时间：2023-06-22 09:24:29
引言：易发表网凭借丰富的文秘实践，为您精心挑选了九篇生态系统的稳定性的概念范例。如需获取更多原创内容，可随时联系我们的客服老师。
能力培养 生存发展
一、教材分析《生态系统的稳定性》本节内容是主要讲述生态系统稳定性的概念、生态系统抵抗力稳定性和恢复力稳定性、提高生态系统的稳定性等内容，在生态系统的自我调节能力的内容中包含重要概念――负反馈调节。本节内容涉及前面所学的生态系统相关部分的知识，又是渗透了人与自然和谐发展的观点。目的在于培养人们对于多层次生命系统的共性的认识，提高环保意识，增强社会责任感。
二、学情分析 知识基础：初中对生态系统的自动调节能力有所了解。高中学生在学习本节之前已学习了人体内环境与稳态，生态系统的结构以及物质、能量的运行规律，信息的传递等内容，对生态系统稳定性有一定的认识，本节深入地从生态系统方面来认识其稳定性。能力基础：具有一定的逻辑思维能力及对现象的分析能力、表达能力、动手能力，但都有待提高。情感态度与价值观基础：在一定生物学的经验基础上，能充分完成课前的准备工作，能够找寻到周围存在有关生态学的现象生活经验：学生对生态系统的稳定性有所了解，但也只是停留在表面现象上，缺乏本质的认识。
三、教学目标与重难点学习目标：阐述生态系统的自我调节能力；举例说明抵抗力稳定性和恢复力稳定性；简述提高生态系统稳定性的措施。 阐述生态系统的自我调节能力是本节的重点
四、教法学法说教法：利用多媒体课件，引用一些直观的图片、影像，创设形象生动的教学氛围，同时应用观察法、讲述法、比较法、讨论法等，引导学生思考、建构模型，通过模型分析一些实践中的问题，使他们积极主动参与到教学中，在获取知识的同时，培养学生观察、分析、比较、总结和应用的能力。说学法：指导学生分析实例，总结规律，得出结论，运用概念模型分析实践中的问题；指导学生用概念图形式对知识总结提升；指导学生探究生态瓶制作方法，以及各种生态因素对生态系统稳定性的影响。
五、教材调整1、教材P110关于生物群落与无机环境之间的负反馈调节举了这样例子：“一场火过后”这个例子存在很多疑点，把他改成“森林局部火灾后”。2、在比较抵抗力稳定性与恢复力稳定性的关系的时候把苔原热带雨林生态系统用农田，森林生态系统取代形成规律。苔原热带雨林生态系统则作为特例进行介绍。
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。
一、生态系统的结构
1.生态系统定义：由生物群落与它的无机环境相互作用而形成的统一整体，最大的生态系统是生物圈(是指地球上的全部生物及其无机环境的总和)。
2.生态系统的结构包括生态系统的成分和营养结构(食物链和食物网)
3.生态系统的成分包括(1)非生物的物质和能量(无机环境);(2)生产者：自养生物，主要是绿色植物;(3)消费者：异养生物，绝大多数动物，(营腐生的动物是分解者);(4)分解者：异养生物，能将动植物尸体或粪便为食的生物(细菌、真菌、腐生生物)。注意：植物并非都是生产者，如菟丝子是寄生植物，它是消费者;动物也并非都是消费者，如蚯蚓是分解者;细菌也并非都是分解者，硝化细菌是生产者，寄生细菌是消费者。
4.食物链中只有生产者和消费者，其起点是生产者植物;第一营养级是生产者;初级消费者是植食性动物。
5.食物网：许多食物链彼此相互交错连接成的复杂营养结构，就是食物网。
二、生态系统的能量流动
1、定义：生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。
a、能量来源：太阳能。输入：通过生产者的光合作用，将光能转化成为化学能。输入生态系统总能量是生产者固定的太阳能总量。
b、传递途径：沿食物链、食物网，
c、散失：通过呼吸作用以热能形式散失的。
d、过程：能量来源 (上一营养级)，能量去向(呼吸作用、未利用、分解者分解作用、传给下一营养级)。
e、特点：单向流动、逐级递减(能量金字塔中底层为第一营养级，生产者能量最多 )，能量在相邻两个营养级间的传递效率：10%～20%(不可以提高也不可以降低)
2.研究能量流动的意义：
①可以帮助人们科学规划，设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用
②可以帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。
三、生态系统的物质循环
1、定义：组成生物体的c、h、o、n、p、s等元素，都不断进行着从无机环境到生物群落，又从生物群落回到无机环境的循环过程。又称生物地球化学循环。
2、特点：具有全球性、循环性
3、举例：碳循环
①碳在无机环境中的存在形式：co2和碳酸盐
②碳在生物体中的存在形式：有机物 碳在生物之间的传递形式：有机物
③碳在无机环境与生物群落之间循环形式：co2
④碳从无机环境到生物群落的途径主要是光合作用(还有化能合成作用)，从生物群落回到无机环境的途径有呼吸作用、微生物的分解作用、化学燃料的燃烧。
四、生态系统的信息传递
1.信息种类
a.物理信息：通过物理过程传递的信息，如光、声、温度、湿度、磁力等可来源于无机环境，也可来自于生物。
b.化学信息：通过信息素传递的信息，如，植物产生的生物碱、有机酸;动物的性外激素
c.行为信息：通过动物的特殊行为传递信息的，对于同种或异种生物都可以传递。(孔雀开屏、蜜蜂跳舞、求偶炫耀)
2.范围：在种内、种间及生物与无机环境之间
3.信息传递作用：生命活动的正常进行离不开信息作用，生物种群的繁衍也离不开信息传递。信息还能调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定。
4.应用：a.提高农产品或畜产品的产量。如：模仿动物信息吸引昆虫传粉，光照使鸡多下蛋
b.对有害动物进行控制，生物防治害虫，用不同声音诱捕和驱赶动物
注：物质循环是在无机环境和生物之间，不能在生物与生物间循环。
5.能量流动与物质循环之间的异同
不同点：在物质循环中，物质是被循环利用的;能量在流经各个营养级时，是逐级递减的，而且是单向流动的，而不是循环流动
联系： ①两者同时进行，彼此相互依存，不可分割
②能量的固定、储存、转移、释放，都离不开物质的合成和分解等过程
③物质作为能量的载体，使能量沿着食物链(网)流动;能量作为动力，使物质能够不断地在生物群落和无机环境之间循环往返。
6.生态系统的基本功能：能量流动(生态系统的动力)、物质循环(生态系统的基础)和信息传递(决定能量流动和物质循环的方向和状态)。
五、生态系统的稳定性
1、生态系统稳定性的概念：生态系统所具有的保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力。包括抵抗力稳定性和恢复力稳定性。生态系统抵抗外界干扰并使自身结构与功能保持原状的能力，叫做抵抗力稳定性。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，叫做抵抗力稳定性。
2、生态系统具有自我调节能力，而且自我调节能力是有限的。一般来说，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，恢复力稳定性越低。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能力的基础。
3、提高生态系统稳定性的方法：
关键词：供应网络；权重；稳定性；实证研究
中图分类号：F713文献标识码：A文章编号：1001-8409（2013）01-0020-06
伴随需求的不确定性以及新兴市场政策环境变化压力不断增大，汽车制造供应链的欧美模式（“水平分工、自主发展”）和日本模式（“双向垄断”）经济效率的有效释放还有待提高，从而使得传统的链式发展模式被新的网络发展模式取代。稳定性作为供应链系统的重要性质和能力，对系统的持续获利健康发展起着重要作用，本文结合图论、复杂网络的理论及算法，针对中国汽车供应链企业间的股比关系结构进行研究，一方面分析供应网络的结构和关系特征，识别关键节点和关系，另一方面设计不同的打击规则，通过网络抗打击能力判断供应链网络结构的动态稳定性。
一、研究评述
武春友[1]等认为对于产业生态系统最突出的问题就是系统不稳定现象，顾江[2]等认为对任何系统，稳定性都极为重要，因为不可控或不稳定的系统在实践中长期维持很困难，赵军[3]等提出稳定性是系统科学中的重要概念并且在社会系统和自然界广泛存在，但是对供应网络系统稳定性的关注并不多，目前研究主要从下面几个视角展开：
1.复杂网络和图论研究视角
自1998、1999年Albert和Watts分别在Nature和Science发表关于随机网络和小世界网络[4，5]的文章后，宣告了复杂网络这一新学科分支的诞生，此后利用复杂网络理论从抗毁性角度探讨网络结构的稳定性成果丰富起来。黄训江[6]利用复杂网络理论分别以Kalundborg 市和贵糖集团为例探究了自主实体共生和复合实体共生两种工业共生网络演化过程中的小世界性及其稳定性，研究表明对于选择性点攻击和长程连接攻击，自主实体共生的稳定性要优于符合实体共生。石海佳[7]等对我国有机化学工业原料供应链网络的特征进行了识别，并通过网络整体连通性以及度分布特征判断网络信息传递能力的强弱，从而间接反映网络的稳定性。Surya D. Pathak， David M. Dilts[8]通过研究得出供应链拓扑结构距离形成集中稳定的网络结构还相差很远，虽然拓扑结构在本质上是自适应的，但是稳定性却不是永久的，对于汽车制造行业，政策和环境变化以及企业间相互作用都会促使结构演化。饶育萍[9]等提出了一种基于最短路径数的网络抗毁评价方法，并在此基础上建立了网络节点重要性的评价模型，从而为稳定性的研究提供了基础。张国华[10]等基于有向权重图和复杂网络理论研究了大型电力系统脆弱性，提出了电网中的薄弱节点、薄弱线路。胡斌[11]等研究了不同攻击策略下无标度网络的修复策略，间接提出了提高系统稳定性和恢复能力的策略。谭跃进[12]等人利用网络结构熵作为网络异质性的指标来研究网络节点度值的均匀性，为研究网络结构的有序性和稳定性提供了方法和工具。周建频[13]等受蛋白质分形结构的启示，将制造业供应链结构分形化，将供应链中的不同层级分形成接口模块、任务模块和策略模块，分形结构的供应链会根据环境和目标的要求发挥各个分形的重构潜力，以此增加供应链对环境的动态适应性和整体协调性。
2.社会网络研究视角
Chang-Jan Yu和Ting-Lin LEE[14]首次将社会学理论和组织内部关系理论结合起来研究供应链问题，利用社会网路分析（SNA）、因子分析法和克隆巴赫系数，分析研究组织的可靠性和有效性，并探索汽车制造网络中竞争、合作设计发展、知识共享、所有权这四个子组织的运行情况，研究表明公司对组织执行力的认识与公司在网路中所处的位置有关，相比边缘企业，中央企业可以更好地认识和感知组织的运作和执行情况。
3.生态学研究视角
R. Cote 和Cohen- Rosenthal[15]提出增加多样性， 可以提高系统恢复力和稳定性，Paul H[16]借用Shannon和Weaver（1949）的研究成果探讨了生态系统的多样性和稳定性的关系并进行了量化分析，王国宏[17]对生态系统的稳定性做了研究，补充验证了多样性可以导致稳定性。
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.
【关键词】巧解 能量流动 计算
题型一：未知能量的具体传递效率，求某营养级能量的最值
例1.在“藻类 甲虫 虾 小鱼 大鱼”这条食物链中：
（1）若有藻类植物G克，大鱼最多能增重多少克？
（2）若小鱼要增重N克，最少需要甲虫多少克？
【思路点拨】能量沿食物链传递过程中，相邻两个营养级之间的传递效率为10%～20%。当食物链中低营养级生物有物质G克时，传递到某一高营养级，生物可获得的最多量可用（20%）nG(即1/5nG)来计算；而获得的最少量可用（10%）nG（即1/10nG）来计算。（n为食物链中相应营养级总数减1或为箭头数。）
（1）从藻类到大鱼共有5个营养级，则大鱼最多能增重（1/54）G。
（2）从甲虫到小鱼共有3个营养级，现要小鱼增重N克，至少需要甲虫的量，采用逆推法，即52N克。
【答案】（1）（1/625）G克 （2）25N克
【方法提炼】未知具体传递效率，且为一条食物链时，可按10%～20%的传递效率计算。设食物链为A B C D，分情况讨论如下表：
题型二：已知营养级间的具体传递效率，求某营养级的能量
例2.下图为某生态系统中能量传递示意图，请回答：
(1)输入此生态系统的总能量是____________kJ。
（1）输入此生态系统的总能量是__________kj。
（2）从A到B，从B到C的能量传递效率分别为 和__________。
（3）欲使C增加3kg，需A__________克。
【思路点拨】流经生态系统的总能量应该是该生态系统的生产者所固定的太阳能总量，题中A是生产者，其固定的总能量为：175kJ+200kJ+875kJ=1250kJ。这部分能量的流向有三：一是生产者本身呼吸作用消耗；二是流向分解者；三是被下一个营养级所同化。能量沿食物链的传递效率10%~20%是一个平均值，在不同的食物链和在同一条食物链的不同营养级之间的具体传递效率不一定相同，要用具体的数值来具体的计算。
本题中能量从A传到B的传递效率为： 200/（175+200+875）×100% = 16%，从B传到C的传递效率为：30/200×100% = 15%。在计算C增加3kg需要消耗A的量时应按实际的传递效率计算，即：3kg÷15%÷16% = 125kg。
【答案】（1）1250 （2）16% 15% （3）125
【方法提炼】（1）相邻两个营养级之间的能量传递效率为：本营养级所同化的能量/上一营养级所同化的能量×100%；(2)具体问题要具体分析，不能一味认为传递效率为10%～20%。
题型三： 已知各营养级供能比例，求某营养级的能量
例3.若一个人的食物二分之一来自植物，四分之一来自小型肉食动物，四分之一来自牛羊肉，则人增重1kg时最多消耗植物___________kg。
【思路点拨】先根据题目要求画出食物网（如右图），其次据题目要求“最多消耗植物”，故按照最低传递效率10%计算，人的增重从不同途径获得能量的比例也已明确告诉。则解题图解如下：
【答案】280克
【方法提炼】解答此类题目时，首先要根据题干要求画出食物网图；第二要搞清各条食物链的具体供能比例，并将各比例分别落实到每条食物链上；第三要确定传递效率是10%还是20%，仍然要考虑“至多”与“至少”的问题；第四必要时采用逆推法更简捷。
题型四：未知各营养级供能比例，求某营养级获能的最值
例4. 下图食物网中，若人的体重增加1kg，最少消耗水藻_________kg；最多消耗水藻__________kg。
【思路点拨】此题没有告诉低营养级生物向高营养级生物能量传递的固定分配量，所以解题方法与上题稍有不同。求最少消耗水藻时，就要选最短的食物链，即水藻小鱼人，传递效率按最大20%计算，设最少消耗为X，则X×20%×20%＝1，所以X＝1÷20%÷20%＝25kg；求最多消耗时，就要选择最长的食物链，水藻水蚤虾小鱼大鱼人，传递效率按最小10%计算，设最多消耗Y，则Y×10%×10%×10%×10%×10%＝1，所以Y＝1÷10%÷10%÷10%÷10%÷10%＝100000kg。
【答案】25；100000
【方法提炼】在食物链中，已知高营养级生物的增重，求低营养级生物的物质重量时，应该用除法计算（又称食量放大法）。在不知能量传递效率时，要求某营养级的最值，更要弄清楚具体的食物链。如高营养级生物要增重N g，至少需要低营养级生物的物质重量应按最大传递率来计算，即N÷（20%）n＝5nN；而最多需要低营养级生物的物质重量应按最小传递率来计算，即N÷（10%）n＝10nN。
题型五：能量流动与生态系统的稳定性
例5：某生态系统中初级消费者和次级消费者的总能量分别是W1和W2，当下列哪种情况发生时，最有可能使生态系统的稳定性遭到破坏？（ ）
A.W1>10W2 B.W1>5W2 C.W1
【思路点拨】一般情况下，生态系统的能量在两个相邻营养级之间传递效率大约是10%-20%。小于或等于20%则不会导致其稳定性的破坏，而大于20%则有可能引起某些营养级生物量的大起大落或生态环境的改变，导致生态系统抵抗力稳定性被破坏。纵观本题的四个选项，A选项反映的能量传递效率小于10%，B选项反映的能量传递效率小于20%，C选项反映的能量传递效率大于10%（但不一定大于20%），只有D选项反映的能量传递效率大于20%。
【答案】 D
【方法提炼】能量流动效率能直接反映生态系统的稳定性，能量在传递过程中，若超过一定的限度，则容易引起种群的生长、繁殖或再生等的障碍，从而导致生态系统稳定性被破坏，故在研究生态系统的稳定性时必须时刻关注能量流动效率。
关键词：土地覆被类型 生态脆弱 分析 林业建设
1土地覆被类型
土地覆被的主要表现是由于土地利用结果导致土地质量和类型发生变化。土地覆被是地球自然表面覆盖物以及各种人工建筑物所覆盖的地表等的综合体，是土地的自然属性，包括地表植被、湖泊、沼泽、冰川、湿地及各种人工设施。不同土地覆被类型的变化是可以反映该生态环境状况以及人类活动对自然的干扰程度，不同的土地覆被类型的所选用的指标体系不同，对生态脆弱性分析的方法有所差异。
2生态脆弱性
生态脆弱性这个概念描述的是生态系统的一种固有属性，是生态系统对于外界的干扰在特定空间尺度上具有的抵抗力弱且和恢复能力低的表现。生态脆弱性反映出特定的生态环境对外界干扰的抵抗力稳定性差，容易在外界胁迫下发生变化，而且一旦生态环境的状态发生变化后很难恢复到初始状态，也就是自我恢复能力弱。
生态脆弱虽然由于生态环境的组成、结构、功能这些自身特征导致存在生态脆弱因子，但是生态环境若没有外界的压力干扰，生态脆弱性是不会表现出来的，只有外界人类活动干扰了生态环境的正常结构特征，才激发了生态脆弱性的表现。任何生态环境都有不同程度的生态脆弱性，但是稳定和脆弱只是相互而言的，若在过多人类活动的干扰下，稳定的生态环境会无法始终如一的不表现出其脆弱性。比如：过度不合理的土地开发，大片的耕地代替了原有的森林，往往就会导致该地区的生态稳定性下降，生态功能出现严重失调，原本稳定的生态系统发生退化，表现出生态脆弱性。当然如果采取合理恰当的措施，如：退耕还林，大面积的植树种林增加地表的制备覆被率，能够对原本脆弱的环境起到生态修复的作用，促进生态系统的稳定演替，提高了环境的抗干扰能力，并增强了自我修复能力。
3生态脆弱性分析
3.1 生态抵抗力稳定性
生态抵抗力稳定性也就是指生态环境对于外界干扰的敏感程度的大小，也就是生态敏感性。是在分析不同土地覆被类型的脆弱性时必须考虑的重要分析指标。生态抵抗力稳定性的评价是分析该生态系统在无压力状态下可能出现的生态系统，也就是生态系统潜在的生态脆弱因子。不同的覆被类型易发生的生态问题的类型是有所区别的。
3.2自我恢复能力
自我恢复能力，也可称作生态弹性，是生态系统所受到的干扰在其承受弹性限度之内时，具有自我调节与自我恢复能力的特性。生态弹性的大小主要要从环境植被的覆被情况进行考虑，因为生态弹性的大小是与生态环境的组成结构及各组成成分密切相关的.而植被覆盖率则是最重要的决定因素，除此之外对地貌、气候条件的综合，可以基本反映出某一生态系统自我恢复能力的强弱。
3.3生态压力
生态压力最终导致生态系统中各种脆弱因子的表现。生态压力能体现出人类活动对生态环境带来的影响，激发了生态环境脆弱化。当今社会之所以产生生态压力，主要是因为人口剧增导致社会发展过程中资源的不合理利用。
生态敏感度、生态弹性、生态压力作为评判生态脆弱性的三大基本指标，只有综合评价生态敏感性、生态弹性和生态压力三方面，才能全面准确的分析出认识区域生态环境的脆弱性状况。目前常用的分析方式主要是采用分层次分析法、综合指数法以及RS/GIS相结合对不同生态环境的脆弱性进行评价。
生态敏感度（ESI）、生态弹性度（EEI）、生态压力指数为EPI。生态脆弱性指数用I来表示。常用来计算生态脆弱度指数的公式是I=∑Bi*Wi（i=1～j）。I即为生态脆弱性，Bi为指标的标准值，Wi为指标所占比重，j即为所使用的指标的个数。各评价指标与生态脆弱性有正逆相关两种关系。经过研究，森林覆盖率和农业产值与生态脆弱性有逆向相关关系。人口数以及工业生产总值则与生态脆弱性成正向相关关系。也就是生态环境退化趋势主要表现为环境系统内部结构的失调及其生态功能的降低。在所有类型的土地覆被类型中生态稳定性最强的是森林生态系统。森林生态系统能够保持水土，调节气候，保护生物的多样性，维持生物圈的稳定，改善生态环境，所以在我国大力发展林业将对增强脆弱区的生态稳定性起到重要的作用。
4结语
森林资源在经济发展中曾遭到严重的不合理利用，导致某些生态区的生态稳定性降低，增加了生态脆弱带的数量，严重影响着我国的生态环境。所以林业在社会的现代化建设中是十分重要的产业，增加土地的植被覆盖率会大大增强区域生态环境的抵抗力稳定性以及生态弹性，降低生态脆弱性。生态的改善能够增强国家的综合实力，促进经济社会的可持续发展。所以林业建设能够负担起保护生态环境的重任。有计划的营造人工林，退耕还林，严格控制木材的采伐，并做好防护林的安全建设防止森林火灾的发生等林业建设的措施通过增加森林资源来降低生态脆弱性，使得经济发展与生态环境优化之间形成良性循环，促进社会的和谐发展。
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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]。
一、景观生态学与生态影响评价
景观是高于生态系统的自然系统,载体是一个空间异质性的区域。景观在结构与功能、生物多样性、物种流动、养分再分布、能量流动、景观变化、景观稳定性等方面具有较为特殊的规律。20世纪末,生态学广泛吸收地理学、生物学、信息学,测绘学、应用数学、系统生态学等理论,引入了景观的概念。景观生态学特别强调空间异质性,层次性结构和尺度在研究生态学格局和过程中的重要性。异质性是研究的基本出发点,也是其方法论的基点和核心。异质性是指在一个区域里(景观或生态系统)对一个种、或者更高级的生物组织的存在起决定作用的资源(或某种性状)在空间或时间上的变异程度(或强度)。异质性是景观的抗干扰能力的体现。景现有三个重要元素――拼块、廊道和模地。拼块是一个外观上与周围环境明显不同的非线性区域,其大小,形状、类型、边缘与相邻的拼块有很大的差别。廊道和模地是拼块的特殊类型,因为形状、面积、连通程度的特点而具有特殊的作用。廊道是指两拼块间狭长地带,呈带状,是生态系统中物质流、能量流和物种流的重要通道,如公路上预留的生物通道是廊道,河流是水生生物的廊道等。模地是景观内具有背景地域特性的拼块,在很大程度上对景观的性质、动态起着主导作用。这就是沙漠、森林、海洋在气候等特性上为什么如此不同的主要原因之一。模地有三个特性,即相对面积大、连通程度高和具有动态控制作用。相对面积是表现模地的重要参数。一般来说,一种景观元素覆盖了景观50%以上面积,就可以认为它是模地。如在流波电站评价范围内,林地相对面积为80%左右,显然林地是模地如果各景观元素的相对面积均不超过50%,则要由其它特性来决定模地。连通性是某些景观模地判别的重要元素,如树篱景观,树篱网一般只占景观总面积的10%以下,但由于其包围了田野,构成了单一的连续地域,高度连通性使其具有隔离其它元素的物理屏障功能、运输特性的廊道功能并包围其它元素使其形成孤立的生物“岛屿”。动态控制功能可以简单理解为模地是景观的动力源泉,控制了景观的发展方向,如树篱网由先锋种(如樱桃)及后来种(如栎树)混合构成,其种子被风吹落到附近的田野中,鸟和动物在吃果子的同时将种子带到景观的各个地域,因此树篱起了一个物种源的作用,把景观引向某种稳定状态或发生其它变化。
评价流波水电站工程对生态环境的影响,主要评价兴建工程前后,景观的生态完整性是否受到较大影响。主要指标可以概括为生物群落(生物量、物种多样性、异质性程度、珍稀濒危物种是否锐减或减少)、区域环境(绿地减少,连通程度变差),水和土地(发生荒漠化或土壤理化性质改变)。对如此多的指标进行定量或半定量分析计算是非常复杂的工作,大部分指标需要大量人力物力进行专门研究才能确定,而现阶段我国生态学基础研究方面缺少支持评价工作的基本研究成果,评价单位完全将这些指标定量几乎是不可能的。
通过工程前后自然体系生产力和稳定性分析,综合判断工程对景观生态完整性的影响,是流波水电站工程生态环境影响评价的主要思路。生产力计算以世界范围内相同地块平均净生产力为依据。对计算结果的分析,采用奥德姆4级分类法――将生产力分为最低、较低、较高和最高4个等级,各等级之间的阈值182.5、1095和3650单位,计算项目前后评价范围内自然体系生产力,判断生产力是否因项目建设而降低到低一级别的生态系统。生态体系的稳定状况包括两个特征,即恢复和阻抗。恢复稳定性与高亚稳定元素(如植被)的数量和生产能力较为密切,阻抗稳定性与景观异质性关系紧密。流渡水电站工程所在地域内景观稳定,陛是通过对景观三个重要元素一拼块、廊道和模地的分析计算,确定模地,并从模地入手进行分析。根据模地的三个特性,采用传统生态学中计算植被重要值的方法(优势度值)来判别景观模地,方法是计算各拼块的优势度值,优势度值最大的拼块就是模地。
二、流波水电站实倒
流波电站生态环境现状分析中对主要生态因子,如气候、土壤,植被等进行调查和分析。植被类型调查是现状调查的重点,是评价的基础。评价中采用样方调查法获得评价区植被信息。在现状调查和工程分析基础上分析流波水电站工程前后景观生态完整性,主要内容包括模地判别、生产力计算、稳定性分析。
模地判别判定模地采用传统生态学中优势度值判别法。首先对景观中各拼块、样方数目及面积进行量算,分别计算出密度、频率和景观比例。流波水电站工程评价范围内各拼块优势度值计算结果如表l所列。
评价范围内用地类型可大致分为河潍裸地、水域、园地、农耕地、疏林灌丛、竹林及落林阔叶林等类型,每种地块具有不同的生产力,评价中采用了世界范围内相同地类平均生产力作为计算依据。流波水电站工程评价范围内自然体系现状生产力为1 313 g/m 2・a,工程建成后生产力为1276 g/m 2・a,根据奥德姆分类,项目前后生产力水平均处于较高水平(1095-3650 g/m 2・a),流渡电站所在地域自然体系生产力并未因本工程建设而降低到低一级别的生态系统。
流波电站工程评价范围内自体系生产力处于较高水平,植被丰富,恢复稳定性较好。评价范围内模地为林地,对生态系统具有动态控制功能,区域内多种植被拼块交错分布,异质性较强,因此流波电站所在区域生态体系的生态完整性较好。流波电站建成后,评价区内高亚稳定元素数量未受大的破坏,生产力水平仍为较高等级。工程实施后对自然体系恢复稳定性的影响不大。流波电站建成运行对植被的空间分布影响不大,工程占地及淹没等改变区域的面积为2.02平方千米,仅占评价区面积的8.4%,其他91.6%面积上的植被未发生改变,仍维持现状,也即该区域起决定性作用的,具有动态控制能力的组分在时间和空间上均未发生大的变异,因此项目实施和运行对区域自然体系的异质化程度影响不大,对阻抗稳定性影响较小。项目实施后,景观生态完整性仍较好。
