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《生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性》知識(shí)解讀及實(shí)例分析一、生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性2、生態(tài)平衡:生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能處于相對穩(wěn)定的一種狀態(tài),就是生態(tài)平衡。(1)結(jié)構(gòu)平衡(2)功能平衡(3)收支平衡特征生態(tài)平衡1、頂級群落(1)定義:群落演替到與群落所處環(huán)境相適應(yīng)的相對穩(wěn)定的狀態(tài),演替就不再進(jìn)行了。此時(shí)的群落稱為這個(gè)環(huán)境下的頂級群落。(2)特點(diǎn):群落中各主要種群的出生率等于死亡率;群落中能量的輸入和輸出相等。3、生態(tài)系統(tǒng)具有自我調(diào)節(jié)能力的基礎(chǔ):負(fù)反饋調(diào)節(jié)兔增加狼增加草減少,兔的生存空間和資源減少兔減少草增加,兔的生存空間和資源增加狼減少發(fā)生偏離(1)負(fù)反饋調(diào)節(jié):在一個(gè)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。種群密度降低種群密度升高(郁閉)種子萌發(fā),幼苗迅速成長光照充足、無機(jī)養(yǎng)料增多森林火災(zāi)(2)負(fù)反饋調(diào)節(jié)的意義:負(fù)反饋調(diào)節(jié)在生態(tài)系統(tǒng)中普遍存在,是生態(tài)系統(tǒng)具備自我調(diào)節(jié)能力的基礎(chǔ)。生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力是有限的。(1)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(jié)構(gòu)與功能保持原狀(不受損害)的能力。生物種類多,營養(yǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,自我調(diào)節(jié)能力強(qiáng),抵抗力穩(wěn)定性高。生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)結(jié)構(gòu)越復(fù)雜,反饋調(diào)節(jié)的路徑越多,調(diào)節(jié)就越精細(xì),生態(tài)系統(tǒng)抵抗干擾的能力就越強(qiáng)。
原始森林:抵抗力穩(wěn)定性很強(qiáng)人工林:抵抗力穩(wěn)定性較弱4、生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義:生態(tài)系統(tǒng)維持或恢復(fù)自身結(jié)構(gòu)和功能處于相對平衡狀態(tài)的能力。(2)恢復(fù)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(fù)到原狀的能力。生物種類稀少,營養(yǎng)結(jié)構(gòu)簡單,自我調(diào)節(jié)能力弱,抵抗力穩(wěn)定性低,但恢復(fù)力穩(wěn)定性強(qiáng)。原始森林:恢復(fù)力穩(wěn)定性弱人工林:恢復(fù)力穩(wěn)定性較強(qiáng)生物量、生態(tài)系統(tǒng)復(fù)雜程度等抵抗力穩(wěn)定性生物量、生態(tài)系統(tǒng)復(fù)雜程度等恢復(fù)力穩(wěn)定性(3)對于不同生態(tài)系統(tǒng)來說,抵抗力穩(wěn)定性、恢復(fù)力穩(wěn)定性高低與生物量、生態(tài)系統(tǒng)復(fù)雜程度關(guān)系如下圖:注:北極苔原生態(tài)系統(tǒng)抵抗力穩(wěn)定性弱,恢復(fù)力穩(wěn)定性也很弱。①結(jié)構(gòu)平衡②功能平衡③收支平衡特征生態(tài)平衡負(fù)反饋調(diào)節(jié)自我調(diào)節(jié)能力生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性原因基礎(chǔ)調(diào)節(jié)能力是有限的(4)生態(tài)系統(tǒng)具穩(wěn)定性原因(5)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性高低的評價(jià)S值代表恢復(fù)原狀所經(jīng)歷的時(shí)間即恢復(fù)力穩(wěn)定性,其值越小恢復(fù)越快平衡范圍外界干擾去除干擾其偏離值大小代表抵抗力穩(wěn)定性大小,T值越大抵抗力穩(wěn)定性越弱,反之越強(qiáng)S注意:外界干擾后,生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能只要在平衡允許的范圍內(nèi)變化,就體現(xiàn)了生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性。若干擾超過了平衡允許的范圍,則生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能遭到破壞。因此,對平衡狀態(tài)以及干擾強(qiáng)度(和頻次)等進(jìn)行量化對研究生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性很關(guān)鍵。二、維持生態(tài)平衡,提高生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性措施3、保護(hù)和建設(shè)多種不同類型的局部生態(tài)系統(tǒng),形成互補(bǔ)生態(tài),提高生態(tài)系統(tǒng)的綜合穩(wěn)定性。2、對人類利用強(qiáng)度較大的生態(tài)系統(tǒng),給予相應(yīng)的物質(zhì)、能量的投入、人工造林、種草、鼠蟲害治理、“黑土灘”治理等。1、控制對生態(tài)系統(tǒng)的干擾強(qiáng)度,對過度利用的森林與草原,可實(shí)施封山育林、休牧育草、圍欄封育等。五1、目的要求:設(shè)計(jì)一個(gè)生態(tài)缸,觀察這一人工生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。2、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(jìn)行組織,構(gòu)建一個(gè)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(yùn)轉(zhuǎn),在設(shè)計(jì)時(shí),還要考慮系統(tǒng)內(nèi)組分及營養(yǎng)級之間的合適比例。三、設(shè)計(jì)制作生態(tài)瓶(缸),觀察其穩(wěn)定性
3、材料用具:1cm厚的玻璃板4~5m3,粘膠足量,或其他可用于制作生態(tài)缸的比較大的器皿。石塊、沙土、含腐殖質(zhì)較多的土、鵝卵石、假山石等,自來水。供選擇的生物:鼠婦、蚰、地整、蚯、蝸牛、蝦、小魚、小烏龜?shù)?;黑藻、金魚藻、苔蘚、鐵線蕨、浮萍、珍珠草、鴨跖草、馬齒莧、金魚花、羅漢松、翠云草等。制作生態(tài)缸框架注入水,放鵝卵石放入動(dòng)、植物密封生態(tài)缸,移置生態(tài)缸觀察記錄缸底部的鋪墊沙石和花土放假山石4、實(shí)驗(yàn)步驟設(shè)計(jì)要求相關(guān)分析生態(tài)缸必須是封閉的生態(tài)缸中投放的幾種生物必須具有很強(qiáng)的生活力,成分齊全生態(tài)缸材料透明,放于散射光處生態(tài)缸宜小不宜大,缸中的水量應(yīng)適宜,要留出一定的空間防止外界生物或非生物因素的干擾生態(tài)缸中能夠進(jìn)行物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng),在一定時(shí)期內(nèi)保持穩(wěn)定為光合作用提供光能;便于觀察便于操作;缸內(nèi)儲(chǔ)備一定量的空氣5、注意事項(xiàng)例析1、我國生物多樣性較低的西部沙漠地區(qū)生長著一種葉退化的藥用植物鎖陽,該植物依附在另一種植物小果白刺的根部生長,從其根部獲取營養(yǎng)物質(zhì)。下列相關(guān)敘述正確的是(
)A.鎖陽與小果白刺的種間關(guān)系為捕食B.該地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力較強(qiáng),恢復(fù)力穩(wěn)定性較高C.種植小果白刺等沙生植物固沙體現(xiàn)了生物多樣性的間接價(jià)值D.鎖陽因長期干旱定向產(chǎn)生了適應(yīng)環(huán)境的突變,并被保留下來C點(diǎn)評:生物多樣性較低的西部沙漠地區(qū),該地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力較弱,抵抗力穩(wěn)定性較低,恢復(fù)力穩(wěn)定性也較低;鎖陽種群產(chǎn)生的突變與環(huán)境沒有明確的因果關(guān)系。四、實(shí)例分析例析2、如圖所示為不同生態(tài)系統(tǒng)在相同的環(huán)境條件變化下,甲和乙兩個(gè)生物群落所表現(xiàn)出來的反應(yīng)。據(jù)圖分析,下列說法正確的是()A.甲生物群落的生物多樣性高于乙生物群落的B.甲和乙群落所在生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性不同,生物種類完全不同C.不同群落內(nèi)部的負(fù)反饋調(diào)節(jié)維持著不同生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性D.甲所在的生態(tài)系統(tǒng)抵抗力穩(wěn)定性弱,則其恢復(fù)力穩(wěn)定性一定強(qiáng)C點(diǎn)評:由圖可知,甲生態(tài)系統(tǒng)生物群落隨環(huán)境變化幅度較乙生態(tài)系統(tǒng)生物群落大,所以甲生物群落的生物多樣性低于乙生物群落;甲所在的生態(tài)系統(tǒng)抵抗力穩(wěn)定性弱,但其恢復(fù)力穩(wěn)定性一般較強(qiáng)。例析3、下圖是河流生態(tài)系統(tǒng)受到生活污水(含大量有機(jī)物)輕度污染后的凈化作用示意圖。下列分析錯(cuò)誤的是()段溶解氧隨有機(jī)物被細(xì)菌分解而大量消耗段藻類大量繁殖的原因是有機(jī)物被大量分
解,NH4+等無機(jī)鹽離子逐漸增加,此時(shí)細(xì)菌
減少的原因是溶解氧減少段溶解氧含量逐漸恢復(fù)的主要原因是藻類通過光合作用釋放氧氣,同時(shí)需氧型細(xì)菌數(shù)量下降,消耗氧氣減少D.該過程體現(xiàn)了生態(tài)系統(tǒng)具有一定的自我調(diào)節(jié)能力B點(diǎn)評:bc段藻類大量繁殖的原因是有機(jī)物被大量分解,NH4+等無機(jī)鹽離子逐漸增加,此時(shí)細(xì)菌減少的原因是污水中有機(jī)物減少;由于河流生態(tài)系統(tǒng)僅受到生活污水(含大量有機(jī)物)輕度污染,結(jié)構(gòu)和功能并沒有遭到破壞,體現(xiàn)了生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性。例析4、對于一個(gè)結(jié)構(gòu)和功能處于恢復(fù)過程中的生態(tài)系統(tǒng),下列推論錯(cuò)誤的是()A.適當(dāng)?shù)奈镔|(zhì)和能量投入可加快生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)B.隨著生物多樣性的提高,系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力增強(qiáng)C.恢復(fù)后的生態(tài)系統(tǒng),其結(jié)構(gòu)和功能可接近受損前的狀態(tài)D.生物多樣性提高后,某營養(yǎng)級的能量可全部流入下一營養(yǎng)級D點(diǎn)評:某營養(yǎng)級的能量只有一部分流入下一營養(yǎng)級,因?yàn)榇嬖诤粑牡哪芰俊⒘魅敕纸庹叩哪芰恳约斑€存在未被利用的能量。例析5、某生態(tài)學(xué)家以“保護(hù)和利用草原生態(tài)系統(tǒng)”為課題,對某草原進(jìn)行了幾項(xiàng)專題研究,并繪制了如下兩圖。其中:甲圖表示一個(gè)鼠群遷入一個(gè)新的生態(tài)系統(tǒng)后的種群增長曲線;乙圖表示單位面積的放牧量與生產(chǎn)者的凈生產(chǎn)量的關(guān)系,圖中的虛線代表未放牧?xí)r,草原中生產(chǎn)者的凈生產(chǎn)量,請據(jù)圖分析并回答下列問題:(1)草原生態(tài)系統(tǒng)與森林生態(tài)系統(tǒng)相比較,其自我調(diào)節(jié)能力較小,原因是
。(2)甲圖中,最可能表示因種內(nèi)斗爭而限制鼠群數(shù)量增長的曲線段是
。草原生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)簡單C-D①合理確定載牧量,防止過度放牧。②發(fā)展季節(jié)性放牧。③提倡劃區(qū)輪牧。(3)適宜的放牧量控制在乙圖的b點(diǎn)和c點(diǎn)之間,為什么?(4)如果該草原生態(tài)系統(tǒng)的放牧量長期在乙圖中c點(diǎn)以上,會(huì)造成怎樣的后果?(5)請舉兩項(xiàng)合理利用草原生態(tài)系統(tǒng)的措施。
既能保持草原生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,又能獲得較高的畜牧產(chǎn)量草原退化,嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致草場的沙漠化例析6、根據(jù)下列材料,回答問題:材料一紅樹林是生長在熱帶、亞熱帶海岸潮間帶特有的植被,具有豐富的動(dòng)植物資源。廣東是我國紅樹林資源最豐富的省份之一,其中雷州半島和深圳灣的紅樹林分布區(qū)被列為國家級紅樹林自然保護(hù)區(qū),紅樹林的保護(hù)和發(fā)展也被列為廣東建設(shè)林業(yè)生態(tài)省的八大工程之一。材料二2004年12月,印度洋地震引起的海嘯導(dǎo)致死亡十多萬人,幾百萬人無家可歸。但因?yàn)橛忻艿募t樹林,印度泰米爾納德邦一個(gè)漁村里的172戶人家在這次海嘯中幸免遇難。(1)紅樹林屬于
生態(tài)系統(tǒng)。(2)紅樹林的
穩(wěn)定性較強(qiáng)而
穩(wěn)定性較弱,原因是紅樹林
。濕地
抵抗力
恢復(fù)力
生物種類較多,營養(yǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜
(3)海嘯過后,災(zāi)區(qū)沿海的多種生態(tài)系統(tǒng)遭到了毀滅性破壞,短期內(nèi)難以恢復(fù)。這一事實(shí)說明任何生態(tài)系統(tǒng)的
都是有限的。(4)在海嘯中被海水浸泡過的農(nóng)田為什么不宜直接種植農(nóng)作物?請從生物學(xué)角度分析其原因。自動(dòng)調(diào)節(jié)能力
被海水浸泡過的土壤,無機(jī)鹽濃度過高,使農(nóng)作物無法通過滲透作用吸收水分。例析7、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行農(nóng)藥防治(噴灑DDT)和生物防治(引入無數(shù)捕食者)害蟲過程中,害蟲種群密度消長示意圖:
(1)A點(diǎn)開始的是____防治;E點(diǎn)開始進(jìn)行的是____防治。(2)A點(diǎn)開始的防治中,害蟲數(shù)量越來越多,其原因是:一方面害蟲
,另一方面是害蟲的天敵因
。(3)指出E點(diǎn)開始的防治有何突出的優(yōu)點(diǎn)
。(4)F-I段種數(shù)量已無明顯波動(dòng),說明
。
農(nóng)藥生物由于DDT的選擇作用使害蟲的抗藥性越來越強(qiáng)DDT的毒害而大量死亡避免對環(huán)境的污染引入害蟲天敵后,生態(tài)系統(tǒng)又保持了相對的穩(wěn)定(6)一般認(rèn)為害蟲防治主要是控制害蟲種群的大小而不是徹底
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