時間：2023-07-02 08:23:58
緒論：在尋找寫作靈感嗎？愛發表網為您精選了8篇生態系統的穩定性的概念，愿這些內容能夠啟迪您的思維，激發您的創作熱情，歡迎您的閱讀與分享！
關鍵詞：生態工業園區；穩定性；人工生態系統
中圖分類號：F406.9 文獻標志碼：A 文章編號：1673-291X（2013）21-0289-04
一、人工生態系統穩定性
穩定性是生態系統結構和功能中一個至關重要的特性，直接決定了生態系統的存亡，是生態學中最受關注的焦點。關于穩定性，Pimm [1]（1991）總結出生態系統的穩定性定義至少有45種之多，基本上都是從自然生態系統的角度出發的。
事實上，還有另外一類與工業生態系統更為接近的，即人工生態系統。人工生態系統是在人類頻繁干預下形成的，具有明顯的社會性、綜合性和易變性等特點。（1）社會性是指人工生態系統與社會制度、經濟條件及人類科學水平等密切相關，其結構與功能都要受到人類的干預。（2）綜合性是指人工生態系統中自然因素和人為因素錯綜復雜、多種多樣，導致其結構和功能是復雜的、綜合的。（3）易變性是指人工生態系統的自我調控能力很差，容易受到環境因素及人類活動的影響，系統有很大的不穩定性；但新的平衡也很容易在人類的干預下再次形成。因此，人類對其穩定性進行調控是非常必要的。
馮耀宗 [2]（2002）對于自然生態系統和人工生態系統的穩定性研究的側重點做了總結，主要體現在以下三個方面：（1）人工生態系統是以人工播種、種植、栽培、管理直至收獲這種連續不斷的“動態”過程的反復進行來反應系統的穩定性，并非“靜態”地保持在（或稱恢復到）某一固定的平衡點。動態平衡是相對的、暫時的和有條件的，自然的或人為的因素都有可能打破這種平衡，產生一系列的連鎖反應，直至新的平衡被建立。因此，“靜態保持”和“動態反復”是自然生態系統和人工生態系統穩定性研究中最本質的區別之一。（2）自然生態系統穩定性的研究主要是針對系統結構的穩定；人工生態系統的結構，比如系統中種類的多少、種群密度和層次布局等，主要是受人的控制。所以，人工生態系統穩定性的研究，主要針對的不是系統的結構，而是系統的功能。人工生態系統對結構的研究，其出發點也是為了維護系統功能的正常發揮。（3）自然生態系統中穩定性的描述常用易變性、恢復力、脆弱性和可靠性等，這些概念不宜用來概括人工生態系統的穩定性。人工生態系統的穩定性概念應當要體現出動態的、發展的、整體的及因子間相互聯系等主要特點，一般用系統運動效率、抗性、生物與非生物各要素之間相互作用等來描述系統動態平衡狀況的綜合特性。
出于人工生態系統與自然生態系統在穩定性上側重點的不同，對人工生態系統穩定的考量指標也不同于自然生態系統的“抵抗力”和“恢復力”指標，而主要采取系統生產力動態、系統抗干擾能力和系統環境動態三個指標，分別體現人工生態系統的運動效率、抗性和生物與非生物各要素間相互作用的不同特性。
系統生產力動態指的是在一定時期內生產力的變動狀況。人工生態系統的生產力是社會資源與自然資源的利用效率，不僅取決于資源的輸入數量，還必須考慮資源的轉化效率。生產力穩定或繼續增長的評為高；基本穩定，時有下降情況的評為中；動蕩不定且有明顯下降的評為低。與自然生態系統有所不同的是，人工生態系統的生產力更側重其經濟價值，也稱為“經濟生產力”；經濟生產力是人工生態系統中最有價值的生產力指標。
系統抗干擾能力指的是系統抵抗自然災害的能力。幾乎所有有關生態系統穩定性的研究中，都涉及到抗干擾這一指標。傳統的干擾定義主要是指使生態系統的結構或功能特征產生突然變化，而對生態系統的平衡狀態造成擾亂的非常規事件。一般與干擾相關的術語包括抵抗力、恢復力、彈性等，都是針對自然生態系統的。對于人工生態系統，更多的是采用在干擾前后生物量與生產力的變幅、種群數量的變動和多樣性指數的變化等指標作為系統抗干擾能力的度量。
系統環境動態指的是系統內部的環境因系統結構的改變而改變的狀態。如果向良性方向轉變，說明系統穩定性高；如果向惡性方向轉變，說明系統穩定性差。在已有的系統穩定性的研究工作中，極少有系統內部的環境狀況和系統穩定性之間相互關系的研究。但是，從動態的、長期的角度來看，系統對環境的反作用可視為系統穩定性的一個重要方面。
二、生態工業園區的穩定性指標
生態工業園區是典型的人工生態系統，盡管其基本的理論基礎源于自然生態系統的循環理念，但其建設與發展過程中人工的痕跡隨處可見，甚至絕大部分生態工業園區完全就是人工設計下的產物。因此，生態工業園區的穩定性應更多地從人工生態系統的視角來考量。
首先，由人工規劃、建設并在人工管理下運行的生態工業園區，其穩定性是通過園區不間斷地運行以獲取收益的動態過程來反應的，不可能以“靜態”的狀態保持在某一平衡點上。
其次，大多生態工業園區是新建或改造而來，園區中的企業數量與種類受人工控制，因此，其結構的穩定性并非生態工業園區的終極目標。相對于自然生態系統，生態工業園區的穩定性更多地體現在其功能的穩定性上，包括生產功能和環境功能等。
第三，生態工業園區區別于傳統工業園區的最本質特點在于其對環境的不破壞，甚至是改善上，也即園區與環境之間的良性互動。
因而，生態工業園區的穩定性實際上是一類人工生態系統的穩定性的問題，除了一般所論及的抵抗力，經濟生產力和系統的環境動態也是其穩定性極其重要的方面。
（一）抗干擾能力
生態工業園區的抗干擾能力，這一點幾乎所有關于生態工業園區穩定性的研究中都有所體現，指的是生態工業園區在受到干擾后保持當前穩定狀態的能力，主要是抵御各類風險的能力。盡管“干擾”有的時候并不都是負面的，比如新的激勵措施出臺和新技術出現等，可能會促進生態工業園區向更穩定的方向演進。但就目前來說，全世界的生態工業園區無論結構或功能都處于比較脆弱的初級演替階段，所面臨的更多的是受到干擾時生態工業園區中生態工業鏈運行不穩定甚至是整個園區可能遭受解體風險的情形。
生態工業園區的干擾主要來自兩個方面，即來自政策的干擾和來自市場的干擾。
1.政策干擾。由于生態工業園區的發展不過二十余年的時間，還是新生事物。因而，針對生態工業園區的政策體系仍在不斷的完善之中，對園區的發展也造成了程度不同的沖擊。有的政策可能促進園區的穩定性，而有的政策可能適得其反。比如說，現行的政策體系中，大多生態工業園區為了維護環境效益而將污染性項目拒之門外，事實上，污染性項目往往可為下游企業提供大量的廢棄物，成為構建生態工業鏈的主體企業，更能體現生態工業園區中廢棄物減量化帶來環境效益的含義。因此，“污染”這一概念在生態工業園區中的內涵與傳統概念有所不同，現有的環境政策如排污收費、污染物配額分配等，可能適用于生態工業園區的建設初期，但因為對構建生態工業鏈可能產生障礙，所以不太適用于生態工業園區的成熟時期，即有可能阻礙生態工業園區向更穩定的方向演進。
2.市場干擾。生態工業園區無論是區內企業間的廢棄物利用，或是區內與區外的企業間行為，都要受到市場的影響。區內企業間之所以通過廢棄物利用結成生態工業鏈，大多出于成本或收益的考慮，受市場的引導；企業進行區外活動，也是為了在市場中實現其經濟利益。因而，市場的波動很容易對園區內企業產生影響。若園區內企業是獨立經營的，則市場的沖擊僅限于企業本身；然而，園區內企業因著利潤最大化的驅使，相互因廢棄物或能量的利用結成了關系復雜的鏈網結構，位于生態工業鏈中的某一節點的區內企業受到沖擊后，則這一沖擊將沿著鏈條傳遞，導致整個工業鏈的不穩定[3]。尤其當生態工業園區內的主導企業受到市場的深度干擾時，園區的穩定性將受到嚴重的挑戰。
所以，生態工業園區的“抗干擾能力”，是園區穩定性的一個非常重要的方面。
（二）經濟生產力
經濟生產力是各種有形要素與無形要素構成的經過復雜的非線性的相互作用和協同而構成的一個系統；這一系統是開放的具有動態屬性的體系。生態工業園區中企業通過各種要素的結合和“資源—廢棄物—再生資源”的周期式循環往復的動態生產模式下反復運行，不斷獲取收益，實現其功能。
一般說來，經濟生產力系統的功能主要有四個方面[4]。首要的是經濟功能，表現為推進企業、地區或全球經濟能力提高、產品與勞務增長、經濟結構優化或是產業升級等等；二是組織管理創新功能，即推進企業組織和社會組織形式的變化與發展；三是技術創新的功能，即能推進技術創新、研究與開發；四是社會，即能推進經濟的民主化、社會化和大眾化，改善社會關系。
對生態工業園區的定義，不同的學者在表征經濟生產力上有不同的側重點。
Lowe[5]的定義為：一個由制造業和服務業組成的企業生物群落，它通過包括能源、水、原材料這些基本要素在內的環境與資源方面的合作和管理，來實現生態環境與經濟的雙重優化和協調發展，最終使該企業群落尋求一種比每個公司優化個體表現就會實現的個體效益之和還要大得多的群體效益。Lowe的定義強調通過對環境與資源等方面的創新式組織和管理，使企業群落實現更大規模的效益。這種創新式管理模式，主要是基于能源、水、原材料等基本要素的合作，需要有技術方面的強而有力的支持，必然促進技術的創新、研究與開發，同時將促進產業結構基于技術進步而帶來的優化，最終導致社會經濟發展模式的變革。
R.Cote和 J.Hall[6]則認為生態工業園區是一個能保存自然與經濟資源的工業系統，可減少生產、物質、能源、保險或賠償及處理處置等成本費用及責任，并能改善營運效率、質量、工作人員健康及公眾形象，且提供企業通過使用或販賣廢棄物，來增加企業收益的機會。Cote和Hall的定義更強調經濟功能的實現，兼顧社會。
美國總統可持續發展委員會[7]將生態工業園區定義為：園區產業間彼此相互合作，并與地方小區有效率地分享資源（信息、物質、水、能量及公共建設等）與服務，以獲得經濟利益及環境質量，并提高人力資源對于當地商業與社會的公平性；園區通過規劃來進行物質及能源交換，形成產業共生的系統；同時尋求能源及原料使用的最小化，并推動廢棄物減量化等環保行動，來建立持續的經濟、生態和社會的關系。這一定義對生態工業園區作為經濟生產力系統的功能表述得相當完備，產業間的合作及園區與地方間的資源分享、能源與原料使用的最小化和廢棄物減量化等，是為了獲取更大的經濟效益和改善環境質量，需要技術的支持，必然促進技術的研究與開發，推進技術創新；同時這一新的經濟發展組織模式也必將對社會關系和觀念等造成沖擊，推進社會向前發展。
盡管生態工業園區的定義遠不止上述所列，但無一例外地經濟功能都是生態工業園區追求的首要目標。堪稱典范的卡倫堡生態工業共生體系中，1995年因上游企業Asnaes 發電廠原材料的改變，導致下游企業GyProc石膏廠的利益受損，最終出現了不穩定跡象[8]；直至Asnaes 發電廠改進其設備，使園區正常運行得以維持，才解決了這一問題，避免了更進一步危機的產生。可見，經濟利益是生態工業園區穩定運行的首要驅動力。
提高經濟能力、促使產品與勞務的增長是任何工業園區必然追求的基本經濟功能，但有意識地將實現經濟優化和產業升級當作主要經濟功能來對待，是生態工業園區在尋求經濟功能時區別于其他園區的重要特征。同樣，在推進組織管理創新、技術創新及在社會的實現上，生態工業園區較之傳統工業園區顯然也具有更強的主動性及自覺性。在管理方面，生態工業園區的主要影響在于它對傳統企業把全部精力集中在銷售產品的管理方式提出了質疑；要求企業間不僅僅是競爭關系，還應該是伙伴關系，以保證資源最優化利用的管理合作，因而對傳統的管理科學在企業間激烈競爭的背景下樹立的相互競爭的信念提出了挑戰。
如若生態工業園區能持續地實現其作為經濟生產力系統的各項功能，則園區是穩定的；經濟生產力是生態工業園區的最重要的衡量因素，“經濟生產力”是這一人工生態系統中最有價值的指標之一。
（三）環境效益
任何經濟系統都是開放的系統，系統從外界獲取資源和能源，經過生產加工，向市場輸出產品或服務，同時向環境輸出廢棄物和副產品。所謂環境效益，是指產品或服務的價值與環境影響（即原材料、能源的使用和廢棄物的排放）的比值，也可定義為產品或服務價值的增加與環境影響的增加的比值，是對經濟和環境狀態的客觀描述[9]。環境效益從經濟盈余的角度來衡量環境績效，強調提高經濟效益的同時保證環境效益同步增長，是經濟效益與環境效益協調發展的體現。
傳統經濟采取從外界大量獲取資源與能源、向環境大量排放廢棄物的發展模式，產品與服務的原料和能源消耗強度大，環境效益差，經濟發展難以為繼（如圖1所示）。從熵理論的角度來看，傳統經濟發展模式一方面耗費大量的資源與能源，另一方面排放的廢棄物和副產品又對環境造成巨大的破壞，經濟與環境之間的矛盾日益加劇；系統與環境之間通過大量的物質與能量交換，引起系統熵的急劇增加，導致經濟系統向崩析的方向演替。
生態工業園區是模仿自然生態系統，依據工業生態學原理和循環經濟理念設計建立的一種新型工業園區。園區內企業眾多，按照在整個工業生態系統中所起的作用不同，各企業群體可以分為資源生產者企業（生產者）、加工生產者企業（消費者）和分解者企業三種類型。生產者企業包括物質生產者和技術生產者。物質生產者是指用基本原料生產直接消費品或初級產品的企業；技術生產者指提供無形的技術支持，不以可見的物質產品為目標的企業。消費者企業指主要使用初級產品、其他企業生產過程的副產物或廢棄物為原料，生產中間產品及最終產品的企業。分解者企業主要是對生產過程的副產物和廢棄物進行加工，或從中提取有用物質，提供給其他企業作為原料。
生態工業園區采用從外界獲取有限的資源與能量、向環境排放有限的廢棄物與副產品的發展模式，物質與能量在系統內不斷循環利用，以實現“物質減量化、能源梯級利用和廢棄物最小化”，使經濟與環境形成良性的動態過程，是可持續的發展模式；產品與服務的原料和能源消耗強度小，環境效益好（如圖2所示）。盡管系統與環境之間的物質與能量交換也會使系統的熵增加，但生態工業園區的“物盡其用”的運營模式使得系統所增加的熵值遠小于傳統經濟發展模式；同時，園區發展帶來的經濟增長、科技進步、技術創新等為解決環境問題提供了資金、技術和設備等物質條件，成為生態工業園區的負熵來源。當負熵流足夠強，就能抵消園區內部的熵增加值，并使其向更高的穩定狀態演替。
因而，環境效益是生態工業園區區別于一般園區的最重要指標，表征的是生態工業園區的“環境動態”，環境效益好，說明系統環境向良性方向轉變，園區穩定性強；環境效益降低，說明系統環境向惡性方向轉變，園區穩定性也降低。
綜上所述，生態工業園區穩定性是指在一定時期內，系統在遭受干擾的情況下維持其經濟生產力與環境效益的能力。區別于一般的生態工業園區穩定性的定義之處在于，此定義除了抗干擾能力之外，還以相對具體的“經濟生產力”和 “環境效益”為指標，而非一個對 “回復到穩定狀態”的抽象描述，因而具有更現實的指導意義。
參考文獻：
[1] Pimm S.L.The Balance of Natural[M].Chicago：University of Chicago Press，1991.
[2] 馮耀宗.人工生態系統穩定性概念及其指標[J].生態學雜志，2002，（5）：58-60.
[3] 李艷雙，于樹江，王軍花.生態產業鏈穩定性因素分析及管理對策研究[J].河北工業大學學報，2008，（5）：48-53.
[4] 王敏.現代生產力的系統性、運行機制及宏觀調控[J].中國經貿導刊，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.
分析近年來各地高考試題，不難看出，本部分的考點分布有如下特點：
常考點：生態系統中不同成分的判斷；結合食物鏈與食物網考查種間關系與不同營養級數量的變化；能量流動的定性分析和定量計算；結合碳循環圖解考查物質循環問題及光合作用與呼吸作用等必修知識；生態系統穩定性的分析與應用；生態系統的信息傳遞。
稀考點：生態系統的概念與類型、制作生態瓶實驗。
【命題展望】
上述常考點幾乎是必考內容，選擇題和非選擇題的形式都可能出現。以本專題知識為背景，結合圖表考查提取并處理信息的能力、設計和分析實驗的能力是本部分命題的常態。其中，生態系統成分分析、營養級數量的變化、能量流動過程分析、生態系統穩定性分析最可能以簡答題的形式出現，信息傳遞作為新增內容，以選擇題考查的可能性較大。
【方法點津】
一、理順和領悟好教材
本章教材的編排是按照結構功能特點結果的體系進行的。
結構：生態系統的結構（第一節）；
功能：能量流動（第二節）和物質循環（第三節）；
特點：信息傳遞（第四節）。
結果：具有穩定性（第五節）
本章各節之間及本章與其他章節間的關系，可用必修一中學習過的生命系統的結構層次的思想來統領：
遵循同一條主線“生物個體（必修三第一、二、三章）種群、群落（必修三第四章）生態系統（必修三第五章）生物圈（將要學習的必修三第六章）”。
二、要注意前后知識的適度聯系和遷移
本章可進行聯系、遷移的知識點較多，如食物鏈中的營養級其實就是由多個種群組成的。每個個體生命活動的調節遵循個體調節的規律，而營養級中種群的調節則與種群與群落的調節有關。在細節方面，關于生態系統中的反饋調節這一重難點，可聯系如下內容進行發散：下丘腦分泌的促甲狀腺激素釋放激素和垂體分泌的促甲狀腺激素與甲狀腺激素的關系；呼吸中樞的興奮性與血漿中CO2濃度的關系；血漿滲透壓大小與抗利尿激素濃度的關系；血糖濃度與胰島素及胰高血糖素濃度的關系。關于碳元素的循環，可聯想到的生理過程是光合作用與呼吸作用，相應的細胞結構是葉綠體和線粒體。該過程中，細菌既可以是生產者，如硝化細菌；可以是消費者，如新鮮蘋果表面的酵母菌；可以是分解者，如枯草桿菌。
三、加強圖文轉換能力的培養
本章中許多知識或原理，如生態系統中各成分的關系、能量流動過程及其計算等均蘊藏了大量的信息，可用圖、表、曲線等形式進行直觀表示，在分析圖形時要注意轉換與延伸，從而準確解讀其中的信息。本部分內容常見的圖解有：概念圖（又可以分為括號式的、圓圈式的、箭頭式的等）；種間關系示意圖；種群數量變化圖；生態系統中食物鏈（網）圖、能量流動圖、物質循環圖、兩種穩定性的關系圖、典型生態系統結構圖、生態農業設計圖等。
聯系方式：胡小勇（曲岸），；QQ：472275060
教學設計概述
思路概述
《普通高中生物課程標準》提出“注重使學生在現實生活的背景中學習生物學”，倡導學生在解決實際問題的過程中深入理解生物學的核心概念，并能運用生物學的原理和方法參與公眾事務的討論或作出相關的個人決策。《生態系統的組成成分及其相互關系》，就是通過有效使用信息技術來實現上述課程理念的教學設計和實踐。
本教學內容是上海市高中生命科學高二年級第二學期《生態系統》（教材《生命科學》，上海科學技術出版社）中的第一單元。由于本校高二學生已經接受過信息技術課程教學，能夠熟練地操作電腦并掌握了概念圖軟件Mindmanager的使用方法，同時還具備一定的分析問題、解決問題能力，因此將教學設計思路定位為“基于信息技術的分組自主學習”。依據課程標準針對核心問題“生態系統的成分及它們之間的關系”，把學習設置在有意義的問題情境中（設計一個微型生態系統，讓其維持一定時間的運轉）。通過讓學生合作解決真實問題，來學習隱含于問題背后的生物科學知識，形成解決問題和自主學習的能力。教學設計還特別強調關注學生對設計實驗、分析實驗現象和改進實驗過程的體驗，從而理解“非生物的物質和能量、生產者、消費者、分解者、生態系統”等教學重點和難點。
學習目標
知識和技能：掌握生態系統的概念與成分，及各成分在生態系統中的重要作用；認識影響生態系統穩定性的因素；培養學生的觀察能力；培養學生設計實驗、科學分析實驗和預測結果的能力。
過程和方法：引導和組織學生使用Mindmanager工具軟件開展自主學習和協作探究。
情感、態度和價值觀：學生首先通過自己動手制作生態瓶并分析維持其平衡的必要條件，認識到對于一個生態系統來說，非生物成分和生物成分是缺一不可的。其次，通過了解美國生物圈II號失敗的教訓，認識到地球是我們唯一的家園，每個人都有責任保護地球，人類的一切活動都要遵循生態平衡的客觀規律。
教學過程設計
教學內容包括“認識生態系統的成分和功能”、“分析地球之外是否有適合于人類居住的生態系統”兩部分，共設計了三個探究活動。我們采用概念圖軟件Mindmanager，將學習活動建構繪制成一個可擴展的動態結構支架，如圖1所示。在學習過程中通過按步驟展開概念圖，可以獲取學習資源，生成知識，解決問題。在每個活動中，都設計了有意義的問題情境，逐層遞進，從而有效地落實教學目標。
圖1 基于Mindmanager的教學活動框圖
活動1：通過觀察微型生態球和Flash課件，初步認識生態系統有哪些成分和它們之間的關系。達成知識目標“掌握生態系統的成分及各成分的重要作用”、達成能力目標“細心觀察，發現問題”。
活動2：通過模仿設計生態瓶并思考如何讓它維持的時間更長久，進一步深入認識生態系統的成分和它們之間的關系，初步認識到這是維持生態系統穩定性的基礎。達成知識目標“認識影響生態系統穩定性的因素”，達成能力目標“設計實驗、分析實驗現象和改進實驗”。
活動3：通過分析生物圈II號失敗的原因，引導學生認識到“遵循生態規律，保護地球，保護環境，保護野生動植物資源，就是保護人類自己”，逐步樹立人與自然和諧共處的理念。達成情感目標“地球是人類唯一的家園，人類的一切活動都要遵循生態平衡的客觀規律”等。
在教學過程中，應用到的教學資源和材料主要包括：供學生自主學習參考的學案；Mindmanager學習概念圖、Flash課件、PPT課件、數字圖片，以及中國科普網絡資源等。
學生活動：觀察研討
教師播放Flash課件，讓學生觀察風靡歐洲的生態球，如圖2所示，激發學生思維：“為什么完全密閉的玻璃球中的小蝦能自由自在地生活？”
圖2 生態球
學生觀察生態球由哪些材料做成，然后歸類。
有了這些材料，生態球是如何運轉的？（觀看兩個Flas，得出結論）
通過活動，學生概括出生態系統的成分及各成分的作用，明確生態球能夠運轉的原因。
學生活動：模仿實驗
學生模仿生態球，自主嘗試動手做一個微型生態系統，同時思考：“如何讓它維持的時間更長久？”
學生交流分享，通過比較不同的實驗設計方案，推選出最佳組合方案。
師生共同總結，概括出生態系統的概念。
學生活動：展示交流
學生代表作PPT展示：了解為了試驗人類離開地球能否生存，美國建造了完全封閉的“生物圈II號”實驗基地，如圖3所示。它是一個更大型的模擬生態系統，從成分上看，什么都不缺，但是最終這個計劃失敗了。
圖3 生物圈II號
應用所學的生物原理思考和交流：你從“生物圈II號”的失敗中得到了什么啟示？ 總結經驗教訓：人類在茫茫宇宙中只有地球這一處家園，地球不是實驗室，我們輸不起，只有善待和保護她才是我們真正的出路。
課堂實施效果
關鍵詞：生物；特點；記憶
“生物”從字面意思理解，“生”即為“活”，則生物即為有生命的、活的物體。那么，生物學這門課研究的即為自然界有生命的、活的物體。如何區分活物與死物呢？最根本的區別在于有無新陳代謝，即有無化學反應的發生。
“知己知彼，百戰不殆。”生物學這門課有什么特點呢？因為生物學研究的是自然界中有生命的物體，且這些生物體特性不以人的意志為轉移，是客觀存在的。我們人類只能夠去探索、發現、認識其特點，然后加以利用，所以我們學習時，只能去記憶，而不能臆想、創新，對生物體的一些特點隨意捏造。例如，豆科主要特點為：葉常為羽狀或三出復葉，有葉枕；花冠多為蝶形或假蝶形；雄蕊為二體、單體或分離，子房上位，莢果。而不是別的。
什么是記憶呢？記憶等同于背誦嗎？背誦，是指將一些知識機械記住，而記憶是在背誦的基礎上將雜亂無序的知識經過理解、聯系、融會貫通，最終綜合成為有序的知識框架。
那么，要如何記憶呢？
一、要反復看書
看書時，要特別注意書中的標題、藍體字、黑體字間的相互關系。例如，必修3第五章《生態系統及其穩定性》下設五節內容，第一節《生態系統的結構》，第二節《生態系統的能量流動》，第三節《生態系統的物質循環》，第四節《生態系統的信息傳遞》，第五節《生態系統的穩定性》。第一節介紹生態系統結構，第二、三、四節介紹了生態系統的三個功能，即一至四節從結構和功能介紹了生態系統，第五節介紹了生態系統穩定性的維持，這樣節的設置和章題目間關系就清楚了。再如，《生態系統的結構》這一節，藍體字――生態系統的范圍介紹生態系統的定義；黑體字――生態系統具有一定的結構下包括生態系統的組成成分和食物鏈、食物網兩個標題。而我們知道，生態系統的結構包括生態系統的組成成分和營養結構（食物鏈、食物網），這樣每節小標題的設置和節題目間關系就清楚了。
二、單純從字面意思來理解記憶某些基本概念
例如，在減數分裂過程中，原細胞―初級母細胞―次級母細胞―/卵細胞/極體這幾個概念，原細胞不具備減數分裂能力，經過間期后，形成能分裂的母細胞，這個細胞因為要經過兩次分裂，才形成最終的子細胞/卵細胞/極體，所以此時的細胞相對于/卵細胞/極體而言是第一位母親，減二時期是生成/卵細胞/極體的第二位母親，即初母和次母。
三、利用流程圖和“拍照”結合的方式來記憶
例如，有絲分裂和減數分裂過程，我們可以只看圖片，觀察圖片中細胞中的結構，即可清楚各個時期特點和染色體、DNA、姐妹染色單體的數量變化。清楚之后，可以把這些圖片像拍照片一樣印在腦海里，需要哪張，就將哪張調出來。
四、利用比較分析的方法
例如，在上面的例子中，還可以將兩種分裂方式放在一起進行比較分析，這樣可以更加深印象。當然，上面的這些方法都和我們最基本的機械背誦分不開的，雙管齊下，才可對課本知識有很好的把握。
如果要對知識有更深刻的記憶，就需要強化記憶。“知識運用得越多，記憶就越深刻”，主要是多做題，多總結，多積累。
為了有效地做題，對于選擇題，每個選項都要弄明白，每個知識點不清楚的及時翻書；對于大題，一定要先思考和寫，再對答案，力求表達標準、準確。做了很多題，要助理梳理、總結、積累。
對于大題，還要多記一些經典題目。因為大題是對某一塊知識的綜合，記一個經典題目，即可對此塊知識有總體認識。
最后，需要學生的信心和恒心，只要持之以恒地堅持下去，一定可以把生物這門課學得很好。
參考文獻：
關鍵詞 試題 分歧 剖析 結論
中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：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寧夏卷第31題第（4）問：當受到外界的輕微干擾（水體輕微污染）后，經過一段時間，該生態系統可以恢復到原來的狀態，說明該系統具有_____。對于這道高考題，很多人持有不同的觀點，有人說由于輕微污染，隨時間推移，該生態系統又逐漸正常了，說明該生態系統沒有遭受到破壞，是抵抗力穩定性起了作用。也有人認為生態系統已經遭到了破壞，是生態系統遭到破壞后又重新恢復到原來狀態，應該是恢復力穩定性起了作用。那究竟是抵抗力穩定性起了作用，還是恢復力穩定性起了作用呢？
在新舊兩套教材中該考點有不同的論述。人教版全日制普通高級中學教科書（必修）生物第二冊中關于該知識點的描述是：生態系統穩定性包括抵抗力穩定性和恢復力穩定性，其中抵抗力穩定性是指生態系統抵抗外界干擾并使自身的結構和功能保持原狀的能力。原因是生態系統自身有一定的自動調節能力。這方面的實例很多，例1：一塊草地發生了輕微的病蟲害，通過生態系統內部的食物鏈和食物網中的捕食者和被捕食者之間的食性關系調整，一段時間后這片草地又恢復了原來的狀態。例2：一個池塘受到輕微的污染，能通過物理方面的沉降、化學和微生物方面的分解等形式的作用，短時間內恢復原貌。恢復力穩定性是指在生態系統遭到外界干擾因素的破壞以后恢復原狀的能力。這方面實例有，例1：在某草原發生了火災，植物幾乎損失大半，動物也絕大多數逃離，但轉年草本植物就又大量生長出來，其他的動植物也很快恢復原來的數量。例2：在河北、河南和山東三省由于干旱多次發生過蝗災，蝗災導致農田和草原遭到嚴重破壞，損失慘重，有時農田絕產。轉年蝗災消失，農田及草原也基本恢復正常。在生態系統中，抵抗力穩定性與恢復力穩定性之間的關系一般是相反的。恢復力穩定性高的生態系統，抵抗力穩定性就較低。例如一片草地生態系統由于生物數量和種類有限，故他的抵抗力穩定性要比一片生物數量和種類繁多的森林生態系統的抵抗力穩定性低。但是一片草地生態系統的恢復力穩定性要比一片森林生態系統的恢復力穩定性高。
在人教版普通高中課程標準實驗教科書必修3《穩態與環境》中，關于生態系統穩定性的論述是，生態系統具有保持或恢復自身結構和功能相對穩定的能力，叫做生態系統的穩定性。生態系統之所以能維持相對穩定，是由于生態系統具有自我調節能力。這方面的實例有，例1：在2008年5月12日汶川地震出現了大量的山體滑坡，植被大量被破壞，動物無棲息之地大量逃離或死亡。時至今日3年多的時間已經過去，山體滑坡處的植被基本恢復，各種動物也開始出現，整個生態系統逐漸恢復起來。例2：在2012年1月15日廣西龍江河河水出現重金屬鎘污染現象，重金屬鎘超標80倍，但經歷了25天的河水稀釋、物理沉降、化學分解和微生物的分解等作用，在2月8日通過河水重金屬鎘含量檢測為0.003mg/l，符合國家規定的標準。例3：火山噴發時噴發出的巖漿所形成的熔巖臺地，時間過去了幾百年，有的地段恢復了原有的生態系統面貌，但有的地段還是沒有出現植被，仍然是寸草不生的熔巖臺地。通過上述實例說明，生態系統在受到不同程度的外界干擾（破壞）后，其恢復速度與恢復時間是不一樣的。如果輕微干擾（破壞），通過自身的調節能力，可以很快恢復到接近原來的狀態；如果被重度干擾（破壞），自身的調節能力已不足以恢復大部分干擾（破壞），這樣生態系統恢復原貌就需要相當長時間，甚至有的地方就需要靠初生演替和次生演替來重新形成新的生態系統了。
在兩套教材中有關該知識點的最大變化就是在新課標教材中，首先闡述生態系統能維持相對穩定，是因為生態系統的自我調節能力。由于生態系統內動物、植物種類的豐富度不同，食物鏈和食物網的復雜程度差別很大，因此生態系統本身存在著或大或小的自我調節能力。再詳細分析2010寧夏卷第31題第（4）問提到的當受到外界的輕微干擾（水體輕微污染）后，經過一段時間，該生態系統可以恢復到原來的狀態，具體凈化過程是如何進行的，下面主要從物理、化學、生物三個方面來闡述：（1）物理方面的凈化，由于河水在流動過程中能將溶在水中的污染物質，隨著河水的推流而有效的被稀釋，稀釋在物理凈化過程中起到非常重要的作用；污染物中的一部分固體物質，由于受重力作用，在隨河水流動過程中不斷沉降到水底，變成淤泥，使水體得到凈化。（2）化學方面的凈化，污染物質在進入河水后，有些物質之間能發生一些化學反應，如氧化―還原、化合―分解、酸堿中和等，通過這些化學反應將有害的化學物質轉化為無害的化合物而沉淀下來，這樣水體得到了凈化。（3）生物方面凈化，各種水體本身就是一個生態系統，其中包括非生物的物質和能量、生產者、消費者和分解者、其中生物類群是生產者、消費者和分解者，這三者分工協作，對污水中污染物進行有效地處理及利用。生態系統內生產者和消費者，由于捕食和被捕食的關系，形成了許多條食物鏈，進而構成復雜的食物網。如果在食物鏈、食物網的各個營養級之間能保持適宜的數量比和合理的能量流動，就可以建立良好穩定的動植物與微生物之間平衡的生態系統。具體過程為：當一定量的污水進入這種生態系統時，其中的有機型污染物被某些細菌和真菌分解，分解的方式有有氧呼吸和無氧呼吸，是有氧呼吸分解還是無氧呼吸分解有機物，關鍵取決于細菌和真菌的呼吸類型及水體中溶解氧的高低，水體中溶解氧的多少與水體有機物含量有關。水體中有機物含量高會使微生物大量繁殖。開始時有氧呼吸微生物大量繁殖，有氧呼吸微生物需要消耗氧氣釋放能量，供生命需要，這樣就將水中的氧氣消耗殆盡，導致水體中缺氧，有氧呼吸微生物的生長等生理現象在缺氧環境下受抑制，最后有氧呼吸微生物數量明顯下降。這時無氧呼吸微生物數量開始大增，承擔起分解水體中污染物的工作。而其分解產生的最終產物，一部分無機化合物可作為植物的碳源、氮源，被利用起來，流入到生產者體內，進而參與到食物鏈和食物網中被利用起來，這樣污染物最后經過一系列的物質轉化過程，成為了無毒物質并被各級生物利用于物質循環當中，同時水體也得到了凈化，水域生態系統恢復到原來面貌。
綜上所述，生態系統受到干擾（破壞）時，被破壞的程度可能會有大有小，從本質看不論生態系統被破壞的程度是大還是小，它都是被破壞了，總的方向是一樣的。我們前面分析的，當受到外界的輕微干擾（水體輕微污染）后，經過一段時間，該生態系統可以恢復到原來的狀態的實例中，可以肯定的是水體遭到了破壞，破壞的程度可能是不大，但畢竟是造成了植物、動物在種類及數量上有所變化，特別是微生物的種類和數量發生了明顯變化的破壞，因此就不能說該生態系統的結構和功能是保持原狀，沒受損害。既然是受到了破壞，后來又逐漸恢復了正常狀態，那真正起到作用的就不應該是生態系統穩定性中的抵抗力穩定性，而應該是生態系統穩定性中的恢復力穩定性。
參考文獻
[1] 普通生態學.高等教育出版社.
文件編號： 1003 - 7586（2016）06 - 0010 - 02
1 數學模型建構教學的理論依據
模型建構教學活動以學生為主體，以建構模型為主線，讓學生在探究過程中交流、學習。它重視學習過程的主動性和建構性，強調學生以個體的學習經驗建構對新事物的理解，從而形成新的概念，掌握解決問題的方法和技能。教師在教學過程中用好模型建構，對提高學生生物科學素養有很大幫助。
數學建模是指通過數據解釋實際問題，并接受實際的檢驗。生物學教學建模時，教師引導學生利用生物學基本概念和原理，理解用數學符號和語言表述的生物學現象、本質特征和量變關系。生物學數學建模一般包括5個基本環節：模型準備、模型假設、模型建構、模型再建構和模型應用。
2 數學模型建構教學在初中生物課堂教學中的實踐
以“生態系統的穩定性”為例，闡述初中生物數學模型建構的教學實踐與思考。
2.1 模型準備
建構數學模型，首先要了解問題的背景，明確建模的目的，收集必要的各種資料和信息，弄清對象的特征。
“生態系統的穩定性”這節課選自北師大版八年級下冊第二十三章第四節，可分為生態系統穩定性的概念、穩定性形成的原因以及穩定性的破壞三個部分。第三節中的生態系統的食物鏈和食物網以及生態系統的物質循環、能量流動為本節學習基礎。生態系統的穩定性形成的原因既是本節課的教學重點，也是教學難點。通過數學建模的方法，可以把生物之間通過捕食形成的數量變化關系，更加直觀、有效地呈現出來，有利于學生對生態系統自我調節能力的理解和掌握。
2.2 模型假設
合理提出假設是數學建模的前提條件。在本節教學內容中，教師引導學生嘗試建立生態系統中各生物之間通過捕食關系所形成的數量變化曲線圖模型，引導學生提出合理的假設。
2.3 模型建構
根據所作的假設，教師分析學生的學情，創設問題情境，引導學生逐步建構出數學模型。
八年級的學生已經具有利用曲線統計圖統計、描述、分析數據的能力，具備建模的知識基礎。教師在教學中通過創設由易到難、層層深入的問題情境，引導學生提出問題、分析問題。學生在教師的引導下，逐步建構數學模型。
教師利用導學案，引導學生分析凱巴森林中鹿與狼的數量變化，并啟發學生思考：
不同生物之間通過捕食關系如何相互影響？
分析二者數量峰值不同步的原因是什么？
分析當狼的數量上升時，鹿的數量會發生怎樣的變化？
如果鹿的數量變化了，又對狼產生怎樣的影響？
繼而，學生進一步分析：狼的數量下降的話，鹿的數量會發生怎樣的變化？引起該變化的原因是什么？
教師引導學生分析得出：生物之間通過捕食關系相互影響和相互制約。
這樣引導學生歸納生態系統穩定性形成的原因，逐步建構數學模型。
2.4 模型再建構
個人或小組最初建構的模型是否科學、合理，必須經過模型檢測。教師可以引導學生分析其他生態系統生物之間的數量關系，進一步驗證模型是否科學合理。課堂上師生之間通過相互交流和評價，完成模型的再建構。
課堂上學生代表展示自己建構出的數學模型，并進行合作交流。
2.5 模型應用
模型應用是運用建構的數學模型解決生產實際、生活實踐中生物學的疑難問題。教師啟發學生圍繞凱巴森林應用模型解決生活中的實際問題，并要求學生思考：生態平衡受到嚴重破壞的凱巴森林，要恢復到1906年以前的狀態，可采取哪些措施？
學生在對問題的思考中，進一步深化概念理解，并應用自主建構的數學模型，分析解決實際問題，感悟數學模型建構方法在研究生物學問題上的重要價值。
3 數學建模教學的教學收獲
3.1 數學建模教學培養學生的動手動腦能力
數學建模是一個創造性的活動過程，要經過不斷的分析、討論和修改。應用數學建模的方法進行教學，不是教師硬性灌輸知識，而是學生在教師的引導下，動腦動手建構數學模型。
3.2 數學建模教學實現學生學習方式的蛻變和提升
新課程改革的重要突破口之一就是轉變學生的學習方式，由過去的被動學習轉變為主動學習，完成由以教師、知識為中心，向以學生發展為中心的轉變。教師在課堂上給學生充分的自主學習的時間和空間，并通過一系列的問題引導學生逐步建構出數學模型，促進學生的主體性發展。教師在放手讓學生獨立思考、自主建構的基礎上，組織學生開展合作交流。通過合作交流使學生從不同角度思考問題，對自己和他人的成果進行反思，在合作交流中相互啟發、共同發展，培養合作精神和參與意識。
3.3 數學建模教學引導學生更加直觀、科學、有效地建構新的知識體系
數學建模教學的目的是讓學生在建構模型的過程中，理解生物學核心知識，提升自己的生物素養。數學模型本身又給學生一個直觀、生動的印象，使靜止的文字變得活躍、生動。例如：生物之間通過捕食關系形成的動態的數量變化，是一個奇妙而抽象的復雜現象，通過數學模型可以更加直觀、簡單地呈現這一現象。數學楗模教學也能夠用于指導解決生活、生產中的實際問題。
3.4 數學建模教學有利于提高學生學習生物的興趣
學生在建構模型的過程中學習生物知識，同時體驗到模型建構成功后的喜悅感、自豪感。
3.5 數學建模教學有利于提高教師的教學素養
外延種內關系的研究范圍，個體之間既有種內互助，也有種內斗爭，兩者對立統一，共同維持種群的相對穩定種間關系的研究范圍，由不同種群構成，其關系有互利共生、捕食、競爭、寄生，群落中的各個種群分別占有一定的生態位種群群落特征最重要的特征是種群密度，年齡組成、性別比例、出生率和死亡率以及遷入率和遷出率都會影響種群密度，決定種群的發展趨勢物種豐富度、種間關系、優勢種、群落結構（垂直結構和水平結構）、群落演替（初生演替和次生演替）等聯系群落是占有一定空間的多個生物種群的集合體，這些不同生物種群彼此相互作用，保證群落內的每一個生物種群都比單獨存在時更加穩定，群落是一個相對穩定的統一整體，群落結構的形成是長期進化的結果【名師點睛】種群必須具備“三同”，即同一時間、同一地點、同一物種。
二、辨析種群特征之間的關系
例2下列關于概念圖中序號所表達的含義，說法錯誤的是（）
A.序號1代表種群密度
B.遷入率由序號4或序號5代表
C.序號2代表出生率或死亡率
D.序號6、7依次代表年齡組成和性別比例
【解析】種群最基本的特征是種群密度，種群密度直接受出生率、死亡率、遷入率和遷出率等的影響。另外，年齡組成能通過影響出生率和死亡率來間接影響種群的數量；性別比例則通過影響出生率來間接影響種群的數量。因此，序號2代表出生率，序號3代表死亡率。故C項錯誤。
【答案】C
【核心突破】各數量特征之間的關系：
（1）圖解：
（2）分析題圖：
①最基本的數量特征――種群密度。
②決定種群密度的直接因素――出生率和死亡率、遷入率和遷出率。
③決定種群密度的間接因素――年齡組成和性別比例。
④預測種群數量的變化趨勢――年齡組成。
增長型：出生率>死亡率增長
穩定型：出生率≈死亡率基本不變
衰退型：出生率
密度
三、種群密度的調查方法
例3標志重捕法和樣方法是調查種群密度的兩種常用方法。下列有關說法不正確的是（）
A.隨機取樣方n個，每個樣方的生物個體數量為X1、X2…Xn，則樣方內生物個體數量的平均值為（X1+X2+…+Xn）/n
B.調查動物的種群密度時一般采用標志重捕法
C.計數時同種生物個體無論大小都要計數
D.標志重捕法中種群數量的估算公式是：第一次捕獲個體數×重捕個體數/重捕個體數
【解析】標志重捕法中種群數量的估算公式是：標志個體數×重捕個體數÷重捕標志個體數。故D項錯誤。
【答案】D
【核心突破】探究種群密度的調查方法：
比較項目樣方法標志重捕法調查對象植物或活動范圍小的動物活動范圍大的動物注意事項①隨機取樣
②樣方大小適中
③樣方數量不宜太少
④宜選用雙子葉植物①標記個體與未標記個體在重捕時被捕的概率相同
②調查期間沒有大規模的遷入和遷出，沒有外界的強烈干擾【易錯清單】使用樣方法調查種群密度時的三點提醒：
①適用范圍：樣方法并非只適用于植物。對于活動能力弱、活動范圍小的動物或某些昆蟲卵也可用樣方法調查其種群密度。
②計數原則：同種生物個體無論大小都要計數，若有正好在邊界線上的，應遵循“計上不計下，計左不計右”的原則。即只記數相鄰兩邊及頂角。
③樣方面積：與調查的植物有關，如喬木的樣方面積為100 m2，灌木為16 m2。
四、種群數量變化的曲線分析
例4種群在理想環境中呈“J”型曲線增長（如曲線甲）；在有環境阻力條件下，呈“S”型曲線增長（如曲線乙）。下列有關種群增長曲線的敘述，正確的是（）
A.若乙表示草履蟲種群增長曲線，當種群數量達到e點后，種群中衰老個體將維持基本穩定
B.圖中c點時，環境阻力最小，種群增長速率最快
C.若乙表示酵母菌種群增長曲線，通過鏡檢觀察統計的結果比實際值低，因為其中有死亡的酵母菌個體
D.K值具有種的特異性，所以田鼠的種群增長曲線在不同環境下總是相同的
【解析】若乙表示草履蟲種群增長曲線，則當種群數量達到e點后，種群中出生率和死亡率大致相等，衰老個體維持基本穩定，A項正確；圖中的c點增長率最大，但是環境阻力不是最小，B項錯誤；通過鏡檢觀察統計酵母菌數量的結果比實際值低，原因可能是取樣時沒有混合均勻，但不是由于酵母菌個體死亡導致的，C項錯誤；不同生存條件，環境容納量不同，D項錯誤。
【答案】A
【核心突破】種群增長的“J”型和“S”型曲線：
曲線比較“J”型曲線“S”型曲線產生條件理想狀態：
①食物和空間條件充裕
②氣候適宜
③沒有敵害和疾病現實狀態：
①食物、空間有限
②各種生態因素綜合作用環境容納
量（K值）無K值有K值適用范圍實驗條件下或種群遷入新環境后的最初一段時間自然種群聯系
兩種增長曲線的差異主要是由于環境阻力的有無造成的
“J”型曲線環境阻力逐漸增大“S”型曲線【易錯清單】（1）λ≠種群增長率：λ表示某時段結束時種群數量為初始數量的倍數，而非種群增長率。種群增長率=（末數-初數）/初數×100%=（N0λt+1-N0λt）/N0λt×100%=（λ-1）×100%。
【答案】D
【核心突破】碳循環過程：
（1）碳的存在形式及循環形式：
①碳在無機環境中的存在形式是二氧化碳和碳酸鹽。
②碳在生物群落中的存在形式主要是有機物。
③碳循環的形式是二氧化碳。
（2）碳出入生物群落的途徑：
①碳進入生物群落：生產者的光合作用或化能合成作用。
②碳排出生物群落動植物的呼吸作用
化石燃料的燃燒
分解者的分解作用
十一、生態系統的信息傳遞
例11下列關于信息傳遞的敘述，不正確的是（）
A.蜜蜂找到蜜源后，通過跳圓圈舞向同伴傳遞信息，這屬于物理信息
B.葡萄園內常利用熒光燈來誘殺害蟲，燈光是一種物理信息
C.草原上狼能夠依據兔留下的氣味去獵捕兔，這屬于化學信息
D.成年大熊貓經常用尿液在巖石或樹干上進行標記，這屬于化學信息
【解析】蜜蜂跳圓圈舞屬于行為信息，A項錯誤；熒光燈產生的紫外線可以吸引害蟲，燈光是一種物理信息，B項正確；特殊的氣味屬于化學信息，C項正確；尿液屬于化學物質，應屬于化學信息，D項正確。
【答案】A
【技巧歸納】判斷生態系統信息傳遞種類的方法：
（1）從信息傳播的途徑判斷。如涉及聲音、顏色、溫度等物理因素的，可判斷為物理信息；涉及的信息載體為化學物質的，可判斷為化學信息；涉及特殊行為的，可判斷為行為信息。
（2）從文字表述的著重點判斷。孔雀開屏如果是通過行為傳遞給對方，則屬于行為信息；如果是通過羽毛的顏色等傳遞給對方，則屬于物理信息。
十二、生態系統的穩定性及其調節和保護的綜合考查
例12廣州南沙區擁有200多公頃的濕地面積，是多種候鳥南下過冬的重要棲息地，被譽為廣州的“南腎”。但是，近年來多項大型石油化工項目落戶南沙，引起環保專家對南沙自然環境的關注。下列有關敘述正確的是（）
A.濕地的破壞不會影響該生態系統生物多樣性的間接價值
B.負反饋調節是濕地生態系統自我調節能力的基礎
C.南沙濕地群落的物種豐富度會長時間保持不變
D.南沙濕地生態系統如果遭受嚴重破壞，物種會大量減少，抵抗力穩定性升高
【解析】濕地的破壞將影響該生態系統的生物多樣性，從而影響生物多樣性的間接價值，A項錯誤；多項大型石油化工項目落戶南沙會使其物種豐富度降低，C項錯誤；如果南沙濕地生態系統遭受嚴重破壞，其抵抗力穩定性會降低，D項錯誤。
【答案】B
【核心突破】（1）生態系統穩定性的辨析：
①生態系統的穩定性主要與生物種類有關，還要考慮生物的個體數量。食物鏈數量越多越穩定；若食物鏈數量相同，則看生產者，生產者越多，穩定性越強。
②生態系統的穩定性不是恒定不變的，因為生態系統的自我調節能力具有一定的限度。
③抵抗力穩定性和恢復力穩定性的辨析：某一生態系統在徹底破壞之前，受到外界干擾，遭到一定程度的破壞而恢復的過程，應視為抵抗力穩定性，如河流輕度污染后的凈化；若遭到徹底破壞，則其恢復過程應視為恢復力穩定性，如火災后草原的恢復等。
（2）生物多樣性及其保護的三點提醒：
①從不同角度分析生物多樣性的原因：
②就地保護和易地保護兩種方法中保護的對象不同：就地保護除了保護區域內的物種外，還應保護相應的生態環境，而在物種生存的環境遭到破壞，不再適于物種生存后，就只能實行易地保護。
③外來物種的入侵不一定會引起本地物種數量的增加，如果入侵的物種對本地物種的生存是不利的，則會引起本地物種數量銳減。
【同步訓練】
1.下圖表示種群的各個特征之間的關系，下列敘述正確的是（）
A.甲為出生率和死亡率，乙為遷入率和遷出率
B.丙為性別比例，主要通過影響出生率來間接影響種群密度
C.丁為年齡組成，每種類型中包括幼年、青年和老年三個年齡期
D.種群密度是種群最基本的數量特征，調查方法有標志重捕法和取樣器取樣法
2.下列活動中所得數值與實際數值相比，可能偏小的是（）
A.樣方法調查草地中的蒲公英的種群密度時，樣方線上的個體都被統計在內
B.調查土壤小動物豐富度時，用誘蟲器采集小動物時沒有打開電燈
C.標志重捕法調查池塘中鯉魚的種群密度時，部分鯉魚身上的標志物脫落
D.調查某遺傳病的發病率時以患者家系為調查對象
3.近年來保定護城河發生嚴重水華現象，水體發綠發臭，對生態環境和居民生活造成影響。關于此次生態現象的說法不正確的是（）
A.造成此次生態現象的主要原因是外來物種入侵
B.此次事件將對該水域的生物多樣性造成嚴重破壞
C.從生態學角度分析，是水體富營養化導致藻類大量繁殖
D.在湖水中投放以藻類為食的動物將有利于提高該生態系統的抵抗力穩定性
4.關于“S”型曲線的敘述，有誤的是（）
A.t0～t1之間，種群數量小于K/2，由于資源和空間相對充裕，種群數量增長較快，增長率不斷增加
B.t1～t2之間，由于資源和空間有限，當種群密度增大時，種內斗爭加劇，天敵數量增加，種群增長速率下降
C.t2時，種群數量達到K值，此時出生率等于死亡率，種群增長速率為0
D.為有效防治蝗災，應在t1前及時控制其種群密度
5.下圖表示某生態系統的能量錐體圖，P為生產者，Q1為初級消費者，Q2為次級消費者。現對圖中的各營養級所含有的能量進行分類剖析，其中分析正確的是（）
（注：圖中a、a1、a2表示上一年留下來的能量，e、e1、e2表示呼吸消耗量）
A.a+b+c+d+e為本年度流入該生態系統的總能量
B.c1表示次級消費者中被三級消費者同化的能量
C.初級消費者產生的糞便中所含的能量包含在b或d中
D.c和e之一可代表生產者傳遞給分解者的能量
6.下列與生態系統的結構、功能及穩定性有關的敘述，正確的是（）
A.生產者是生態系統中物質循環和能量流動的起點
B.生物種類越復雜，種群數量越多，生態系統的抵抗力穩定性就越高
C.通過植物的光合作用和動植物的呼吸作用就可完成碳的全球化循環
D.生態系統中的信息傳遞對捕食者都必然有利
7.隨著城市化的發展，城市水污染問題日益突出。建立人工濕地公園是解決城市水污染的一種有效途徑，下圖是人工濕地處理城市污水的示意圖。下列有關說法正確的是（）
A.流經該生態系統的總能量要大于該系統生產者所固定的全部太陽能
B.挺水植物蘆葦在濕地邊沿隨地勢高低分布不同，屬于群落的垂直結構
C.綠藻、黑藻可吸收城市污水中的有機物，并用于自身的光合作用
D.人工濕地凈化污水體現了該濕地生態系統的恢復力穩定性
8.甲圖是生態系統的碳循環示意圖，乙圖表示一個長期有效的生態系統中的食物網。請回答下列問題：
（1）甲圖碳進入生物群落主要依賴于（填生理過程）。圖中①②④過程與③過程中碳流動形式的不同點是。
（2）圖甲中分解者通過（填生理過程）將碳釋放回大氣中。
（3）乙圖食物網中的肉食動物是，通常數量較少，從能量角度分析，其原因是。若人們想通過此生態系統更多地得到種群X，理論上講，能達到此目的的最有效手段是減少S種群和（填“G”或“Q”）種群的數量。
（4）若一個農田生態系統，若干年后該棄耕農田中長出小灌木叢，以至演替出森林，我們把這樣的演替類型稱為。植被優勢種群的演替，從根本上體現了植被對的競爭能力不斷增強。
【參考答案】
我國草地面積約4億hm2,占世界草地面積的12.5%,占國土面積的41.7%,是我國耕地面積的3倍多[3]。草地資源是我國重要的國土資源,是維持食物安全和改善膳食結構的重要物質財富,是維持國家生態安全的主要陣地。當前我國草地環境面臨的問題主要表現在以下3個方面。
1.1草地生產力低下
我國草原牧草平均產量不足450kg?hm-2,其中優良牧草比重不足20%,灌叢化趨勢增加,小半灌木+雜類草>禾草+豆科牧草。天然草地的家畜承載能力十分有限,飼草供給能力差,在正常氣候條件下僅能保障夏季的家畜放牧性飼草供應。而在退牧、禁牧的國家政策下,傳統自由放牧正在轉向舍飼、半舍飼,以及全年放牧到季節性放牧的轉變。因此,草地生產力低和可收獲性差就成為今后限制我國草地畜牧業發展的短板和瓶頸。另一方面,人工草地保有面積小。我國嚴格意義上的多年生人工草地的實際保有面積不足33.3萬hm2,占全部草地面積的比例不到0.1%,造成冬季飼草儲備不足,嚴重缺乏抵御自然災害的能力。
1.2生態系統穩定性差
草地生態系統穩定性差是我國草地畜牧業面臨的另一突出問題。主要體現在:牧草產量年度波動大、生物多樣性降低、功能類群計量關系失衡和難以以草定畜。牧草產量年變化率一般在30%~80%,優良牧草年變化率高達60%~180%。中科院內蒙古草原生態系統定位站1979-2010年監測數據分析結果顯示,封育30年、保護最為完好的羊草(Leymuschinensis)草原,其牧草產量年變化率也高達36%。夏季干旱是當前影響草地生產穩定性最主要的自然災害類型。
1.3土壤固持能力減退
隨著過去10年西部大開發“退牧還草”和“圍封轉移”戰略的實施,我國草地生態環境趨于好轉。但必須看到,這種恢復僅是植被結構與功能的部分恢復。例如,植被覆蓋度和高度有所提高,但產量依然低下,以先鋒植物和一、二年生雜類草為主,而生物多樣性未有改善,生態系統整體功能依然未有根本改觀。就草地生態系統功能的主體土壤系統而言,天然草地土壤貧瘠、沙化依然嚴重,地下生產力低下;土壤有機碳貯量整體沒有明顯變化,而土壤N庫則整體繼續下降,有效P養分供應明顯不足;植物根系進一步表層化,細根比重增加,死亡周轉加快。研究表明,土壤固持能力的恢復尚需要30~50年的時間。
2世界草地科學的新理念與新趨勢
占世界陸地面積52.2%的草地生態系統是物質生產和生態服務最主要的陸地生物圈與人類活動圈,對于人類社會的生存與發展發揮著越來越大的作用。無論是現代草地生態學的發展趨勢,還是全球環境問題和中國的現實狀況,都要求草地生態學研究與草地畜牧業實踐都要在可持續性科學的大框架下繼續發展,即在可持續發展的前提下,不斷提高草地的物質生產和生態系統服務能力。人類要想獲得更廣闊的可持續發展空間,必須樹立人工生態設計和定向干預的理念,而不能一味被動地適應自然[4,5]。因此,無論是健康的、還是退化的草地生態系統,“進一步提高草地生產力,維持草地穩定性和提升草地固持能力”是當前人類社會面臨的重大科學命題。
2.1草地生產力調控
生態系統中存在著各種計量關系。例如,生命物質的化學生態計量比、土壤C/N比與機械組成比、植物根冠比、植物功能群組成比,乃至整個區域的土地利用類型比、畜牧業的草畜比等等。生態系統調控的實質就是對上述各種計量關系進行調整。當前,草地生產力調控研究的重點是:如何提高牧草的總產量?如何增加優良牧草比重?以及如何增強草地抵御自然災害的能力?長期以來,“圍欄封育,依靠自然力恢復”一直是全世界普遍采用的一種恢復退化草地和提高草地生產力的技術措施[6]。然而,越來越多的證據表明,長期封育的草地,其生產力提高的幅度不到其最大潛力的46%,主要是由于植物萌發受到阻礙并導致植被更新困難等[7]。由于缺少動物采食,生態系統物200質循環和自我調節功能喪失。此外,其恢復速度緩慢,容易產生火災,浪費生物量[8,9]。面對當前全球人口不斷增長和社會物質產品需求的壓力,這樣的生產力調控方式顯然是不切實際的。因此,亟待尋求高度人工設計和定向干預的草地生產力調控途徑[10]。草地施肥的效果是毋庸置疑的,在30kg?hm-2的施N強度下,牧草產量通常可以提高30%~80%[11]。國內外研究結果均表明,長期少量施N可以顯著增加禾本科優良牧草的比例,能夠定向調控植物群落的植物功能群組成,主要是由于不同植物具有不同的N素利用效率和響應對策[12,13],以及提高優良牧草(例如羊草)的結實率。天然草地大面積施肥的可行性一直受到學術界和管理人員的高度質疑,主要是經濟上的投入-產出比和實際操作的可行性。基礎割草場的雨季施肥是一個值得研究的草地生產力調控途徑,其在冬季雪災年份發揮的作用和產生的經濟效益是顯而易見的。然而,這方面的研究在國內外都極其有限。通過淺耕翻、松土補播優良牧草,能夠顯著增加天然草地中優良牧草的比例。然而,在草地改良中其效果往往不理想,主要是由于實施的經營理念和技術細節上的問題。目前,國際上提出了適應性草地管理的科學概念[14],并進一步提出了將精準農業的發展思路引入到天然草地管理、退化草地恢復和草地生產力調控的實踐中[9]。長期以來,國際上一直將草地灌叢化作為草地退化或荒漠化的一種類型。當前在全球變化背景下,需要對灌叢的生態系統功能重新加以認識。由于灌叢地下根系生物量大,木質素含量高,具有超強的固碳功能;另一方面,灌叢類多屬于固N植物,根系深、吸收地下深層水能力強,在嚴重干旱年份仍然能夠保持一定的地上生產力。在冬季大雪年份,由于其地上部高大,大部分枝條能夠露出,可解決家畜的急需。在美國長期以來,一直通過保持一定比例的灌木、半灌木種類來增強草地抵御冬季雪災的能力,特別是對于野生動物[15]。人工和半人工草地是生產力提升的主體。在我國農牧交錯區發展人工草地、加強全年飼草儲備,可以極大地緩解天然草地應對自然災害(干旱、雪、沙塵暴)的飼草供應壓力,發展高效優質的集約化草地畜牧業[1]。通過在不同區域建立國家戰略飼草貯備基地,進行區域間、不同季節間飼草調配,能夠從根本上解決草地應對災害氣候和全球變化的能力[16]。在灌溉、施肥、田間管理等集約措施下,其牧草生產能力能夠超過溫帶天然草原[9]。在當前科技手段和綜合國力明顯強盛的情況下,在半干旱區大規模調水工程實施的可能性越來越大。因此需要在傳統經營理念的基礎上,提出具有中國特色的創新草地發展思維。由于全球人口的激增,對食物的需求將在未來50年翻番,這對食物生產和生態系統的服務功能將形成嚴峻挑戰[17]。從被動適應和改善自然到主動的人工生態系統設計,是實現可持續性生物圈、增加地球承載力的必由之路[5]。通過人工設計,形成具有結構完善、功能穩定、信息完整及調控有效的生態系統,保證系統的健康運行和良好發展并不斷調整使之日臻完善[18]。應用人工生態設計的原理與方法,進行生態-生產功能區優化布局是實現區域生態-經濟-社會協調發展的新途徑[19]。當前的發展趨勢是通過大量的野外控制實驗,研究高度人工設計和定向干預的草地生產力調控途徑,為草地的可持續發展提供具體的研究實例,豐富其理論基礎、完善其理論框架。
2.2草地生態系統穩定性維持
生態系統穩定性主要通過對其物質生產和生態服務功能的時間和空間格局與過程的波動程度來考察。就草地生態系統而言,主要是考察地上凈初級生產力和生物多樣性的季節變化和年度變化,以及群落之間、地域間以及區域間隨氣候和環境要素變化的波動程度和穩定性[20]。由于物種與功能群之間存在著補償效應,乃至群落之間、地域間以及區域間通過人為調控可以形成的補償性,構成了草地的穩定性維持機制[21]。生物多樣性對生態系統生產力及其穩定性具有正效應的機制歸納為互補效應和選擇效應,其中,互補效應包括生態位分化和互利效應[22];將多樣性導致穩定性機制歸結于平均效應、負協方差效應和保險效應[23]。國內外研究均表明,草地生物多樣性導致群落的穩定性[23~25]。長期封育的草地將導致生物多樣性的下降[24]。長期少量施N會導致植物豐富度的損失,使凈初級生產力的年度波動增加[13,26]。放牧、刈割、火燒和少量施N能夠定向調控草地生態系統的物種組成與功能類群計量關系[11]。土壤生物多樣性是生態系統穩定性維持的根本。目前,對保持穩定性的草地地下生態學過程及其調控途徑尚不清楚,其長期被作為一個“黑箱”來對待。土壤中生活著大量的微生物,大約只有1%的土壤微生物是可以分離培養的。對于土壤中C和N轉化微生物功能類群多樣性僅具有初步了解,而對于完整的土壤生物鏈、營養級構成及其多樣性特征基本上一無所知[27,28]。草地土壤動物在穩定性維持中的作用相當關鍵,但這方面的研究開展極少[25,29]。
