1、第5节 生态系统的稳定性从容说课 通过正、反两方面的实例来引入“生态系统的稳定性”一节的教学。 教材中“问题探讨”的素材是从正面说明生态系统具有稳定性，引导学生从群落的种间关系、生态系统的结构与功能等相关内容进行讨论。也可以设问：“人类能否在生物圈之外建造一个适于人类长期生活的生态系统呢？”引出“生物圈号”实验，引导学生思考“生物圈号”失败的原因。上述正反两个实例，可以说明自然界中生态系统具有相对稳定性，稳定的生态系统对于生物的生存至关重要。在此基础上，教师阐释什么是生态系统的稳定性，并进一步设问：“为什么生态系统具有稳定性？”引出“生态系统的自我调节能力”。 教师可以提出数个实例，让学生讨论
2、生态系统是如何通过自我调节达到稳定状态的。例如，（1）草原中生活着野兔和狼，由于狼的捕食，野兔数量减少，分析草、野兔、狼的种群数量是如何逐步达到稳定的？（2）为什么森林中害虫数量不会持续大幅度增长？（3）适度捕捞后，池塘中鱼的种群数量为什么不会减少？（4）森林局部大火过后，为什么植株能较快生长？ 请学生按照“思考与讨论”中的要求来解释上述实例，使他们理解负反馈调节的机制。教师可用计算机将上述实例制作成动画来模拟演示反馈调节的过程。教师要说明，生态系统的自我调节能力是有限的，可以通过大量事例说明。 通过以上内容的教学，已为学生理解“抵抗力稳定性和恢复力稳定性”的概念打下了伏笔。“抵抗力稳定性”要
3、强调其核心是“抵抗干扰，保持原状”。“干扰”是指破坏稳定状态的外界因素；“保持”是指与干扰同时表现的系统内在的自动调节能力。“恢复力稳定性”要强调其核心是“遭到破坏，恢复原状”。“破坏”是指受外界因素影响使生态系统较远地偏离了原来的稳定范围；“恢复”是指外界因素消除后，生态系统重新建立稳定状态。请学生比较草原、北极苔原、森林生态系统，抵抗力稳定性谁强谁弱？恢复力稳定性谁高谁低？引导学生认识：一方面，不同的生态系统表现出的稳定性是不一样的；另一方面，生态系统的稳定性也取决于外界因素的影响程度。 进行“提高生态系统的稳定性”的教学时，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）
4、人类活动的干扰正在全球范围内使生态系统偏离稳定状态；（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。在教学中，应尽可能通过图片、照片、录像片等，丰富学生的感性认识，拉近与现实生活的距离。教学重点 1.阐明生态系统的自我调节能力。2.抵抗力稳定性和恢复力稳定性的关系。教学难点 抵抗力稳定性和恢复力稳定性的概念和联系。教具准备 1.文字资料1：“生物圈号”实验资料。2.文字资料2：各种生态系统的抵抗力稳定性和恢复力稳定性比较。3.文字资料3：负反馈调节的实例。4.图片资料1：大兴安岭火灾后的情况以及现在的状况。5.图片资料2：热带雨林、北极苔原生态系统的图片和食物网简图。6.图
5、片资料3：草场防护林。7.课件：负反馈调节模型。8.视频1：亚马逊热带雨林的破坏。9.视频2：我国的重点自然保护区。课时安排 2课时第1课时，学习生态系统稳定性的概念以及原因、抵抗力稳定性和恢复力稳定性、如何提高生态系统的稳定性。第2课时，完成制作实验。三维目标1.识记生态系统稳定性的概念。2.阐明生态系统的自我调节能力。3.举例说明抵抗力稳定性和恢复力稳定性。4.简述提高生态系统稳定性的措施。5.学会设计并制作生态缸，观察其稳定性。6.通过图片、照片、视频、课件使学生形象地了解生态系统的稳定性。7.学生通过构建模型，清晰地理解负反馈调节和自我调节能力。8.通过对不同生态系统的分析，清楚抵抗力
6、稳定性和恢复力稳定性的关系。9.通过设计制作生态缸，观察生态系统的稳定性，并培养学生合作探究、思考分析的能力。10.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。11.通过对抵抗力稳定性和恢复力稳定性关系的学习，确立辩证统一思想。12.通过制作实验，培养学生相互合作、帮助的良好品德。教学过程第1课时导入新课师 前面我们学习了生态系统的类型、结构、功能和信息传递。弄清了各种生态系统的成分、结构，也知道了它们如何通过能量流动、物质循环和信息传递建立起有机的联系，形成一个统一的整体。那么，生态系统的稳定性如何呢？我们一起来学习生态系统的稳定性。大家先看一下问题探讨。（学生看书）推进
7、新课师 可见，自然生态系统受到外界干扰（自然或人为）后，仍能保持相对稳定。那么，人类能否在生物圈之外建造一个适于人类长期生活的生态系统呢？美国的科学家们做了这样的实验。（投影仪显示“生物圈号”）（注：教师应对资料中有关的内容加以补充，如：建造的时间、占地面积、空间大小、投入研究的资金、实验的时间和方法、出现的问题、实验结果及其分析）师 讨论下列问题：问题一：科学家们为什么要建造“生物圈号”并进行实验呢？问题二：在“生物圈号”中模拟生物圈建立了哪些生态系统？里面有哪些成分？问题三：八位科学家原打算在“生物圈号”中自给自足生活两年，为什么中途撤出了？这个实验过程中出现了什么问题？问题四：“生物圈号
8、”出现这些问题了吗？“生物圈号”实验失败说明了什么问题？师 谁来回答一下第一个问题？生 深入研究生态系统的结构和功能，并实验人类离开地球能否生存。师 是的。如果实验能成功，那我们真正能进入太空生活，不用带大量的食物和水等必需品。那第二个问题呢？生有微型的森林、沙漠、农田、海洋、溪流；里面有土壤、水源、空气、太阳光，多种多样的动植物和微生物等成分。非生物的物质和能量、生产者、消费者和分解者应有尽有。师 看来所有成分都有了，那为什么出现了问题三的情况呢？生1 由于土壤中的碳与氧气反应生成二氧化碳，部分二氧化碳又与建“生物圈号”的混凝土中的钙反应生成碳酸钙，导致氧气含量由21下降到14，二氧化碳含量
9、猛增。生2 昆虫中除了白蚁、蟑螂和蝈蝈外其他基本死亡，食物链等营养结构联系中断。生3 靠花粉传播繁殖的植物都灭绝了，粮食严重减产。师 不错，问题很多。为什么呢？生1 人工建立的生态系统毕竟形成的时间太短，无法维持稳定。生2 里面的各种成分都是人为加入的，而不是通过长久的进化逐渐形成的，所以有些生物可能会淘汰，而使食物链断裂。生3 空间太小了，无法完成大范围的物质循环，导致物质循环受阻。师 不错，问题四就由我来回答总结。“生物圈号”没有出现这样的问题，整个生物圈保持相对稳定。该实验的失败表明，在现有技术条件下，人类还无法建造一个脱离地球自然环境而又能让人类休养生息的生态系统，原因就是这样的生态系
10、统的结构和功能难以像真正的生物圈那样，长期保持相对稳定。中华.资*源%库 师 好，我们重新回到书本，看讨论。谁来回答一下，参考一下以前的知识。生1 因为自然的生态系统是经过千万年进化而来的，其中的生物和无机环境之间，以及生物与生物之间密切联系，已经形成了一个严密的整体。能依靠相互之间的联系抵御外界的干扰。生2 因为各个生态系统都有自己特有的成分，这些成分组成了生态系统的特有结构，而各种生物又通过生态系统的功能互相联系，形成一个统一的整体。所以它能够抵抗外界干扰。生3生态系统具有严整的结构和完善的功能，受到外界干扰后，能依靠各种成分之间的相互关系而保持相对稳定。中华.资*源%库 师 大家说得不错
11、，都能利用以前的知识来说明。简单地说，生态系统之所以具有相对稳定性是因为其具有自我调节能力，而这个能力与我们以前学的知识是密切相关的。生态系统所具有的保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力，叫做生态系统的稳定性。生态系统的稳定性是由于生态系统具有自我调节能力。师 那什么是自我调节能力呢？我们先来看书本中的两个实例：实例1 ：河流自净作用。实例2：森林中的害虫与食虫鸟。师 实例1 中河流的自我调节能力是如何表现的？生 当河流受到轻微污染时，能通过物理沉降、化学分解、微生物分解，很快消除污染，河流仍保持相对稳定。师 很好。那实例2中自我调节能力体现在哪里呢？生 害虫和食虫鸟形成了一种负反馈调节的关
12、系，来保持数量上的稳定性。师 不错。这里提到了负反馈调节，那什么是负反馈调节？它的作用是什么？它调节的对象又是什么呢？我们可以先看思考与讨论，大家分成四个小组，进行讨论，然后选一名代表上黑板完成问题。生1图5-5-1 食虫鸟与害虫的负反馈调节模型生2图5-5-2 食虫鸟与害虫的负反馈调节模型（教师评讲，修改）师 下面我们来看我制作的一个课件，可以动态地了解负反馈调节。（播放课件）师 好，下面大家能举更多的例子来说明生态系统的负反馈调节吗？生1 草原中草的数量增加，兔子会因为食物充足而大量繁殖，数量增加。而兔子的数量增加后，会吃掉大量的草，而使草的数量减少。而草的数量减少，又会使兔子因缺少食物而
13、数量降低。通过这样的负反馈调节使两者数量保持相对稳定。生2 草原中兔子的数量增加，狼会因为食物充足而大量繁殖，数量增加。而狼的数量增加后，会吃掉大量的兔子，而使兔子的数量减少。而兔子的数量减少，又会使狼因缺少食物而数量降低。通过这样的负反馈调节使两者数量保持相对稳定。师 大家说得很好，其实在生物群落内部所有的捕食者和被捕食者都存在着这种关系。那除了生物与生物之间的负反馈调节外，生物群落与无机环境有没有这种关系呢？大家举些例子来说明。生1 河流受到无机环境中的污染物污染时，能通过物理沉降、化学分解、微生物分解，很快消除污染，河流仍保持相对稳定。生2 适度捕捞后，池塘中鱼的数量会减少。但是因为数量
14、少，鱼得到的饲料就会增多，使鱼群大量繁殖，数量增加。最终，鱼塘中鱼的数量保持相对稳定，得到可持续发展。生3 森林局部大火过后，植物数量少了。但是，土壤中的养料增多了，植物的种子就能获得更好的养料、水、阳光等等，快速长成新的植株，使数量保持相对稳定。师 很好。负反馈调节非常关键，它在生态系统中普遍存在，是生态系统自我调节能力的基础。下面，我们可以再来看一些负反馈调节的例子。（投影仪显示负反馈调节的实例）师 那生态系统的自我调节能力是不是无限大的呢？生 不是，有一定的限度。师 不错，我们来看一段视频。（播放视频1：亚马逊热带雨林的破坏）师 看来，生态系统的自我调节能力确实是有限的，它只能抵抗一定程
15、度的干扰和破坏。如果干扰和破坏超过一定的程度，生态系统的稳定性就要被破坏，生物大量减少，甚至灭绝。这样，生态系统的自我调节能力就会迅速丧失，生态系统就很难再恢复。就像我们刚才看到的亚马逊一样，我们可以再看看书上的黄土高原。可见，生态系统的破坏带来的损失是惨重的，所以我们应该尽量地保护好我们的生态系统，使干扰和破坏尽量地在自我调节能力的限度之内。师 大家想想生态系统的自我调节能力的大小与什么有关？可以回想一下以前的知识。生1 与生物的种类有关。种类越多，食物网越复杂，自我调节能力越大。生2 与无机环境有关。环境越好，自我调节能力越大。师 大家总结得非常好。其实，当生态系统的稳定性被破坏后，生物的
16、种类和数量都大量的减少，环境变得恶劣，使其自我调节能力大大降低，生态系统也就很难恢复了。师 在生态系统中，只要干扰和破坏不超过自我调节能力，生态系统就能维持相对稳定。这种稳定性表现在两个方面：抵抗力稳定性：是指生态系统抵御外界干扰并使自身的结构与功能保持原状（不受损害）的一种能力。恢复力稳定性：是指生态系统受到外界干扰因素的破坏后恢复到原状的能力。师 下面我们就以一些例子来说明抵抗力稳定性和恢复力稳定性，大家看书，然后举一些其他的例子。生1 野火烧不尽，春风吹又生。恢复力稳定性。生2 受到轻微污染后，河流能通过自净能力保持原状。抵抗力稳定性。生3 当草原上旱季来临时，动物会进行夏眠来躲避酷暑或
17、迁徙来寻找水源和食物，保持种群数量的稳定，进而保持草原生态系统的稳定。抵抗力稳定性。生4 河流受到严重污染，稳定性被破坏。后经过人们对环境的整治，河流逐渐恢复原状。恢复力稳定性。生5 森林受到合理砍伐后，仍能恢复原状，提供可持续性的资源。恢复力稳定性。生6 森林生态系统中某一生物灭绝后，仍能由其他生物来代替其位置，保持生态系统的稳定性。抵抗力稳定性。（教师讲评，修改）（如：生5所说的与书本110页上与社会的联系是相同的意思；想像空间可以更好地帮助我们理解两个稳定性）师 大家应该还记得大兴安岭的火灾，那么现在情况怎样了呢？我们来看图片资料。（投影仪显示图片资料）师 这体现了什么稳定性？生 恢复力
18、稳定性。师 是的。当一个生态系统受到比较严重的破坏后，需要人为的帮助，才能恢复它的自我调节能力，才能使他重新恢复原状。师 那抵抗力稳定性和恢复力稳定性有什么关系呢？首先，它们存在着一定的联系。联系：两者共同存在于生态系统中，同时发挥着作用。两者密切联系，不可分割。师 它们也有区别。区别：两者的概念不同。对同一个生态系统来说，抵抗力稳定性和恢复力稳定性往往存在着相反的关系。不同的生态系统抵抗力和恢复力稳定性存在着差异。师 这里我们重点来看看不同的生态系统抵抗力和恢复力稳定性存在的差异。首先，我们来看抵抗力稳定性。前面已经说过，生态系统中组成成分越多，食物网越复杂，其自我调节能力就越强，抵抗力稳定
19、性就越高。我们就举2个特殊的生态系统热带雨林、北极苔原生态系统来说明，请大家看图片资料和书本文字，然后对两个生态系统的稳定性进行分析说明。（课件展示图片资料2）（学生对资料和书本内容进行讨论和说明）（教师评论修改）师 从中可以很清楚地看出热带雨林的生物种类繁多，营养结构复杂，自我调节能力非常强，抵抗力稳定性也很高。但是，如果外界干扰超过了它的自我调节能力，它也会破坏，而且恢复起来十分困难。这说明它的恢复力稳定性比较差。北极苔原生态系统，生物种类少，营养结构简单，自我调节能力差，抵抗力稳定性非常弱。当北极苔原生态系统受到破坏后，因为其物种少，所以恢复起来比较简单，其恢复力稳定性较高。但是，这里要
20、说明两点：第一：恢复力稳定性的高低与破坏程度、环境条件也有关系。（见备课资料2）在书本上就讲到了生态系统在受到不同的干扰和破坏后，其恢复速度和恢复时间是不一样的。第二：人工的生态系统，如果没有人为的帮助，其抵抗力和恢复力稳定性都很差。好，我们来看一下各种生态系统的抵抗力稳定性和恢复力稳定性比较。（课件展示文字资料2）师 在一般情况下，生态系统的生物种类多，营养结构复杂，自我调节能力就强，抵抗力稳定性就高。相反，抵抗力稳定性就低。而且，对同一个生态系统来说，抵抗力稳定性和恢复力稳定性往往存在着相反的关系。师 课本P111旁的问号怎么回答？生1 对抵抗力稳定性较强的生态系统，我们可以进行合理利用。
21、如：森林的间伐、草原的划区轮牧、季节性放牧等等。生2 对抵抗力稳定性较弱的生态系统，我们要进行保护。如：建立自然保护区、植树造林等等。生3 对污染物的排放一定要达标，不能超过生态系统的自我调节能力。师 很好。我们学习的目的就是要把所学的知识归还到生活中，来解决实际问题。下面我们来看一下提高生态系统稳定性的方法。一方面：要控制对生态系统干扰的程度，对生态系统的利用应该适度，不应该超过生态系统的自我调节能力。另一方面：对人类利用强度较大的生态系统，应实施相应的物质、能量的投入，保证生态系统内部结构和功能的协调。师 谁就第一方面举一个例子？生 合理捕鱼、合理放牧、合理砍伐等等。师 不错。第二方面大家
22、看书就可以了，我们来看一下草场防护林。（课件展示图片资料3）师 其实对于第二方面，建立自然保护区也是很好的方法，我们来看看我国的重点自然保护区。（播放视频2）师 自然保护区通过人为地投入、法制管理、教育对保持和提高生态系统的稳定性起了很好的作用。课堂小结师 这节课就上到这里，下面我来总结一下。（1）生态系统的结构和功能总是处于不断变化的过程中，生态系统的稳定只是相对的稳定。（2）生态系统的稳定性是生态系统所具有的一种自我调节能力，而这种能力的基础是负反馈调节 。（3）生态系统的稳定性包括抵抗力稳定性和恢复力稳定性。（4）生物圈是人类生存的唯一环境，而人类活动的干扰正在全球范围内使生态系统偏离稳
23、态，我们要保护并提高生态系统的稳定性。第2课时导入新课师 上节课我们学习了生态系统的稳定性，现在我提几个问题，看看大家掌握了没有。（1）生态系统稳定性的概念。（2）生态系统具有稳定性的原因。（3）生态系统自我调节能力的基础是什么？（4）抵抗力和恢复力稳定性的关系。（5）如何提高生态系统的稳定性？生 回答（略）。（教师评论）推进新课师 这节课，我们就利用以前学习的知识，制作生态缸，并观察其稳定性。 板 书： 课题：设计并制作生态缸，观察其稳定性。 师 类似的实验我们在第一节中已经让大家课外做过了，但那次我们做的是小生态瓶，比较简单。这次是制作生态缸，相对要复杂一些。我们先看实验的目的要求。1.目
24、的要求设计一个生态缸，观察其稳定性。师 实验的目的要求是一个实验的灵魂，我们所做的所有工作全部是围绕着目的要求展开的。下面是实验的基本原理。2.基本原理依据生态系统的原理，将生态系统的各种组成成分进行合理地组织，构建一个微型的生态系统。在设计时，要考虑不同营养级生物之间的合适比例，使微型生态系统正常运转。但是，人工的生态系统稳定性是有条件的，也是短暂的。请问：不同营养级生物之间的合适比例应该是怎样的？生 符合数量金字塔。师 很好，实验原理是我们在做实验时依据的理论基础。下面是实验材料。3.实验材料师 我先提个问题，生态系统的成分有哪些？生 生产者、消费者、分解者、非生物的物质和能量。师 很好。
25、我们在设计生态缸时，这四种成分缺一不可。而且，大家还应该特别注意生产者、各种消费者的数量关系。生产者：浮萍、水草、蕨类植物、杂草、仙人掌或仙人球。消费者：小乌龟、蜗牛。分解者：蚯蚓、细菌、真菌。非生物的物质和能量：土壤、水、空气、阳光等等。师 这是书上提供的材料，大家如果有兴趣，课后还可以用其他材料来做，但要注意两个基本要点：（1）成分要齐全；（2）比例要适中。下面是实验步骤。4.实验步骤（1）制作生态缸框架，可以由教师课前完成。（2）用所给材料制作生态缸，可以分组进行。如：四人一组。注意：各组所用的材料在种类和数量上可以不同，来进行比较。（3）封上生态缸盖，放置于室内通风良好，光线充足的地方
26、，但要避免阳光直射。（4）每周观察一次，作好记录。师在实验中还要注意以下几点：（1）小生态瓶中投放的生物,必须具有很强的生活力。投放的动物数量不宜过多,以免破坏食物链。（2）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。（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。（5）让学生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。（6）定期观察，同时作好观察记录。（7）如果发现生态缸中
27、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，记录下所经历的时间。（8）设计实验对照组。在一个班内,教师可以有意安排设计多种对照实验,由不同的小组来完成。如水质、植物数量、动物数量、基质内容、见光与否等项目。在分析结果时,让学生通过分析比较找出较好的设计方案。（9）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。（10）举办小型展览。有条件的学校,可以在实验过程中组织一次生态缸的小型展览，提高学生的兴趣。5.结果与结论根据观察结果，完成实验报告，得出结论。6.小组讨论对书本问题及实验中的问题进行探讨，提出实验的改进方法和正确的实验结论。师下面大家可以开
28、始做实验了。（教师作必要的巡视和指导）7.实验时间的安排课堂上：实验课上先由教师集中讲解设计的要求、方法、观察的要求等内容。然后,由学生分组设计并制作生态缸。教师进行必要的指导和帮助。课后：可以把生态缸集中放在学校的实验室中进行观察，由每个小组的组员分别来进行观察记录。8.如果学生有兴趣，课后可以指导学生进行其他类型小生态系统的设计和制作板书设计第5节 生态系统的稳定性（第1课时）一、生态系统稳定性的概念二、生态系统稳定性的原因自我调节能力1.负反馈调节生态系统自我调节能力的基础：实例、概念模型2.自我调节能力的限度三、抵抗力稳定性和恢复力稳定性1.概念2.举例3.联系和区别联系：两者共同存在
29、于生态系统中，同时发挥着作用。两者密切联系，不可分割区别：两者的概念不同对同一个生态系统来说，抵抗力稳定性和恢复力稳定性往往存在着相反的关系。不同的生态系统抵抗力和恢复力稳定性存在着差异四、提高生态系统的稳定性有两方面的措施五、设计并制作生态缸，观察其稳定性活动与探究1.设计并制作生态缸。2.课后指导学生制作其他类型的微型生态系统。习题详解一、基础题（课本P112）1.判断（1）解析：与温带针阔混交林相比，热带雨林物种多，食物网复杂，自我调节能力强，抵抗力稳定性高。答案： （2）解析：与沙漠生态系统相比，草原生态系统物种多，恢复力稳定性差，干扰破坏后，恢复得慢。答案： （3）解析：不同的生态系
30、统，有着不同的生物和环境，所以它们的自我调节能力也不同，两种稳定性也有差异。答案： 2.解析：（1）森林和海洋生态系统的生物种类繁多，营养结构最复杂，所以自我调节能力最强。（2）因为农田、果园、池塘、人工林地都是人为建立的，人的影响非常重要，如果人的作用消除，则以上生态系统就将破坏。（3）森林和草原中，物种丰富，结构复杂，自我调节能力较强，所以抵抗力稳定性较高。荒漠、苔原、农田、果园、人工林地中物种单一，结构简单，自我调节能力较弱，所以抵抗力稳定性较低。（4）湖泊和池塘中物种少，恢复力稳定性高，较严重破坏后，恢复到原状较快。海洋中物种多，恢复力稳定性较差，较严重破坏后，恢复到原状非常缓慢。答案
31、： （1）自我调节能力最强的两个生态系统是（1、8）；（2）人的作用突出的生态系统有（6、7、9、11）；（3）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）；（4）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）。二、拓展题（课本P113）答案： 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。
