初中七年级（初一）生物生态系统平衡及调节机制课件.ppt

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1、主讲：张所荣资环1033班主要主要讲解内容解内容v（一）生（一）生态平衡的概念平衡的概念v（二）生（二）生态系系统平衡的基本特平衡的基本特征征v（三）生（三）生态平衡的平衡的调节机制机制v（四）生（四）生态系系统平衡失平衡失调一、生态平衡v（一）、概念v生态平衡（ecological balance）是指在一定时间内生态系统中的生物和环境之间、生物各个种群之间，通过能量流动、物质循环和信息传递，使它们相互之间达到高度适应、协调和统一的状态。也就是说当生态系统处于平衡状态时，系统内各组成成分之间保持一定的比例关系，能量、物质的输入与输出在较长时间内趋于相等，结构和功能处于相对稳定状态，在受到外来

2、干扰时，能通过自我调节恢复到初始的稳定状态。在生态系统内部，生产者、消费者、分解者和非生物环境之间，在一定时间内保持能量与物质输入、输出动态的相对稳定状态。（二）、特点（二）、特点v1、动态平衡平衡v生态平衡是一种动态的平衡而不是静态的平衡，这是因为变化是宇宙间一切事物的最根本的属性，生态系统这个自然界复杂的实体，当然也处在不断变化之中。例如生态系统中的生物与生物、生物与环境以及环境各因子之间，不停地在进行着能量的流动与物质的循环；生态系统在不断地发展和进化：生物量由少到多、食物链由简单到复杂、群落由一种类型演替为另一种类型等；环境也处在不断的变化中。因此，生态平衡不是静止的，总会因系统中某一

3、部分先发生改变，引起不平衡，然后依靠生态系统的自我调节能力使其又进入新的平衡状态。正是这种从平衡到不平衡到又建立新的平衡的反复过程，推动了生态系统整体和各组成部分的发展与进化。2、相、相对平衡平衡v生态平衡是一种相对平衡而不是绝对平衡，因为任何生态系统都不是孤立的，都会与外界发生直接或间接的联系，会经常遭到外界的干扰。生态系统对外界的干扰和压力具有一定的弹性，其自我调节能力也是有限度的，如果外界干扰或压力在其所能忍受的范围之内，当这种干扰或压力去除后，它可以通过自我调节能力而恢复；如果外界干扰或压力超过了它所能承受的极限，其自我调节能力也就遭到了破坏，生态系统就会衰退，甚至崩溃。通常把生态系统

4、所能承受压力的极限称为“阈限”，例如，草原应有合理的载畜量，超过了最大适宜载畜量，草原就会退化；森林应有合理的采伐量，采伐量超过生长量，必然引起森林的衰退；污染物的排放量不能超过环境的自净能力，否则就会造成环境污染，危及生物的正常生活，甚至死亡等。二、生二、生态系系统平衡的基本特征平衡的基本特征v生态系统不同发育期在结构和功能上是有区别的。在生态学中，把一个生态系统从幼年期到成熟期的发展过程称为生态系统发育。在没有人为干扰的情况下，生态系统发育的结果是结构更加多样复杂、各种组分间的关系协调稳定、各种功能渠道更加畅通。1生态能量学指标：v幼年期生态系统的能量学特征具有“幼年性格”。如群落的初级生

5、产超过其呼吸(Ra)、能量的贮存大于消耗，故P/R比值大于1。发展到成熟期的生态系统，群落呼吸消耗增加，P/R比值常接近于1(特征1)。在生态学研究中，P/R比值常作为判断生态系统发育状况的功能性指标。幼年期和成熟期的生态系统，能流渠道的复杂程度也有差别。幼年期生态系统中食物链多比较简单，常呈直链状并以捕(牧)食物链为主。成熟期生态系统中食物链网络关系复杂，在陆生森林生态系统中，大部分能量通过腐生食物链传递。2营养物质循环特征：v物质循环功能上的特征差异是，成熟期生态系统的营养物质循环更趋于“闭环式”，即系统内部自我循环能力强(特征15-17)。这是系统自身结构复杂化的必然结果，功能表现是由环

6、境输入的物质量与还原过程向环境输出的量近似平衡。3生物群落的结构特征：v发育到成熟期的生态系统生物群落结构多样性增大，包括物种多样性，有机物的多样性和垂直分层导致的小生境多样化等。其中物种多样性均匀性是基础，它是物种数量增多的结果，同时又为其它物种的迁入创造了条件(有多种多样的小生境)。有机物多样性或称“生化多样性”(Biochemical diversity)的增加，是群落代谢产物或分泌物增加的结果，它可使系统的各种反馈和相克机制及信息量增多。生物群落多样性可能与群落的生产力呈负相关关系，但多样性确是生态系统进化所需要的。4稳态(Homeostasis)：v这是生态系统自身的调节能力。成熟期

7、的生态系统，这种能力主要表现为系统内部生物的种内和种间关系复杂，共生关系发达，抵抗干扰能力强，信息量多。这是生态系统发育到成熟期在结构和功能上高度发展和协调的结果。5选择压力：v实际上这是生态系统发育过程中种群的生态对策(Bionomic strateiges)问题。幼年期生态系统的生物群落与其环境之间的协调性较差，环境条件变化剧烈。与之相适应的是，栖息的各类生物种群以具有高生殖潜力的物种(r-对策类生物)为多。相反，当生态系统发育到成熟期后，生态条件比较稳定，因而有利于k-对策者和高竞争力的物种特征。因此，有的学者提出，量的生产是幼年期生态系统的特征，而质的生产和反馈能力的增强是成熟期生态系

8、统的标志，也是生态系统保持平衡的重要条件。三、生态平衡的调节机制v（一）概念理解v生态系统具有趋向于达到一种稳态或平衡态的特点，使系统内的所有成员彼此相互协调，这种平衡状态是靠一种自我调节过程来实现的，借助于这种调节过程，各成分都能使自己适应于物质和能量输入和输出的任何变化。如：某一生境中的动物数量是决定于这个生境中的食物数量，最终这两种成分将会达到一种平衡。如果因为某种原因(如雨量减少)使食物产量下降，因而只能维持比较少的动物存在，那么这两种成分之间的平衡就被打破了，这时动物种群就不得不借助于饥饿和迁移加以调整，以便使两者达到新的平衡。（二）调节机制 v生态系统平衡的调节主要是通过系统的反馈

9、机制、抵抗力和恢复力实现的。1反馈机制：v反馈可分为正反馈(Positive feedback)和负反馈(Negative feedback)，两者的作用是相反的。正反馈可使系统更加偏离置位点，因此它不能维持系统的稳态。生物的生长，种群数量的增加等均属正反馈。要使系统维持稳态，只有通过负反馈机制。这种反馈就是系统的输出变成了决定系统未来功能的输入。种群数量调节中，密度制约作用是负反馈机制的体现。负反馈调节作用的意义就在于通过自身的功能减缓系统内的压力以维持系统的稳定。2、后备力：v它是指同一生物群落中具有同样生态功能的物种的多少。在正常情况下，这些物种中仅有一个履行着同一功能的主要职能，其它的

10、则显然并不那么重要或作用不明显，但它们是系统内贮存的“备件”，一旦环境条件发生变化，它们可起到替代作用，从而保证系统结构的相对稳定和功能的正常进行。这些“备件”的存在实际上是系统反馈环的增加。因此，后备力可看作系统反馈机制复杂和完善与否的一种结构上的标志。3、抵抗力(Resjstance)：v是生态系统抵抗外干扰并维持系统结构和功能原状的能力，是维持生态平衡的重要途径之一。抵抗力与系统发育阶段状况有关，其发育越成熟，结构越复杂、抵抗外干扰的能力就越强。例如我国长白山红松针阔混交林生态系统，生物群落垂直层次明显、结构复杂，系统自身贮存了大量的物质和能量，这类生态系统抵抗干旱和虫害的能力要远远超过

11、结构单一的农田生态系统。环境容量、自净作用等都是系统抵抗力的表现形式。4、恢复力(Resilience)：v是指生态系统遭受外干扰破坏后，系统恢复到原状的能力。如污染水域切断污染源后，生物群落的恢复就是系统恢复力的表现。生态系统恢复能力是由生命成分的基本属性决定的，即生物顽强的生命力和种群世代延续的基本特征所决定。所以，恢复力强的生态系统，生物的生活世代短，结构比较简单。如杂草生态系统遭受破坏后恢复速度要比森林生态系统快得多。生物成分(主要是初级生产者层次)生活世代长，结构越复杂的生态系统，一旦遭到破坏则长期难以恢复。但就抵抗力的比较而言，两者的情况却完全相反，恢复力越强的生态系统其抵抗力一般

12、比较低，反之亦然。四、生态系统平衡失调v（一）生态系统平衡失调的概念v1、外基压力大于系统自身的调节能力v2、平衡的生态系统偏离平衡状态的现象称为生态平衡失调。（二）导致生态系统平衡失调的原因v导致生态平衡失调有两个因素能，一是自然因素：在自然因素中，如火山爆发、地震、山洪、海啸、泥石流、雷电、火烧和干旱等环境变化，均可使生态系统在短时间内遭到破坏，甚至毁灭。但是这些自然因素剧烈变化的频率并不高，而且在地理分布上有一定的局限性和特定性，因此对整个生态系统危害不太大；二是人为因素：在人为因素中，由于人在从事生产时，往往被眼前利益驱使，看不到长远利益，只顾眼前发展，不顾后果，加之近代以来，全球人口

13、猛增，出现大工业，人们掌握了现代生产手段，对大自然的干预力日益增强，干预的规模日益深化，范围遍及全球。因此人为因素是影响生态平衡的主要原因，具体有以下几方面。1、盲目开荒，乱砍乱伐v人们为了满足眼前的生产和生活的需要，盲目开荒，滥砍滥伐，破坏植被，不仅减少了植被固定太阳能的能力，而且使地面失去植被的保护，造成水土流失，气候旱化、水源干涸、土地沙化、水旱灾频繁。2、草原过牧v草原生态系统没有森林生态系统复杂，因而自动调节能力也较弱。草原植被和食物链结构是经过长期自然选择和适应而形成的。它能保持相对稳定，但在利用时必须根据草原的自然条件，因地制宜地合理利用，加强管理，才能保持其相对的稳定性，否则极

14、易遭受破坏。v我国草地绝大多数载畜量超过产草量，由于长期过度放牧，优质草的茎叶大部分被啃食，来不及蓄积养分，宿根营养不足，来年萌发力减弱，加之无机会结实，繁殖受到抑制，优质草逐渐减少，草原逐渐退化。密度较稀的沙质草地，过度放牧不仅导致退化，还容易出现沙化和碱化。草原的“三化”，严重威胁着草原的生态平衡。3、农田利用不合理v（1）.只注意种地而不注意养地 有的只种不养，有的施肥不足，或者只使用化肥，而不使用有机肥，导致土壤沙化。v（2）.作物单一 不实行合理的轮作、套作，使土壤理化性状变坏，土壤肥力下降，造成农田生态系统平衡失调。v（3）.拦截自然排水渠道 只蓄不排，使地下水位升高，导致土壤盐碱

15、化、沼泽化，造成农田绝产，最后不得不撂荒。有的地方最后连盐生植物也难以生长。4、围湖造田v我国长期以来忽视湖泊在生态平衡中的作用，不因地制宜地利用湖泊，发展水产养殖，却强调与水争地，向湖要粮。从南到北到处围湖造田。v围湖造田表面上能增加一些耕地，似乎有所得。但却不知利用水面经营水产品，不仅营养价值高，而且经济效益也超过种粮食，更为重要的是由于水面减少会引起一系列恶果：一是减少了湖泊调节河水的作用，增加了洪水灾害；二是使气候恶化，不仅缩短了无霜期，而且使夏季酷热；三是由于围垦的农田低洼易涝，不仅排水防洪需要大量投资，而且经常发生水涝灾害。5、环境污染v由于城市和工农业的发展，每年要排放出大量的工

16、业“三废”（废渣、废气和废水）、生活污水、垃圾、汽车和飞机尾气、轮船失油和油污、放射性物质以及施用的大量农药化肥和除草剂等，其中含有大量有毒物质。所谓环境污染，实质上就是生态系统因被污染而遭到破坏，致使人类生存的环境恶化；或者污染物质进入生态系统，使受到污染的农畜产品和水产品沿着食物链转移、循环和富集，最后进入人体，危害健康。（三）生态系统平衡失调的标志v生态平衡失调的基本标志可以从结构和功能两个方面进行度量。1平衡失调的结构标志：v生态系统的结构可从另外一种角度划分为两级结构水平：一级结构水平是指生态系统四个基本成分中的生物成分，即生产者、消费者和分解者；二级结构水平是指组成一级结构的划分及

17、其特征。如生物的种类组成、种群和群落层次及其变化特征等。平衡失调的生态系统从结构上讲就是出现了缺损或变异。当外部干扰巨大时，可造成生态系统一个或几个组分的缺损而出现一级结构的不完整。如大面积的森林采伐就是典型例子，它不仅可使原有生产者层次的主要种类从系统中消失，而且各级消费者也因栖息地的破坏而被迫迁移或消失，系统内的变化也非常激烈。v当外部干扰还不甚严重时，如林业中的择伐、轻度污染的水体等，都可使生态系统的二级结构产生变化。二级结构的变化包括物种组成比例的改变；种群数量的丰度变化；群落垂直分层结构减少等。这些变化又会直接造成营养关系的破坏，包括分解者种群结构的改变，进而引起生态系统的功能受阻或

18、功能下降。水域生态系统出现的过度捕捞草原过度放牧造成的退化等都属这方面的例证。二级结构水平的改变虽不如一级结构破坏的影响剧烈，但结果也是生态多样性减少，系统趋于“生态单一化”。干扰若进一步加重也同样会造成生态系统的崩溃。2生态平衡失调的功能标志：v生态系统平衡失调在功能上的反映就是能量流动在系统内的某一个营养层次上受阻或物质循环正常途径的中断。能流受阻表现为初级生产者第一性生产力下降和能量转化效率降低或“无效能”增加。营养物质循环则表现为库与库之间的输入与输出的比例失调。如水域生态系统中悬浮物的增加，可影响水体藻类的光合作用；重金属污染可抑制藻类的某些生理功能。有些污染虽不能使生产者第一性生产

19、量减少，但却会因生境的不适宜或饵料价值的降低使消费者的种类或数量减少，造成营养层次间能量转化和利用效率的降低。例如，热污染水体因增温影响，蓝、绿藻种类和数量明显增加，就初级生产力而言，除极端情况(高温季节)外均有所提高，但因鱼类对高温的回避或饵料质量的下降，鱼产量并不增高，在局部时空出现了大量的“无效能”。这是食物链关系被打乱的结果。v物质循环途径的中断是目前许多生态系统平衡失调的主要原因。这种中断有的是由于分解者的生境被污染而使其大部分丧失了其分解功能，更多的则是由于破坏了正常的循环过程。如农业生产中作物稭棵被用作燃料、草原上的枯枝落叶被人工搂回做烧柴等。物质输入输出比例的失调是使生态系统物质循环功能失调的重要因素。如某些污染物的排放超过了水体的自净能力而积累于系统之中。这些物质的不断释放又反过来危害着系统正常结构的恢复。汞污染就是一个很典型的例子。（四）、生态系统平衡失调的预防v1、正确处理好保护生态平衡与社会经济发展的关系。v2、合理的开发与保护现有资源。v3、尽量维持生态系统内部和生态系统的自然优化状态。