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第3章 生态系统及其稳定性
第5节 生态系统的稳定性
紫茎泽兰原分布于中美洲，传入我国后，先是在云南疯长蔓延，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《中国第一批外来入侵物种名单》中名列榜首。
1.为什么紫茎泽兰在原产地没有大肆繁殖，在入侵地可以疯长蔓延？
2.我国曾引入紫茎泽兰的专食性天敌——泽兰实蝇来防治紫茎泽兰。泽兰实蝇也是一种外来生物，对这种方法，你怎么看？
问题探讨
一、生态平衡与生态系统的稳定性
（1）概念
生态系统的结构和功能处于相对稳定的一种状态。
（2）处于生态平衡的生态系统的特征
生态系统的各组分保持相对稳定
结构平衡
功能平衡
收支平衡
生产—消费—分解的生态过程正常进行，保证了物质总在循环，能量不断流动，生物个体持续发展和更新。
例如在某生态系统中，植物在一定时间内制造的可供其他生物利用的有机物的量，处于比较稳定的状态。
1.生态系统的含义及特征
⊙生态平衡是一种动态平衡，生态系统不是一成不变的。
2．生态平衡的调节机制--负反馈调节
（1）概念：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，并且使系统工作的效果减弱或受到限制，可使生态系统保持稳定的调节机制。
（2）示例
草数量增加
兔数量增加
①草地上草、兔和狼的数量变化
狼数量增加
②森林火灾及灾后恢复
植被大量生长
森林郁闭度增加
林下枯枝落叶积累
火灾
阳光充足
土壤无机养料增多
种子萌发
幼苗生长迅速
植被逐渐恢复
（3）结果：对抗破坏或干扰，使生态系统恢复。
（4）意义：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。
促进
促进
抑制
抑制
生态系统的负反馈调节和正反馈调节的比较项目
项目 正反馈 负反馈
调节方式
加强最初发生变化的那种成分所发生的变化
抑制或减弱最初发生变化的那种成分所发生的变化
结果
常使生态系统远离生态平衡
有利于生态系统保持相对稳定
实例
分析
湖泊受到了污染
鱼类死亡
死鱼腐烂
已污染的湖泊污染加剧
(+)
(+)
(+)污染加剧
植物增加
食草动物增加
(+)
(-)
草原上食草动物与植物的平衡
3.生态系统的稳定性
（1）概念:生态系统维持或恢复自身结构与功能处于相对平衡状态的能力。
（2）形成原因：生态系统具有一定的自我调节能力。
（3）特点：生态系统的自我调节能力是有限的，当外界干扰因素的强度超过一定限度时，生态系统的稳定性急剧下降，生态平衡就会遭到严重破坏。
（4）生态系统稳定性的类型：抵抗力稳定性和恢复力稳定性。
⊙生态系统稳定性与生态平衡的关系：生态平衡强调的是一种状态，是动态平衡；生态系统的稳定性强调的是生态系统维持生态平衡的能力。
干扰（破坏）
生态系统各组分间相互作用
自我调节
生态平衡
构成
维持
负反馈
生态系统的稳定性
1.生态平衡就是生态系统的物质和能量的输入与输出均衡（ ）
2．当地农田里蚜虫数量增多时，七星瓢虫的数量也会增多，这样蚜虫种群数量的增长就会受到抑制，这属于生物群落内的负反馈调节（ )
3．负反馈调节在生物群落中普遍存在，但在生物群落与非生物环境之间不存在（ )
×
×
√
二、抵抗力稳定性和恢复力稳定性及提高生态系统的稳定性
（1）概念：生态系统_____外界干扰并使自身的结构与功能________（不受损害）的能力。
抵抗
保持原状
1．抵抗力稳定性
（2）规律：一般来说，生态系统中的组分越多，食物网越复杂，其自我调节能力就越强，抵抗力稳定性就越高；反之则越低。
（3）举例
①当草原遭受蝗虫采食后，草原植物会增强其再生能力，尽可能减缓种群数量的下降。
②当森林遭遇持续的干旱气候时，树木往往扩展根系的分布空间，以保证获得足够的水分，维持生态系统正常的功能。
⊙抵抗力稳定性的核心是“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。
（1）概念：生态系统在受到外界干扰因素的_____后____________的能力。
破坏
恢复到原状
（2）规律：
2.恢复力稳定性
干扰程度不同，生态系统恢复的速度和时间也不一样。
（3）举例
①野火烧不尽，春风吹又生。
②河流与土壤被有毒物质轻微污染，通过自身的净化作用，可以很快恢复到接近原来的状态；受到重度污染，自身的净化作用已不足以消除大部分有毒物质，这些河流或土壤的恢复力稳定性就被破坏了。
⊙恢复力稳定性的核心是“遭到破坏，恢复原状”。“破坏”是指受外界干扰因素影响，生态系统较远地偏离了原来的稳定范围；“恢复”是指外界干扰因素消除后，生态系统重新建立起相对稳定的状态。
⊙一些生态系统营养结构简单，环境条件恶劣，抵抗力稳定性和恢复力稳定性都较低，如极地苔原（或冻原）生态系统和荒漠生态系统。
抵抗力稳定性和恢复力稳定性的比较
项目 抵抗力稳定性 恢复力稳定性
实质
核心
影响 因素
二者联系 保持自身的结构与功能相对稳定
恢复自身的结构与功能相对稳定
遭到破坏，恢复原状
抵抗干扰，保持原状
生态系统中物种丰富度越大，营养结构越复杂，抵抗力稳定性越强
一般情况下，生态系统中物种丰富度越小，营养结构越简单，恢复力稳定性越强
①相反关系：一般来说，抵抗力稳定性强的生态系统；恢复力稳定性弱，反之亦然；
②二者是同时存在于同一系统中的两种截然不同的作用力，它们相互作用，共同维持生态系统的稳定。如上图所示：
3．提高生态系统的稳定性
（1）维持生态平衡的重要意义
①处于生态平衡的生态系统可以持续不断地满足人类生活所需。
②处于生态平衡中的生态系统能够使人类生活与生产的环境保持稳定。
（2）破坏生态系统稳定性的因素
①自然因素（火山爆发、地震、台风等）对生态系统的危害是有限的。
②人为因素对生态系统稳定性的影响更广泛、更直接、更大。如人类对自然资源的不合理开发和利用，常常造成森林被毁坏、水土流失、草原退化，加上人类对自然环境的污染，造成对生态系统的破坏。
（3）提高生态系统稳定性的措施
①控制对生态系统的干扰强度，在不超过生态系统自我调节能力的范围内，合理适度地利用生态系统。
②对人类利用强度较大的生态系统，应给予相应的物质、能量的投入，保证生态系统内部结构与功能的协调。
1.落叶阔叶林遭到破坏时，往往不易在短时间内恢复到原来的状态，原因是其抵抗力稳定性较低（ )
2．“野火烧不尽，春风吹又生”说明生态系统具有抵抗力稳定性（ )
3．与自然池塘相比，人工养殖池塘生态系统恢复力稳定性高（ )
4．适当增加某生态系统内各营养级生物的种类可提高区域生态系统的自我调节能力（ ）
5．对过度利用的森林与草原，应实行封育，不能再利用（ ）
×
×
×
√
√
三、设计生态缸，观察其稳定性
1.实验目的
设计一个生态缸，观察这一人工生态系统的稳定性。
2.实验原理
（1）在有限的空间内，依据生态系统原理，将生态系统具有的基本成分进行组织，构建一个人工微生态系统是可能的。
（2）在设计时，要考虑系统内组分及营养级之间的合适比例。
3.实验步骤
制作生态缸框架
用玻璃板和粘胶制作生态缸的框架
缸底部的铺垫
在生态缸内底部的一侧铺垫几块石块作为基垫，再铺上一层颗粒较细的沙土，厚度为5～15cm，在沙土上铺一层含腐殖质的铺垫较多的土，厚度为5～10cm，铺垫好的土和石块整体呈坡状。在土坡上放几块有孔的假山石，可作为小动物栖息的场所
注入水
向缸内倒入自来水，水位高5～10cm，在水中放几块鹅卵石
放入动、植物
土坡上种植苔藓、铁线蕨等，放入鼠妇、蚯蚓、蜗牛等小动物。水中放入浮萍、金鱼藻等水生植物，放入虾、小鱼和小乌龟等小动物
密封生态缸
封上生态缸盖。将生态缸放置于室内通风、光线良好的地方，但要避免阳光直接照射
观察并记录
每个星期至少观察一次生态缸内生物种类及数量的变化，并进行记录
4.设计要求及目的
设计要求 目的
生态缸必须是封闭的
生态缸中投放的几种生物必须具有很强的生活力，种类齐全（具有生产者、消费者和分解者）
防止外界生物或非生物因素的干扰
使生态缸中的生态系统能够进行物质循环和能量流动，在一定时期内保持稳定
生态缸的材料必须透明
生态缸宜小不宜大，缸中的水量应适宜，要留出一定的空间
生态缸的采光应使用较强的散射光
选择动物不宜过多，个体不宜太大
为光合作用提供光能，保持生态缸内温度，便于观察
便于操作，且使缸内储备一定量的空气
防止水温过高导致水生植物死亡
减少对氧气的消耗，防止氧气的产生量小于消耗量
1．生态缸的采光宜用散射光，以防止水温过高导致水生植物死亡（ ）
2．在设计生态缸时，要考虑系统内组分及营养级之间的合适比例（ ）
3．生态缸切记不能密封，以保证内外空气的流通（ )
√
√
×
　 　P77　练习与应用
　　一、概念检测
　　1．生态系统的稳定性包括抵抗力稳定性和恢复力稳定性。判断下列相关表述是否正确。
　　(1)温带针阔叶混交林比热带雨林的抵抗力稳定性低。（　　）
　　(2)不同的生态系统，抵抗力稳定性和恢复力稳定性的强度不同。（　　）


　 　P77　练习与应用
　　2．封山育林能有效提高生态系统的稳定性，是因为（　　）　　
　　A．封山育林控制了物质循环
　　B．延长了生态系统中的食物链
　　C．增加了生态系统中消费者数量
　　D．使生态系统营养结构复杂性增加
D
总结

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