大量无机盐离子，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)河流中的生物大量死亡，该生态系统的相对稳定状态遭到破坏。

六、参考资料

生态系统稳定性的概念生态系统的稳定性是指生态系统所具有的保持自身结构和功能相对稳定的能力，以及在受到一定的干扰后恢复到原来平衡状态的能力。它包括以下几个概念。

1.抵抗力稳定性和恢复力稳定性抵抗力也叫抗变能力，表示生态系统抵抗外界干扰和维持系统的结构和功能保持原状的能力。恢复力稳定性表示生态系统在受到外界干扰后恢复到原来状态的能力。

2.局域稳定性和全域稳定性局域稳定性表示生态系统在经受小的干扰后回到原状的能力。全域稳定性表示生态系统在经受一次大的干扰后恢复到原状的能力。对不同的生态系统来说，这两种稳定性可能有下列4种情况(图8-13):(1)局域稳定性和全域稳定性都低(图中以小球是否容易保持稳定来表示);(2)局域稳定性高，全域稳定性低;(3)局域稳定性低，全域稳定性高;(4)局域稳定性和全域稳定性都高。

3.脆弱性和强壮性能在环境条件改变不大的情况下保持稳定的生态系统称为脆弱的生态系统。能在环境变化范围很大的条件下保持稳定的生态系统称为强壮的生态系统。

生态系统的稳定性与复杂性的关系这里所说的复杂性主要是指生物群落的复杂性，包括物种的丰盛度、物种间的关联度、各种组成成分之间相互作用的强度等。二十世纪五六十年代，生态学家普遍认为，当一个生物群落的复杂性高时，这个群落内部就存在一个较强大的反馈系统，对环境的变化和群落内部某些种群的波动，就会有较大的缓冲能力。从能量流动角度来看，复杂性高的群落，食物链和食物网更趋复杂，群落中的各个成员既可以接受多种途径的能量输入，又可以对其他成员有多种途径的能量输出，也就是说群落内部的能流途径更多。如果其中一条途径受到干扰或堵塞不通，群落就可能提供其他途径进行补偿。因此，在20世纪70年代以前，生态学家普遍认为，群落的复杂性导致生态系统的稳定性。在20世纪70年代，一些生态学家通过理论研究和野外考察发现，复杂性并不一定导致稳定性。对于一个特定的生态系统来说，稳定性取决于一系列的因素:群落自身的特点(如进化历史的长短、物种多样性及物种间相互作用的强度等)，群落受到干扰的性质、大小、持续时间等，估计稳定性的指标(抵抗力、恢复力等)，等等。

这里以热带雨林和苔原生态系统为例来说明。热带雨林结构复杂，物种多样性高，种间相互作用强度大，进化历史长，而它的环境条件相对比较稳定，可预测性强。苔原生态系统结构简单，物种多样性低，种间相互作用少，进化历史短，环境条件多变而难以预测。一般来说，热带雨林抵抗干扰和保持稳定状态的能力比苔原生态系统强。但是，热带雨林一旦受到严重破坏(如过量采伐)，它要恢复到原状的时间则非常漫长;而苔原生态系统在受到严重破坏后，恢复时间就比较短。这就是说，就抵抗力稳定性来说，热带雨林比苔原高;而就恢复力稳定性来说，苔原则比热带雨林高。就同一类型的生态系统来说，抵抗力和恢复力也因生态系统所处的发育阶段而有差别。一般来说，顶极群落的抵抗力强，恢复力弱发展中的群落的恢复力强，抵抗力弱。

关于抵抗力稳定性、恢复力稳定性和总稳定性之间的关系，可以用下图(图8-14)来表示。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，当一个扰动偏离这个范围时，偏离的大小可以作为抵抗力稳定性的定量指标，而恢复到原状所需要的时间可以作为恢复力大小的定量指标。曲线与正常范围之间所夹的面积则可以作为总稳定性的定量指标(TS)，这一面积越大，说明这个生态系统的总稳定性越低。

最优复杂性假说生态系统的复杂性是增加还是降低该生态系统的稳定性，与生态系统中物种间相互作用的性质特征有关。生态系统处于高度有序的内稳定状态，这种状态是通过两类反馈机制来调节的。负反馈机制能够提高内稳定的程度，正反馈机制则能够破坏内稳定状态。生态系统的稳定程度决定于这两类性质完全不同的反馈机制的平衡。物种数量、关联度、相互作用强度是形成反馈机制的基础，如果这些因素的增加导致更多的负反馈机制的产生，稳定性就会随着复杂性的增加而增加如果这些因素的增加导致更多的正反馈机制的产生，稳定性就会随着复杂性的增加而降低。此外，一般来说，生态系统的抵抗力稳定性随复杂性增加而增加，恢复力稳定性随复杂性增加而降低，因此，生态系统的总稳定性在某一范围内可能随复杂性增加而增加，也可能随复杂性增加而降低。显然，生态系统的稳定性既不会总是随着复杂性增加而线性增加，也不会总是随着复杂性增加而线性减少，而是会存在一个最优点，使得稳定性达到最高，这一理论称为最优复杂性假说。

生态系统稳定性与生态平衡的区别生态系统的稳定性是指生态系统的一种能力或特性。与生态系统稳定性密切相关的概念是生态平衡。生态平衡是指生态系统处于成熟期的相对稳定状态，在这种状态下，系统中能量和物质的输入和输出接近于相等，即系统中的生产过程与消费和分解过程处于平衡状态。因此，这时生态系统的外貌、结构、动植物组成等都保持着相对稳定的状态。当生态系统受到外来干扰时，这种平衡状态就会被打破，但只要这种干扰没有超过一定限度，生态系统就能通过自动调节恢复平衡。

目前，生态平衡这个概念已经成为广泛流行的名词。但是，人们在使用这个概念时，往往有着不同的理解。有些人把滥伐森林、滥垦草原、破坏湿地、围湖造田、环境污染等造成的不良后果，都叫做破坏生态平衡。另一些人则认为，生态平衡仅仅是指生态系统的一种相对稳定状态，至于这种稳定状态对人类是利还是弊，并未作出任何回答。还有一些人不承认生态平衡，认为生态系统的变化运动、不平衡是绝对的。因此，在现代生态学教科书中，许多作者都避免讨论生态平衡，讨论生态系统的稳定性问题则是比较严谨和常见的。

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