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第四节 生态平衡
作者:生科院植…    文章来源:西北农林科技大学    点击数:907    更新时间:2010/7/13
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一、生态平衡的基本概念

     生态平衡是指生态系统在一定时间内结构与功能的相对稳定状态,其物质和能量的输入与输出近于相等,在外来干扰下能通过自我调节(或人为控制)恢复到稳定状态。当外来干扰超出生态系统自身调节能力,而不能恢复到原初状态谓之生态失调或生态平衡的破坏。生态平衡是动态的,维护生态平衡不只是保持其原初状态。
     自然生态系统是一个动态的开放系统,只有人工建立的、完全封闭的宇宙舱生态系统才属于封闭系统。生态系统内的生物与非生物所构成的统一体始终处于运动变化之中,如系统物质的输入和输出、系统内种群大小的变化、种群之间的竞争等。但这并非说生态系统是一个杂乱无序的系统,每一个生态系统都有其自身一定的组成、结构及其进化、演替规律,并在某个时期内,生态系统可保持相对稳定的状态和性质,即生态系统的动态平衡。因为开放系统具有调节其功能的反馈机制 (feedback mechanism),即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出现一系列的相应变化,这些变化最终又反过来影响最初发生变化的那种成分,这个过程叫反馈。反馈包括负反馈 (negative feedback) 和正反馈 (positive feedback) 两种类型。
     负反馈是比较常见的一种反馈,它的作用是能够使生态系统达到和保持平衡或稳定,反馈的结果是抑制和减弱最初发生变化的那种成分所发生的变化。例如:如果草原上的食草动物因为迁入而增加,植物就会因为受到过度啃食而减少,植物数量减少后,反过来就会抑制动物数量。
     正反馈比较少见,它的作用与负反馈相反,即生态系统中某一成分的变化所引起的其他一系列变化,反过来不是抑制而是加速最初发生变化的成分所发生的变化,即正反馈使系统偏离加剧。例如:如果一个湖泊受到了污染,鱼类的数量就会因为死亡而减少,鱼体死亡腐烂后又会进一步加重污染井引起更多鱼类死亡。因此,正反馈往往具有极大的破坏作用,但是它常常是爆发性的,所经历的时间也很短。

二、生态系统演替与生态平衡

     生态平衡是指生态系统通过发育和调节所达到的一种稳定状况,它包括结构和功能上的稳定、能量输入和输出上的稳定。因为能量流动和物质循环不断进行,生物个体也在不断更新。自然条件下,生态系统总是朝着种类多样化、结构复杂化和功能完善化的方向发展,直到使生态系统达到成熟的最稳定状态为止。所以生态平衡是一个动态过程中的相对平衡,与生态系统的演替及其演替阶段密切相关。
     一个生态系统类型被另一个生态系统类型所取代的过程称为生态系统的演替。生态系统的演替通常以植物群落演替、动物种群变化和环境条件变化为基础,并可划分为发展(幼年)期和成熟(顶级)期两个差异显著的演替阶段。当生态系统发展到顶级生态系统时,意味着整个系统演替达到最稳定的时期。例如美国东南部农田弃耕后的恢复演替,弃耕后的第一年内,由于土壤中残留有农作物和农田杂草的种子及其它繁殖体,首先出现了飞蓬(Erigeron acer)占优势的先锋群落,第二年,飞蓬的优势被紫菀(Aster tataricus)取代,并且群落中出现了相当数量的须芒草(Andropogon yunnanensis)个体,第三年,须芒草取代了紫菀而在群落中占据优势地位。此后随着时间推移,出现了牧草和灌木共占优势的群落,并维持到大约弃耕后20年的时间。接着是针叶树侵入到群落中并逐步占据优势形成松林群落。这一阶段将延续到弃耕后的一百年左右。后来是栎—山核桃群落取代松林群落,形成当地成熟和稳定的群落类型。
     在这个演替过程中,繁殖鸟类的变化和优势植物的取代顺序相平行。鸟类种群数量最急剧的变化发生在优势植物生活型改变的时候(从草本、灌木、针叶树到阔叶树)。没有哪一种植物或动物能在演替开始到末尾始终存在于群落中;各个物种的繁盛期都不相同。虽然植物是引起变化的最重要生物,但群落中的鸟类也不是完全被动的,灌木和阔叶树阶段的主要优势植物借助于鸟类和其他动物将种子传播到新的地区。

三、生物多样性与生态平衡

     生态平衡总是与特定生态系统中的生物群落相联系。一般情况下,生物多样性越丰富,生态系统的自我调节能力越强,生态系统越稳定。多样性贫乏的生态系统,因含有生物种类少,营养结构简单,系统自动调节功能低下,所以当环境条件发生改变时,将导致生物种群出现较大变化。例如,在农田和单一的人工森林群落中,由于植物种类单一,危害作物或树木的害虫缺乏天敌控制,一旦条件适合,害虫种群常常爆发性地增长形成灾害。因而,农田、人工森林等种类单一的群落是很不稳定的生态系统,要维持它们的生态平衡而获得高产,不得不借助于人工调控,如喷施农药等。
     生态系统中的生物多样性增加,使营养网上具有更多的环节和大量功能丰富的有机体。生物群落的复杂性越大,所具有的自我调节能力也越大。成熟的高度多样化的生态系统具有高效率的能量利用率,很少形成资源废物,因此,没有大量的剩余物使生物种群产生大的波动。

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