师：同学们，今天我们学习高二人教版生物学选择性必修2第三章第五节生态系统的稳定性第一课时。本节课我们要达成两个目标：一是概述生态平衡是指生态系统的结构和功能处于相对稳定的一种状态；二是通过分析生态系统中的反馈调节过程，阐明生态系统具有维持或恢复生态平衡的能力。
师：紫茎泽兰原分布于中美洲，传入我国后先在云南疯长蔓延，现已扩散至广西、贵州、四川等多个省份，对当地林木、牧草和农作物造成严重危害，在我国第一批外来入侵物种名单中名列榜首。请大家根据资料讨论，为什么紫茎泽兰在原产地没有大量繁殖，在入侵地却增长蔓延？大家想一想，影响种群数量变动的因素有哪些？
生：环境、天敌、竞争者等。
师：没错，是因为紫茎泽兰适应当地环境，繁殖能力强，且没有天敌等因素制约。这是1998年到2012年紫茎泽兰对云南松林生物多样性的影响表格。请大家根据表格讨论，紫茎泽兰入侵后当地植物种类有何变化？推测动物的种类会有何变化？生物多样性又会怎样？
生：从表格中可以看出，随着入侵年限的增加，植物的棵数和总数逐渐减少。植物可以为动物提供食物和栖息空间，所以有些动物也会因为失去食物和栖息场所而随后消失。动植物减少，生物多样性会下降。
师：非常好。那么这会对当地生态系统的结构和功能产生什么影响呢？为什么物种数量减少，营养结构就会变得简单，物质循环、能量流动等生态系统的功能也会受到严重影响？其实，除了物种入侵以外，气候变化、自然因素、人类活动等严重干扰，都会使生态系统的结构和功能受到严重破坏。
师：但是千百年来，地球上许多生态系统不时受到外来干扰，只要这种干扰没有超过限度，生态系统就能通过自我调节得以恢复，从而维持结构和功能的相对稳定。比如呼伦贝尔大草原、大兴安岭森林，还有白云山、海珠湿地等生态系统。像这种生态系统的结构和功能处于相对稳定的状态，就叫生态平衡。
师：那么生态平衡有哪些特征呢？首先是结构平衡，生态系统的各组分保持相对稳定。大家还记得生态系统的结构包括什么吗？
生：组成成分和营养结构，组成成分又包括生产者、消费者、分解者，还有非生物的物质和能量。营养结构包括食物链和食物网。
师：对，生态系统各组分保持相对稳定就意味着生产、消费、分解的过程可以正常进行。那么生产、消费、分解过程正常进行，对生态系统的功能有什么影响呢？想一想生态系统有哪些功能？
生：物质循环、能量流动和信息传递。
师：所以生产、消费、分解过程的正常进行能保证物质总在循环，能量不断流动，生物个体持续发展和更新，也就是生态系统表现为功能平衡。这是群落总生产量和总呼吸量的变化曲线图。请看图思考，在成熟阶段，群落的总生产量和总呼吸量呈现怎样的趋势？
生：在成熟阶段，群落的总生产量和总呼吸量均趋于稳定，而且相对值接近，这说明群落在输入和输出上趋于平衡状态，也就是说生态系统表现为收支平衡。
师：由此可见，生态系统的平衡并不是一成不变的，而是一种动态平衡。那么，生态系统的动态平衡是通过什么调节机制实现的呢？我们来看两个实例。实例一：一片草地上如果兔大量增加，草和狼的数量会有什么变化？经过一段时间后，兔的数量又会如何变化？如果兔大量减少呢？实例二：在森林中，随着植被的大量生长，林下光照、树苗和枯枝落叶的情况如何变化？这会导致火灾发生的几率如何变化？若火灾发生，导致植被减少，林下光照和树苗情况如何变化？经过一段时间，森林的面貌如何变化？
请同学们尝试用文字、线框、箭头等符号简要描述两个实例的调节过程。
生：实例一，兔的增加会导致草减少和狼增加，食物的减少和天敌的增加又会导致兔减少。经过一段时间后，兔的数量又会恢复或接近原来的水平。反之，兔的数量减少又会导致草增加和狼减少，食物的增加和天敌的减少又会导致兔增加，所以经过一段时间后，兔的数量也会恢复或接近原来的水平。
实例二，随着植被的大量生长，林下光照会减少，树苗的生长会受限，枯枝落叶增加，这会导致发生火灾的几率增大。若火灾一旦发生，就会导致植被减少，接下来林下光照充足，土壤无机养料增多，种子又会大量萌发，树苗迅速生长，所以经过一段时间，森林的面貌又会逐渐恢复。
师：非常好。可见在生态系统中，生物群落内部能够进行自我调节以维持生态平衡。为什么说是自我调节呢？因为这个调节过程是在生态系统受到干扰后自动进行的，并没有依靠外部因素或人为推动。同样，生物群落与非生物环境之间也能够自我调节以维持生态平衡。从上面两个实例我们可以看出，生态平衡的调节机制是负反馈调节。所谓负反馈是指在一个系统中，系统工作的效果反过来又作为信息调节该系统的工作，并使系统工作的效果减弱或受到限制，它可以使系统保持稳定。比如刚才我们说的兔增加会导致草减少，本来是兔增加的一个结果，反过来又作为信息限制兔的增加。类似的负反馈调节在生态系统中普遍存在，它是生态系统具备自我调节能力的基础。
师：你还能举出其他生态系统具有自我调节能力的例子吗？
生：火灾过后的草原、适度捕捞的海洋、轻度污染的河流等。
师：很好，我们现在看到的是苏州江南水乡小桥流水人家，在这里上游淘米洗菜，下游洗澡洗衣，水仍然很清澈，这就是一个河流受到轻微污染，通过自身净化能够很快消除污染的实例。
师：那么生态系统的自我调节能力是无限的吗？大家请看因为植被破坏而造成水土流失的黄土高原。当外界干扰因素的强度超过一定限度时，生态平衡就会遭到严重的破坏，所以生态系统的自我调节能力是有限的。河流和黄土高原这两个生态系统在受到干扰后都会偏离原来的状态。不同的是，轻度污染的河流可以通过负反馈调节回到原方向，而经过掠夺式开发利用的黄土高原会通过正反馈调节更加偏离原方向。也就是说，负反馈可以调节稳态，而正反馈会偏离稳态。这两者最大的区别是，负反馈调节使系统工作的效果减弱或受限，而正反馈调节使系统工作的效果加强。