第5節(jié)

生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性第三章

問題探討

紫莖澤蘭原分布于中美洲，傳入我國后，先是在云南瘋長蔓延，現(xiàn)已擴散至廣西、貴州、四川等多個省份，對當?shù)亓帜尽⒛敛莺娃r(nóng)作物造成嚴重危害，在《中國第一批外來入侵物種名單》中名列榜首。澤蘭實蠅紫莖澤蘭討論1:為什么紫莖澤蘭在原產(chǎn)地沒有大肆繁殖，在入侵地可以瘋長蔓延？適應、繁殖能力強，沒有天敵等制約因素問題探討

紫莖澤蘭原分布于中美洲，傳入我國后，先是在云南瘋長蔓延，現(xiàn)已擴散至廣西、貴州、四川等多個省份，對當?shù)亓帜尽⒛敛莺娃r(nóng)作物造成嚴重危害，在《中國第一批外來入侵物種名單》中名列榜首。澤蘭實蠅紫莖澤蘭討論2.我國曾引入紫莖澤蘭的專食性天敵——澤蘭實蠅來防治紫莖澤蘭。澤蘭實蠅也是一種外來生物，對這種方法，你怎么看？澤蘭實蠅是一種外來物種，也有可能影響入侵地的生態(tài)系統(tǒng)，確保利用澤蘭實蠅的安全性后，再利用它進行防治。生態(tài)平衡概念及特征1.概念：生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能處于相對穩(wěn)定的一種狀態(tài)，就是生態(tài)平衡組成成分營養(yǎng)結構：非生物物質和能量生產(chǎn)者消費者分解者結構食物鏈和食物網(wǎng)能量流動物質循環(huán)信息傳遞功能2.特征：第一，結構平衡：生態(tài)系統(tǒng)的各組分保持相對穩(wěn)定第二，功能平衡：生產(chǎn)—消費—分解的生態(tài)過程正常進行，保證了物質總在循環(huán)，能量不斷流動，生物個體持續(xù)發(fā)展和更新。第三，收支平衡：如在某生態(tài)系統(tǒng)中，植物在一定時間內(nèi)制造的可供生物利用的有機物的量，處于比較穩(wěn)定的狀態(tài)。生態(tài)平衡并不是指生態(tài)系統(tǒng)一成不變，而是一種動態(tài)平衡。（-）（-）生態(tài)平衡的調(diào)節(jié)機制實例1:兔大量增加某種原因

兔生存資源減少

草減少狼對兔捕食（＋）兔數(shù)量恢復說明在生態(tài)系統(tǒng)中，生物群落內(nèi)部能夠進行自我調(diào)節(jié)，以維持生態(tài)平衡。實例2:植物大量生長林下枝葉積累自然火災土壤無機養(yǎng)料增加光照充足種子萌發(fā)，幼苗生長迅速植被逐漸恢復說明在生態(tài)系統(tǒng)中，生物群落與無機環(huán)境之間也能夠自我調(diào)節(jié)，以維持生態(tài)平衡。

上述生態(tài)系統(tǒng)都遇到了破壞或干擾，而對抗這種破壞或干擾，使生態(tài)系統(tǒng)恢復平衡的調(diào)節(jié)機制，是負反饋調(diào)節(jié)機制。負反饋調(diào)節(jié)：

1.概念：

在一個系統(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。2.意義：負反饋調(diào)節(jié)在生態(tài)系統(tǒng)中普遍存在，它是生態(tài)系統(tǒng)具備自我

調(diào)節(jié)能力的基礎。生態(tài)系統(tǒng)的正反饋調(diào)節(jié)和負反饋調(diào)節(jié)的比較生態(tài)平衡的穩(wěn)定性1.概念：生態(tài)系統(tǒng)維持或恢復自身結構與功能處于相對平衡狀態(tài)的能力。2.原因：生態(tài)系統(tǒng)具有一定的自我調(diào)節(jié)能力基礎負反饋調(diào)節(jié)3.特點：生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力是有限的4.兩個方面：抵抗力穩(wěn)定性

恢復力穩(wěn)定性抵抗力穩(wěn)定性和恢復力穩(wěn)定性抵抗力穩(wěn)定性：生態(tài)系統(tǒng)抵抗外界干擾并使自身的結構與功能保持原狀（不受損害）的能力核心：抵抗干擾，保持原狀干擾：破壞穩(wěn)定狀態(tài)的外界因素保持：與干擾同時表現(xiàn)的系統(tǒng)內(nèi)在的自動調(diào)節(jié)能力蝗蟲捕食過后草又青發(fā)達根系抗干旱恢復力穩(wěn)定性：

生態(tài)系統(tǒng)在受到外界干擾因素的破壞后恢復到原狀的能力。破壞：受外界干擾因素影響，生態(tài)系統(tǒng)較遠的偏離了原來的穩(wěn)定范圍恢復：外界干擾因素消除后，生態(tài)系統(tǒng)重新建立起相對穩(wěn)定的狀態(tài)大興安嶺1987火災，大量植被遭到破壞若干年后，大興安嶺的植被有所恢復核心：遭到破壞，恢復原狀影響因素熱帶雨林北極凍原生物種類_____營養(yǎng)結構_____自我調(diào)節(jié)能力_____抵抗力穩(wěn)定性_____恢復力穩(wěn)定性_____多復雜強高低生物種類_____營養(yǎng)結構_____自我調(diào)節(jié)能力_____抵抗力穩(wěn)定性_____恢復力穩(wěn)定性_____少簡單弱低低

一般來說，生態(tài)系統(tǒng)中的組分越多，食物網(wǎng)越復雜，其自我調(diào)節(jié)能力就越強，抵抗力穩(wěn)定性就越高影響因素二者之間的聯(lián)系抵抗力穩(wěn)定性恢復力穩(wěn)定性①一般二者呈負相關②對于環(huán)境條件極其惡劣的生態(tài)系統(tǒng)，如北極苔原生態(tài)系統(tǒng)，其抵抗力穩(wěn)定性和恢復力穩(wěn)定性都較弱。抵抗力指標恢復力指標(1)y表示一個外來干擾使之偏離這一范圍的大小，偏離大說明抵抗力穩(wěn)定性弱，反之抵抗力穩(wěn)定性強。(2)x可以表示恢復到原狀所需的時間，x越大，表示恢復力穩(wěn)定性越弱，反之恢復力穩(wěn)定性越強。(3)TS表示曲線與正常范圍之間所圍成的面積，可以作為總穩(wěn)定性的定量指標，這一面積越大，即x與y越大，說明這個生態(tài)系統(tǒng)的總穩(wěn)定性越弱。提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性1、提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性的意義①可以持續(xù)不斷地滿足人類生活所需；②能夠使人類生活與生產(chǎn)的環(huán)境保持穩(wěn)定。2.提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性的措施①控制對生態(tài)系統(tǒng)的干擾強度，在不超過生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力的范圍內(nèi)，合理適度利用生態(tài)系統(tǒng)；合理放牧封山育林②對人類利用強度較大的生態(tài)系統(tǒng)，應給予相應的物質、能量的投入，保證生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部結構與功能的協(xié)調(diào)。施肥，灌溉，控制病蟲害人工建造“生態(tài)屏障”“三北”防護林設計制作生態(tài)缸，觀察其穩(wěn)定性1、基本原理:

在有限的空間內(nèi)，依據(jù)生態(tài)系統(tǒng)原理，將生態(tài)系統(tǒng)的基本成分進行組織，構建一個人工微生態(tài)系統(tǒng)是可能的。要使人工微生態(tài)系統(tǒng)正常運轉，在設計時還要考慮系統(tǒng)內(nèi)組分及營養(yǎng)級之間的合適比例。應該注意，人工生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性是有條件的，也可能是短暫的。在生態(tài)缸內(nèi)底部一側鋪墊幾塊石塊作為基墊，再鋪一層顆粒較細的5～15cm厚的沙土，在沙土上鋪一層含腐殖質較多的土，厚度為5～10cm，鋪墊好的土和石塊整體呈坡狀水中放浮萍、金魚藻、小烏龜?shù)人鷦又参铮辉谕疗律戏N植苔蘚、鐵線蕨等，放入鼠婦、蝸牛、蚯蚓等小動物將生態(tài)缸放置在室內(nèi)通風、光線良好的地方，但要避免陽光直接照射3．實驗設計的關鍵設計要求相關分析生態(tài)缸必須是封閉的避免外界生物或非生物因素的干擾生態(tài)缸中投放的幾種生物必須具有很強的生活力，成分齊全(具有生產(chǎn)者、消費者和分解者)使生態(tài)缸中能夠進行物質循環(huán)和能量流動，在一定時期內(nèi)保持穩(wěn)定生態(tài)缸的材料必須透明為光合作用提供光能，保持生態(tài)缸內(nèi)溫度，便于觀察設計要求相關分析生態(tài)缸宜小不宜大，缸中的水量應占其容積的4/5，要留出一定的空間便于操作，缸內(nèi)儲備一定量的空氣生態(tài)缸的采光用較強的散射光防止水溫過高導致水生植物死亡選擇的動物不宜過多，個體不宜太大減少對氧氣的消耗，防止生產(chǎn)量小于消耗量練習與應用一、概念檢測1.生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性包括抵抗力穩(wěn)定性和恢復力穩(wěn)定性。判斷下列相關表述是否正確。（1）溫帶針闊葉混交林比熱帶雨林的抵抗力穩(wěn)定性低。（

）（2）不同的生態(tài)系統(tǒng)，抵抗力穩(wěn)定性和恢復力穩(wěn)定性的強度不同。（

）√√2.封山育林能有效提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，是因為（

）A.封山育林控制了物質循環(huán)B.延長了生態(tài)系統(tǒng)中的食物鏈C.增加了生態(tài)系統(tǒng)中消費者數(shù)量D.使生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)結構復雜性增加D3.天然森林很少發(fā)生的松毛蟲蟲害，卻經(jīng)常發(fā)生在人工馬尾松林中，合理的解釋是（

）A.馬尾松對松毛蟲抵抗力差B.人工林內(nèi)松毛蟲繁殖能力強C.人工林成分單一，營養(yǎng)結構簡單D.當?shù)貧夂蜻m于松毛蟲的生長和繁殖C二、拓展應用某江南水鄉(xiāng)小城，曾經(jīng)是一派小橋、流水、人家的怡人景象。幾百年來，當?shù)匕傩赵诤恿魃嫌翁悦紫床耍谙掠蜗丛柘匆拢铀乃|一直保持良好。20世紀70年代，由于大量生活污水和工業(yè)廢水排入河道，水質惡化。20世紀90年代,當?shù)夭扇〈胧I(yè)廢水排放進行控制，同時將河道支流很多入水口封閉以減少污水流入，河道內(nèi)水量減少、河水流速降低，水質仍然較差。1.當?shù)匕傩赵诤恿髦刑悦紫床耍丛柘匆?為什么河水仍能保持清澈？提示：生態(tài)系統(tǒng)具有抵抗力穩(wěn)定性，當河水受到輕微污染(如淘米洗菜、洗澡洗衣等)時，河水能通過物理沉降、化學分解和微生物分解，很快消除污染，因此河水仍能保持清澈。2.大量生活污水和工業(yè)廢水排入河道以后,為什么會引起水質急劇下降？20世紀90年代采取的措施沒有明顯效果，可能的原因是什么？提示：大量生活污水和工業(yè)廢水排入水中，破壞了該生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性和恢復力穩(wěn)定性，河水很難恢復到原來的狀態(tài)，就會形成污染。生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力具有一定的限度，由于污染嚴重，盡管采取了治理措施，河流自身的凈化能力仍然不足