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【转载】抵抗力稳定性与恢复力稳定性  

2016-12-06 16:46:05|  分类: 稳态与环境 |  标签: |举报 |字号 订阅

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对“生态系统抵抗力稳定性和恢复力稳定性”的辨析

中学生物学 2013年3期 何红英  

摘要 生态系统的稳定性不仅与生态系统的结构、功能和进化特征有关,而且与外界干扰的强度和。特征有关,是一个比较复杂的概念,不能片面地认为抵抗力稳定性与恢复力稳定性之间存在相反的关系。
  关键词 抵抗力稳定性 恢复力稳定性 外界干扰 生态系统
  中图分类号 Q-49 文献标识码 E
  生态系统的稳定性表现在两个方面:一方面是生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构和功能保持原状(不受损害)的能力,叫做抵抗力稳定性。另一方面是生态系统在受到外界干扰因素的破坏后恢复到原状的能力,叫做恢复力稳定性。现在许多教辅资料上还在说生态系统抵抗力稳定性和恢复力稳定性是相反的关系,也常见到图1。
抵抗力稳定性与恢复力稳定性 - 天马行空 - 天马行空的网易博客
  笔者认为这种分析是不合适的。虽然在人教版2001年的版本生物第二册书中确实有这样的原话:“对一个生态系统来说,抵抗力稳定性与恢复力稳定性之间往往存在着相反的关系。抵抗力稳定性较高的生态系统,恢复力稳定性就较低,反之亦然。例如,森林生态系统的抵抗力稳定性比草原生态系统的高,但是,它的恢复力稳定性要比草原生态系统低得多。热带雨林一旦遭到严重破坏(如乱砍滥伐),要想再恢复原状就非常困难了。”但这是以前的观点。
  现在再来看这个观点,显然是不准确的。首先人教版2007年的版本生物第三册书中已没有上述一段话,其次在人教版2007年的版本生物必修三教师参考书中还明确指出:
  生态系统的稳定性不仅与生态系统的结构、功能和进化特征有关,而且与外界干扰的强度和特征有关,是一个比较复杂的概念。生态系统的稳定性是指生态系统保持正常动态的能力,主要包括抵抗力稳定性和恢复力稳定性。
  以往认为,抵抗力稳定性与恢复力稳定性是相关的,抵抗力稳定性高的生态系统,其恢复力稳定性低。也就是说,抵抗力稳定性与恢复力稳定性一般呈相反的关系。但是,这一看法并不完全合理。例如,热带雨林大都具有很强的抵抗力稳定性,因为它们的物种组成十分丰富,结构比较复杂;然而,在热带雨林受到一定强度的破坏后,也能较快地恢复。相反,对于极地苔原(冻原),由于其物种组分单一、结构简单,它的抵抗力稳定性很低,在遭到过度放牧、火灾等干扰后,恢复的时间也十分漫长。因此,直接将抵抗力稳定性与恢复力稳定性比较,可能这种分析本身就不合适。如果要对一个生态系统的两个方面进行说明,则必须强调它们所处的环境条件。环境条件好,生态系统的恢复力稳定性较高,反之亦然。”
  对比可知,人教版2007年的版本生物第三册的说法显然更科学,也更严谨。而教辅资料上所说生态系统抵抗力稳定性和恢复力稳定性是相反的关系,是沿用人教版2001年的版本生物第二册中的说法。虽然实际中也有它适应的情况。这种说法是片面的、是不严谨的。
  笔者认为只要对生态系统稳定性的示意图进行深入理解,就能对生态系统抵抗力稳定性和恢复力稳定性进行准确辨析。生态系统稳定性的示意图如图2所示,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。T表示一个外来干扰使之偏离正常范围的大小:偏离大小可以作为抵抗力稳定性的定量指标,偏离大说明抵抗力稳定性弱;反之,则强。S表示恢复到原状所需的时间:S越长,恢复力越弱;反之,越强。TS表示曲线与正常范围之间所围成的面积,可作为总稳定的定量指标:T与S越大,即这一面积越大,则总稳性越低;反之,TS越小,则总稳定性越强。
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  人教版2007年的版本生物必修三教师参考书教学策略中谈到:“请学生比较草原、北极苔原、森林生态系统,抵抗力稳定性谁强谁弱?恢复力稳定谁高谁低?引导学生认识:一方面,不同的生态系统表现出的稳定性是不一样的;另一方面,生态系统的稳定性也取决于外界因素的影响程度。”在教学中,基于对生态系统稳定性概念的理解,加之对生态系统稳定性示意图的准确把握,笔者引导学生将森林生态系统与草原生态系统稳定性的比较分两种情况进行讨论。
  一种是同等强度干扰(图3):在外界干扰之前,森林生态系统和草原生态系统均维持在相对稳定的状态(曲线重合部分)。在同等强度的干扰下,森林生态系统(实线)偏离正常值较小,即T较小,恢复较快,即S较短;而草原生态系统(虚线)偏离正常值较多,即T较大,恢复较慢,即S较长。这些说明森林生态系统抵抗力稳定性强,恢复力稳定性也强;草原生态系统抵抗力稳定力弱,恢复力稳定性也弱,即森林生态系统的总稳定性比草原生态系统的总稳定性强。
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  另一种情况是森林生态系统和草原生态系统都破坏到3/4的程度(图4):在外界干扰之前,森林生态系统和草原生态系统均维持在相对稳定的状态(曲线重合部分),在不同强度的干扰下,两种生态系统偏离正常值的幅度相似,都破坏到3/4的程度。在这种情况下,因为草原生态系统(虚线)在相同时间内偏离正常值较大,即T较大,恢复到原状所需时间较短,即s较短,说明草原生态系统抵抗力稳定性弱,恢复力稳定性强;森林生态系统(实线)在相同时间内偏离正常值较小,即T较小,恢复到原状所需时间较长,即s较长,说明森林生态系统抵抗力稳定性强,恢复力稳定性弱。由此可见在这种情况下,抵抗力稳定性与恢复力稳定性之间存在相反的关系。
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  由此不难看出,人教版2001年的版本中“对一个生态系统来说,抵抗力稳定性与恢复力稳定性之间往往存在着相反的关系。抵抗力稳定性较高的生态系统,恢复力稳定性就较低,反之亦然。”所表示的应该是第二种情况,即在不同强度的干扰下,两种生态系统偏离正常值的幅度相似时的情况。
  例如两个版本中都有的一道课后题:同等强度干扰下,草原生态系统比沙漠生态系统恢复的速度慢。如果按人教版2001年的版本生物第二册所说,这个说法就是正确的,因为草原生态系统比沙漠生态系统抵抗力强,所以草原生态系统恢复力相对较弱。这是按不同生态系统在不同强度的干扰下,偏离正常值的幅度相似来考虑的。但这显然是与题目中所给出在同等强度的干扰下是不符合的。如果按人教版2007年的版本生物第三册所说,这个说法就是错误的,因为干扰强度相同的情况下,草原生态系统比沙漠生态系统偏离正常值小,说明草原生态系统抵抗力强;草原生态系统恢复到正常值所需时间较短,说明草原生态系统恢复力强。由此可见草原生态系统相对于沙漠生态系统抵抗力稳定性和恢复力稳定性均较强,即生态系统的总稳定性较强。
  综上所述,直接将抵抗力稳定性与恢复力稳定性相比较,本身这种分析就不合适。如果要对一个生态系统稳定性的两个方面进行说明,首先要考虑不同生态系统外界因素的影响程度,其次还要考虑不同生态系统所处的环境条件。片面地认为抵抗力稳定性与恢复力稳定性之间存在相反的关系,抵抗力稳定性较高的生态系统,恢复力稳定性就较低,反之亦然。这种想法不仅不合适、不准确,也不严谨、不科学。

同等到强度干扰下,草原生态系统比沙漠生态系统恢复的速度慢。这句话对吗?

在以往的老教材中,说到生态系统的抵抗力稳定性与恢复力稳定性之间一般呈相反的关系,但这句话在人教板的新教材中并没有提及。为什么呢?在教参中解释了这个问题。原来生态系统的稳定性不仅与生态系统的结构、功能和进化特征有关,而且与外界干扰的强度和特征有关,是一个比较复杂的概念。生态系统的稳定性是指生态系统操持正常动态的能力,主要包括抵抗力稳定性与恢复力稳定性。

    以往认为,抵抗力稳定性与恢复力稳定性是相关的,抵抗力稳定性高的生态系统,其恢复力稳定性低。也就是说,抵抗力稳定必与恢复力稳定性一般呈相反的关系。但是,这一看法并不完全合理。例如,热带雨林大都具有很强的抵抗力稳定性,因为它们的物种组成十分丰富,结构比较复杂;然而。在热带雨林一定强度的破坏后,也能较快地恢复。相反,对于极地苔原,由于其物种过于单一,结构简单,它的抵抗力稳定性很低,在遭到过度放牧、火灾干扰后,恢复的时间也十分漫长。因此直接将抵抗力与恢复力稳定性比较,可能这种分析本身就不合适。如果要对一个生态系统的两个方面进行说明,则必须强调它们所处的环境条件。环境条件好,生态系统的恢复力稳定性较高,反之亦然。

    在课后练习中有一道判断题:同等到强度干扰下,草原生态系统比沙漠生态系统恢复的速度慢。这句话是错的。许多人不理解。按以往的结论去分析,这句话就是对的。因为草原与沙漠相比,物种多,所以抵抗力高,恢复力低。这是对问题孤立分析的结果,而没有考虑到干扰的程度和它们所处的外界条件。草原的环境条件较沙漠优越,所以,恢复力稳定性高,恢复快。野火烧为尽,春风吹又生,就是对它草原恢复力的一种最好的诠释。沙漠严重缺水,风沙大,生态环境恶劣,恢复起来很难,治理沙漠是一个世界性的难题,它耗时长,效果不显著。沙漠的抵抗力稳定性差,恢复力稳定性也差,恢复所需的时间极长。

生物多样性程度高,生态系统的抵抗力稳定性一定就强?

生物群落的营养关系越复杂可以说明生态系统的稳定性越高,反过来,稳定性越高不能说明其营养关系越复杂,其稳定性还与群落结构、功能等有关。

生物多样性程度高,并且营养结构复杂才会使生态系统的抵抗力稳定性强 。生物的多样性程度高并不代表其营养结构复杂,生物的多样性程度高只是代表了生物的种类多,若其中不存在捕食与被食的关系,那么食物链依旧是单一不变的,那么其生态系统的抵抗力稳定性就不一定变强了。

高山草甸生态系统和湿地生态系统属于什么生态系统?

湿地的定义是湿地指不问其为天然或人工、常久或暂时性的沼泽地、湿原、泥炭地或水域地带,带有或静止或流动、或为淡水、半咸水或咸水水体,包括低潮时水深不超过六米的水域。,所以湿地总体来说应该属于陆地生态系统,但当你研究的是海洋生物,其栖息地在低潮时水深不超过六米的水域中,那么你就要把它和海洋生态系统联系起来研究,把这个栖息地按照海洋生态系统来研究。

草甸(meadow)在适中的水分条件下发育起来的以多年生中生草本为主体的植被类型。草甸与草原的区别在于草原以旱生草本植物占优势,是半湿润和半干旱气候条件下的地带性植被;而一般的草甸属于非地带性植被,可出现在不同植被带内。在湿润气候区,草甸可以伴同针叶林或落叶阔叶林出现,草甸可以分布在山间低地;尽管草原带和荒漠带的气候干旱,大气降水不足,但在地表径流汇集的低洼地和地下水位较高之处仍可形成草甸。在热带、亚热带和温带的高山地区还能形成高寒草甸。因此,北自欧亚大陆和北美洲、冻原带,南至南极附近的岛屿上均有草甸出现。不过,典型的草甸在北半球的寒温带和温带分布特别广泛。草甸在中国主要散布于东北、内蒙古、新疆和青藏高原,类型多样,尤其是青藏高原上大面积的高寒草甸是中国植被的特点。

新教材中课后有一个问题:水域生态系统在遭到严重破坏后,恢复较快的是( ),恢复较慢的是( );陆地生态系统中抵抗力稳定性较强的是( ),较弱的是( )

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