第三节 生态系统 五 生态系统的稳定性

教学设计方案（一）

教学目的

　　1．理解生态系统稳定性的概念。

　　2．理解抵抗力稳定性和恢复力稳定性的概念，二者的区别、联系，具有抵抗力稳定性的原因。

　　3．理解生态系统稳定性的保护。

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。

教学难点

　　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的区别及相互联系。

教学用具

　　实物投影仪、录像机、简单草原生态系统模拟模型、河流（水域）生态系统污染及治理的录像。

　　热带雨林、北极苔原等生态系统的照片或画片。

　　热带雨林、北极苔原生态系统食物网简图。“生物圈II”实验资料　

教学方法

　　教师讲述与学生讨论分析结合

课时安排

　　一课时。

教学过程

　　引言：前面我们学习了生态系统的类型、结构和功能。既然人类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和物质循环建立起有机的联系，形成一个统一的整体。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。

　　教师分发“生物圈II号”实验资料（教师应对教材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），指导学生阅读，安排学生顺序思考。讨论下列问题：

　　问题一，科学家们为什么要建造“生物圈II号”并进行实验呢？

　　（回答：深入研究生态系统的结构和功能，并试验人类离开地球能否生存。）

　　问题二，在“生物圈II号”中模拟生物圈建立了哪些生态系统？里面有哪些成分？

　　（回答：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。）

　　问题三，八位科学家原打算在“生物圈II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？

　　（回答：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II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％，二氧化碳含量猛增。

　　2．昆虫中除了白蚁、蟑螂和蝈蝈外基本死亡，食物链等营养结构联系中断。

　　3．靠花粉传播繁殖的植物都灭绝了，粮食严重减产。 ……）

　　问题四，生物圈1号出现这些问题了吗？“生物圈II号”实验失败说明了什么问题？

　　（回答：生物圈1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。）

　　教师讲述：原因是这样的，生态系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，具备生态系统的稳定性。

　　出示简单草原生态系统模型（草→羊→狼）

　　提问：当该草原迁入一群羊后，将发生什么样的变化？

　　让学生利用模型演示

　　（回答：羊群迁入后，一方面吃草增多，草在短期内数量减少，造成羊群食物相对短缺；另一方面狼的食物充足，在一定时间内繁殖增多，两方面的结果使羊的数量又减少。随着羊的数量减少，狼食物短缺，种内斗争加剧，数量也减少，而草的数量由于羊的减少而逐渐增多，最后三者的数量保持在一定范围内。）

　　讲述：由于生态系统中生物的迁入，迁出及其它变化使生态系统总是在发展变化的，当生态系统发展到一定阶段时，它的结构和功能能够保持相对稳定，我们就把：生态系统具有保持和恢复自身结构和功能相对稳定的能力，称为生态系统的稳定性。

　　提问：你们都到哪旅游过？

　　（回答：北京香山、颐和园、龙庆峡……蓟县盘山。）

　　提问：在蓟县有一片原始森林，那里树木郁郁葱葱，百鸟争鸣，风景秀丽迷人，名字也好听，叫“八仙桌子”，（学生笑，略停顿）你们去过吗？

　　（回答：没有。）

　　讲述：我去“八仙桌子”做过调查，发现那里害虫种类非常多，它们以林木为食，但是在那里从未出现害虫的大发生，也从未造成大的伤害。

　　提问：这又是什么原因呢？

　　（回答：害虫数量增加时，食虫鸟类由于食物丰富，数量也会增多，这样害虫种群就会受到抑制。）

　　讲述：答得非常好，正是由于生态系统调整本身各成分的数量，抵抗了外界的干扰。在生物学上就把生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构和功能保持原状的能力，称之为抵抗力稳定性。

　　提问：你们还能举出一些能证明生态系统具有抵抗力稳定性的实例吗？

　　（回答：“气候干旱时，森林中的动植物种类和数量一般不会有大的变化。”

　　“池塘生态系统受到轻度污染（例洗衣服的泡沫）后，第二天消失了。”

　　组织学生讨论：（1）抵抗力稳定性的本质（核心）是什么？“抵抗干扰、保持原状”；（2）判断同学们所举的例子是不是属于抵抗力稳定性。

　　利用学生所举的抵抗力稳定性实例提问：这些生态系统是怎样保持这种稳定性的？

　　（回答：调整生态系统自身的结构和功能。）

　　提问：是谁去调整的？

　　（回答：生态系统自身。）

　　讲述：生态系统之所以具有抵抗力稳定性，就是因为生态系统内部具有一定的自动调节能力。

　　展示北极苔原生态系统图片及食物网简图。

　　提问：该生态系统生物种类多吗？

　　（回答：略。）（以下同）

　　提问：该生态系统的营养结构如何？

　　提问：假如地衣大面积死亡，将产生什么结果？

　　提问：该生态系统的自动调节能力如何？

　　讲述：生态系统的成分越单纯，营养结构越简单，自动调节能力越小，抵抗力稳定性越低。

　　展示热带雨林生态系统图片及食物网简图，按相同步骤由学生总结出：生态系统中各个营养级的生物种类越多，营养结构越复杂，自动调节能力越大，抵抗力稳定性就越高。播放淮河流域（或大湖）污染及治理录像。

　　提问：这些水域在环境污染下，还能保持稳定性吗？说明了什么问题？

　　（回答：不能，一个生态系统的自动调节能力是有一定限度的，如果外界因素的干扰超过了这个限度，生态系统的相对定状态就会遭到破坏。）

　　提问：停止排污后，这些水域又出现什么变化，说明了什么？

　　（回答：又恢复了原状。外界因素的干扰消除后，生态系统具有重建稳态的能力。）

　　讲述：生态系统在遭到外界干扰因素的破坏以后恢复到原状的能力，叫做恢复力稳定性。

　　讲述：生态系统的稳定性就包括抵抗力稳定性和恢复力稳定性等方面。

　　分组讨论：

　　讨论题1，河流、草原、北极苔原。森林生态系统哪些具有抵抗力稳定性？哪些具有恢复力稳定性？

　　讨论总结：抵抗力稳定性和恢复力稳定性是生态系统中同时存在的两种稳定能力。

　　讨论题2，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？

　　（学生讨论回答：略）

　　接着提问：为什么抵抗力稳定性强的生态系统恢复力稳定性低？

　　（学生讨论回答：略）

　　讲述：抵抗力稳定性与恢复力稳定性之间往往存在着相反的关系。

　　问题五，“生物圈II号”实验给了我们什么启示？

　　（回答：人类既然离不开地球，就应保护好地球，保护好人类赖以生态的自然环境。）

　　提问：我们应该怎样维持地球生态系统的稳定性？

　　（学生踊跃回答）

　　“不买使用氟利昂的冰箱”

　　“多植树、种草种花”

　　“不使用一次性木筷和饭盒”

　　“不乱砍滥伐森林”

　　“控制污染物的排放”

　　讲述：同学们讲得很好，我们要保护好地球——人类唯一的家园。

教师总结：

　　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能力。

　　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态，我们要保护并提高生态系统的稳定性。

　　作业：教材112页二、三题。

板书设计

五、生态系统的稳定性

　　（一）生态系统稳定性的概念

　　（二）抵抗力稳定性

　　　　1．抵抗力稳定性的概念

　　　　2．生态系统具有抵抗力稳定性的原因

　　　　3．不同生态系统的自动调节能力不同

　　（三）恢复力稳定性

　　　　1．恢复力稳定性的概念

　　　　2．抵抗力稳定性与恢复力稳定性的相互关系

　　四、生态系统稳定性的保护

教学设计方案（二）

设计片段一：

　　（1）本节课的引入部分可采取多种处理方式：

　　可从人类活动对生态平衡的影响和破坏等现实问题入手；

　　也可利用“生物圈Ⅱ号”实验的失败给人类带来的启示和思考入手，引发学生思考：“该实验想研究什么问题？”、“该实验的结果说明了什么问题？”等；

　　还可通过分析教材P112所提供的河流自净过程入手，让学生在这些问题情境中，引发学生对生态系统稳定性这个社会敏感问题的思考。

设计片段二：

　　3、在“抵抗力稳定性和恢复力稳定性”教学中，可给学生提供北极苔原生态系统和温带草原生态系统的食物网简图，在此基础上，引导学生从分析北极苔原生态系统和温带草原生态系统的营养结构入手，分析下面的问题：

　　①“北极苔原生态系统和热带雨林生态系统的营养结构上存在哪些差异？”

　　②“北极苔原生态系统或热带雨林生态系统，当受到外来破坏因素影响，使某食物链中的某种生物突然锐减，在这种情况下，这两个生态系统分别将受到什么影响？”

　　引导学生总结出抵抗力稳定性概念，使学生明确：生态系统的抵抗力稳定性实质是“抵抗干扰，保持原状”，而所谓“干扰”是指一切可能导致该系统稳态受到破坏的外界因素；而“保持”则指该系统内在的自动调节能力；最后得出生态系统的自动调节能力与其营养结构复杂程度呈正相关这一结论。

　　③“当影响北极苔原生态系统或热带雨林生态系统外来破坏因素影响消失后，这两个生态系统又将分别发生什么样的变化？”

　　引导学生总结恢复力稳定性概念，使学生明确：生态系统的恢复力稳定性的实质“遭到破坏，恢复原状”，其中“破坏”是指外界因素已使生态系统偏离稳态，而“恢复”是指外界因素的干扰消除后，生态系统得以自发重建稳态的能力，最后让学生分析出这两种稳定性与生态系统结构之间的密切联系，及二者之间存在的相反关系。

　　④深入分析教材P112所提供的河流自净过程的基础上，加深对生态系统的抵抗力稳定性和恢复力稳定性的理解。