1、http:/ 全析提示一、生物圈号为了做人类离开地球能否生存的实验，美国花费亿美元于9年建造了一个完全封闭的生态实验基地。由于该实验室是模拟生物圈的结构和功能而建造的，因此叫做“生物圈号” 。这是一个占地.亿平方米的钢架结构的玻璃建筑，远远望去仿佛是一个巨大的温室。从 1993 年 1 月，八名科学家和家人入住以后，科学家们一边从事科学研究，一边养鸡养鸭，耕种收获，过着完全自给自足的生活。透过玻璃往里看去，温室内有麦田、草地、鱼塘和微型海洋等；室内还放养着猪、牛、羊和其他家禽。两年中只为他们提供包括种子在内的物品，其余的一切都需要他们自己解决。能源取自太阳能；氧气由自己种植的植物来制造；粮食全
2、靠自己在里面种植收获；肉类和蛋白质取自自己养的鸡、鸭、猪、羊；甚至包括里面的气温和气候，也由自己控制，并尽可能地模拟地球气候。总之，他们必须设法保证这个小小的生态系统的平衡。一年后，由于“生物圈号”内的氧气含量从 21%下降到14%，加之没有调节好内部气候，致使粮食歉收，科学家们不得不靠吃种子勉强度日。最后科学家们提前撤出实验室。图 552 生物圈号实验室二、生态系统稳定性的概念生态系统一般是从产生开始、从低等到高等、从简单到复杂向前发展并不断完善的。例如，在自然条件下，一个森林生态系统的形成，一般是要经过地衣阶段、苔藓阶段、草本植物阶段、灌木阶段、乔木阶段，从而形成森林的顶级群落。即该群落是
3、一个相对稳定的生态系统。图 553 是一个生态系统中美洲兔与猞猁的数量变化曲线。图 553从图中看出，每当美洲兔大量繁殖时，草原中的猞猁也大量繁殖，随着猞猁大量捕食美洲兔，美洲兔的数量大量减少了，猞猁的数量也会随着减少，事实上，美洲兔和猞猁之间是由于物质和能量的输入和输出之间达到了相对稳定的状态，才保证了美洲兔和猞猁的数量在一定范围在现有技术条件下，人类还无法建造一个脱离地球自然环境而又能让人类休养生息的生态系统。思维拓展人工生态系统的结构和功能难以像真正的生物圈那样，长期保持相对稳定状态，具备生态系统的稳定性。全析提示生态系统是一个自然系统，它的形成要经历一个物种由少向多、结构由简单向复杂、
4、营养功能日趋完善直到平衡的过程。生态系统中的生物个体不断地有出生和死亡，迁入和迁出。物质和能量不断地从无机环境进入生物群落内部，又从生物群落内部散放到无机环境中去。因此，生态系统的平衡是一种动态的平衡。http:/ 554：图 554原始森林生态系统从产生开始，直到发展到今天，尽管其中的生物生生死死，迁入迁出，无机环境也在不断地发生变化，但生物的种类组成、数量比例仍保持着相对稳定。原因是：当一个生态系统趋于成熟时，它的结构也趋于完善，所决定的功能也趋于稳定。即森林生态系统的能量流动和物质循环能够保持一定的动态平衡，也就是物质和能量的输入和输出保持着动态平衡。以上两个实例都说明了生态系统的结构和
5、功能能够保持相对稳定。即生态系统发展到一定阶段，它的生产者、消费者和分解者之间都能在较长时间内保持着相对平衡。三、生态系统的自我调节能力生态系统之所以能够保持生态平衡，关键在于生态系统本身具有自动调节的能力（抗灾害自恢复能力和抗污染自净化能力） ，这种能力是通过生态系统内部的反馈机制来实现的。1.生态系统的反馈调节生态系统普遍存在着反馈现象。当生态系统中某一成分发生变化的时候，它必然会引起其他成分出现一系列的相应变化，这些变化最终又反过来影响最初发生变化的那种成分，这个过程就叫做反馈。反馈有两种类型，即负反馈和正反馈。（1）负反馈是比较常见的一种反馈，它的作用是能够使生态系统达到和保持平衡或稳
6、态，反馈的结果是抑制和减弱最初发生变化的那种成分所发生的变化。例如，如果草原上的食草动物因为迁入而增加，植物就会因为受到过度啃食而减少，植物数量减少以后，反过来就会抑制动物的数量。如图 555：图 555 兔种群与植物种群之间的负反馈示意图当草原上兔数量增多的时候，植被迅速减少，造成兔的食物不足。这时食兔动物（如狐、鹰等）有了丰富的食物来源，数量就随之增加。由于食物不足和天敌数量增多，就使兔数量下降，从而减轻了对植物的压力，植被又得以恢复。（2）另一种反馈叫正反馈，正反馈是比较少见的，它的作用刚好与负反馈相反，即生态系统中某一成分的变化所引起的其他一系列的变要点提炼生态系统具有保持和恢复自身结
7、构和功能相对稳定的能力，叫做生态系统的稳定性。生态系统都具有自我调节能力。全析提示负 反 馈 调 节 在 生 态 系 统 中 普 遍 存在 ， 它 是 生 态 系 统 自 我 调 节 的 基 础 。正反馈往往具有极大的破坏作用，但是它常常是爆发性的，所经历的时间也很短。从长远看，生态系统中的负反馈和自我调节将起主http:/ ，它要恢复到原状的时间就非常漫长；而苔原生态系统在受到严重破坏后，恢复时间就比较短。这就是说，就抵抗力稳定性来说，热带雨林比苔原高；而就恢复力稳定性来说，苔原则比热带雨林高。就同一类型的生态系统来说，抵抗力和恢复力也因生态系统所处的发育阶段而有差别。一般来说，顶极群落的抵
8、抗力强，恢复力弱；发展中的群落的恢复力强，抵抗力弱。关于抵抗力稳定性、恢复力稳定性和总稳定性之间的关系，可以用图 556 来表示。图中两条虚线之间的部分表示生态系统功能正常的作用范围，当一个扰动偏离这个范围时，偏离的大小可以作为抵抗力稳定性的定量指标，而恢复到原状所需要的时间可以作为恢复力大小的定量指标。曲线与正常范围之间所夹的面积则可以作为总稳定性的定量指标（TS ） ，这一面积越大，说明这个生态系统的总稳定性越低。要作用。生态系统自动调节能力的大小，有赖于生态系统内部生物种类的多少以及食物链、食物网、能量流动和物质循环的复杂程度。生态系统的自动调节能力有一定的限度。要点提炼“抵抗干扰，保持
9、原状。 ”“遭到破坏，恢复原状。 ”全析提示每一个生态系统都同时具有抵抗力稳定性和恢复力稳定性，它们的关系是相反的。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，抵抗力稳定性越高，而恢复力稳定性越低。http:/ 556 抵抗力稳定性和恢复力稳定性之间的关系五、提高生态系统的稳定性破坏生态系统稳定性的因素有很多，按其属性分两大类自然因素和人为因素，其中人为因素尤为突出。要提高生态系统的稳定性：控制对生态系统的干扰程度，对生态系统的利用应该适度，不应超过生态系统的自我调节能力。对人类利用强度较大的生态系统，应实施相应的物质、能量投入，保证生态系统内部结构和功能的协调。思维拓展保护和提高生态系统的稳定性关键是人。
