人教生物必修3第5章第5节生态系统的稳定性
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人教生物必修3第5章第5节生态系统的稳定性

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资料简介
这个实验室有半个足球场那么大,在巨大的玻璃罩里面,有微型的森林、 沙漠、农田、海洋和溪流。1993年1月,八位科学家进入这个实验室。他们计划 在完全与外界隔绝的情况下,自己生产食物,喝溪流中的水,吸收植物释放的 氧,在这个实验室内生活两年。但是,仅仅过了一年多,这个实验室内的氧气 含量大幅度减少,粮食也严重减产,这八位科学家只好提前撤出。 为了深入地研究生态系统的结 构和功能,美国科学家于1984年开 始兴建一个完全封闭的生态实验室。 由于这个实验室是模拟生物圈的结 构和功能而建造的,因此叫做“生 物圈Ⅱ号”。 第一课时 提出问题: 1、“生物圈Ⅱ号”失败的主要原因可能是什么呢? 2、“生物圈Ⅱ号”实验失败说明了什么(小组讨论) 1、土壤中的碳与氧气反应上成二氧化碳,部分二氧化碳与建筑“生物圈Ⅱ 号”所用混凝土中的钙发生反应生成碳酸钙,导致“生物圈Ⅱ号”的氧气含 量从21%下降到14%。加之由于没有调节好内部气候,致使粮食歉收,科学 家们不得不靠吃种子勉强度日。结果是,提前撤出实验室。更令人意外的是, “生物圈Ⅱ号”运行3年后,其中的一氧化碳含量猛增到79%,足以使人体 合成维生素B12的能力减弱,从而危害大脑健康。 2、实验向世人昭示了,地球生物圈是一个极其复杂的系统,其间的万事万 物都存在着极其微妙的联系,每一种事物的消失或受损都会带来意想不到的 连锁反应,而且,还有很多不为人知的但对于整个生物圈的维持十分重要的 因素尚未被人发现。迄今为止,地球仍是人类惟一的家园,人类应当努力保 护它,而不是破坏它。这个复杂的生物圈一旦被彻底破坏,按照人类目前的 科技水平是无法恢复的--地球是我们输不起的实验室。 一、生态系统的自我调节能力 负反馈是比较常见的一种反馈,它的作用是能够使生态系统达到和保 持平衡或稳态,反馈的结果是抑制和减弱最初发生变化的那种成分所发生 的变化(图4和图5中的调节都属于负反馈)。 正反馈是比较少见的,它的作用刚好与负反馈相反,即生态系统中某 一成分的变化所引起的其它一系列的变化,反过来不是抑制而是加速最初 发生变化的成分所发生的变化,因此正反馈的作用常常使生态系统远离平 衡状态或稳态。 提出问题: 1、负反馈调节发生在生态系统哪些成分之间? 2、你还能举出一些生态系统负反馈的实例吗?尝试构建负反馈调节过程模型。 1、在生物群落内部(生物与生物之间)以及生物群落与无机环境之间普遍存在着 负反馈调节。 2、 通过生态系统概念看出,生态系统稳定性表现在两个方面:一方面是生态系统 抵抗外界干扰并使自身的结构与功能保持原状(不受侵害的)的能力,称为抵 抗力稳定性;另一方面是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,叫做恢复力稳定性。上述图3~5所反映的现象应该属于哪类稳定性呢? 提出问题: 图6、图7分别代表的不同类型生态系统,图6代表的热带雨林生态系统和图7 代表的北极苔原生态系统抵抗力稳定性有什么不同吗?为什么? 结论:一般来说,若生态系统的成份越简单,营养结构越简单,自动调节能力越 小,抵抗力稳定性就越低。相反,则自动调节能力大,抵抗力稳定性高。 提出问题:图8、图9分别为森林生态系统和草原生态系统,不同类型生态系统恢 复力稳定性高低相同吗? 结论: 热带雨林大都具有很强的抵抗力稳定性,因为它们的物种组成十分丰富,结 构比较复杂;然而,在热带雨林受到一定强度的破坏后,也能较快地恢复。相反, 对于极地苔原(冻原),由于其物种组分单一、结构简单,它的抵抗力稳定性很 低,在遭到过度放牧、火灾等干扰后,恢复的时间也十分漫长。也就是说,对于 这两种生态系统而言,热带雨林的抵抗力和恢复力稳定性都较强,而极地苔原的 抵抗力和恢复力稳定性都较弱。因此,直接将抵抗力稳定性与恢复力稳定性比较, 这种分析本身就不合适。如果要对一个生态系统的两个方面进行说明,则必须强 调它们所处的环境条件。环境条件好,生态系统的恢复力稳定性较高,反之亦然。 想象空间: 人类所生 存的地球有没 有可能像“生 物圈Ⅱ号”那 样变得不再适 合人类生存? 那时的人类将 面临咋样的命 运呢? 小组讨论问题:依据本节课学习的知识,谈谈我们应该怎样来提高生态系 统的稳定性呢? 拓展作业:课外搜集本地区提高生态系统稳定性所采取的一 些有效措施。 第二课时 复习提问: 1、前面我们学习了生态系统的结构和功能,谁能说说生态系统包括了哪 些成分?这些成分之间有什么联系?生态系统的功能又是什么呢? 2、我们上节课讨论的“生物圈Ⅱ号”结果如何呢?说明什么问题呢? 虽然在目前人类科学技术水平上“生物圈Ⅱ号”实验失败了,但是在有限的空 间内,依据生态系统原理,将生态系统具有的基本成分进行组织,构建一个 人工微生态系统却是可能的,我们自然界也有很多人工建立的微生态系统。 提出小组讨论分析问题: 1、为什么要用玻璃材料? 2、设计时要考虑的生态系统组成成分有哪些? 3、动物的大小和数量、植物种类及数量对生态系统的稳定性有什么影响? 4、为什么不能将生态缸放在阳光能直射到的地方? 5、根据已有知识,你认为生态缸的制作中还应该注意哪些问题? 1、生态缸必须是透明的,既让里面的植物见光,又便于学生进行观察。 2、设计时要考虑的生态系统组成成分包括生产者、消费者、分解者以及非生物 的物质和能量。 3、动物的大小和数量、植物种类及数量影响生态系统食物网结构、物质循环和 能量流动过程,从而影响生态系统的自动调节能力。 4、阳光能直射到的地方会导致水温过高,而使水草死亡。 5、在指导学生制作生态缸时,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。 提出小组讨论分析问题:生态缸制作完毕,这样的人工生态系统稳定性 到底如何还需要我们进一步实验观察。你能设计一份实验观察记录表吗? 成分 时间 生产者 消费者 分解者 水质 基质1 2 … 1 2 … 1 2 … 第一周 第二周 …… 分析 参考: 提出问题: 如果我们要验证某因素是否会影响生态系统的稳定性,应该如何设计 实验来验证呢? 对照实验 布置任务: 1、以学习小组为单位,每组合作分工,完成小生态缸的制作以及稳定性的观 察(可以按照教材实验,也可以另行设计),并完成实验报告。 2、每组同时完成一种影响生态系统稳定性因素的探究。实验过程中,运用必 要手段对实验过程进行记录,完成后,全体小组集中展示并进行评比。 课堂练习: 有关设计并制作生态缸实验的说法正确的是 A.将生态缸置于光线良好的地方,注意避免阳光直射 B.生态缸所模拟生态系统稳定性大小只由缸内物种丰富度决定 C.利用生态缸稳定性观察记录表,可定期记录动植物的生活情况,水质情 况及基质变化等,对不同生态缸进行比较,分析生态缸中生态系统稳定性差 异的原因 D.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

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