时间：2023-07-02 08:23:58
绪论：在寻找写作灵感吗？爱发表网为您精选了8篇生态系统的稳定性的概念，愿这些内容能够启迪您的思维，激发您的创作热情，欢迎您的阅读与分享！
关键词：生态工业园区；稳定性；人工生态系统
中图分类号：F406.9 文献标志码：A 文章编号：1673-291X（2013）21-0289-04
一、人工生态系统稳定性
稳定性是生态系统结构和功能中一个至关重要的特性，直接决定了生态系统的存亡，是生态学中最受关注的焦点。关于稳定性，Pimm [1]（1991）总结出生态系统的稳定性定义至少有45种之多，基本上都是从自然生态系统的角度出发的。
事实上，还有另外一类与工业生态系统更为接近的，即人工生态系统。人工生态系统是在人类频繁干预下形成的，具有明显的社会性、综合性和易变性等特点。（1）社会性是指人工生态系统与社会制度、经济条件及人类科学水平等密切相关，其结构与功能都要受到人类的干预。（2）综合性是指人工生态系统中自然因素和人为因素错综复杂、多种多样，导致其结构和功能是复杂的、综合的。（3）易变性是指人工生态系统的自我调控能力很差，容易受到环境因素及人类活动的影响，系统有很大的不稳定性；但新的平衡也很容易在人类的干预下再次形成。因此，人类对其稳定性进行调控是非常必要的。
冯耀宗 [2]（2002）对于自然生态系统和人工生态系统的稳定性研究的侧重点做了总结，主要体现在以下三个方面：（1）人工生态系统是以人工播种、种植、栽培、管理直至收获这种连续不断的“动态”过程的反复进行来反应系统的稳定性，并非“静态”地保持在（或称恢复到）某一固定的平衡点。动态平衡是相对的、暂时的和有条件的，自然的或人为的因素都有可能打破这种平衡，产生一系列的连锁反应，直至新的平衡被建立。因此，“静态保持”和“动态反复”是自然生态系统和人工生态系统稳定性研究中最本质的区别之一。（2）自然生态系统稳定性的研究主要是针对系统结构的稳定；人工生态系统的结构，比如系统中种类的多少、种群密度和层次布局等，主要是受人的控制。所以，人工生态系统稳定性的研究，主要针对的不是系统的结构，而是系统的功能。人工生态系统对结构的研究，其出发点也是为了维护系统功能的正常发挥。（3）自然生态系统中稳定性的描述常用易变性、恢复力、脆弱性和可靠性等，这些概念不宜用来概括人工生态系统的稳定性。人工生态系统的稳定性概念应当要体现出动态的、发展的、整体的及因子间相互联系等主要特点，一般用系统运动效率、抗性、生物与非生物各要素之间相互作用等来描述系统动态平衡状况的综合特性。
出于人工生态系统与自然生态系统在稳定性上侧重点的不同，对人工生态系统稳定的考量指标也不同于自然生态系统的“抵抗力”和“恢复力”指标，而主要采取系统生产力动态、系统抗干扰能力和系统环境动态三个指标，分别体现人工生态系统的运动效率、抗性和生物与非生物各要素间相互作用的不同特性。
系统生产力动态指的是在一定时期内生产力的变动状况。人工生态系统的生产力是社会资源与自然资源的利用效率，不仅取决于资源的输入数量，还必须考虑资源的转化效率。生产力稳定或继续增长的评为高；基本稳定，时有下降情况的评为中；动荡不定且有明显下降的评为低。与自然生态系统有所不同的是，人工生态系统的生产力更侧重其经济价值，也称为“经济生产力”；经济生产力是人工生态系统中最有价值的生产力指标。
系统抗干扰能力指的是系统抵抗自然灾害的能力。几乎所有有关生态系统稳定性的研究中，都涉及到抗干扰这一指标。传统的干扰定义主要是指使生态系统的结构或功能特征产生突然变化，而对生态系统的平衡状态造成扰乱的非常规事件。一般与干扰相关的术语包括抵抗力、恢复力、弹性等，都是针对自然生态系统的。对于人工生态系统，更多的是采用在干扰前后生物量与生产力的变幅、种群数量的变动和多样性指数的变化等指标作为系统抗干扰能力的度量。
系统环境动态指的是系统内部的环境因系统结构的改变而改变的状态。如果向良性方向转变，说明系统稳定性高；如果向恶性方向转变，说明系统稳定性差。在已有的系统稳定性的研究工作中，极少有系统内部的环境状况和系统稳定性之间相互关系的研究。但是，从动态的、长期的角度来看，系统对环境的反作用可视为系统稳定性的一个重要方面。
二、生态工业园区的稳定性指标
生态工业园区是典型的人工生态系统，尽管其基本的理论基础源于自然生态系统的循环理念，但其建设与发展过程中人工的痕迹随处可见，甚至绝大部分生态工业园区完全就是人工设计下的产物。因此，生态工业园区的稳定性应更多地从人工生态系统的视角来考量。
首先，由人工规划、建设并在人工管理下运行的生态工业园区，其稳定性是通过园区不间断地运行以获取收益的动态过程来反应的，不可能以“静态”的状态保持在某一平衡点上。
其次，大多生态工业园区是新建或改造而来，园区中的企业数量与种类受人工控制，因此，其结构的稳定性并非生态工业园区的终极目标。相对于自然生态系统，生态工业园区的稳定性更多地体现在其功能的稳定性上，包括生产功能和环境功能等。
第三，生态工业园区区别于传统工业园区的最本质特点在于其对环境的不破坏，甚至是改善上，也即园区与环境之间的良性互动。
因而，生态工业园区的稳定性实际上是一类人工生态系统的稳定性的问题，除了一般所论及的抵抗力，经济生产力和系统的环境动态也是其稳定性极其重要的方面。
（一）抗干扰能力
生态工业园区的抗干扰能力，这一点几乎所有关于生态工业园区稳定性的研究中都有所体现，指的是生态工业园区在受到干扰后保持当前稳定状态的能力，主要是抵御各类风险的能力。尽管“干扰”有的时候并不都是负面的，比如新的激励措施出台和新技术出现等，可能会促进生态工业园区向更稳定的方向演进。但就目前来说，全世界的生态工业园区无论结构或功能都处于比较脆弱的初级演替阶段，所面临的更多的是受到干扰时生态工业园区中生态工业链运行不稳定甚至是整个园区可能遭受解体风险的情形。
生态工业园区的干扰主要来自两个方面，即来自政策的干扰和来自市场的干扰。
1.政策干扰。由于生态工业园区的发展不过二十余年的时间，还是新生事物。因而，针对生态工业园区的政策体系仍在不断的完善之中，对园区的发展也造成了程度不同的冲击。有的政策可能促进园区的稳定性，而有的政策可能适得其反。比如说，现行的政策体系中，大多生态工业园区为了维护环境效益而将污染性项目拒之门外，事实上，污染性项目往往可为下游企业提供大量的废弃物，成为构建生态工业链的主体企业，更能体现生态工业园区中废弃物减量化带来环境效益的含义。因此，“污染”这一概念在生态工业园区中的内涵与传统概念有所不同，现有的环境政策如排污收费、污染物配额分配等，可能适用于生态工业园区的建设初期，但因为对构建生态工业链可能产生障碍，所以不太适用于生态工业园区的成熟时期，即有可能阻碍生态工业园区向更稳定的方向演进。
2.市场干扰。生态工业园区无论是区内企业间的废弃物利用，或是区内与区外的企业间行为，都要受到市场的影响。区内企业间之所以通过废弃物利用结成生态工业链，大多出于成本或收益的考虑，受市场的引导；企业进行区外活动，也是为了在市场中实现其经济利益。因而，市场的波动很容易对园区内企业产生影响。若园区内企业是独立经营的，则市场的冲击仅限于企业本身；然而，园区内企业因着利润最大化的驱使，相互因废弃物或能量的利用结成了关系复杂的链网结构，位于生态工业链中的某一节点的区内企业受到冲击后，则这一冲击将沿着链条传递，导致整个工业链的不稳定[3]。尤其当生态工业园区内的主导企业受到市场的深度干扰时，园区的稳定性将受到严重的挑战。
所以，生态工业园区的“抗干扰能力”，是园区稳定性的一个非常重要的方面。
（二）经济生产力
经济生产力是各种有形要素与无形要素构成的经过复杂的非线性的相互作用和协同而构成的一个系统；这一系统是开放的具有动态属性的体系。生态工业园区中企业通过各种要素的结合和“资源—废弃物—再生资源”的周期式循环往复的动态生产模式下反复运行，不断获取收益，实现其功能。
一般说来，经济生产力系统的功能主要有四个方面[4]。首要的是经济功能，表现为推进企业、地区或全球经济能力提高、产品与劳务增长、经济结构优化或是产业升级等等；二是组织管理创新功能，即推进企业组织和社会组织形式的变化与发展；三是技术创新的功能，即能推进技术创新、研究与开发；四是社会，即能推进经济的民主化、社会化和大众化，改善社会关系。
对生态工业园区的定义，不同的学者在表征经济生产力上有不同的侧重点。
Lowe[5]的定义为：一个由制造业和服务业组成的企业生物群落，它通过包括能源、水、原材料这些基本要素在内的环境与资源方面的合作和管理，来实现生态环境与经济的双重优化和协调发展，最终使该企业群落寻求一种比每个公司优化个体表现就会实现的个体效益之和还要大得多的群体效益。Lowe的定义强调通过对环境与资源等方面的创新式组织和管理，使企业群落实现更大规模的效益。这种创新式管理模式，主要是基于能源、水、原材料等基本要素的合作，需要有技术方面的强而有力的支持，必然促进技术的创新、研究与开发，同时将促进产业结构基于技术进步而带来的优化，最终导致社会经济发展模式的变革。
R.Cote和 J.Hall[6]则认为生态工业园区是一个能保存自然与经济资源的工业系统，可减少生产、物质、能源、保险或赔偿及处理处置等成本费用及责任，并能改善营运效率、质量、工作人员健康及公众形象，且提供企业通过使用或贩卖废弃物，来增加企业收益的机会。Cote和Hall的定义更强调经济功能的实现，兼顾社会。
美国总统可持续发展委员会[7]将生态工业园区定义为：园区产业间彼此相互合作，并与地方小区有效率地分享资源（信息、物质、水、能量及公共建设等）与服务，以获得经济利益及环境质量，并提高人力资源对于当地商业与社会的公平性；园区通过规划来进行物质及能源交换，形成产业共生的系统；同时寻求能源及原料使用的最小化，并推动废弃物减量化等环保行动，来建立持续的经济、生态和社会的关系。这一定义对生态工业园区作为经济生产力系统的功能表述得相当完备，产业间的合作及园区与地方间的资源分享、能源与原料使用的最小化和废弃物减量化等，是为了获取更大的经济效益和改善环境质量，需要技术的支持，必然促进技术的研究与开发，推进技术创新；同时这一新的经济发展组织模式也必将对社会关系和观念等造成冲击，推进社会向前发展。
尽管生态工业园区的定义远不止上述所列，但无一例外地经济功能都是生态工业园区追求的首要目标。堪称典范的卡伦堡生态工业共生体系中，1995年因上游企业Asnaes 发电厂原材料的改变，导致下游企业GyProc石膏厂的利益受损，最终出现了不稳定迹象[8]；直至Asnaes 发电厂改进其设备，使园区正常运行得以维持，才解决了这一问题，避免了更进一步危机的产生。可见，经济利益是生态工业园区稳定运行的首要驱动力。
提高经济能力、促使产品与劳务的增长是任何工业园区必然追求的基本经济功能，但有意识地将实现经济优化和产业升级当作主要经济功能来对待，是生态工业园区在寻求经济功能时区别于其他园区的重要特征。同样，在推进组织管理创新、技术创新及在社会的实现上，生态工业园区较之传统工业园区显然也具有更强的主动性及自觉性。在管理方面，生态工业园区的主要影响在于它对传统企业把全部精力集中在销售产品的管理方式提出了质疑；要求企业间不仅仅是竞争关系，还应该是伙伴关系，以保证资源最优化利用的管理合作，因而对传统的管理科学在企业间激烈竞争的背景下树立的相互竞争的信念提出了挑战。
如若生态工业园区能持续地实现其作为经济生产力系统的各项功能，则园区是稳定的；经济生产力是生态工业园区的最重要的衡量因素，“经济生产力”是这一人工生态系统中最有价值的指标之一。
（三）环境效益
任何经济系统都是开放的系统，系统从外界获取资源和能源，经过生产加工，向市场输出产品或服务，同时向环境输出废弃物和副产品。所谓环境效益，是指产品或服务的价值与环境影响（即原材料、能源的使用和废弃物的排放）的比值，也可定义为产品或服务价值的增加与环境影响的增加的比值，是对经济和环境状态的客观描述[9]。环境效益从经济盈余的角度来衡量环境绩效，强调提高经济效益的同时保证环境效益同步增长，是经济效益与环境效益协调发展的体现。
传统经济采取从外界大量获取资源与能源、向环境大量排放废弃物的发展模式，产品与服务的原料和能源消耗强度大，环境效益差，经济发展难以为继（如图1所示）。从熵理论的角度来看，传统经济发展模式一方面耗费大量的资源与能源，另一方面排放的废弃物和副产品又对环境造成巨大的破坏，经济与环境之间的矛盾日益加剧；系统与环境之间通过大量的物质与能量交换，引起系统熵的急剧增加，导致经济系统向崩析的方向演替。
生态工业园区是模仿自然生态系统，依据工业生态学原理和循环经济理念设计建立的一种新型工业园区。园区内企业众多，按照在整个工业生态系统中所起的作用不同，各企业群体可以分为资源生产者企业（生产者）、加工生产者企业（消费者）和分解者企业三种类型。生产者企业包括物质生产者和技术生产者。物质生产者是指用基本原料生产直接消费品或初级产品的企业；技术生产者指提供无形的技术支持，不以可见的物质产品为目标的企业。消费者企业指主要使用初级产品、其他企业生产过程的副产物或废弃物为原料，生产中间产品及最终产品的企业。分解者企业主要是对生产过程的副产物和废弃物进行加工，或从中提取有用物质，提供给其他企业作为原料。
生态工业园区采用从外界获取有限的资源与能量、向环境排放有限的废弃物与副产品的发展模式，物质与能量在系统内不断循环利用，以实现“物质减量化、能源梯级利用和废弃物最小化”，使经济与环境形成良性的动态过程，是可持续的发展模式；产品与服务的原料和能源消耗强度小，环境效益好（如图2所示）。尽管系统与环境之间的物质与能量交换也会使系统的熵增加，但生态工业园区的“物尽其用”的运营模式使得系统所增加的熵值远小于传统经济发展模式；同时，园区发展带来的经济增长、科技进步、技术创新等为解决环境问题提供了资金、技术和设备等物质条件，成为生态工业园区的负熵来源。当负熵流足够强，就能抵消园区内部的熵增加值，并使其向更高的稳定状态演替。
因而，环境效益是生态工业园区区别于一般园区的最重要指标，表征的是生态工业园区的“环境动态”，环境效益好，说明系统环境向良性方向转变，园区稳定性强；环境效益降低，说明系统环境向恶性方向转变，园区稳定性也降低。
综上所述，生态工业园区稳定性是指在一定时期内，系统在遭受干扰的情况下维持其经济生产力与环境效益的能力。区别于一般的生态工业园区稳定性的定义之处在于，此定义除了抗干扰能力之外，还以相对具体的“经济生产力”和 “环境效益”为指标，而非一个对 “回复到稳定状态”的抽象描述，因而具有更现实的指导意义。
参考文献：
[1] Pimm S.L.The Balance of Natural[M].Chicago：University of Chicago Press，1991.
[2] 冯耀宗.人工生态系统稳定性概念及其指标[J].生态学杂志，2002，（5）：58-60.
[3] 李艳双，于树江，王军花.生态产业链稳定性因素分析及管理对策研究[J].河北工业大学学报，2008，（5）：48-53.
[4] 王敏.现代生产力的系统性、运行机制及宏观调控[J].中国经贸导刊，2010，（3）：84.
[5] Ernest A.Lowe，Laurence K.Evans，Industrial ecology and industrial ecosystems[J] ，Journal of Cleaner Production，1995，3（1-2）：47-53.
[6] Cote R，Hall J.Industrial Parks as Ecosystems[J].Journal of Cleaner Production，1995 （3）：1-2.
[7] US-PCSD.President’s Council on Sustainable Development，In：Eco-industrial Park Workshop Proceedings，Washington（DC），October，
1996：17-18.
分析近年来各地高考试题，不难看出，本部分的考点分布有如下特点：
常考点：生态系统中不同成分的判断；结合食物链与食物网考查种间关系与不同营养级数量的变化；能量流动的定性分析和定量计算；结合碳循环图解考查物质循环问题及光合作用与呼吸作用等必修知识；生态系统稳定性的分析与应用；生态系统的信息传递。
稀考点：生态系统的概念与类型、制作生态瓶实验。
【命题展望】
上述常考点几乎是必考内容，选择题和非选择题的形式都可能出现。以本专题知识为背景，结合图表考查提取并处理信息的能力、设计和分析实验的能力是本部分命题的常态。其中，生态系统成分分析、营养级数量的变化、能量流动过程分析、生态系统稳定性分析最可能以简答题的形式出现，信息传递作为新增内容，以选择题考查的可能性较大。
【方法点津】
一、理顺和领悟好教材
本章教材的编排是按照结构功能特点结果的体系进行的。
结构：生态系统的结构（第一节）；
功能：能量流动（第二节）和物质循环（第三节）；
特点：信息传递（第四节）。
结果：具有稳定性（第五节）
本章各节之间及本章与其他章节间的关系，可用必修一中学习过的生命系统的结构层次的思想来统领：
遵循同一条主线“生物个体（必修三第一、二、三章）种群、群落（必修三第四章）生态系统（必修三第五章）生物圈（将要学习的必修三第六章）”。
二、要注意前后知识的适度联系和迁移
本章可进行联系、迁移的知识点较多，如食物链中的营养级其实就是由多个种群组成的。每个个体生命活动的调节遵循个体调节的规律，而营养级中种群的调节则与种群与群落的调节有关。在细节方面，关于生态系统中的反馈调节这一重难点，可联系如下内容进行发散：下丘脑分泌的促甲状腺激素释放激素和垂体分泌的促甲状腺激素与甲状腺激素的关系；呼吸中枢的兴奋性与血浆中CO2浓度的关系；血浆渗透压大小与抗利尿激素浓度的关系；血糖浓度与胰岛素及胰高血糖素浓度的关系。关于碳元素的循环，可联想到的生理过程是光合作用与呼吸作用，相应的细胞结构是叶绿体和线粒体。该过程中，细菌既可以是生产者，如硝化细菌；可以是消费者，如新鲜苹果表面的酵母菌；可以是分解者，如枯草杆菌。
三、加强图文转换能力的培养
本章中许多知识或原理，如生态系统中各成分的关系、能量流动过程及其计算等均蕴藏了大量的信息，可用图、表、曲线等形式进行直观表示，在分析图形时要注意转换与延伸，从而准确解读其中的信息。本部分内容常见的图解有：概念图（又可以分为括号式的、圆圈式的、箭头式的等）；种间关系示意图；种群数量变化图；生态系统中食物链（网）图、能量流动图、物质循环图、两种稳定性的关系图、典型生态系统结构图、生态农业设计图等。
联系方式：胡小勇（曲岸），；QQ：472275060
教学设计概述
思路概述
《普通高中生物课程标准》提出“注重使学生在现实生活的背景中学习生物学”，倡导学生在解决实际问题的过程中深入理解生物学的核心概念，并能运用生物学的原理和方法参与公众事务的讨论或作出相关的个人决策。《生态系统的组成成分及其相互关系》，就是通过有效使用信息技术来实现上述课程理念的教学设计和实践。
本教学内容是上海市高中生命科学高二年级第二学期《生态系统》（教材《生命科学》，上海科学技术出版社）中的第一单元。由于本校高二学生已经接受过信息技术课程教学，能够熟练地操作电脑并掌握了概念图软件Mindmanager的使用方法，同时还具备一定的分析问题、解决问题能力，因此将教学设计思路定位为“基于信息技术的分组自主学习”。依据课程标准针对核心问题“生态系统的成分及它们之间的关系”，把学习设置在有意义的问题情境中（设计一个微型生态系统，让其维持一定时间的运转）。通过让学生合作解决真实问题，来学习隐含于问题背后的生物科学知识，形成解决问题和自主学习的能力。教学设计还特别强调关注学生对设计实验、分析实验现象和改进实验过程的体验，从而理解“非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者、生态系统”等教学重点和难点。
学习目标
知识和技能：掌握生态系统的概念与成分，及各成分在生态系统中的重要作用；认识影响生态系统稳定性的因素；培养学生的观察能力；培养学生设计实验、科学分析实验和预测结果的能力。
过程和方法：引导和组织学生使用Mindmanager工具软件开展自主学习和协作探究。
情感、态度和价值观：学生首先通过自己动手制作生态瓶并分析维持其平衡的必要条件，认识到对于一个生态系统来说，非生物成分和生物成分是缺一不可的。其次，通过了解美国生物圈II号失败的教训，认识到地球是我们唯一的家园，每个人都有责任保护地球，人类的一切活动都要遵循生态平衡的客观规律。
教学过程设计
教学内容包括“认识生态系统的成分和功能”、“分析地球之外是否有适合于人类居住的生态系统”两部分，共设计了三个探究活动。我们采用概念图软件Mindmanager，将学习活动建构绘制成一个可扩展的动态结构支架，如图1所示。在学习过程中通过按步骤展开概念图，可以获取学习资源，生成知识，解决问题。在每个活动中，都设计了有意义的问题情境，逐层递进，从而有效地落实教学目标。
图1 基于Mindmanager的教学活动框图
活动1：通过观察微型生态球和Flash课件，初步认识生态系统有哪些成分和它们之间的关系。达成知识目标“掌握生态系统的成分及各成分的重要作用”、达成能力目标“细心观察，发现问题”。
活动2：通过模仿设计生态瓶并思考如何让它维持的时间更长久，进一步深入认识生态系统的成分和它们之间的关系，初步认识到这是维持生态系统稳定性的基础。达成知识目标“认识影响生态系统稳定性的因素”，达成能力目标“设计实验、分析实验现象和改进实验”。
活动3：通过分析生物圈II号失败的原因，引导学生认识到“遵循生态规律，保护地球，保护环境，保护野生动植物资源，就是保护人类自己”，逐步树立人与自然和谐共处的理念。达成情感目标“地球是人类唯一的家园，人类的一切活动都要遵循生态平衡的客观规律”等。
在教学过程中，应用到的教学资源和材料主要包括：供学生自主学习参考的学案；Mindmanager学习概念图、Flash课件、PPT课件、数字图片，以及中国科普网络资源等。
学生活动：观察研讨
教师播放Flash课件，让学生观察风靡欧洲的生态球，如图2所示，激发学生思维：“为什么完全密闭的玻璃球中的小虾能自由自在地生活？”
图2 生态球
学生观察生态球由哪些材料做成，然后归类。
有了这些材料，生态球是如何运转的？（观看两个Flas，得出结论）
通过活动，学生概括出生态系统的成分及各成分的作用，明确生态球能够运转的原因。
学生活动：模仿实验
学生模仿生态球，自主尝试动手做一个微型生态系统，同时思考：“如何让它维持的时间更长久？”
学生交流分享，通过比较不同的实验设计方案，推选出最佳组合方案。
师生共同总结，概括出生态系统的概念。
学生活动：展示交流
学生代表作PPT展示：了解为了试验人类离开地球能否生存，美国建造了完全封闭的“生物圈II号”实验基地，如图3所示。它是一个更大型的模拟生态系统，从成分上看，什么都不缺，但是最终这个计划失败了。
图3 生物圈II号
应用所学的生物原理思考和交流：你从“生物圈II号”的失败中得到了什么启示？ 总结经验教训：人类在茫茫宇宙中只有地球这一处家园，地球不是实验室，我们输不起，只有善待和保护她才是我们真正的出路。
课堂实施效果
关键词：生物；特点；记忆
“生物”从字面意思理解，“生”即为“活”，则生物即为有生命的、活的物体。那么，生物学这门课研究的即为自然界有生命的、活的物体。如何区分活物与死物呢？最根本的区别在于有无新陈代谢，即有无化学反应的发生。
“知己知彼，百战不殆。”生物学这门课有什么特点呢？因为生物学研究的是自然界中有生命的物体，且这些生物体特性不以人的意志为转移，是客观存在的。我们人类只能够去探索、发现、认识其特点，然后加以利用，所以我们学习时，只能去记忆，而不能臆想、创新，对生物体的一些特点随意捏造。例如，豆科主要特点为：叶常为羽状或三出复叶，有叶枕；花冠多为蝶形或假蝶形；雄蕊为二体、单体或分离，子房上位，荚果。而不是别的。
什么是记忆呢？记忆等同于背诵吗？背诵，是指将一些知识机械记住，而记忆是在背诵的基础上将杂乱无序的知识经过理解、联系、融会贯通，最终综合成为有序的知识框架。
那么，要如何记忆呢？
一、要反复看书
看书时，要特别注意书中的标题、蓝体字、黑体字间的相互关系。例如，必修3第五章《生态系统及其稳定性》下设五节内容，第一节《生态系统的结构》，第二节《生态系统的能量流动》，第三节《生态系统的物质循环》，第四节《生态系统的信息传递》，第五节《生态系统的稳定性》。第一节介绍生态系统结构，第二、三、四节介绍了生态系统的三个功能，即一至四节从结构和功能介绍了生态系统，第五节介绍了生态系统稳定性的维持，这样节的设置和章题目间关系就清楚了。再如，《生态系统的结构》这一节，蓝体字――生态系统的范围介绍生态系统的定义；黑体字――生态系统具有一定的结构下包括生态系统的组成成分和食物链、食物网两个标题。而我们知道，生态系统的结构包括生态系统的组成成分和营养结构（食物链、食物网），这样每节小标题的设置和节题目间关系就清楚了。
二、单纯从字面意思来理解记忆某些基本概念
例如，在减数分裂过程中，原细胞―初级母细胞―次级母细胞―/卵细胞/极体这几个概念，原细胞不具备减数分裂能力，经过间期后，形成能分裂的母细胞，这个细胞因为要经过两次分裂，才形成最终的子细胞/卵细胞/极体，所以此时的细胞相对于/卵细胞/极体而言是第一位母亲，减二时期是生成/卵细胞/极体的第二位母亲，即初母和次母。
三、利用流程图和“拍照”结合的方式来记忆
例如，有丝分裂和减数分裂过程，我们可以只看图片，观察图片中细胞中的结构，即可清楚各个时期特点和染色体、DNA、姐妹染色单体的数量变化。清楚之后，可以把这些图片像拍照片一样印在脑海里，需要哪张，就将哪张调出来。
四、利用比较分析的方法
例如，在上面的例子中，还可以将两种分裂方式放在一起进行比较分析，这样可以更加深印象。当然，上面的这些方法都和我们最基本的机械背诵分不开的，双管齐下，才可对课本知识有很好的把握。
如果要对知识有更深刻的记忆，就需要强化记忆。“知识运用得越多，记忆就越深刻”，主要是多做题，多总结，多积累。
为了有效地做题，对于选择题，每个选项都要弄明白，每个知识点不清楚的及时翻书；对于大题，一定要先思考和写，再对答案，力求表达标准、准确。做了很多题，要助理梳理、总结、积累。
对于大题，还要多记一些经典题目。因为大题是对某一块知识的综合，记一个经典题目，即可对此块知识有总体认识。
最后，需要学生的信心和恒心，只要持之以恒地坚持下去，一定可以把生物这门课学得很好。
参考文献：
关键词 试题 分歧 剖析 结论
中图分类号：G633.91 文献标识码：A
Inquiry on the Answer of a Biological Question in
College Entrance Examination
HU Baoquan
(Hebei Qinhuangdao Xinshiji Senior High School, Qinhuangdao, Hebei 066004)
Abstract In PEP high school biology textbooks, elaborated on the stability of ecosystems, old and new textbooks is somewhat different. (4) of the 2010 the Ningxia volume 31 questions examined the knowledge of ecosystem stability, but the answer is resistance to the stability of ecosystem stability, or to restore power stability are distinct differences. Accordingly, I would like to depth study of theoretical concepts and examples of analysis to explore the correct answer.
Key words questions; defferences; analysis; conclusion
2010宁夏卷第31题第（4）问：当受到外界的轻微干扰（水体轻微污染）后，经过一段时间，该生态系统可以恢复到原来的状态，说明该系统具有_____。对于这道高考题，很多人持有不同的观点，有人说由于轻微污染，随时间推移，该生态系统又逐渐正常了，说明该生态系统没有遭受到破坏，是抵抗力稳定性起了作用。也有人认为生态系统已经遭到了破坏，是生态系统遭到破坏后又重新恢复到原来状态，应该是恢复力稳定性起了作用。那究竟是抵抗力稳定性起了作用，还是恢复力稳定性起了作用呢？
在新旧两套教材中该考点有不同的论述。人教版全日制普通高级中学教科书（必修）生物第二册中关于该知识点的描述是：生态系统稳定性包括抵抗力稳定性和恢复力稳定性，其中抵抗力稳定性是指生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构和功能保持原状的能力。原因是生态系统自身有一定的自动调节能力。这方面的实例很多，例1：一块草地发生了轻微的病虫害，通过生态系统内部的食物链和食物网中的捕食者和被捕食者之间的食性关系调整，一段时间后这片草地又恢复了原来的状态。例2：一个池塘受到轻微的污染，能通过物理方面的沉降、化学和微生物方面的分解等形式的作用，短时间内恢复原貌。恢复力稳定性是指在生态系统遭到外界干扰因素的破坏以后恢复原状的能力。这方面实例有，例1：在某草原发生了火灾，植物几乎损失大半，动物也绝大多数逃离，但转年草本植物就又大量生长出来，其他的动植物也很快恢复原来的数量。例2：在河北、河南和山东三省由于干旱多次发生过蝗灾，蝗灾导致农田和草原遭到严重破坏，损失惨重，有时农田绝产。转年蝗灾消失，农田及草原也基本恢复正常。在生态系统中，抵抗力稳定性与恢复力稳定性之间的关系一般是相反的。恢复力稳定性高的生态系统，抵抗力稳定性就较低。例如一片草地生态系统由于生物数量和种类有限，故他的抵抗力稳定性要比一片生物数量和种类繁多的森林生态系统的抵抗力稳定性低。但是一片草地生态系统的恢复力稳定性要比一片森林生态系统的恢复力稳定性高。
在人教版普通高中课程标准实验教科书必修3《稳态与环境》中，关于生态系统稳定性的论述是，生态系统具有保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力，叫做生态系统的稳定性。生态系统之所以能维持相对稳定，是由于生态系统具有自我调节能力。这方面的实例有，例1：在2008年5月12日汶川地震出现了大量的山体滑坡，植被大量被破坏，动物无栖息之地大量逃离或死亡。时至今日3年多的时间已经过去，山体滑坡处的植被基本恢复，各种动物也开始出现，整个生态系统逐渐恢复起来。例2：在2012年1月15日广西龙江河河水出现重金属镉污染现象，重金属镉超标80倍，但经历了25天的河水稀释、物理沉降、化学分解和微生物的分解等作用，在2月8日通过河水重金属镉含量检测为0.003mg/l，符合国家规定的标准。例3：火山喷发时喷发出的岩浆所形成的熔岩台地，时间过去了几百年，有的地段恢复了原有的生态系统面貌，但有的地段还是没有出现植被，仍然是寸草不生的熔岩台地。通过上述实例说明，生态系统在受到不同程度的外界干扰（破坏）后，其恢复速度与恢复时间是不一样的。如果轻微干扰（破坏），通过自身的调节能力，可以很快恢复到接近原来的状态；如果被重度干扰（破坏），自身的调节能力已不足以恢复大部分干扰（破坏），这样生态系统恢复原貌就需要相当长时间，甚至有的地方就需要靠初生演替和次生演替来重新形成新的生态系统了。
在两套教材中有关该知识点的最大变化就是在新课标教材中，首先阐述生态系统能维持相对稳定，是因为生态系统的自我调节能力。由于生态系统内动物、植物种类的丰富度不同，食物链和食物网的复杂程度差别很大，因此生态系统本身存在着或大或小的自我调节能力。再详细分析2010宁夏卷第31题第（4）问提到的当受到外界的轻微干扰（水体轻微污染）后，经过一段时间，该生态系统可以恢复到原来的状态，具体净化过程是如何进行的，下面主要从物理、化学、生物三个方面来阐述：（1）物理方面的净化，由于河水在流动过程中能将溶在水中的污染物质，随着河水的推流而有效的被稀释，稀释在物理净化过程中起到非常重要的作用；污染物中的一部分固体物质，由于受重力作用，在随河水流动过程中不断沉降到水底，变成淤泥，使水体得到净化。（2）化学方面的净化，污染物质在进入河水后，有些物质之间能发生一些化学反应，如氧化―还原、化合―分解、酸碱中和等，通过这些化学反应将有害的化学物质转化为无害的化合物而沉淀下来，这样水体得到了净化。（3）生物方面净化，各种水体本身就是一个生态系统，其中包括非生物的物质和能量、生产者、消费者和分解者、其中生物类群是生产者、消费者和分解者，这三者分工协作，对污水中污染物进行有效地处理及利用。生态系统内生产者和消费者，由于捕食和被捕食的关系，形成了许多条食物链，进而构成复杂的食物网。如果在食物链、食物网的各个营养级之间能保持适宜的数量比和合理的能量流动，就可以建立良好稳定的动植物与微生物之间平衡的生态系统。具体过程为：当一定量的污水进入这种生态系统时，其中的有机型污染物被某些细菌和真菌分解，分解的方式有有氧呼吸和无氧呼吸，是有氧呼吸分解还是无氧呼吸分解有机物，关键取决于细菌和真菌的呼吸类型及水体中溶解氧的高低，水体中溶解氧的多少与水体有机物含量有关。水体中有机物含量高会使微生物大量繁殖。开始时有氧呼吸微生物大量繁殖，有氧呼吸微生物需要消耗氧气释放能量，供生命需要，这样就将水中的氧气消耗殆尽，导致水体中缺氧，有氧呼吸微生物的生长等生理现象在缺氧环境下受抑制，最后有氧呼吸微生物数量明显下降。这时无氧呼吸微生物数量开始大增，承担起分解水体中污染物的工作。而其分解产生的最终产物，一部分无机化合物可作为植物的碳源、氮源，被利用起来，流入到生产者体内，进而参与到食物链和食物网中被利用起来，这样污染物最后经过一系列的物质转化过程，成为了无毒物质并被各级生物利用于物质循环当中，同时水体也得到了净化，水域生态系统恢复到原来面貌。
综上所述，生态系统受到干扰（破坏）时，被破坏的程度可能会有大有小，从本质看不论生态系统被破坏的程度是大还是小，它都是被破坏了，总的方向是一样的。我们前面分析的，当受到外界的轻微干扰（水体轻微污染）后，经过一段时间，该生态系统可以恢复到原来的状态的实例中，可以肯定的是水体遭到了破坏，破坏的程度可能是不大，但毕竟是造成了植物、动物在种类及数量上有所变化，特别是微生物的种类和数量发生了明显变化的破坏，因此就不能说该生态系统的结构和功能是保持原状，没受损害。既然是受到了破坏，后来又逐渐恢复了正常状态，那真正起到作用的就不应该是生态系统稳定性中的抵抗力稳定性，而应该是生态系统稳定性中的恢复力稳定性。
参考文献
[1] 普通生态学.高等教育出版社.
文件编号： 1003 - 7586（2016）06 - 0010 - 02
1 数学模型建构教学的理论依据
模型建构教学活动以学生为主体，以建构模型为主线，让学生在探究过程中交流、学习。它重视学习过程的主动性和建构性，强调学生以个体的学习经验建构对新事物的理解，从而形成新的概念，掌握解决问题的方法和技能。教师在教学过程中用好模型建构，对提高学生生物科学素养有很大帮助。
数学建模是指通过数据解释实际问题，并接受实际的检验。生物学教学建模时，教师引导学生利用生物学基本概念和原理，理解用数学符号和语言表述的生物学现象、本质特征和量变关系。生物学数学建模一般包括5个基本环节：模型准备、模型假设、模型建构、模型再建构和模型应用。
2 数学模型建构教学在初中生物课堂教学中的实践
以“生态系统的稳定性”为例，阐述初中生物数学模型建构的教学实践与思考。
2.1 模型准备
建构数学模型，首先要了解问题的背景，明确建模的目的，收集必要的各种资料和信息，弄清对象的特征。
“生态系统的稳定性”这节课选自北师大版八年级下册第二十三章第四节，可分为生态系统稳定性的概念、稳定性形成的原因以及稳定性的破坏三个部分。第三节中的生态系统的食物链和食物网以及生态系统的物质循环、能量流动为本节学习基础。生态系统的稳定性形成的原因既是本节课的教学重点，也是教学难点。通过数学建模的方法，可以把生物之间通过捕食形成的数量变化关系，更加直观、有效地呈现出来，有利于学生对生态系统自我调节能力的理解和掌握。
2.2 模型假设
合理提出假设是数学建模的前提条件。在本节教学内容中，教师引导学生尝试建立生态系统中各生物之间通过捕食关系所形成的数量变化曲线图模型，引导学生提出合理的假设。
2.3 模型建构
根据所作的假设，教师分析学生的学情，创设问题情境，引导学生逐步建构出数学模型。
八年级的学生已经具有利用曲线统计图统计、描述、分析数据的能力，具备建模的知识基础。教师在教学中通过创设由易到难、层层深入的问题情境，引导学生提出问题、分析问题。学生在教师的引导下，逐步建构数学模型。
教师利用导学案，引导学生分析凯巴森林中鹿与狼的数量变化，并启发学生思考：
不同生物之间通过捕食关系如何相互影响？
分析二者数量峰值不同步的原因是什么？
分析当狼的数量上升时，鹿的数量会发生怎样的变化？
如果鹿的数量变化了，又对狼产生怎样的影响？
继而，学生进一步分析：狼的数量下降的话，鹿的数量会发生怎样的变化？引起该变化的原因是什么？
教师引导学生分析得出：生物之间通过捕食关系相互影响和相互制约。
这样引导学生归纳生态系统稳定性形成的原因，逐步建构数学模型。
2.4 模型再建构
个人或小组最初建构的模型是否科学、合理，必须经过模型检测。教师可以引导学生分析其他生态系统生物之间的数量关系，进一步验证模型是否科学合理。课堂上师生之间通过相互交流和评价，完成模型的再建构。
课堂上学生代表展示自己建构出的数学模型，并进行合作交流。
2.5 模型应用
模型应用是运用建构的数学模型解决生产实际、生活实践中生物学的疑难问题。教师启发学生围绕凯巴森林应用模型解决生活中的实际问题，并要求学生思考：生态平衡受到严重破坏的凯巴森林，要恢复到1906年以前的状态，可采取哪些措施？
学生在对问题的思考中，进一步深化概念理解，并应用自主建构的数学模型，分析解决实际问题，感悟数学模型建构方法在研究生物学问题上的重要价值。
3 数学建模教学的教学收获
3.1 数学建模教学培养学生的动手动脑能力
数学建模是一个创造性的活动过程，要经过不断的分析、讨论和修改。应用数学建模的方法进行教学，不是教师硬性灌输知识，而是学生在教师的引导下，动脑动手建构数学模型。
3.2 数学建模教学实现学生学习方式的蜕变和提升
新课程改革的重要突破口之一就是转变学生的学习方式，由过去的被动学习转变为主动学习，完成由以教师、知识为中心，向以学生发展为中心的转变。教师在课堂上给学生充分的自主学习的时间和空间，并通过一系列的问题引导学生逐步建构出数学模型，促进学生的主体性发展。教师在放手让学生独立思考、自主建构的基础上，组织学生开展合作交流。通过合作交流使学生从不同角度思考问题，对自己和他人的成果进行反思，在合作交流中相互启发、共同发展，培养合作精神和参与意识。
3.3 数学建模教学引导学生更加直观、科学、有效地建构新的知识体系
数学建模教学的目的是让学生在建构模型的过程中，理解生物学核心知识，提升自己的生物素养。数学模型本身又给学生一个直观、生动的印象，使静止的文字变得活跃、生动。例如：生物之间通过捕食关系形成的动态的数量变化，是一个奇妙而抽象的复杂现象，通过数学模型可以更加直观、简单地呈现这一现象。数学楗模教学也能够用于指导解决生活、生产中的实际问题。
3.4 数学建模教学有利于提高学生学习生物的兴趣
学生在建构模型的过程中学习生物知识，同时体验到模型建构成功后的喜悦感、自豪感。
3.5 数学建模教学有利于提高教师的教学素养
外延种内关系的研究范围，个体之间既有种内互助，也有种内斗争，两者对立统一，共同维持种群的相对稳定种间关系的研究范围，由不同种群构成，其关系有互利共生、捕食、竞争、寄生，群落中的各个种群分别占有一定的生态位种群群落特征最重要的特征是种群密度，年龄组成、性别比例、出生率和死亡率以及迁入率和迁出率都会影响种群密度，决定种群的发展趋势物种丰富度、种间关系、优势种、群落结构（垂直结构和水平结构）、群落演替（初生演替和次生演替）等联系群落是占有一定空间的多个生物种群的集合体，这些不同生物种群彼此相互作用，保证群落内的每一个生物种群都比单独存在时更加稳定，群落是一个相对稳定的统一整体，群落结构的形成是长期进化的结果【名师点睛】种群必须具备“三同”，即同一时间、同一地点、同一物种。
二、辨析种群特征之间的关系
例2下列关于概念图中序号所表达的含义，说法错误的是（）
A.序号1代表种群密度
B.迁入率由序号4或序号5代表
C.序号2代表出生率或死亡率
D.序号6、7依次代表年龄组成和性别比例
【解析】种群最基本的特征是种群密度，种群密度直接受出生率、死亡率、迁入率和迁出率等的影响。另外，年龄组成能通过影响出生率和死亡率来间接影响种群的数量；性别比例则通过影响出生率来间接影响种群的数量。因此，序号2代表出生率，序号3代表死亡率。故C项错误。
【答案】C
【核心突破】各数量特征之间的关系：
（1）图解：
（2）分析题图：
①最基本的数量特征――种群密度。
②决定种群密度的直接因素――出生率和死亡率、迁入率和迁出率。
③决定种群密度的间接因素――年龄组成和性别比例。
④预测种群数量的变化趋势――年龄组成。
增长型：出生率>死亡率增长
稳定型：出生率≈死亡率基本不变
衰退型：出生率
密度
三、种群密度的调查方法
例3标志重捕法和样方法是调查种群密度的两种常用方法。下列有关说法不正确的是（）
A.随机取样方n个，每个样方的生物个体数量为X1、X2…Xn，则样方内生物个体数量的平均值为（X1+X2+…+Xn）/n
B.调查动物的种群密度时一般采用标志重捕法
C.计数时同种生物个体无论大小都要计数
D.标志重捕法中种群数量的估算公式是：第一次捕获个体数×重捕个体数/重捕个体数
【解析】标志重捕法中种群数量的估算公式是：标志个体数×重捕个体数÷重捕标志个体数。故D项错误。
【答案】D
【核心突破】探究种群密度的调查方法：
比较项目样方法标志重捕法调查对象植物或活动范围小的动物活动范围大的动物注意事项①随机取样
②样方大小适中
③样方数量不宜太少
④宜选用双子叶植物①标记个体与未标记个体在重捕时被捕的概率相同
②调查期间没有大规模的迁入和迁出，没有外界的强烈干扰【易错清单】使用样方法调查种群密度时的三点提醒：
①适用范围：样方法并非只适用于植物。对于活动能力弱、活动范围小的动物或某些昆虫卵也可用样方法调查其种群密度。
②计数原则：同种生物个体无论大小都要计数，若有正好在边界线上的，应遵循“计上不计下，计左不计右”的原则。即只记数相邻两边及顶角。
③样方面积：与调查的植物有关，如乔木的样方面积为100 m2，灌木为16 m2。
四、种群数量变化的曲线分析
例4种群在理想环境中呈“J”型曲线增长（如曲线甲）；在有环境阻力条件下，呈“S”型曲线增长（如曲线乙）。下列有关种群增长曲线的叙述，正确的是（）
A.若乙表示草履虫种群增长曲线，当种群数量达到e点后，种群中衰老个体将维持基本稳定
B.图中c点时，环境阻力最小，种群增长速率最快
C.若乙表示酵母菌种群增长曲线，通过镜检观察统计的结果比实际值低，因为其中有死亡的酵母菌个体
D.K值具有种的特异性，所以田鼠的种群增长曲线在不同环境下总是相同的
【解析】若乙表示草履虫种群增长曲线，则当种群数量达到e点后，种群中出生率和死亡率大致相等，衰老个体维持基本稳定，A项正确；图中的c点增长率最大，但是环境阻力不是最小，B项错误；通过镜检观察统计酵母菌数量的结果比实际值低，原因可能是取样时没有混合均匀，但不是由于酵母菌个体死亡导致的，C项错误；不同生存条件，环境容纳量不同，D项错误。
【答案】A
【核心突破】种群增长的“J”型和“S”型曲线：
曲线比较“J”型曲线“S”型曲线产生条件理想状态：
①食物和空间条件充裕
②气候适宜
③没有敌害和疾病现实状态：
①食物、空间有限
②各种生态因素综合作用环境容纳
量（K值）无K值有K值适用范围实验条件下或种群迁入新环境后的最初一段时间自然种群联系
两种增长曲线的差异主要是由于环境阻力的有无造成的
“J”型曲线环境阻力逐渐增大“S”型曲线【易错清单】（1）λ≠种群增长率：λ表示某时段结束时种群数量为初始数量的倍数，而非种群增长率。种群增长率=（末数-初数）/初数×100%=（N0λt+1-N0λt）/N0λt×100%=（λ-1）×100%。
【答案】D
【核心突破】碳循环过程：
（1）碳的存在形式及循环形式：
①碳在无机环境中的存在形式是二氧化碳和碳酸盐。
②碳在生物群落中的存在形式主要是有机物。
③碳循环的形式是二氧化碳。
（2）碳出入生物群落的途径：
①碳进入生物群落：生产者的光合作用或化能合成作用。
②碳排出生物群落动植物的呼吸作用
化石燃料的燃烧
分解者的分解作用
十一、生态系统的信息传递
例11下列关于信息传递的叙述，不正确的是（）
A.蜜蜂找到蜜源后，通过跳圆圈舞向同伴传递信息，这属于物理信息
B.葡萄园内常利用荧光灯来诱杀害虫，灯光是一种物理信息
C.草原上狼能够依据兔留下的气味去猎捕兔，这属于化学信息
D.成年大熊猫经常用尿液在岩石或树干上进行标记，这属于化学信息
【解析】蜜蜂跳圆圈舞属于行为信息，A项错误；荧光灯产生的紫外线可以吸引害虫，灯光是一种物理信息，B项正确；特殊的气味属于化学信息，C项正确；尿液属于化学物质，应属于化学信息，D项正确。
【答案】A
【技巧归纳】判断生态系统信息传递种类的方法：
（1）从信息传播的途径判断。如涉及声音、颜色、温度等物理因素的，可判断为物理信息；涉及的信息载体为化学物质的，可判断为化学信息；涉及特殊行为的，可判断为行为信息。
（2）从文字表述的着重点判断。孔雀开屏如果是通过行为传递给对方，则属于行为信息；如果是通过羽毛的颜色等传递给对方，则属于物理信息。
十二、生态系统的稳定性及其调节和保护的综合考查
例12广州南沙区拥有200多公顷的湿地面积，是多种候鸟南下过冬的重要栖息地，被誉为广州的“南肾”。但是，近年来多项大型石油化工项目落户南沙，引起环保专家对南沙自然环境的关注。下列有关叙述正确的是（）
A.湿地的破坏不会影响该生态系统生物多样性的间接价值
B.负反馈调节是湿地生态系统自我调节能力的基础
C.南沙湿地群落的物种丰富度会长时间保持不变
D.南沙湿地生态系统如果遭受严重破坏，物种会大量减少，抵抗力稳定性升高
【解析】湿地的破坏将影响该生态系统的生物多样性，从而影响生物多样性的间接价值，A项错误；多项大型石油化工项目落户南沙会使其物种丰富度降低，C项错误；如果南沙湿地生态系统遭受严重破坏，其抵抗力稳定性会降低，D项错误。
【答案】B
【核心突破】（1）生态系统稳定性的辨析：
①生态系统的稳定性主要与生物种类有关，还要考虑生物的个体数量。食物链数量越多越稳定；若食物链数量相同，则看生产者，生产者越多，稳定性越强。
②生态系统的稳定性不是恒定不变的，因为生态系统的自我调节能力具有一定的限度。
③抵抗力稳定性和恢复力稳定性的辨析：某一生态系统在彻底破坏之前，受到外界干扰，遭到一定程度的破坏而恢复的过程，应视为抵抗力稳定性，如河流轻度污染后的净化；若遭到彻底破坏，则其恢复过程应视为恢复力稳定性，如火灾后草原的恢复等。
（2）生物多样性及其保护的三点提醒：
①从不同角度分析生物多样性的原因：
②就地保护和易地保护两种方法中保护的对象不同：就地保护除了保护区域内的物种外，还应保护相应的生态环境，而在物种生存的环境遭到破坏，不再适于物种生存后，就只能实行易地保护。
③外来物种的入侵不一定会引起本地物种数量的增加，如果入侵的物种对本地物种的生存是不利的，则会引起本地物种数量锐减。
【同步训练】
1.下图表示种群的各个特征之间的关系，下列叙述正确的是（）
A.甲为出生率和死亡率，乙为迁入率和迁出率
B.丙为性别比例，主要通过影响出生率来间接影响种群密度
C.丁为年龄组成，每种类型中包括幼年、青年和老年三个年龄期
D.种群密度是种群最基本的数量特征，调查方法有标志重捕法和取样器取样法
2.下列活动中所得数值与实际数值相比，可能偏小的是（）
A.样方法调查草地中的蒲公英的种群密度时，样方线上的个体都被统计在内
B.调查土壤小动物丰富度时，用诱虫器采集小动物时没有打开电灯
C.标志重捕法调查池塘中鲤鱼的种群密度时，部分鲤鱼身上的标志物脱落
D.调查某遗传病的发病率时以患者家系为调查对象
3.近年来保定护城河发生严重水华现象，水体发绿发臭，对生态环境和居民生活造成影响。关于此次生态现象的说法不正确的是（）
A.造成此次生态现象的主要原因是外来物种入侵
B.此次事件将对该水域的生物多样性造成严重破坏
C.从生态学角度分析，是水体富营养化导致藻类大量繁殖
D.在湖水中投放以藻类为食的动物将有利于提高该生态系统的抵抗力稳定性
4.关于“S”型曲线的叙述，有误的是（）
A.t0～t1之间，种群数量小于K/2，由于资源和空间相对充裕，种群数量增长较快，增长率不断增加
B.t1～t2之间，由于资源和空间有限，当种群密度增大时，种内斗争加剧，天敌数量增加，种群增长速率下降
C.t2时，种群数量达到K值，此时出生率等于死亡率，种群增长速率为0
D.为有效防治蝗灾，应在t1前及时控制其种群密度
5.下图表示某生态系统的能量锥体图，P为生产者，Q1为初级消费者，Q2为次级消费者。现对图中的各营养级所含有的能量进行分类剖析，其中分析正确的是（）
（注：图中a、a1、a2表示上一年留下来的能量，e、e1、e2表示呼吸消耗量）
A.a+b+c+d+e为本年度流入该生态系统的总能量
B.c1表示次级消费者中被三级消费者同化的能量
C.初级消费者产生的粪便中所含的能量包含在b或d中
D.c和e之一可代表生产者传递给分解者的能量
6.下列与生态系统的结构、功能及稳定性有关的叙述，正确的是（）
A.生产者是生态系统中物质循环和能量流动的起点
B.生物种类越复杂，种群数量越多，生态系统的抵抗力稳定性就越高
C.通过植物的光合作用和动植物的呼吸作用就可完成碳的全球化循环
D.生态系统中的信息传递对捕食者都必然有利
7.随着城市化的发展，城市水污染问题日益突出。建立人工湿地公园是解决城市水污染的一种有效途径，下图是人工湿地处理城市污水的示意图。下列有关说法正确的是（）
A.流经该生态系统的总能量要大于该系统生产者所固定的全部太阳能
B.挺水植物芦苇在湿地边沿随地势高低分布不同，属于群落的垂直结构
C.绿藻、黑藻可吸收城市污水中的有机物，并用于自身的光合作用
D.人工湿地净化污水体现了该湿地生态系统的恢复力稳定性
8.甲图是生态系统的碳循环示意图，乙图表示一个长期有效的生态系统中的食物网。请回答下列问题：
（1）甲图碳进入生物群落主要依赖于（填生理过程）。图中①②④过程与③过程中碳流动形式的不同点是。
（2）图甲中分解者通过（填生理过程）将碳释放回大气中。
（3）乙图食物网中的肉食动物是，通常数量较少，从能量角度分析，其原因是。若人们想通过此生态系统更多地得到种群X，理论上讲，能达到此目的的最有效手段是减少S种群和（填“G”或“Q”）种群的数量。
（4）若一个农田生态系统，若干年后该弃耕农田中长出小灌木丛，以至演替出森林，我们把这样的演替类型称为。植被优势种群的演替，从根本上体现了植被对的竞争能力不断增强。
【参考答案】
我国草地面积约4亿hm2,占世界草地面积的12.5%,占国土面积的41.7%,是我国耕地面积的3倍多[3]。草地资源是我国重要的国土资源,是维持食物安全和改善膳食结构的重要物质财富,是维持国家生态安全的主要阵地。当前我国草地环境面临的问题主要表现在以下3个方面。
1.1草地生产力低下
我国草原牧草平均产量不足450kg?hm-2,其中优良牧草比重不足20%,灌丛化趋势增加,小半灌木+杂类草>禾草+豆科牧草。天然草地的家畜承载能力十分有限,饲草供给能力差,在正常气候条件下仅能保障夏季的家畜放牧性饲草供应。而在退牧、禁牧的国家政策下,传统自由放牧正在转向舍饲、半舍饲,以及全年放牧到季节性放牧的转变。因此,草地生产力低和可收获性差就成为今后限制我国草地畜牧业发展的短板和瓶颈。另一方面,人工草地保有面积小。我国严格意义上的多年生人工草地的实际保有面积不足33.3万hm2,占全部草地面积的比例不到0.1%,造成冬季饲草储备不足,严重缺乏抵御自然灾害的能力。
1.2生态系统稳定性差
草地生态系统稳定性差是我国草地畜牧业面临的另一突出问题。主要体现在:牧草产量年度波动大、生物多样性降低、功能类群计量关系失衡和难以以草定畜。牧草产量年变化率一般在30%~80%,优良牧草年变化率高达60%~180%。中科院内蒙古草原生态系统定位站1979-2010年监测数据分析结果显示,封育30年、保护最为完好的羊草(Leymuschinensis)草原,其牧草产量年变化率也高达36%。夏季干旱是当前影响草地生产稳定性最主要的自然灾害类型。
1.3土壤固持能力减退
随着过去10年西部大开发“退牧还草”和“围封转移”战略的实施,我国草地生态环境趋于好转。但必须看到,这种恢复仅是植被结构与功能的部分恢复。例如,植被覆盖度和高度有所提高,但产量依然低下,以先锋植物和一、二年生杂类草为主,而生物多样性未有改善,生态系统整体功能依然未有根本改观。就草地生态系统功能的主体土壤系统而言,天然草地土壤贫瘠、沙化依然严重,地下生产力低下;土壤有机碳贮量整体没有明显变化,而土壤N库则整体继续下降,有效P养分供应明显不足;植物根系进一步表层化,细根比重增加,死亡周转加快。研究表明,土壤固持能力的恢复尚需要30~50年的时间。
2世界草地科学的新理念与新趋势
占世界陆地面积52.2%的草地生态系统是物质生产和生态服务最主要的陆地生物圈与人类活动圈,对于人类社会的生存与发展发挥着越来越大的作用。无论是现代草地生态学的发展趋势,还是全球环境问题和中国的现实状况,都要求草地生态学研究与草地畜牧业实践都要在可持续性科学的大框架下继续发展,即在可持续发展的前提下,不断提高草地的物质生产和生态系统服务能力。人类要想获得更广阔的可持续发展空间,必须树立人工生态设计和定向干预的理念,而不能一味被动地适应自然[4,5]。因此,无论是健康的、还是退化的草地生态系统,“进一步提高草地生产力,维持草地稳定性和提升草地固持能力”是当前人类社会面临的重大科学命题。
2.1草地生产力调控
生态系统中存在着各种计量关系。例如,生命物质的化学生态计量比、土壤C/N比与机械组成比、植物根冠比、植物功能群组成比,乃至整个区域的土地利用类型比、畜牧业的草畜比等等。生态系统调控的实质就是对上述各种计量关系进行调整。当前,草地生产力调控研究的重点是:如何提高牧草的总产量?如何增加优良牧草比重?以及如何增强草地抵御自然灾害的能力?长期以来,“围栏封育,依靠自然力恢复”一直是全世界普遍采用的一种恢复退化草地和提高草地生产力的技术措施[6]。然而,越来越多的证据表明,长期封育的草地,其生产力提高的幅度不到其最大潜力的46%,主要是由于植物萌发受到阻碍并导致植被更新困难等[7]。由于缺少动物采食,生态系统物200质循环和自我调节功能丧失。此外,其恢复速度缓慢,容易产生火灾,浪费生物量[8,9]。面对当前全球人口不断增长和社会物质产品需求的压力,这样的生产力调控方式显然是不切实际的。因此,亟待寻求高度人工设计和定向干预的草地生产力调控途径[10]。草地施肥的效果是毋庸置疑的,在30kg?hm-2的施N强度下,牧草产量通常可以提高30%~80%[11]。国内外研究结果均表明,长期少量施N可以显着增加禾本科优良牧草的比例,能够定向调控植物群落的植物功能群组成,主要是由于不同植物具有不同的N素利用效率和响应对策[12,13],以及提高优良牧草(例如羊草)的结实率。天然草地大面积施肥的可行性一直受到学术界和管理人员的高度质疑,主要是经济上的投入-产出比和实际操作的可行性。基础割草场的雨季施肥是一个值得研究的草地生产力调控途径,其在冬季雪灾年份发挥的作用和产生的经济效益是显而易见的。然而,这方面的研究在国内外都极其有限。通过浅耕翻、松土补播优良牧草,能够显着增加天然草地中优良牧草的比例。然而,在草地改良中其效果往往不理想,主要是由于实施的经营理念和技术细节上的问题。目前,国际上提出了适应性草地管理的科学概念[14],并进一步提出了将精准农业的发展思路引入到天然草地管理、退化草地恢复和草地生产力调控的实践中[9]。长期以来,国际上一直将草地灌丛化作为草地退化或荒漠化的一种类型。当前在全球变化背景下,需要对灌丛的生态系统功能重新加以认识。由于灌丛地下根系生物量大,木质素含量高,具有超强的固碳功能;另一方面,灌丛类多属于固N植物,根系深、吸收地下深层水能力强,在严重干旱年份仍然能够保持一定的地上生产力。在冬季大雪年份,由于其地上部高大,大部分枝条能够露出,可解决家畜的急需。在美国长期以来,一直通过保持一定比例的灌木、半灌木种类来增强草地抵御冬季雪灾的能力,特别是对于野生动物[15]。人工和半人工草地是生产力提升的主体。在我国农牧交错区发展人工草地、加强全年饲草储备,可以极大地缓解天然草地应对自然灾害(干旱、雪、沙尘暴)的饲草供应压力,发展高效优质的集约化草地畜牧业[1]。通过在不同区域建立国家战略饲草贮备基地,进行区域间、不同季节间饲草调配,能够从根本上解决草地应对灾害气候和全球变化的能力[16]。在灌溉、施肥、田间管理等集约措施下,其牧草生产能力能够超过温带天然草原[9]。在当前科技手段和综合国力明显强盛的情况下,在半干旱区大规模调水工程实施的可能性越来越大。因此需要在传统经营理念的基础上,提出具有中国特色的创新草地发展思维。由于全球人口的激增,对食物的需求将在未来50年翻番,这对食物生产和生态系统的服务功能将形成严峻挑战[17]。从被动适应和改善自然到主动的人工生态系统设计,是实现可持续性生物圈、增加地球承载力的必由之路[5]。通过人工设计,形成具有结构完善、功能稳定、信息完整及调控有效的生态系统,保证系统的健康运行和良好发展并不断调整使之日臻完善[18]。应用人工生态设计的原理与方法,进行生态-生产功能区优化布局是实现区域生态-经济-社会协调发展的新途径[19]。当前的发展趋势是通过大量的野外控制实验,研究高度人工设计和定向干预的草地生产力调控途径,为草地的可持续发展提供具体的研究实例,丰富其理论基础、完善其理论框架。
2.2草地生态系统稳定性维持
生态系统稳定性主要通过对其物质生产和生态服务功能的时间和空间格局与过程的波动程度来考察。就草地生态系统而言,主要是考察地上净初级生产力和生物多样性的季节变化和年度变化,以及群落之间、地域间以及区域间随气候和环境要素变化的波动程度和稳定性[20]。由于物种与功能群之间存在着补偿效应,乃至群落之间、地域间以及区域间通过人为调控可以形成的补偿性,构成了草地的稳定性维持机制[21]。生物多样性对生态系统生产力及其稳定性具有正效应的机制归纳为互补效应和选择效应,其中,互补效应包括生态位分化和互利效应[22];将多样性导致稳定性机制归结于平均效应、负协方差效应和保险效应[23]。国内外研究均表明,草地生物多样性导致群落的稳定性[23~25]。长期封育的草地将导致生物多样性的下降[24]。长期少量施N会导致植物丰富度的损失,使净初级生产力的年度波动增加[13,26]。放牧、刈割、火烧和少量施N能够定向调控草地生态系统的物种组成与功能类群计量关系[11]。土壤生物多样性是生态系统稳定性维持的根本。目前,对保持稳定性的草地地下生态学过程及其调控途径尚不清楚,其长期被作为一个“黑箱”来对待。土壤中生活着大量的微生物,大约只有1%的土壤微生物是可以分离培养的。对于土壤中C和N转化微生物功能类群多样性仅具有初步了解,而对于完整的土壤生物链、营养级构成及其多样性特征基本上一无所知[27,28]。草地土壤动物在稳定性维持中的作用相当关键,但这方面的研究开展极少[25,29]。
