第十一章 生态系统的自组织调节与系统稳定性PPT课件

第二节 生态系统的自组织调节
生态系统在人类活动和自然环境变化的影 响下不断的改变着它的状态。其重要特点是它 常常趋向于达到一种稳态或平衡状态，这种稳 态是靠自我调节过程来实现的。调节主要是通 过反馈进行的。当生态系统中某一成分发生变 化时，它必然会引起其他成分的出现相应的变 化，这种变化又会反过来影响最初发生变化的 那种成分，使其变化减弱或增强，这种过程就 叫反馈。所以, 当生态系统受到外界干扰破坏 时，只要不过分严重，一般都可通过自我调节 使系统得到修复，维持其稳定与平衡。负反馈 能够使生态系统趋于平衡或稳态。
人为干扰的作用：人类是生态系统 中最活跃、最积极的因素。千百年来， 随着科技的进步，生产力的发展，社会 需求的增加，人类以不同的方式愈来愈 强烈地干扰着自然生态系统的稳态。人 类用自己强大的技术力量不停息地向大 自然宣战，改造自然，征服自然，主宰 着大自然的命运。
人类对生态系统的干扰方式多种多样， 归纳起来，有如下两大方面：一是对生态 系统结构的干扰，即由于人类对自然资源 的无度索取，引起自然生态系统结构的变 化，如砍伐森林、过度放牧、乱捕滥猎， 围湖造田等，造成了生态系统的结构性失 衡；二是对生态系统功能的干扰，即由于 大量工业和生活废弃物排人自然界，改变 了原有的生态系统自我调节、自我净化的 能力，造成了生态系统的功能性失衡。
也就是环境中的物质和能量从系统外部输 入到系统中，通过食物链所构成的营养结构在 系统内部定向而有规律地传输、转化，它的一 部分在系统内部累积形成新结构的自由能，而 其余部分则从系统表面输出，这个过程的永续， 就不断地降低生态系统的熵水平，并使生态系 统始终处于低熵状态，系统积累越来越多的自 由能，生态系统的耗散结构越来越复杂，越来 越有序。
森林恢复
受损生态系统的恢复可以遵循两个 模式途径：当生态系统受损是不超负荷 并是可逆情况下，压力和干扰被移去后， 恢复可在自然过程中发生。如对退化草 场进行围栏保护，几年之后草场即可得 到恢复。另一种是生态系统的受损是超 负荷的，并发生不可逆变化，只依靠自 然过程并不能使系统恢复到初始状态， 必须依靠人的帮助。必要时，还须用特 殊的方法，至少要使受损状态得到控制。
一、生态系统的稳Baidu Nhomakorabea性
生态系统稳定性指标体系的建立必须涉及生 态系统组织程度的度量。为了说明这种度量，下面介 绍几个基本概念：(周集中，1990) 1. 涨落、序、稳定性： （1）涨落：是系统在内部因子或外部因子影响下偏 离某一稳定态的波动。具体的涨落可分为以下情况：
内涨落-系统自组织行为的结果； 外涨落-环境强加给系统的结果； 巨涨落-系统达到一个新稳态的涨落； 微涨落-系统偏离稳态但还保持原稳态的涨落; 正涨落-使系统有序程度增加的涨落； 负涨落-使系统有序程度下降的涨落。
相反，由槛伐森林引起水土流失和恶 化环境的过程就是生态系统从有序程度 较高的稳态向有序程度较低的稳态演变 的退化过程。又如草原的退化和恢复， 也是这一正一反的过程。可见涨落是形 成新的有序程度更高和更低的稳态的杠 杆，不言而誉，由于涨落的性质不同， 它既能引起生态序的增加，也能引起生 态序的降低，总之，新的有序是在涨落 的触发下形成的。
草原退化
自然因素的作用：生态系统中，无论是
生产者，消费者，还是分解者，它们的生 存和生命活动均与栖息地的土质、温度、 降水、风力等自然因素密切相关。例如， 气候干旱，使生态系统内水源枯竭，土层 疏松而干燥，土壤肥力下降，植物种类与 数量显著减少，相应的动物种类与数量也 明显减少，系统生产力下降。
这不仅说明生态系统有受外界干扰 发生变化的一面，也有主动应变的一面。 也就是生态系统可以通过自组织作用形 成的自组织系统，以致成为一个自调节 的自控系统，它表现为能够自动地从无 序状态转变为有序状态。
从热力学的观点来说，“自组织”是指一 个系统通过与外界交换物质、能量和信息，而 不断地降低自身的熵含量，提高其有序度的过 程。
（2）序：是指系统结构和过程的有规 则的排列方式。这里的序可以从有序、 无序；有序程度高和有序程度低等概 念来讨论。
（3）涨落与序：自然界的各种干扰是很 频繁的，干扰所产生的无数微涨落形成的 巨涨落可破坏原来的稳态，使系统处于不 稳定形态，继而进一步形成新的有序结构。 如生态系统从原生演替到次生，进而演替 到顶极，这个过程就是生态系统从有序程 度低的稳态，到无序的不稳定态，再到有 序程度高的稳态发展的进化过程。
第十一章
生态系统自组织调节 与系统稳定性
第一节 生态系统的退化与恢复
一、生态系统的退化
生态系统退化指在一定的时空背景 下，生态系统受自然因素，人为因素或 两者的共同干扰下，使生态系统的某些 要素或系统整体发生不利于生物和人类 生存要求的量变和质变。例如，草地退 化既是草地生态系统结构特征与物质循 环等功能过程的恶化，又是草地生态系 统的生产与生态功能衰退的现象，它既 包括“草”的退化，也包括“地”的退 化。
第三节 生态系统的稳定性及其维持
生态系统是在一定空间中共同栖居 着的所有生物与其环境之间由于不断 地进行物质循环和能量流动过程而形 成的统一整体。
这个整体是否稳定，这取决于生态 系统的结构、功能和进化特征以及外界 干扰的强度和特征。因此，当稳定性意 旨“群落的种类组成和结构长久存在” 时，成熟的生态系统比较稳定，此类群 落主要组成种是长寿的，难以迅速被取 代，改变其组成十分缓慢，并且能抵抗 它种的侵入。若稳定性意旨“群落抵抗 干扰并在短时间内恢复到原有状态的能 力”，处于演替早期阶段的生态系统就 更为稳定。
围湖造田
二、生态系统的恢复
生态系统恢复是针对受损而言的，受损
就是生态系统结构、功能和关系的破坏；因 而，生态恢复就是恢复生态系统合理的结构、 高效的功能和协调的关系。恢复不等于复原， 恢复包含着创造与重建，当然，这种创造与 重建都是有原则的。以退化草原的生态恢复 为例，草原恢复的最初目标是维持生产力， 保证家畜产量；其次是本地动植物物种的保 存，包括不直接影响草地承载力的那些动植 物。