时间:2022-09-05 09:08:37来源:网络整理
生态系统的稳定性【课前复习】复习和巩固生态系统的概念、类型、结构和功能,理清各种生态系统的组成和结构,知道它们是如何通过能量流和物质循环有机连接形成的一个统一的整体。复习旧——能行,学新有保障 1. 在表示一个生态系统的食物关系时,往往会得到一个复杂的网络状结构,这是由于 A. 生产者数量最多 b.消费者吃的食物不止一种 C. 生态系统的物质损失 D. 各个营养级的能量逐渐减少 分析:在一个生态系统中,生物种类越多,个体数量越多,其中的食物越多,使它们之间的联系复杂化。因为绿色植物可能是多种食草动物的食物,而食草动物不仅可以吃多种植物,还可能成为多种食肉动物的猎物,从而使各种食物链相互交织形成食物网。答案:B 2. 人口密度和群落结构经常发生剧烈变化的自然系统是 A. 森林生态系统 c.海洋生态系统 B.湖泊生态系统 D.草原生态系统分析:森林生态系统动植物种类繁多,群落结构复杂。人口密度和群落结构可以长期处于相对稳定的状态。湖泊生态系统为淡水生态系统,水域中动植物种类繁多,浅水区(层)、深水层和底层生物分布较为稳定。
海洋生态系统占地球表面积的 70%。它是一个非常庞大的生态系统,结构复杂,类型多样,具有最强的自动调节和稳定性。干旱地区只有草原生态系统分布,动植物种类相对较少,群落结构相对简单。在不同的季节或年份,降雨非常不均匀,因此人口密度和群落结构经常发生剧烈变化。答案:D 认识新事物——先看书,后做 1. 生态系统稳定性的概念 生态系统维持或恢复_____________ 和_____________ 相对稳定性的能力。生态系统的稳定性包括____________和____________等方面。 2. Resilience Stability (1) 概念:Resilience Stability 是生态系统抵抗_____________并保持其______________和功能完整的能力。(2)内部因素:因此,抵抗稳定性是由于表明生态系统具有一定量的______________。(3)抗性稳定性越高和越低,生态系统的构成越______________,养分结构越_______,自动调节能力越____________。 , 抗性稳定性为______________;生态系统各营养级生物种类_________,养分结构_______越多,自调控能力_____________,抗性稳定性越高。
3。恢复性稳定性 (l) 概念:恢复性稳定性是指生态系统在受到外界干扰因素____________后恢复到原始状态的能力。 (2) 抗性稳定性和恢复力稳定性之间的关系 抗性稳定性和恢复力稳定性之间往往存在_________关系。抗性稳定性越高的生态系统恢复力和稳定度越高 4. 提高生态系统的稳定性,我们应该采取【学习目标】 1. 了解生态系统稳定性的概念。 2. 了解抵抗力和恢复力的稳定性。 3. 了解提高生态系统稳定性的原理和方法。 【基础知识介绍】全文讲解:本节主要研究生态系统稳定性、抗性稳定性、恢复力稳定性和提高生态系统稳定性等概念。 生态系统稳定性,教材来源于著名的“Biosphere II”实验室。生态系统稳定性的概念,教材主要阐述如下要点:①生态系统的结构和功能始终处于不断变化的过程中,生态系统的稳定只是相对稳定; ② 生态系统的稳定性是指生态系统的一种能力,而不是一种状态,是它与生态平衡的区别; ③生态系统的稳定性包括抵抗力的稳定性和恢复力的稳定性。
关于抗性稳定性,教材分析了抗性稳定的原因,描述了不同类型生态系统抗性稳定性的特点。关于回弹稳定性,教材首先通过实例阐明了回弹稳定性的概念,然后描述了阻力稳定性与回弹稳定性的关系。这种关系与生态系统结构的复杂性密切相关。如何提高生态系统的稳定性,教科书再次提到了“生物圈II”实验室的例子,指出了保持各种生态系统稳定性的必要性,然后给出了一些保护生态系统稳定性的措施实例这也表明,人类要想生存和发展,就必须考虑保护生态系统的稳定。综上所述,本小节的知识结构如下: 全解题: 117、如何理解“生物圈二”实验? (1)科学家之所以建造“生物圈二”,是为了深入研究生态系统的结构和功能,测试人类离开地球能否生存。(2)“生物圈二”有微型森林、沙漠、农田、海洋、溪流;土壤、水、空气、阳光、各种动植物和微生物。非生命物质和能源、生产者、消费者和分解者。(3)在实验过程中, “生物圈二”的土壤中的碳与氧气反应生成二氧化碳,部分二氧化碳与建造“生物圈一”的混凝土中的钙发生反应生成碳酸钙,导致含氧量从 21 %下降到14%,二氧化碳含量飙升。
同时,除白蚁、蟑螂和蚱蜢外的所有昆虫基本死亡,食物链等营养结构被打断;靠花粉繁殖的植物全部灭绝,食物严重减少。 118.如何理解生态系统的稳定性以及抗性稳定性和恢复力稳定性的含义?一个生态系统维持或恢复自身结构和功能相对稳定性的能力称为生态系统的稳定性,它既包括抵抗稳定性,也包括恢复力稳定性。生态系统稳定性是生态系统发展到一定阶段的产物,或者说是生态系统发展到成熟稳定状态时所具有的一种“自我稳定”能力。任何生态系统不仅具有一定的结构,而且还具有一定的功能。其中,生态系统的养分结构是能量流动和物质循环的通道,完善的养分结构是保证能量流动和物质循环顺畅运行的结构基础;而能量流动和物质循环可以使生态系统的四个组成部分紧密联系在一起,有利于形成典型的食物链关系,促进生态系统的生存和发展。当一个生态系统发展到一定阶段时,其结构和功能可以保持相对稳定。例如,原始森林生态系统已经形成了数千年。虽然其中的生物生死存亡,进进出出,无机环境不断变化,但从某个阶段开始,系统中的各种生物并没有受到影响。品种和数量总是大致相同的。这说明原始森林生态系统已经实现了相对稳定的结构,如物种组成和生物数量比的相对稳定(图8-7-1)。
生态系统的结构决定了它的功能。因此,原始森林生态系统的能量流和物质循环也可以保持相对稳定提高生态系统的稳定性,即能量和物质的输入输出趋于平衡。图8-7-1 当生态系统的结构和功能相对稳定时,生态系统可以在一定限度内抵抗外界的干扰,保持自身的结构和功能不变。也就是说,它具有电阻稳定性。或者当生态系统受到外界干扰因素破坏后能够恢复到原来的状态时,即具有一定的恢复力和稳定性。 119.生态系统稳定的原理是什么?如何保护?生态系统之所以具有抵抗力和稳定性,是因为生态系统具有一定的自动调节能力,而自动调节能力取决于生态系统自身的净化能力(抗污染)和完善的养分结构(抗干扰)。净化包括物理沉降、化学分解和生物分解三个方面。是河流生态系统抵抗环境污染的有效途径。其中,生物分解以微生物为主,微型动物为辅,部分植物也具有此功能。水环境中的有机污染物通过水生生物的分解富集,转化为无害稳定的无机物。一些物质可以成为细胞结构的组成部分,降低它们的浓度,将有毒物质变成无毒物质。例如,工厂废水刚排放到河里时,苯酚、氰化物等有毒物质的含量就很高。随着河水顺流而下,其浓度逐渐降低,这是由于河流生态系统的自我净化造成的。
完美的养分结构使生态系统具有反馈调节机制,从而抵抗外界干扰,保持自身的稳定性。例如,在森林生态系统中,当害虫数量增加时,林木的生长自然受到伤害,但由于食物的丰富,食虫鸟类也会大量增加,从而抑制害虫种群的增长。有“虫不成灾”的现象。可见,森林生态系统的抗性稳定性依赖于“树木→食草害虫→食虫鸟类”食物链的反馈调节。再比如,在草原生态系统中,每当美洲兔大量繁殖时,草原中的猞猁也会大量繁殖。然后减小(图8-7-2)。图8-7-2 生态系统的自调节能力不同,所以抗力稳定性也不同。例如纯马尾松林容易松散松树、毛虫暴发危害,以及两种或两种以上乔木树种组成的混交林,这种单一的虫害不易发生。这说明纯马尾松林的抗性稳定性较低,而混交林的抗性稳定性较低。那么,是什么决定了生态系统抵抗力的稳定性呢?从上面的例子中不难看出,混交林中的生物种类很多,因此形成的食物链和食物网结构复杂,这可以受多种天敌控制的害虫种群的发展,一般来说,生态系统的组成越简单,养分结构越简单,自调控能力越小,抗性稳定性越低;反之,生态系统中各营养级生物种类越多,营养结构越复杂,自调节能力越强,抗性稳定性越高。
同理,一个生态系统的结构越复杂,生态系统所能容纳的有毒物质就越多,抵抗污染的能力就越强。总之,生物多样性越强,生态系统的抵抗稳定性越高。因此,如果我们要保护生物多样性,破坏生物多样性就等于破坏生态系统的稳定性。例如,在草原上无节制地猎杀黄鼠狼、狐狸等动物,会因失去对天敌的控制而导致老鼠数量急剧增加,从而导致草原退化。为了保护生态系统的稳定,还需要保护那些有益的昆虫和鸟类不被杀戮,否则它们自然形成的几千年的食物链就会被破坏,导致生态系统结构基础的丧失。生态系统的自我调节能力。比如几年前,我国某地区的青蛙被野捕喂肉鸡,使该地区的青蛙几乎濒临灭绝。结果,粘虫在麦田中大量繁殖,导致小麦产量严重下降。这证明,滥捕青蛙破坏了“小麦→粘虫→青蛙”的食物链,导致生态系统的抗性稳定性丧失。虽然生态系统具有自动调整的能力,但是这种自动调整是有一定限度的。当外界干扰因素特别强时,生态系统的养分结构就会遭到破坏,其自动调节能力会降低甚至消失,最终导致生态系统的抵抗力和稳定性减弱或丧失。例如,过度放牧会导致草地退化;河流受到严重污染,导致大量水生生物死亡。
但是,生态系统在受到外界干扰因素破坏后,一旦停止干扰提高生态系统的稳定性,一段时间后又可以恢复到原来的状态,即生态系统具有一定的恢复力和稳定性。例如,如果停止排放污染物,河流生态系统将通过自身的净化作用恢复或接近其原始状态。草火过后。浓密的草本植物将在第二年再次生长。俗话说“野火烧不灭,春风再吹”。生态系统的稳定性及其原理如图8-7-3 图8-7-3 简而言之,生态系统既具有抵抗稳定性又具有复原力稳定性,以维持或恢复自身结构和功能的相对稳定性。 事实上,生态系统的稳定性也是生态系统发展到一定阶段,其结构和功能达到相对稳定状态的必然产物。一般来说,具有较高抵抗稳定性的生态系统具有较低的恢复稳定性,反之亦然。例如,森林生态系统的抗力稳定性高于草地生态系统。但其恢复力稳定性远低于草原生态系统。所以。应禁止砍伐森林,以保护其稳定性。 120.如何理解阻力稳定性和回弹性稳定性之间的关系?以森林生态系统和草原生态系统为例:森林生态系统动植物种类繁多,群落结构复杂。当系统受到外界干扰时,某种动物的数量大大减少甚至消失,同营养级的动物仍然可以弥补,因为营养结构复杂,其自动调节能力强,抗性稳定性强。
当外界干扰超过生态系统的自动调节能力时,比如森林火灾,森林生态系统遭到破坏,很难恢复到火灾前的状态,而且需要很长时间,即, 弹性和稳定性较弱。草原生态系统动植物种类少,群落结构简单,某些动物数量减少或消失,可能导致系统内能量流动和物质循环受阻。当草原生态系统遭遇火灾并遭到破坏时,可在短时间内恢复到火灾前的状态。 “野火烧不灭,春风再起”是真理,即韧性和稳定性强。 【学习方法指导】 本节学习重点是结合森林生态系统、北极苔原生态系统、草原生态系统、河流生态系统等实际情况进行分析讨论。然后总结了生态系统稳定性的概念、类型和区别。 【拓展知识】 生态如何实现自动调整?生态系统通常具有反馈调节。什么是反馈?当生态系统中的某个组件发生变化时,必然会导致其他组件发生一系列相应的变化,而这些变化最终会影响到原来发生变化的组件。这个过程称为反馈。反馈有两种类型,负反馈和正反馈。负反馈是一种比较常见的反馈。它的作用是使生态系统达到并保持平衡或稳定的状态。反馈的结果是抑制和削弱最初变化的成分的变化。
例如,如果草原上的食草动物因移民而增加,植物会因过度放牧而减少,这反过来又会在植物数量减少时抑制动物数量。另一种反馈称为正反馈。正反馈比较少见,其作用与负反馈正好相反,即生态系统中某个组成部分的变化引起的一系列其他变化,反过来,不抑制而是加速了初始组成部分的变化。变化以及正反馈的影响常常使生态系统远离平衡或稳定状态。自然生态系统中积极反馈的例子并不多。我们举个例子来说明:如果一个湖被污染了,鱼的数量会因为死亡而减少,鱼……
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