思考: 為什么紫莖澤蘭在原產(chǎn)地沒有大肆繁殖,在入侵地可以瘋長(zhǎng)蔓延?
資料: 原產(chǎn)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。
適應(yīng)、繁殖能力強(qiáng),沒有天敵等制約因素。
紫莖澤蘭對(duì)云南松林生物多樣性的影響,劉選富、張亞奇,四川林勘設(shè)計(jì),2016年第2期
思考: 紫莖澤蘭入侵后,當(dāng)?shù)刂参锓N類有何變化?推測(cè)動(dòng)物種類會(huì)發(fā)生什么變化?生物多樣性呢?
隨入侵年限的增加,植物的科數(shù)和種數(shù)逐漸減少。
有些動(dòng)物隨后消失,生物多樣性下降。
資料:四川省普格縣,云南松林,1998—2012年
推測(cè): 當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能會(huì)發(fā)生變化嗎?為什么?
物種數(shù)量減少,營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)變簡(jiǎn)單,物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)等生態(tài)系統(tǒng)的功能受到嚴(yán)重影響。
資料: 20世紀(jì),青藏高原的生態(tài)環(huán)境明顯惡化,形勢(shì)日益嚴(yán)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(kuò)大;荒漠化和草地退化日益突出;長(zhǎng)期的濫墾亂伐使大面積的草地和近一半的森林遭到嚴(yán)重破壞;蟲鼠害肆虐;珍稀野生動(dòng)物盜獵嚴(yán)重;受威脅的生物物種占總類的20%以上。
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)定的一種狀態(tài)。
一、生態(tài)平衡與生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性
思考: 從群落演替的角度分析,如果氣候條件沒有劇烈變化,也并沒有過多的人類活動(dòng)干擾,此地未來還會(huì)發(fā)生顯著的變化嗎?為什么?
群落總生產(chǎn)量和總呼吸量的變化曲線圖
思考: 在成熟階段,群落的總生產(chǎn)量和總呼吸量呈現(xiàn)怎樣的趨勢(shì)?這說明了什么?
總生產(chǎn)量和總呼吸量均趨于穩(wěn)定,且相對(duì)值接近。說明群落在輸入和輸出上趨于平衡狀態(tài),即生態(tài)系統(tǒng)表現(xiàn)為收支平衡。
討論: 聯(lián)系生態(tài)系統(tǒng)中不同生物組分在物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)中的作用,分析在成熟階段,生產(chǎn)—消費(fèi)—分解過程的正常進(jìn)行對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的功能有什么影響?
生產(chǎn)—消費(fèi)—分解過程保證了物質(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。而這種功能的平衡,又使生態(tài)系統(tǒng)的收支呈現(xiàn)平衡。
2.處于生態(tài)平衡的生態(tài)系統(tǒng)具有的特征
嘗試用文字、線框、箭頭等符號(hào),任選一個(gè)實(shí)例,簡(jiǎn)要描繪其中的調(diào)節(jié)過程。
3.調(diào)節(jié)機(jī)制——負(fù)反饋調(diào)節(jié)
在一個(gè)系統(tǒng)中,系統(tǒng)工作的效果,反過來又作為信息調(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。
負(fù)反饋調(diào)節(jié)機(jī)制是自我調(diào)節(jié)能力的基礎(chǔ)。
生態(tài)系統(tǒng)維持或恢復(fù)自身結(jié)構(gòu)和功能處于相對(duì)平衡狀態(tài)的能力。
自我調(diào)節(jié)能力是有限的。
研究生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性與結(jié)構(gòu)復(fù)雜性的關(guān)系
物種少,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單受到外界干擾不易維持穩(wěn)定
物種多,結(jié)構(gòu)復(fù)雜受到外界干擾不易恢復(fù)原狀
二、抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)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。
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。
比較森林生態(tài)系統(tǒng)和三江源地區(qū)的草原生態(tài)系統(tǒng)在兩種穩(wěn)定性表現(xiàn)上的差別,簡(jiǎn)要表述理由。
一般來說,生態(tài)系統(tǒng)中的組分越多,食物網(wǎng)越復(fù)雜,其自我調(diào)節(jié)能力就越強(qiáng),抵抗力穩(wěn)定性就越高。反之,生態(tài)系統(tǒng)的組分越少,食物網(wǎng)越簡(jiǎn)單,其自我調(diào)節(jié)能力就越弱,恢復(fù)力穩(wěn)定性較高。
請(qǐng)用數(shù)學(xué)模型來表示兩種穩(wěn)定性的關(guān)系。
生態(tài)系統(tǒng)在受到不同程度的干擾或破壞后,其恢復(fù)速度和恢復(fù)時(shí)間一樣嗎?請(qǐng)以前面提到的三江源地區(qū)舉例說明。
提示:(1)輕度放牧干擾,氣溫小幅上升,輕微干旱(2)過度放牧、開采等,氣溫明顯上升,降水減少(3)從物種多樣性、生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能等角度分析,注意運(yùn)用結(jié)構(gòu)功能觀、穩(wěn)態(tài)平衡觀、系統(tǒng)觀等生命觀念。
想一想,研究不同生態(tài)系統(tǒng)在抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性兩方面存在的差別,對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)的利用和保護(hù)有什么意義呢?
提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,維持生態(tài)平衡,特別是對(duì)人類的生存和發(fā)展有利的平衡,才能持續(xù)不斷地滿足人類生活所需,處于這樣生態(tài)平衡的生態(tài)系統(tǒng)才能夠使人類生活與生產(chǎn)的環(huán)境保持穩(wěn)定。
1.三江源地區(qū)存在的主要問題有哪些? 2.導(dǎo)致這些問題的原因有哪些? 3.我們?cè)摬扇∧男┐胧┨岣咂浞€(wěn)定性?
人工造林、人工種草、鼠蟲害治理、“黑土灘”治理
封山育林、休牧育草、圍欄封育
控制對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的干擾強(qiáng)度
給予相應(yīng)的物質(zhì)、能量的投入
三、提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性
1. 2005年,我國(guó)啟動(dòng)三江源生態(tài)保護(hù)和建設(shè)一期工程,總投資75億元,項(xiàng)目兼顧生態(tài)保護(hù)、民生改善、生產(chǎn)布局多方面。
4.從2005年到2019年,14年間,國(guó)家在三江源地區(qū)持續(xù)投入逾180億元。
3. 2014年初,三江源生態(tài)保護(hù)和建設(shè)二期工程啟動(dòng)。
2.青海在環(huán)境“倒逼”下開始“鐵腕”治理,對(duì)三江源地區(qū)4州17縣市全面實(shí)施沙化治理、禁牧封育、退牧還草、移民搬遷、濕地保護(hù)、人工增雨、工程滅鼠等項(xiàng)目。
我國(guó)曾引入紫莖澤蘭的專食性天敵——澤蘭實(shí)蠅來防治紫莖澤蘭,澤蘭實(shí)蠅也是一種外來生物,對(duì)這種方法,你怎么看?
在釋放澤蘭實(shí)蠅之前,應(yīng)做好相關(guān)研究,如這種生物的安全性研究、野外如何布點(diǎn)釋放、定點(diǎn)釋放的蟲量應(yīng)當(dāng)為多少,等等。
設(shè)計(jì)制作生態(tài)缸,觀察其穩(wěn)定性
提示: 1. 結(jié)合本地的生態(tài)環(huán)境,確定生態(tài)缸的類型。 2. 盡量做到廢物利用,降低成本。 3. 應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)規(guī)律、 生態(tài)平衡規(guī)律進(jìn)行設(shè)計(jì)。
1.生態(tài)系統(tǒng)能夠通過自我調(diào)節(jié)作用抵御和消除外來一定限度的干擾,因而具有保持或恢復(fù)自身結(jié)構(gòu)和功能相對(duì)穩(wěn)定,并維持動(dòng)態(tài)平衡的能力。
2.人類活動(dòng)會(huì)影響生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,我們應(yīng)綜合運(yùn)用生命的系統(tǒng)觀、結(jié)構(gòu)與功能觀、物質(zhì)與能量觀、穩(wěn)態(tài)與平衡觀等生命觀念,從人與自然均受益的角度出發(fā),提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,維持生態(tài)平衡。

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第5節(jié) 生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性

版本: 人教版 (2019)

年級(jí): 選擇性必修2

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