時(shí)間：2023-07-02 08:23:58
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關(guān)鍵詞：生態(tài)工業(yè)園區(qū)；穩(wěn)定性；人工生態(tài)系統(tǒng)
中圖分類號(hào)：F406.9 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-291X（2013）21-0289-04
一、人工生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性
穩(wěn)定性是生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能中一個(gè)至關(guān)重要的特性，直接決定了生態(tài)系統(tǒng)的存亡，是生態(tài)學(xué)中最受關(guān)注的焦點(diǎn)。關(guān)于穩(wěn)定性，Pimm [1]（1991）總結(jié)出生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性定義至少有45種之多，基本上都是從自然生態(tài)系統(tǒng)的角度出發(fā)的。
事實(shí)上，還有另外一類與工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)更為接近的，即人工生態(tài)系統(tǒng)。人工生態(tài)系統(tǒng)是在人類頻繁干預(yù)下形成的，具有明顯的社會(huì)性、綜合性和易變性等特點(diǎn)。（1）社會(huì)性是指人工生態(tài)系統(tǒng)與社會(huì)制度、經(jīng)濟(jì)條件及人類科學(xué)水平等密切相關(guān)，其結(jié)構(gòu)與功能都要受到人類的干預(yù)。（2）綜合性是指人工生態(tài)系統(tǒng)中自然因素和人為因素錯(cuò)綜復(fù)雜、多種多樣，導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)和功能是復(fù)雜的、綜合的。（3）易變性是指人工生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)控能力很差，容易受到環(huán)境因素及人類活動(dòng)的影響，系統(tǒng)有很大的不穩(wěn)定性；但新的平衡也很容易在人類的干預(yù)下再次形成。因此，人類對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行調(diào)控是非常必要的。
馮耀宗 [2]（2002）對(duì)于自然生態(tài)系統(tǒng)和人工生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性研究的側(cè)重點(diǎn)做了總結(jié)，主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：（1）人工生態(tài)系統(tǒng)是以人工播種、種植、栽培、管理直至收獲這種連續(xù)不斷的“動(dòng)態(tài)”過程的反復(fù)進(jìn)行來反應(yīng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并非“靜態(tài)”地保持在（或稱恢復(fù)到）某一固定的平衡點(diǎn)。動(dòng)態(tài)平衡是相對(duì)的、暫時(shí)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(chǎn)生一系列的連鎖反應(yīng)，直至新的平衡被建立。因此，“靜態(tài)保持”和“動(dòng)態(tài)反復(fù)”是自然生態(tài)系統(tǒng)和人工生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性研究中最本質(zhì)的區(qū)別之一。（2）自然生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的研究主要是針對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定；人工生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，比如系統(tǒng)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(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的研究，主要針對(duì)的不是系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，而是系統(tǒng)的功能。人工生態(tài)系統(tǒng)對(duì)結(jié)構(gòu)的研究，其出發(fā)點(diǎn)也是為了維護(hù)系統(tǒng)功能的正常發(fā)揮。（3）自然生態(tài)系統(tǒng)中穩(wěn)定性的描述常用易變性、恢復(fù)力、脆弱性和可靠性等，這些概念不宜用來概括人工生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。人工生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性概念應(yīng)當(dāng)要體現(xiàn)出動(dòng)態(tài)的、發(fā)展的、整體的及因子間相互聯(lián)系等主要特點(diǎn)，一般用系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)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(tǒng)動(dòng)態(tài)平衡狀況的綜合特性。
出于人工生態(tài)系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng)在穩(wěn)定性上側(cè)重點(diǎn)的不同，對(duì)人工生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的考量指標(biāo)也不同于自然生態(tài)系統(tǒng)的“抵抗力”和“恢復(fù)力”指標(biāo)，而主要采取系統(tǒng)生產(chǎn)力動(dòng)態(tài)、系統(tǒng)抗干擾能力和系統(tǒng)環(huán)境動(dòng)態(tài)三個(gè)指標(biāo)，分別體現(xiàn)人工生態(tài)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)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(tǒng)生產(chǎn)力動(dòng)態(tài)指的是在一定時(shí)期內(nèi)生產(chǎn)力的變動(dòng)狀況。人工生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力是社會(huì)資源與自然資源的利用效率，不僅取決于資源的輸入數(shù)量，還必須考慮資源的轉(zhuǎn)化效率。生產(chǎn)力穩(wěn)定或繼續(xù)增長(zhǎng)的評(píng)為高；基本穩(wěn)定，時(shí)有下降情況的評(píng)為中；動(dòng)蕩不定且有明顯下降的評(píng)為低。與自然生態(tài)系統(tǒng)有所不同的是，人工生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力更側(cè)重其經(jīng)濟(jì)價(jià)值，也稱為“經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)力”；經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)力是人工生態(tài)系統(tǒng)中最有價(jià)值的生產(chǎn)力指標(biāo)。
系統(tǒng)抗干擾能力指的是系統(tǒng)抵抗自然災(zāi)害的能力。幾乎所有有關(guān)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的研究中，都涉及到抗干擾這一指標(biāo)。傳統(tǒng)的干擾定義主要是指使生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)或功能特征產(chǎn)生突然變化，而對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的平衡狀態(tài)造成擾亂的非常規(guī)事件。一般與干擾相關(guān)的術(shù)語包括抵抗力、恢復(fù)力、彈性等，都是針對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)的。對(duì)于人工生態(tài)系統(tǒng)，更多的是采用在干擾前后生物量與生產(chǎn)力的變幅、種群數(shù)量的變動(dòng)和多樣性指數(shù)的變化等指標(biāo)作為系統(tǒng)抗干擾能力的度量。
系統(tǒng)環(huán)境動(dòng)態(tài)指的是系統(tǒng)內(nèi)部的環(huán)境因系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的改變而改變的狀態(tài)。如果向良性方向轉(zhuǎn)變，說明系統(tǒng)穩(wěn)定性高；如果向惡性方向轉(zhuǎn)變，說明系統(tǒng)穩(wěn)定性差。在已有的系統(tǒng)穩(wěn)定性的研究工作中，極少有系統(tǒng)內(nèi)部的環(huán)境狀況和系統(tǒng)穩(wěn)定性之間相互關(guān)系的研究。但是，從動(dòng)態(tài)的、長(zhǎng)期的角度來看，系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的反作用可視為系統(tǒng)穩(wěn)定性的一個(gè)重要方面。
二、生態(tài)工業(yè)園區(qū)的穩(wěn)定性指標(biāo)
生態(tài)工業(yè)園區(qū)是典型的人工生態(tài)系統(tǒng)，盡管其基本的理論基礎(chǔ)源于自然生態(tài)系統(tǒng)的循環(huán)理念，但其建設(shè)與發(fā)展過程中人工的痕跡隨處可見，甚至絕大部分生態(tài)工業(yè)園區(qū)完全就是人工設(shè)計(jì)下的產(chǎn)物。因此，生態(tài)工業(yè)園區(qū)的穩(wěn)定性應(yīng)更多地從人工生態(tài)系統(tǒng)的視角來考量。
首先，由人工規(guī)劃、建設(shè)并在人工管理下運(yùn)行的生態(tài)工業(yè)園區(qū)，其穩(wěn)定性是通過園區(qū)不間斷地運(yùn)行以獲取收益的動(dòng)態(tài)過程來反應(yīng)的，不可能以“靜態(tài)”的狀態(tài)保持在某一平衡點(diǎn)上。
其次，大多生態(tài)工業(yè)園區(qū)是新建或改造而來，園區(qū)中的企業(yè)數(shù)量與種類受人工控制，因此，其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性并非生態(tài)工業(yè)園區(qū)的終極目標(biāo)。相對(duì)于自然生態(tài)系統(tǒng)，生態(tài)工業(yè)園區(qū)的穩(wěn)定性更多地體現(xiàn)在其功能的穩(wěn)定性上，包括生產(chǎn)功能和環(huán)境功能等。
第三，生態(tài)工業(yè)園區(qū)區(qū)別于傳統(tǒng)工業(yè)園區(qū)的最本質(zhì)特點(diǎn)在于其對(duì)環(huán)境的不破壞，甚至是改善上，也即園區(qū)與環(huán)境之間的良性互動(dòng)。
因而，生態(tài)工業(yè)園區(qū)的穩(wěn)定性實(shí)際上是一類人工生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性的問題，除了一般所論及的抵抗力，經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)力和系統(tǒng)的環(huán)境動(dòng)態(tài)也是其穩(wěn)定性極其重要的方面。
（一）抗干擾能力
生態(tài)工業(yè)園區(qū)的抗干擾能力，這一點(diǎn)幾乎所有關(guān)于生態(tài)工業(yè)園區(qū)穩(wěn)定性的研究中都有所體現(xiàn)，指的是生態(tài)工業(yè)園區(qū)在受到干擾后保持當(dāng)前穩(wěn)定狀態(tài)的能力，主要是抵御各類風(fēng)險(xiǎn)的能力。盡管“干擾”有的時(shí)候并不都是負(fù)面的，比如新的激勵(lì)措施出臺(tái)和新技術(shù)出現(xiàn)等，可能會(huì)促進(jìn)生態(tài)工業(yè)園區(qū)向更穩(wěn)定的方向演進(jìn)。但就目前來說，全世界的生態(tài)工業(yè)園區(qū)無論結(jié)構(gòu)或功能都處于比較脆弱的初級(jí)演替階段，所面臨的更多的是受到干擾時(shí)生態(tài)工業(yè)園區(qū)中生態(tài)工業(yè)鏈運(yùn)行不穩(wěn)定甚至是整個(gè)園區(qū)可能遭受解體風(fēng)險(xiǎn)的情形。
生態(tài)工業(yè)園區(qū)的干擾主要來自兩個(gè)方面，即來自政策的干擾和來自市場(chǎng)的干擾。
1.政策干擾。由于生態(tài)工業(yè)園區(qū)的發(fā)展不過二十余年的時(shí)間，還是新生事物。因而，針對(duì)生態(tài)工業(yè)園區(qū)的政策體系仍在不斷的完善之中，對(duì)園區(qū)的發(fā)展也造成了程度不同的沖擊。有的政策可能促進(jìn)園區(qū)的穩(wěn)定性，而有的政策可能適得其反。比如說，現(xiàn)行的政策體系中，大多生態(tài)工業(yè)園區(qū)為了維護(hù)環(huán)境效益而將污染性項(xiàng)目拒之門外，事實(shí)上，污染性項(xiàng)目往往可為下游企業(yè)提供大量的廢棄物，成為構(gòu)建生態(tài)工業(yè)鏈的主體企業(yè)，更能體現(xiàn)生態(tài)工業(yè)園區(qū)中廢棄物減量化帶來環(huán)境效益的含義。因此，“污染”這一概念在生態(tài)工業(yè)園區(qū)中的內(nèi)涵與傳統(tǒng)概念有所不同，現(xiàn)有的環(huán)境政策如排污收費(fèi)、污染物配額分配等，可能適用于生態(tài)工業(yè)園區(qū)的建設(shè)初期，但因?yàn)閷?duì)構(gòu)建生態(tài)工業(yè)鏈可能產(chǎn)生障礙，所以不太適用于生態(tài)工業(yè)園區(qū)的成熟時(shí)期，即有可能阻礙生態(tài)工業(yè)園區(qū)向更穩(wěn)定的方向演進(jìn)。
2.市場(chǎng)干擾。生態(tài)工業(yè)園區(qū)無論是區(qū)內(nèi)企業(yè)間的廢棄物利用，或是區(qū)內(nèi)與區(qū)外的企業(yè)間行為，都要受到市場(chǎng)的影響。區(qū)內(nèi)企業(yè)間之所以通過廢棄物利用結(jié)成生態(tài)工業(yè)鏈，大多出于成本或收益的考慮，受市場(chǎng)的引導(dǎo)；企業(yè)進(jìn)行區(qū)外活動(dòng)，也是為了在市場(chǎng)中實(shí)現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)利益。因而，市場(chǎng)的波動(dòng)很容易對(duì)園區(qū)內(nèi)企業(yè)產(chǎn)生影響。若園區(qū)內(nèi)企業(yè)是獨(dú)立經(jīng)營(yíng)的，則市場(chǎng)的沖擊僅限于企業(yè)本身；然而，園區(qū)內(nèi)企業(yè)因著利潤(rùn)最大化的驅(qū)使，相互因廢棄物或能量的利用結(jié)成了關(guān)系復(fù)雜的鏈網(wǎng)結(jié)構(gòu)，位于生態(tài)工業(yè)鏈中的某一節(jié)點(diǎn)的區(qū)內(nèi)企業(yè)受到?jīng)_擊后，則這一沖擊將沿著鏈條傳遞，導(dǎo)致整個(gè)工業(yè)鏈的不穩(wěn)定[3]。尤其當(dāng)生態(tài)工業(yè)園區(qū)內(nèi)的主導(dǎo)企業(yè)受到市場(chǎng)的深度干擾時(shí)，園區(qū)的穩(wěn)定性將受到嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。
所以，生態(tài)工業(yè)園區(qū)的“抗干擾能力”，是園區(qū)穩(wěn)定性的一個(gè)非常重要的方面。
（二）經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)力
經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)力是各種有形要素與無形要素構(gòu)成的經(jīng)過復(fù)雜的非線性的相互作用和協(xié)同而構(gòu)成的一個(gè)系統(tǒng)；這一系統(tǒng)是開放的具有動(dòng)態(tài)屬性的體系。生態(tài)工業(yè)園區(qū)中企業(yè)通過各種要素的結(jié)合和“資源—廢棄物—再生資源”的周期式循環(huán)往復(fù)的動(dòng)態(tài)生產(chǎn)模式下反復(fù)運(yùn)行，不斷獲取收益，實(shí)現(xiàn)其功能。
一般說來，經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)力系統(tǒng)的功能主要有四個(gè)方面[4]。首要的是經(jīng)濟(jì)功能，表現(xiàn)為推進(jìn)企業(yè)、地區(qū)或全球經(jīng)濟(jì)能力提高、產(chǎn)品與勞務(wù)增長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化或是產(chǎn)業(yè)升級(jí)等等；二是組織管理創(chuàng)新功能，即推進(jìn)企業(yè)組織和社會(huì)組織形式的變化與發(fā)展；三是技術(shù)創(chuàng)新的功能，即能推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新、研究與開發(fā)；四是社會(huì)，即能推進(jìn)經(jīng)濟(jì)的民主化、社會(huì)化和大眾化，改善社會(huì)關(guān)系。
對(duì)生態(tài)工業(yè)園區(qū)的定義，不同的學(xué)者在表征經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)力上有不同的側(cè)重點(diǎn)。
Lowe[5]的定義為：一個(gè)由制造業(yè)和服務(wù)業(yè)組成的企業(yè)生物群落，它通過包括能源、水、原材料這些基本要素在內(nèi)的環(huán)境與資源方面的合作和管理，來實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)的雙重優(yōu)化和協(xié)調(diào)發(fā)展，最終使該企業(yè)群落尋求一種比每個(gè)公司優(yōu)化個(gè)體表現(xiàn)就會(huì)實(shí)現(xiàn)的個(gè)體效益之和還要大得多的群體效益。Lowe的定義強(qiáng)調(diào)通過對(duì)環(huán)境與資源等方面的創(chuàng)新式組織和管理，使企業(yè)群落實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模的效益。這種創(chuàng)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(shù)方面的強(qiáng)而有力的支持，必然促進(jìn)技術(shù)的創(chuàng)新、研究與開發(fā)，同時(shí)將促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)基于技術(shù)進(jìn)步而帶來的優(yōu)化，最終導(dǎo)致社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式的變革。
R.Cote和 J.Hall[6]則認(rèn)為生態(tài)工業(yè)園區(qū)是一個(gè)能保存自然與經(jīng)濟(jì)資源的工業(yè)系統(tǒng)，可減少生產(chǎn)、物質(zhì)、能源、保險(xiǎn)或賠償及處理處置等成本費(fèi)用及責(zé)任，并能改善營(yíng)運(yùn)效率、質(zhì)量、工作人員健康及公眾形象，且提供企業(yè)通過使用或販賣廢棄物，來增加企業(yè)收益的機(jī)會(huì)。Cote和Hall的定義更強(qiáng)調(diào)經(jīng)濟(jì)功能的實(shí)現(xiàn)，兼顧社會(huì)。
美國(guó)總統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展委員會(huì)[7]將生態(tài)工業(yè)園區(qū)定義為：園區(qū)產(chǎn)業(yè)間彼此相互合作，并與地方小區(qū)有效率地分享資源（信息、物質(zhì)、水、能量及公共建設(shè)等）與服務(wù)，以獲得經(jīng)濟(jì)利益及環(huán)境質(zhì)量，并提高人力資源對(duì)于當(dāng)?shù)厣虡I(yè)與社會(huì)的公平性；園區(qū)通過規(guī)劃來進(jìn)行物質(zhì)及能源交換，形成產(chǎn)業(yè)共生的系統(tǒng)；同時(shí)尋求能源及原料使用的最小化，并推動(dòng)廢棄物減量化等環(huán)保行動(dòng)，來建立持續(xù)的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會(huì)的關(guān)系。這一定義對(duì)生態(tài)工業(yè)園區(qū)作為經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)力系統(tǒng)的功能表述得相當(dāng)完備，產(chǎn)業(yè)間的合作及園區(qū)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(jīng)濟(jì)效益和改善環(huán)境質(zhì)量，需要技術(shù)的支持，必然促進(jìn)技術(shù)的研究與開發(fā)，推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新；同時(shí)這一新的經(jīng)濟(jì)發(fā)展組織模式也必將對(duì)社會(huì)關(guān)系和觀念等造成沖擊，推進(jìn)社會(huì)向前發(fā)展。
盡管生態(tài)工業(yè)園區(qū)的定義遠(yuǎn)不止上述所列，但無一例外地經(jīng)濟(jì)功能都是生態(tài)工業(yè)園區(qū)追求的首要目標(biāo)?？胺Q典范的卡倫堡生態(tài)工業(yè)共生體系中，1995年因上游企業(yè)Asnaes 發(fā)電廠原材料的改變，導(dǎo)致下游企業(yè)GyProc石膏廠的利益受損，最終出現(xiàn)了不穩(wěn)定跡象[8]；直至Asnaes 發(fā)電廠改進(jìn)其設(shè)備，使園區(qū)正常運(yùn)行得以維持，才解決了這一問題，避免了更進(jìn)一步危機(jī)的產(chǎn)生。可見，經(jīng)濟(jì)利益是生態(tài)工業(yè)園區(qū)穩(wěn)定運(yùn)行的首要驅(qū)動(dòng)力。
提高經(jīng)濟(jì)能力、促使產(chǎn)品與勞務(wù)的增長(zhǎng)是任何工業(yè)園區(qū)必然追求的基本經(jīng)濟(jì)功能，但有意識(shí)地將實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化和產(chǎn)業(yè)升級(jí)當(dāng)作主要經(jīng)濟(jì)功能來對(duì)待，是生態(tài)工業(yè)園區(qū)在尋求經(jīng)濟(jì)功能時(shí)區(qū)別于其他園區(qū)的重要特征。同樣，在推進(jìn)組織管理創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新及在社會(huì)的實(shí)現(xiàn)上，生態(tài)工業(yè)園區(qū)較之傳統(tǒng)工業(yè)園區(qū)顯然也具有更強(qiáng)的主動(dòng)性及自覺性。在管理方面，生態(tài)工業(yè)園區(qū)的主要影響在于它對(duì)傳統(tǒng)企業(yè)把全部精力集中在銷售產(chǎn)品的管理方式提出了質(zhì)疑；要求企業(yè)間不僅僅是競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，還應(yīng)該是伙伴關(guān)系，以保證資源最優(yōu)化利用的管理合作，因而對(duì)傳統(tǒng)的管理科學(xué)在企業(yè)間激烈競(jìng)爭(zhēng)的背景下樹立的相互競(jìng)爭(zhēng)的信念提出了挑戰(zhàn)。
如若生態(tài)工業(yè)園區(qū)能持續(xù)地實(shí)現(xiàn)其作為經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)力系統(tǒng)的各項(xiàng)功能，則園區(qū)是穩(wěn)定的；經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)力是生態(tài)工業(yè)園區(qū)的最重要的衡量因素，“經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)力”是這一人工生態(tài)系統(tǒng)中最有價(jià)值的指標(biāo)之一。
（三）環(huán)境效益
任何經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)都是開放的系統(tǒng)，系統(tǒng)從外界獲取資源和能源，經(jīng)過生產(chǎn)加工，向市場(chǎng)輸出產(chǎn)品或服務(wù)，同時(shí)向環(huán)境輸出廢棄物和副產(chǎn)品。所謂環(huán)境效益，是指產(chǎn)品或服務(wù)的價(jià)值與環(huán)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(chǎn)品或服務(wù)價(jià)值的增加與環(huán)境影響的增加的比值，是對(duì)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境狀態(tài)的客觀描述[9]。環(huán)境效益從經(jīng)濟(jì)盈余的角度來衡量環(huán)境績(jī)效，強(qiáng)調(diào)提高經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)保證環(huán)境效益同步增長(zhǎng)，是經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益協(xié)調(diào)發(fā)展的體現(xiàn)。
傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)采取從外界大量獲取資源與能源、向環(huán)境大量排放廢棄物的發(fā)展模式，產(chǎn)品與服務(wù)的原料和能源消耗強(qiáng)度大，環(huán)境效益差，經(jīng)濟(jì)發(fā)展難以為繼（如圖1所示）。從熵理論的角度來看，傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式一方面耗費(fèi)大量的資源與能源，另一方面排放的廢棄物和副產(chǎn)品又對(duì)環(huán)境造成巨大的破壞，經(jīng)濟(jì)與環(huán)境之間的矛盾日益加??；系統(tǒng)與環(huán)境之間通過大量的物質(zhì)與能量交換，引起系統(tǒng)熵的急劇增加，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)向崩析的方向演替。
生態(tài)工業(yè)園區(qū)是模仿自然生態(tài)系統(tǒng)，依據(jù)工業(yè)生態(tài)學(xué)原理和循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念設(shè)計(jì)建立的一種新型工業(yè)園區(qū)。園區(qū)內(nèi)企業(yè)眾多，按照在整個(gè)工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中所起的作用不同，各企業(yè)群體可以分為資源生產(chǎn)者企業(yè)（生產(chǎn)者）、加工生產(chǎn)者企業(yè)（消費(fèi)者）和分解者企業(yè)三種類型。生產(chǎn)者企業(yè)包括物質(zhì)生產(chǎn)者和技術(shù)生產(chǎn)者。物質(zhì)生產(chǎn)者是指用基本原料生產(chǎn)直接消費(fèi)品或初級(jí)產(chǎn)品的企業(yè)；技術(shù)生產(chǎn)者指提供無形的技術(shù)支持，不以可見的物質(zhì)產(chǎn)品為目標(biāo)的企業(yè)。消費(fèi)者企業(yè)指主要使用初級(jí)產(chǎn)品、其他企業(yè)生產(chǎn)過程的副產(chǎn)物或廢棄物為原料，生產(chǎn)中間產(chǎn)品及最終產(chǎn)品的企業(yè)。分解者企業(yè)主要是對(duì)生產(chǎn)過程的副產(chǎn)物和廢棄物進(jìn)行加工，或從中提取有用物質(zhì)，提供給其他企業(yè)作為原料。
生態(tài)工業(yè)園區(qū)采用從外界獲取有限的資源與能量、向環(huán)境排放有限的廢棄物與副產(chǎn)品的發(fā)展模式，物質(zhì)與能量在系統(tǒng)內(nèi)不斷循環(huán)利用，以實(shí)現(xiàn)“物質(zhì)減量化、能源梯級(jí)利用和廢棄物最小化”，使經(jīng)濟(jì)與環(huán)境形成良性的動(dòng)態(tài)過程，是可持續(xù)的發(fā)展模式；產(chǎn)品與服務(wù)的原料和能源消耗強(qiáng)度小，環(huán)境效益好（如圖2所示）。盡管系統(tǒng)與環(huán)境之間的物質(zhì)與能量交換也會(huì)使系統(tǒng)的熵增加，但生態(tài)工業(yè)園區(qū)的“物盡其用”的運(yùn)營(yíng)模式使得系統(tǒng)所增加的熵值遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式；同時(shí)，園區(qū)發(fā)展帶來的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、科技進(jìn)步、技術(shù)創(chuàng)新等為解決環(huán)境問題提供了資金、技術(shù)和設(shè)備等物質(zhì)條件，成為生態(tài)工業(yè)園區(qū)的負(fù)熵來源。當(dāng)負(fù)熵流足夠強(qiáng)，就能抵消園區(qū)內(nèi)部的熵增加值，并使其向更高的穩(wěn)定狀態(tài)演替。
因而，環(huán)境效益是生態(tài)工業(yè)園區(qū)區(qū)別于一般園區(qū)的最重要指標(biāo)，表征的是生態(tài)工業(yè)園區(qū)的“環(huán)境動(dòng)態(tài)”，環(huán)境效益好，說明系統(tǒng)環(huán)境向良性方向轉(zhuǎn)變，園區(qū)穩(wěn)定性強(qiáng)；環(huán)境效益降低，說明系統(tǒng)環(huán)境向惡性方向轉(zhuǎn)變，園區(qū)穩(wěn)定性也降低。
綜上所述，生態(tài)工業(yè)園區(qū)穩(wěn)定性是指在一定時(shí)期內(nèi)，系統(tǒng)在遭受干擾的情況下維持其經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)力與環(huán)境效益的能力。區(qū)別于一般的生態(tài)工業(yè)園區(qū)穩(wěn)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(duì)具體的“經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)力”和 “環(huán)境效益”為指標(biāo)，而非一個(gè)對(duì) “回復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)”的抽象描述，因而具有更現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義。
參考文獻(xiàn)：
[1] Pimm S.L.The Balance of Natural[M].Chicago：University of Chicago Press，1991.
[2] 馮耀宗.人工生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性概念及其指標(biāo)[J].生態(tài)學(xué)雜志，2002，（5）：58-60.
[3] 李艷雙，于樹江，王軍花.生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈穩(wěn)定性因素分析及管理對(duì)策研究[J].河北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，（5）：48-53.
[4] 王敏.現(xiàn)代生產(chǎn)力的系統(tǒng)性、運(yùn)行機(jī)制及宏觀調(diào)控[J].中國(guó)經(jīng)貿(mào)導(dǎo)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(diǎn)分布有如下特點(diǎn)：
?？键c(diǎn)：生態(tài)系統(tǒng)中不同成分的判斷；結(jié)合食物鏈與食物網(wǎng)考查種間關(guān)系與不同營(yíng)養(yǎng)級(jí)數(shù)量的變化；能量流動(dòng)的定性分析和定量計(jì)算；結(jié)合碳循環(huán)圖解考查物質(zhì)循環(huán)問題及光合作用與呼吸作用等必修知識(shí)；生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的分析與應(yīng)用；生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞。
稀考點(diǎn)：生態(tài)系統(tǒng)的概念與類型、制作生態(tài)瓶實(shí)驗(yàn)。
【命題展望】
上述常考點(diǎn)幾乎是必考內(nèi)容，選擇題和非選擇題的形式都可能出現(xiàn)。以本專題知識(shí)為背景，結(jié)合圖表考查提取并處理信息的能力、設(shè)計(jì)和分析實(shí)驗(yàn)的能力是本部分命題的常態(tài)。其中，生態(tài)系統(tǒng)成分分析、營(yíng)養(yǎng)級(jí)數(shù)量的變化、能量流動(dòng)過程分析、生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性分析最可能以簡(jiǎn)答題的形式出現(xiàn)，信息傳遞作為新增內(nèi)容，以選擇題考查的可能性較大。
【方法點(diǎn)津】
一、理順和領(lǐng)悟好教材
本章教材的編排是按照結(jié)構(gòu)功能特點(diǎn)結(jié)果的體系進(jìn)行的。
結(jié)構(gòu)：生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)（第一節(jié)）；
功能：能量流動(dòng)（第二節(jié)）和物質(zhì)循環(huán)（第三節(jié)）；
特點(diǎn)：信息傳遞（第四節(jié)）。
結(jié)果：具有穩(wěn)定性（第五節(jié)）
本章各節(jié)之間及本章與其他章節(jié)間的關(guān)系，可用必修一中學(xué)習(xí)過的生命系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)層次的思想來統(tǒng)領(lǐng)：
遵循同一條主線“生物個(gè)體（必修三第一、二、三章）種群、群落（必修三第四章）生態(tài)系統(tǒng)（必修三第五章）生物圈（將要學(xué)習(xí)的必修三第六章）”。
二、要注意前后知識(shí)的適度聯(lián)系和遷移
本章可進(jìn)行聯(lián)系、遷移的知識(shí)點(diǎn)較多，如食物鏈中的營(yíng)養(yǎng)級(jí)其實(shí)就是由多個(gè)種群組成的。每個(gè)個(gè)體生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)遵循個(gè)體調(diào)節(jié)的規(guī)律，而營(yíng)養(yǎng)級(jí)中種群的調(diào)節(jié)則與種群與群落的調(diào)節(jié)有關(guān)。在細(xì)節(jié)方面，關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)中的反饋調(diào)節(jié)這一重難點(diǎn)，可聯(lián)系如下內(nèi)容進(jìn)行發(fā)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(guān)系；呼吸中樞的興奮性與血漿中CO2濃度的關(guān)系；血漿滲透壓大小與抗利尿激素濃度的關(guān)系；血糖濃度與胰島素及胰高血糖素濃度的關(guān)系。關(guān)于碳元素的循環(huán)，可聯(lián)想到的生理過程是光合作用與呼吸作用，相應(yīng)的細(xì)胞結(jié)構(gòu)是葉綠體和線粒體。該過程中，細(xì)菌既可以是生產(chǎn)者，如硝化細(xì)菌；可以是消費(fèi)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(qiáng)圖文轉(zhuǎn)換能力的培養(yǎng)
本章中許多知識(shí)或原理，如生態(tài)系統(tǒng)中各成分的關(guān)系、能量流動(dòng)過程及其計(jì)算等均蘊(yùn)藏了大量的信息，可用圖、表、曲線等形式進(jìn)行直觀表示，在分析圖形時(shí)要注意轉(zhuǎn)換與延伸，從而準(zhǔn)確解讀其中的信息。本部分內(nèi)容常見的圖解有：概念圖（又可以分為括號(hào)式的、圓圈式的、箭頭式的等）；種間關(guān)系示意圖；種群數(shù)量變化圖；生態(tài)系統(tǒng)中食物鏈（網(wǎng)）圖、能量流動(dòng)圖、物質(zhì)循環(huán)圖、兩種穩(wěn)定性的關(guān)系圖、典型生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖、生態(tài)農(nóng)業(yè)設(shè)計(jì)圖等。
聯(lián)系方式：胡小勇（曲岸），；QQ：472275060
教學(xué)設(shè)計(jì)概述
思路概述
《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)》提出“注重使學(xué)生在現(xiàn)實(shí)生活的背景中學(xué)習(xí)生物學(xué)”，倡導(dǎo)學(xué)生在解決實(shí)際問題的過程中深入理解生物學(xué)的核心概念，并能運(yùn)用生物學(xué)的原理和方法參與公眾事務(wù)的討論或作出相關(guān)的個(gè)人決策?！渡鷳B(tài)系統(tǒng)的組成成分及其相互關(guān)系》，就是通過有效使用信息技術(shù)來實(shí)現(xiàn)上述課程理念的教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)踐。
本教學(xué)內(nèi)容是上海市高中生命科學(xué)高二年級(jí)第二學(xué)期《生態(tài)系統(tǒng)》（教材《生命科學(xué)》，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社）中的第一單元。由于本校高二學(xué)生已經(jīng)接受過信息技術(shù)課程教學(xué)，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(shí)還具備一定的分析問題、解決問題能力，因此將教學(xué)設(shè)計(jì)思路定位為“基于信息技術(shù)的分組自主學(xué)習(xí)”。依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)核心問題“生態(tài)系統(tǒng)的成分及它們之間的關(guān)系”，把學(xué)習(xí)設(shè)置在有意義的問題情境中（設(shè)計(jì)一個(gè)微型生態(tài)系統(tǒng)，讓其維持一定時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)）。通過讓學(xué)生合作解決真實(shí)問題，來學(xué)習(xí)隱含于問題背后的生物科學(xué)知識(shí)，形成解決問題和自主學(xué)習(xí)的能力。教學(xué)設(shè)計(jì)還特別強(qiáng)調(diào)關(guān)注學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)過程的體驗(yàn)，從而理解“非生物的物質(zhì)和能量、生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者、生態(tài)系統(tǒng)”等教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)。
學(xué)習(xí)目標(biāo)
知識(shí)和技能：掌握生態(tài)系統(tǒng)的概念與成分，及各成分在生態(tài)系統(tǒng)中的重要作用；認(rèn)識(shí)影響生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的因素；培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力；培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、科學(xué)分析實(shí)驗(yàn)和預(yù)測(cè)結(jié)果的能力。
過程和方法：引導(dǎo)和組織學(xué)生使用Mindmanager工具軟件開展自主學(xué)習(xí)和協(xié)作探究。
情感、態(tài)度和價(jià)值觀：學(xué)生首先通過自己動(dòng)手制作生態(tài)瓶并分析維持其平衡的必要條件，認(rèn)識(shí)到對(duì)于一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)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(guó)生物圈II號(hào)失敗的教訓(xùn)，認(rèn)識(shí)到地球是我們唯一的家園，每個(gè)人都有責(zé)任保護(hù)地球，人類的一切活動(dòng)都要遵循生態(tài)平衡的客觀規(guī)律。
教學(xué)過程設(shè)計(jì)
教學(xué)內(nèi)容包括“認(rèn)識(shí)生態(tài)系統(tǒng)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(tài)系統(tǒng)”兩部分，共設(shè)計(jì)了三個(gè)探究活動(dòng)。我們采用概念圖軟件Mindmanager，將學(xué)習(xí)活動(dòng)建構(gòu)繪制成一個(gè)可擴(kuò)展的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)支架，如圖1所示。在學(xué)習(xí)過程中通過按步驟展開概念圖，可以獲取學(xué)習(xí)資源，生成知識(shí)，解決問題。在每個(gè)活動(dòng)中，都設(shè)計(jì)了有意義的問題情境，逐層遞進(jìn)，從而有效地落實(shí)教學(xué)目標(biāo)。
圖1 基于Mindmanager的教學(xué)活動(dòng)框圖
活動(dòng)1：通過觀察微型生態(tài)球和Flash課件，初步認(rèn)識(shí)生態(tài)系統(tǒng)有哪些成分和它們之間的關(guān)系。達(dá)成知識(shí)目標(biāo)“掌握生態(tài)系統(tǒng)的成分及各成分的重要作用”、達(dá)成能力目標(biāo)“細(xì)心觀察，發(fā)現(xiàn)問題”。
活動(dòng)2：通過模仿設(shè)計(jì)生態(tài)瓶并思考如何讓它維持的時(shí)間更長(zhǎng)久，進(jìn)一步深入認(rèn)識(shí)生態(tài)系統(tǒng)的成分和它們之間的關(guān)系，初步認(rèn)識(shí)到這是維持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的基礎(chǔ)。達(dá)成知識(shí)目標(biāo)“認(rèn)識(shí)影響生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的因素”，達(dá)成能力目標(biāo)“設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)”。
活動(dòng)3：通過分析生物圈II號(hào)失敗的原因，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到“遵循生態(tài)規(guī)律，保護(hù)地球，保護(hù)環(huán)境，保護(hù)野生動(dòng)植物資源，就是保護(hù)人類自己”，逐步樹立人與自然和諧共處的理念。達(dá)成情感目標(biāo)“地球是人類唯一的家園，人類的一切活動(dòng)都要遵循生態(tài)平衡的客觀規(guī)律”等。
在教學(xué)過程中，應(yīng)用到的教學(xué)資源和材料主要包括：供學(xué)生自主學(xué)習(xí)參考的學(xué)案；Mindmanager學(xué)習(xí)概念圖、Flash課件、PPT課件、數(shù)字圖片，以及中國(guó)科普網(wǎng)絡(luò)資源等。
學(xué)生活動(dòng)：觀察研討
教師播放Flash課件，讓學(xué)生觀察風(fēng)靡歐洲的生態(tài)球，如圖2所示，激發(fā)學(xué)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(tài)球
學(xué)生觀察生態(tài)球由哪些材料做成，然后歸類。
有了這些材料，生態(tài)球是如何運(yùn)轉(zhuǎn)的？（觀看兩個(gè)Flas，得出結(jié)論）
通過活動(dòng)，學(xué)生概括出生態(tài)系統(tǒng)的成分及各成分的作用，明確生態(tài)球能夠運(yùn)轉(zhuǎn)的原因。
學(xué)生活動(dòng)：模仿實(shí)驗(yàn)
學(xué)生模仿生態(tài)球，自主嘗試動(dòng)手做一個(gè)微型生態(tài)系統(tǒng)，同時(shí)思考：“如何讓它維持的時(shí)間更長(zhǎng)久？”
學(xué)生交流分享，通過比較不同的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，推選出最佳組合方案。
師生共同總結(jié)，概括出生態(tài)系統(tǒng)的概念。
學(xué)生活動(dòng)：展示交流
學(xué)生代表作PPT展示：了解為了試驗(yàn)人類離開地球能否生存，美國(guó)建造了完全封閉的“生物圈II號(hào)”實(shí)驗(yàn)基地，如圖3所示。它是一個(gè)更大型的模擬生態(tài)系統(tǒng)，從成分上看，什么都不缺，但是最終這個(gè)計(jì)劃失敗了。
圖3 生物圈II號(hào)
應(yīng)用所學(xué)的生物原理思考和交流：你從“生物圈II號(hào)”的失敗中得到了什么啟示？ 總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)：人類在茫茫宇宙中只有地球這一處家園，地球不是實(shí)驗(yàn)室，我們輸不起，只有善待和保護(hù)她才是我們真正的出路。
課堂實(shí)施效果
關(guān)鍵詞：生物；特點(diǎn)；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(xué)這門課研究的即為自然界有生命的、活的物體。如何區(qū)分活物與死物呢？最根本的區(qū)別在于有無新陳代謝，即有無化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生。
“知己知彼，百戰(zhàn)不殆?！鄙飳W(xué)這門課有什么特點(diǎn)呢？因?yàn)樯飳W(xué)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(zhuǎn)移，是客觀存在的。我們?nèi)祟愔荒軌蛉ヌ剿?、發(fā)現(xiàn)、認(rèn)識(shí)其特點(diǎn)，然后加以利用，所以我們學(xué)習(xí)時(shí)，只能去記憶，而不能臆想、創(chuàng)新，對(duì)生物體的一些特點(diǎn)隨意捏造。例如，豆科主要特點(diǎn)為：葉常為羽狀或三出復(fù)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(shí)機(jī)械記住，而記憶是在背誦的基礎(chǔ)上將雜亂無序的知識(shí)經(jīng)過理解、聯(lián)系、融會(huì)貫通，最終綜合成為有序的知識(shí)框架。
那么，要如何記憶呢？
一、要反復(fù)看書
看書時(shí)，要特別注意書中的標(biāo)題、藍(lán)體字、黑體字間的相互關(guān)系。例如，必修3第五章《生態(tài)系統(tǒng)及其穩(wěn)定性》下設(shè)五節(jié)內(nèi)容，第一節(jié)《生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)》，第二節(jié)《生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)》，第三節(jié)《生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)》，第四節(jié)《生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞》，第五節(jié)《生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性》。第一節(jié)介紹生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，第二、三、四節(jié)介紹了生態(tài)系統(tǒng)的三個(gè)功能，即一至四節(jié)從結(jié)構(gòu)和功能介紹了生態(tài)系統(tǒng)，第五節(jié)介紹了生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的維持，這樣節(jié)的設(shè)置和章題目間關(guān)系就清楚了。再如，《生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)》這一節(jié)，藍(lán)體字――生態(tài)系統(tǒng)的范圍介紹生態(tài)系統(tǒng)的定義；黑體字――生態(tài)系統(tǒng)具有一定的結(jié)構(gòu)下包括生態(tài)系統(tǒng)的組成成分和食物鏈、食物網(wǎng)兩個(gè)標(biāo)題。而我們知道，生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括生態(tài)系統(tǒng)的組成成分和營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)（食物鏈、食物網(wǎng)），這樣每節(jié)小標(biāo)題的設(shè)置和節(jié)題目間關(guān)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(shù)分裂過程中，原細(xì)胞―初級(jí)母細(xì)胞―次級(jí)母細(xì)胞―/卵細(xì)胞/極體這幾個(gè)概念，原細(xì)胞不具備減數(shù)分裂能力，經(jīng)過間期后，形成能分裂的母細(xì)胞，這個(gè)細(xì)胞因?yàn)橐?jīng)過兩次分裂，才形成最終的子細(xì)胞/卵細(xì)胞/極體，所以此時(shí)的細(xì)胞相對(duì)于/卵細(xì)胞/極體而言是第一位母親，減二時(shí)期是生成/卵細(xì)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(jié)合的方式來記憶
例如，有絲分裂和減數(shù)分裂過程，我們可以只看圖片，觀察圖片中細(xì)胞中的結(jié)構(gòu)，即可清楚各個(gè)時(shí)期特點(diǎn)和染色體、DNA、姐妹染色單體的數(shù)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(diào)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(jìn)行比較分析，這樣可以更加深印象。當(dāng)然，上面的這些方法都和我們最基本的機(jī)械背誦分不開的，雙管齊下，才可對(duì)課本知識(shí)有很好的把握。
如果要對(duì)知識(shí)有更深刻的記憶，就需要強(qiáng)化記憶。“知識(shí)運(yùn)用得越多，記憶就越深刻”，主要是多做題，多總結(jié)，多積累。
為了有效地做題，對(duì)于選擇題，每個(gè)選項(xiàng)都要弄明白，每個(gè)知識(shí)點(diǎn)不清楚的及時(shí)翻書；對(duì)于大題，一定要先思考和寫，再對(duì)答案，力求表達(dá)標(biāo)準(zhǔn)、準(zhǔn)確。做了很多題，要助理梳理、總結(jié)、積累。
對(duì)于大題，還要多記一些經(jīng)典題目。因?yàn)榇箢}是對(duì)某一塊知識(shí)的綜合，記一個(gè)經(jīng)典題目，即可對(duì)此塊知識(shí)有總體認(rèn)識(shí)。
最后，需要學(xué)生的信心和恒心，只要持之以恒地堅(jiān)持下去，一定可以把生物這門課學(xué)得很好。
參考文獻(xiàn)：
關(guān)鍵詞 試題 分歧 剖析 結(jié)論
中圖分類號(hào)：G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(dāng)受到外界的輕微干擾（水體輕微污染）后，經(jīng)過一段時(shí)間，該生態(tài)系統(tǒng)可以恢復(fù)到原來的狀態(tài)，說明該系統(tǒng)具有_____。對(duì)于這道高考題，很多人持有不同的觀點(diǎn)，有人說由于輕微污染，隨時(shí)間推移，該生態(tài)系統(tǒng)又逐漸正常了，說明該生態(tài)系統(tǒng)沒有遭受到破壞，是抵抗力穩(wěn)定性起了作用。也有人認(rèn)為生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)遭到了破壞，是生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞后又重新恢復(fù)到原來狀態(tài)，應(yīng)該是恢復(fù)力穩(wěn)定性起了作用。那究竟是抵抗力穩(wěn)定性起了作用，還是恢復(fù)力穩(wěn)定性起了作用呢？
在新舊兩套教材中該考點(diǎn)有不同的論述。人教版全日制普通高級(jí)中學(xué)教科書（必修）生物第二冊(cè)中關(guān)于該知識(shí)點(diǎn)的描述是：生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性包括抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性，其中抵抗力穩(wěn)定性是指生態(tài)系統(tǒng)抵抗外界干擾并使自身的結(jié)構(gòu)和功能保持原狀的能力。原因是生態(tài)系統(tǒng)自身有一定的自動(dòng)調(diào)節(jié)能力。這方面的實(shí)例很多，例1：一塊草地發(fā)生了輕微的病蟲害，通過生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部的食物鏈和食物網(wǎng)中的捕食者和被捕食者之間的食性關(guān)系調(diào)整，一段時(shí)間后這片草地又恢復(fù)了原來的狀態(tài)。例2：一個(gè)池塘受到輕微的污染，能通過物理方面的沉降、化學(xué)和微生物方面的分解等形式的作用，短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)原貌?；謴?fù)力穩(wěn)定性是指在生態(tài)系統(tǒng)遭到外界干擾因素的破壞以后恢復(fù)原狀的能力。這方面實(shí)例有，例1：在某草原發(fā)生了火災(zāi)，植物幾乎損失大半，動(dòng)物也絕大多數(shù)逃離，但轉(zhuǎn)年草本植物就又大量生長(zhǎng)出來，其他的動(dòng)植物也很快恢復(fù)原來的數(shù)量。例2：在河北、河南和山東三省由于干旱多次發(fā)生過蝗災(zāi)，蝗災(zāi)導(dǎo)致農(nóng)田和草原遭到嚴(yán)重破壞，損失慘重，有時(shí)農(nóng)田絕產(chǎn)。轉(zhuǎn)年蝗災(zāi)消失，農(nóng)田及草原也基本恢復(fù)正常。在生態(tài)系統(tǒng)中，抵抗力穩(wěn)定性與恢復(fù)力穩(wěn)定性之間的關(guān)系一般是相反的。恢復(fù)力穩(wěn)定性高的生態(tài)系統(tǒng)，抵抗力穩(wěn)定性就較低。例如一片草地生態(tài)系統(tǒng)由于生物數(shù)量和種類有限，故他的抵抗力穩(wěn)定性要比一片生物數(shù)量和種類繁多的森林生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性低。但是一片草地生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)力穩(wěn)定性要比一片森林生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)力穩(wěn)定性高。
在人教版普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書必修3《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》中，關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的論述是，生態(tài)系統(tǒng)具有保持或恢復(fù)自身結(jié)構(gòu)和功能相對(duì)穩(wěn)定的能力，叫做生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。生態(tài)系統(tǒng)之所以能維持相對(duì)穩(wěn)定，是由于生態(tài)系統(tǒng)具有自我調(diào)節(jié)能力。這方面的實(shí)例有，例1：在2008年5月12日汶川地震出現(xiàn)了大量的山體滑坡，植被大量被破壞，動(dòng)物無棲息之地大量逃離或死亡。時(shí)至今日3年多的時(shí)間已經(jīng)過去，山體滑坡處的植被基本恢復(fù)，各種動(dòng)物也開始出現(xiàn)，整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)逐漸恢復(fù)起來。例2：在2012年1月15日廣西龍江河河水出現(xiàn)重金屬鎘污染現(xiàn)象，重金屬鎘超標(biāo)80倍，但經(jīng)歷了25天的河水稀釋、物理沉降、化學(xué)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(cè)為0.003mg/l，符合國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。例3：火山噴發(fā)時(shí)噴發(fā)出的巖漿所形成的熔巖臺(tái)地，時(shí)間過去了幾百年，有的地段恢復(fù)了原有的生態(tài)系統(tǒng)面貌，但有的地段還是沒有出現(xiàn)植被，仍然是寸草不生的熔巖臺(tái)地。通過上述實(shí)例說明，生態(tài)系統(tǒng)在受到不同程度的外界干擾（破壞）后，其恢復(fù)速度與恢復(fù)時(shí)間是不一樣的。如果輕微干擾（破壞），通過自身的調(diào)節(jié)能力，可以很快恢復(fù)到接近原來的狀態(tài)；如果被重度干擾（破壞），自身的調(diào)節(jié)能力已不足以恢復(fù)大部分干擾（破壞），這樣生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)原貌就需要相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)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(tài)系統(tǒng)了。
在兩套教材中有關(guān)該知識(shí)點(diǎn)的最大變化就是在新課標(biāo)教材中，首先闡述生態(tài)系統(tǒng)能維持相對(duì)穩(wěn)定，是因?yàn)樯鷳B(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力。由于生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)動(dòng)物、植物種類的豐富度不同，食物鏈和食物網(wǎng)的復(fù)雜程度差別很大，因此生態(tài)系統(tǒng)本身存在著或大或小的自我調(diào)節(jié)能力。再詳細(xì)分析2010寧夏卷第31題第（4）問提到的當(dāng)受到外界的輕微干擾（水體輕微污染）后，經(jīng)過一段時(shí)間，該生態(tài)系統(tǒng)可以恢復(fù)到原來的狀態(tài)，具體凈化過程是如何進(jìn)行的，下面主要從物理、化學(xué)、生物三個(gè)方面來闡述：（1）物理方面的凈化，由于河水在流動(dòng)過程中能將溶在水中的污染物質(zhì)，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(zhì)，由于受重力作用，在隨河水流動(dòng)過程中不斷沉降到水底，變成淤泥，使水體得到凈化。（2）化學(xué)方面的凈化，污染物質(zhì)在進(jìn)入河水后，有些物質(zhì)之間能發(fā)生一些化學(xué)反應(yīng)，如氧化―還原、化合―分解、酸堿中和等，通過這些化學(xué)反應(yīng)將有害的化學(xué)物質(zhì)轉(zhuǎn)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(gè)生態(tài)系統(tǒng)，其中包括非生物的物質(zhì)和能量、生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者、其中生物類群是生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者，這三者分工協(xié)作，對(duì)污水中污染物進(jìn)行有效地處理及利用。生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)生產(chǎn)者和消費(fèi)者，由于捕食和被捕食的關(guān)系，形成了許多條食物鏈，進(jìn)而構(gòu)成復(fù)雜的食物網(wǎng)。如果在食物鏈、食物網(wǎng)的各個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間能保持適宜的數(shù)量比和合理的能量流動(dòng)，就可以建立良好穩(wěn)定的動(dòng)植物與微生物之間平衡的生態(tài)系統(tǒng)。具體過程為：當(dāng)一定量的污水進(jìn)入這種生態(tài)系統(tǒng)時(shí)，其中的有機(jī)型污染物被某些細(xì)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(jī)物，關(guān)鍵取決于細(xì)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(jī)物含量有關(guān)。水體中有機(jī)物含量高會(huì)使微生物大量繁殖。開始時(shí)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(dǎo)致水體中缺氧，有氧呼吸微生物的生長(zhǎng)等生理現(xiàn)象在缺氧環(huán)境下受抑制，最后有氧呼吸微生物數(shù)量明顯下降。這時(shí)無氧呼吸微生物數(shù)量開始大增，承擔(dān)起分解水體中污染物的工作。而其分解產(chǎn)生的最終產(chǎn)物，一部分無機(jī)化合物可作為植物的碳源、氮源，被利用起來，流入到生產(chǎn)者體內(nèi)，進(jìn)而參與到食物鏈和食物網(wǎng)中被利用起來，這樣污染物最后經(jīng)過一系列的物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程，成為了無毒物質(zhì)并被各級(jí)生物利用于物質(zhì)循環(huán)當(dāng)中，同時(shí)水體也得到了凈化，水域生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)到原來面貌。
綜上所述，生態(tài)系統(tǒng)受到干擾（破壞）時(shí)，被破壞的程度可能會(huì)有大有小，從本質(zhì)看不論生態(tài)系統(tǒng)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(dāng)受到外界的輕微干擾（水體輕微污染）后，經(jīng)過一段時(shí)間，該生態(tài)系統(tǒng)可以恢復(fù)到原來的狀態(tài)的實(shí)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(dòng)物在種類及數(shù)量上有所變化，特別是微生物的種類和數(shù)量發(fā)生了明顯變化的破壞，因此就不能說該生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)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(fù)了正常狀態(tài)，那真正起到作用的就不應(yīng)該是生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性中的抵抗力穩(wěn)定性，而應(yīng)該是生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性中的恢復(fù)力穩(wěn)定性。
參考文獻(xiàn)
[1] 普通生態(tài)學(xué).高等教育出版社.
文件編號(hào)： 1003 - 7586（2016）06 - 0010 - 02
1 數(shù)學(xué)模型建構(gòu)教學(xué)的理論依據(jù)
模型建構(gòu)教學(xué)活動(dòng)以學(xué)生為主體，以建構(gòu)模型為主線，讓學(xué)生在探究過程中交流、學(xué)習(xí)。它重視學(xué)習(xí)過程的主動(dòng)性和建構(gòu)性，強(qiáng)調(diào)學(xué)生以個(gè)體的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)建構(gòu)對(duì)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(xué)過程中用好模型建構(gòu)，對(duì)提高學(xué)生生物科學(xué)素養(yǎng)有很大幫助。
數(shù)學(xué)建模是指通過數(shù)據(jù)解釋實(shí)際問題，并接受實(shí)際的檢驗(yàn)。生物學(xué)教學(xué)建模時(shí)，教師引導(dǎo)學(xué)生利用生物學(xué)基本概念和原理，理解用數(shù)學(xué)符號(hào)和語言表述的生物學(xué)現(xiàn)象、本質(zhì)特征和量變關(guān)系。生物學(xué)數(shù)學(xué)建模一般包括5個(gè)基本環(huán)節(jié)：模型準(zhǔn)備、模型假設(shè)、模型建構(gòu)、模型再建構(gòu)和模型應(yīng)用。
2 數(shù)學(xué)模型建構(gòu)教學(xué)在初中生物課堂教學(xué)中的實(shí)踐
以“生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性”為例，闡述初中生物數(shù)學(xué)模型建構(gòu)的教學(xué)實(shí)踐與思考。
2.1 模型準(zhǔn)備
建構(gòu)數(shù)學(xué)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(duì)象的特征。
“生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性”這節(jié)課選自北師大版八年級(jí)下冊(cè)第二十三章第四節(jié)，可分為生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的概念、穩(wěn)定性形成的原因以及穩(wěn)定性的破壞三個(gè)部分。第三節(jié)中的生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈和食物網(wǎng)以及生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)為本節(jié)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性形成的原因既是本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)，也是教學(xué)難點(diǎn)。通過數(shù)學(xué)建模的方法，可以把生物之間通過捕食形成的數(shù)量變化關(guān)系，更加直觀、有效地呈現(xiàn)出來，有利于學(xué)生對(duì)生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)能力的理解和掌握。
2.2 模型假設(shè)
合理提出假設(shè)是數(shù)學(xué)建模的前提條件。在本節(jié)教學(xué)內(nèi)容中，教師引導(dǎo)學(xué)生嘗試建立生態(tài)系統(tǒng)中各生物之間通過捕食關(guān)系所形成的數(shù)量變化曲線圖模型，引導(dǎo)學(xué)生提出合理的假設(shè)。
2.3 模型建構(gòu)
根據(jù)所作的假設(shè)，教師分析學(xué)生的學(xué)情，創(chuàng)設(shè)問題情境，引導(dǎo)學(xué)生逐步建構(gòu)出數(shù)學(xué)模型。
八年級(jí)的學(xué)生已經(jīng)具有利用曲線統(tǒng)計(jì)圖統(tǒng)計(jì)、描述、分析數(shù)據(jù)的能力，具備建模的知識(shí)基礎(chǔ)。教師在教學(xué)中通過創(chuàng)設(shè)由易到難、層層深入的問題情境，引導(dǎo)學(xué)生提出問題、分析問題。學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，逐步建構(gòu)數(shù)學(xué)模型。
教師利用導(dǎo)學(xué)案，引導(dǎo)學(xué)生分析凱巴森林中鹿與狼的數(shù)量變化，并啟發(fā)學(xué)生思考：
不同生物之間通過捕食關(guān)系如何相互影響？
分析二者數(shù)量峰值不同步的原因是什么？
分析當(dāng)狼的數(shù)量上升時(shí)，鹿的數(shù)量會(huì)發(fā)生怎樣的變化？
如果鹿的數(shù)量變化了，又對(duì)狼產(chǎn)生怎樣的影響？
繼而，學(xué)生進(jìn)一步分析：狼的數(shù)量下降的話，鹿的數(shù)量會(huì)發(fā)生怎樣的變化？引起該變化的原因是什么？
教師引導(dǎo)學(xué)生分析得出：生物之間通過捕食關(guān)系相互影響和相互制約。
這樣引導(dǎo)學(xué)生歸納生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性形成的原因，逐步建構(gòu)數(shù)學(xué)模型。
2.4 模型再建構(gòu)
個(gè)人或小組最初建構(gòu)的模型是否科學(xué)、合理，必須經(jīng)過模型檢測(cè)。教師可以引導(dǎo)學(xué)生分析其他生態(tài)系統(tǒng)生物之間的數(shù)量關(guān)系，進(jìn)一步驗(yàn)證模型是否科學(xué)合理。課堂上師生之間通過相互交流和評(píng)價(jià)，完成模型的再建構(gòu)。
課堂上學(xué)生代表展示自己建構(gòu)出的數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)行合作交流。
2.5 模型應(yīng)用
模型應(yīng)用是運(yùn)用建構(gòu)的數(shù)學(xué)模型解決生產(chǎn)實(shí)際、生活實(shí)踐中生物學(xué)的疑難問題。教師啟發(fā)學(xué)生圍繞凱巴森林應(yīng)用模型解決生活中的實(shí)際問題，并要求學(xué)生思考：生態(tài)平衡受到嚴(yán)重破壞的凱巴森林，要恢復(fù)到1906年以前的狀態(tài)，可采取哪些措施？
學(xué)生在對(duì)問題的思考中，進(jìn)一步深化概念理解，并應(yīng)用自主建構(gòu)的數(shù)學(xué)模型，分析解決實(shí)際問題，感悟數(shù)學(xué)模型建構(gòu)方法在研究生物學(xué)問題上的重要價(jià)值。
3 數(shù)學(xué)建模教學(xué)的教學(xué)收獲
3.1 數(shù)學(xué)建模教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手動(dòng)腦能力
數(shù)學(xué)建模是一個(gè)創(chuàng)造性的活動(dòng)過程，要經(jīng)過不斷的分析、討論和修改。應(yīng)用數(shù)學(xué)建模的方法進(jìn)行教學(xué)，不是教師硬性灌輸知識(shí)，而是學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，動(dòng)腦動(dòng)手建構(gòu)數(shù)學(xué)模型。
3.2 數(shù)學(xué)建模教學(xué)實(shí)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的蛻變和提升
新課程改革的重要突破口之一就是轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，由過去的被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，完成由以教師、知識(shí)為中心，向以學(xué)生發(fā)展為中心的轉(zhuǎn)變。教師在課堂上給學(xué)生充分的自主學(xué)習(xí)的時(shí)間和空間，并通過一系列的問題引導(dǎo)學(xué)生逐步建構(gòu)出數(shù)學(xué)模型，促進(jìn)學(xué)生的主體性發(fā)展。教師在放手讓學(xué)生獨(dú)立思考、自主建構(gòu)的基礎(chǔ)上，組織學(xué)生開展合作交流。通過合作交流使學(xué)生從不同角度思考問題，對(duì)自己和他人的成果進(jìn)行反思，在合作交流中相互啟發(fā)、共同發(fā)展，培養(yǎng)合作精神和參與意識(shí)。
3.3 數(shù)學(xué)建模教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生更加直觀、科學(xué)、有效地建構(gòu)新的知識(shí)體系
數(shù)學(xué)建模教學(xué)的目的是讓學(xué)生在建構(gòu)模型的過程中，理解生物學(xué)核心知識(shí)，提升自己的生物素養(yǎng)。數(shù)學(xué)模型本身又給學(xué)生一個(gè)直觀、生動(dòng)的印象，使靜止的文字變得活躍、生動(dòng)。例如：生物之間通過捕食關(guān)系形成的動(dòng)態(tài)的數(shù)量變化，是一個(gè)奇妙而抽象的復(fù)雜現(xiàn)象，通過數(shù)學(xué)模型可以更加直觀、簡(jiǎn)單地呈現(xiàn)這一現(xiàn)象。數(shù)學(xué)楗模教學(xué)也能夠用于指導(dǎo)解決生活、生產(chǎn)中的實(shí)際問題。
3.4 數(shù)學(xué)建模教學(xué)有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)生物的興趣
學(xué)生在建構(gòu)模型的過程中學(xué)習(xí)生物知識(shí)，同時(shí)體驗(yàn)到模型建構(gòu)成功后的喜悅感、自豪感。
3.5 數(shù)學(xué)建模教學(xué)有利于提高教師的教學(xué)素養(yǎng)
外延種內(nèi)關(guān)系的研究范圍，個(gè)體之間既有種內(nèi)互助，也有種內(nèi)斗爭(zhēng)，兩者對(duì)立統(tǒng)一，共同維持種群的相對(duì)穩(wěn)定種間關(guān)系的研究范圍，由不同種群構(gòu)成，其關(guān)系有互利共生、捕食、競(jìng)爭(zhēng)、寄生，群落中的各個(gè)種群分別占有一定的生態(tài)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(huì)影響種群密度，決定種群的發(fā)展趨勢(shì)物種豐富度、種間關(guān)系、優(yōu)勢(shì)種、群落結(jié)構(gòu)（垂直結(jié)構(gòu)和水平結(jié)構(gòu)）、群落演替（初生演替和次生演替）等聯(lián)系群落是占有一定空間的多個(gè)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(nèi)的每一個(gè)生物種群都比單獨(dú)存在時(shí)更加穩(wěn)定，群落是一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的統(tǒng)一整體，群落結(jié)構(gòu)的形成是長(zhǎng)期進(jìn)化的結(jié)果【名師點(diǎn)睛】種群必須具備“三同”，即同一時(shí)間、同一地點(diǎn)、同一物種。
二、辨析種群特征之間的關(guān)系
例2下列關(guān)于概念圖中序號(hào)所表達(dá)的含義，說法錯(cuò)誤的是（）
A.序號(hào)1代表種群密度
B.遷入率由序號(hào)4或序號(hào)5代表
C.序號(hào)2代表出生率或死亡率
D.序號(hào)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(shù)量；性別比例則通過影響出生率來間接影響種群的數(shù)量。因此，序號(hào)2代表出生率，序號(hào)3代表死亡率。故C項(xiàng)錯(cuò)誤。
【答案】C
【核心突破】各數(shù)量特征之間的關(guān)系：
（1）圖解：
（2）分析題圖：
①最基本的數(shù)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(yù)測(cè)種群數(shù)量的變化趨勢(shì)――年齡組成。
增長(zhǎng)型：出生率>死亡率增長(zhǎng)
穩(wěn)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(diào)查方法
例3標(biāo)志重捕法和樣方法是調(diào)查種群密度的兩種常用方法。下列有關(guān)說法不正確的是（）
A.隨機(jī)取樣方n個(gè)，每個(gè)樣方的生物個(gè)體數(shù)量為X1、X2…Xn，則樣方內(nèi)生物個(gè)體數(shù)量的平均值為（X1+X2+…+Xn）/n
B.調(diào)查動(dòng)物的種群密度時(shí)一般采用標(biāo)志重捕法
C.計(jì)數(shù)時(shí)同種生物個(gè)體無論大小都要計(jì)數(shù)
D.標(biāo)志重捕法中種群數(shù)量的估算公式是：第一次捕獲個(gè)體數(shù)×重捕個(gè)體數(shù)/重捕個(gè)體數(shù)
【解析】標(biāo)志重捕法中種群數(shù)量的估算公式是：標(biāo)志個(gè)體數(shù)×重捕個(gè)體數(shù)÷重捕標(biāo)志個(gè)體數(shù)。故D項(xiàng)錯(cuò)誤。
【答案】D
【核心突破】探究種群密度的調(diào)查方法：
比較項(xiàng)目樣方法標(biāo)志重捕法調(diào)查對(duì)象植物或活動(dòng)范圍小的動(dòng)物活動(dòng)范圍大的動(dòng)物注意事項(xiàng)①隨機(jī)取樣
②樣方大小適中
③樣方數(shù)量不宜太少
④宜選用雙子葉植物①標(biāo)記個(gè)體與未標(biāo)記個(gè)體在重捕時(shí)被捕的概率相同
②調(diào)查期間沒有大規(guī)模的遷入和遷出，沒有外界的強(qiáng)烈干擾【易錯(cuò)清單】使用樣方法調(diào)查種群密度時(shí)的三點(diǎn)提醒：
①適用范圍：樣方法并非只適用于植物。對(duì)于活動(dòng)能力弱、活動(dòng)范圍小的動(dòng)物或某些昆蟲卵也可用樣方法調(diào)查其種群密度。
②計(jì)數(shù)原則：同種生物個(gè)體無論大小都要計(jì)數(shù)，若有正好在邊界線上的，應(yīng)遵循“計(jì)上不計(jì)下，計(jì)左不計(jì)右”的原則。即只記數(shù)相鄰兩邊及頂角。
③樣方面積：與調(diào)查的植物有關(guān)，如喬木的樣方面積為100 m2，灌木為16 m2。
四、種群數(shù)量變化的曲線分析
例4種群在理想環(huán)境中呈“J”型曲線增長(zhǎng)（如曲線甲）；在有環(huán)境阻力條件下，呈“S”型曲線增長(zhǎng)（如曲線乙）。下列有關(guān)種群增長(zhǎng)曲線的敘述，正確的是（）
A.若乙表示草履蟲種群增長(zhǎng)曲線，當(dāng)種群數(shù)量達(dá)到e點(diǎn)后，種群中衰老個(gè)體將維持基本穩(wěn)定
B.圖中c點(diǎn)時(shí)，環(huán)境阻力最小，種群增長(zhǎng)速率最快
C.若乙表示酵母菌種群增長(zhǎng)曲線，通過鏡檢觀察統(tǒng)計(jì)的結(jié)果比實(shí)際值低，因?yàn)槠渲杏兴劳龅慕湍妇鷤€(gè)體
D.K值具有種的特異性，所以田鼠的種群增長(zhǎng)曲線在不同環(huán)境下總是相同的
【解析】若乙表示草履蟲種群增長(zhǎng)曲線，則當(dāng)種群數(shù)量達(dá)到e點(diǎn)后，種群中出生率和死亡率大致相等，衰老個(gè)體維持基本穩(wěn)定，A項(xiàng)正確；圖中的c點(diǎn)增長(zhǎng)率最大，但是環(huán)境阻力不是最小，B項(xiàng)錯(cuò)誤；通過鏡檢觀察統(tǒng)計(jì)酵母菌數(shù)量的結(jié)果比實(shí)際值低，原因可能是取樣時(shí)沒有混合均勻，但不是由于酵母菌個(gè)體死亡導(dǎo)致的，C項(xiàng)錯(cuò)誤；不同生存條件，環(huán)境容納量不同，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
【答案】A
【核心突破】種群增長(zhǎng)的“J”型和“S”型曲線：
曲線比較“J”型曲線“S”型曲線產(chǎn)生條件理想狀態(tài)：
①食物和空間條件充裕
②氣候適宜
③沒有敵害和疾病現(xiàn)實(shí)狀態(tài)：
①食物、空間有限
②各種生態(tài)因素綜合作用環(huán)境容納
量（K值）無K值有K值適用范圍實(shí)驗(yàn)條件下或種群遷入新環(huán)境后的最初一段時(shí)間自然種群聯(lián)系
兩種增長(zhǎng)曲線的差異主要是由于環(huán)境阻力的有無造成的
“J”型曲線環(huán)境阻力逐漸增大“S”型曲線【易錯(cuò)清單】（1）λ≠種群增長(zhǎng)率：λ表示某時(shí)段結(jié)束時(shí)種群數(shù)量為初始數(shù)量的倍數(shù)，而非種群增長(zhǎng)率。種群增長(zhǎng)率=（末數(shù)-初數(shù)）/初數(shù)×100%=（N0λt+1-N0λt）/N0λt×100%=（λ-1）×100%。
【答案】D
【核心突破】碳循環(huán)過程：
（1）碳的存在形式及循環(huán)形式：
①碳在無機(jī)環(huán)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(jī)物。
③碳循環(huán)的形式是二氧化碳。
（2）碳出入生物群落的途徑：
①碳進(jìn)入生物群落：生產(chǎn)者的光合作用或化能合成作用。
②碳排出生物群落動(dòng)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(tài)系統(tǒng)的信息傳遞
例11下列關(guān)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(nèi)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(jù)兔留下的氣味去獵捕兔，這屬于化學(xué)信息
D.成年大熊貓經(jīng)常用尿液在巖石或樹干上進(jìn)行標(biāo)記，這屬于化學(xué)信息
【解析】蜜蜂跳圓圈舞屬于行為信息，A項(xiàng)錯(cuò)誤；熒光燈產(chǎn)生的紫外線可以吸引害蟲，燈光是一種物理信息，B項(xiàng)正確；特殊的氣味屬于化學(xué)信息，C項(xiàng)正確；尿液屬于化學(xué)物質(zhì)，應(yīng)屬于化學(xué)信息，D項(xiàng)正確。
【答案】A
【技巧歸納】判斷生態(tài)系統(tǒng)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(xué)物質(zhì)的，可判斷為化學(xué)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(diǎn)判斷?？兹搁_屏如果是通過行為傳遞給對(duì)方，則屬于行為信息；如果是通過羽毛的顏色等傳遞給對(duì)方，則屬于物理信息。
十二、生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性及其調(diào)節(jié)和保護(hù)的綜合考查
例12廣州南沙區(qū)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(yù)為廣州的“南腎”。但是，近年來多項(xiàng)大型石油化工項(xiàng)目落戶南沙，引起環(huán)保專家對(duì)南沙自然環(huán)境的關(guān)注。下列有關(guān)敘述正確的是（）
A.濕地的破壞不會(huì)影響該生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性的間接價(jià)值
B.負(fù)反饋調(diào)節(jié)是濕地生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)能力的基礎(chǔ)
C.南沙濕地群落的物種豐富度會(huì)長(zhǎng)時(shí)間保持不變
D.南沙濕地生態(tài)系統(tǒng)如果遭受嚴(yán)重破壞，物種會(huì)大量減少，抵抗力穩(wěn)定性升高
【解析】濕地的破壞將影響該生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性，從而影響生物多樣性的間接價(jià)值，A項(xiàng)錯(cuò)誤；多項(xiàng)大型石油化工項(xiàng)目落戶南沙會(huì)使其物種豐富度降低，C項(xiàng)錯(cuò)誤；如果南沙濕地生態(tài)系統(tǒng)遭受嚴(yán)重破壞，其抵抗力穩(wěn)定性會(huì)降低，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
【答案】B
【核心突破】（1）生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的辨析：
①生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性主要與生物種類有關(guān)，還要考慮生物的個(gè)體數(shù)量。食物鏈數(shù)量越多越穩(wěn)定；若食物鏈數(shù)量相同，則看生產(chǎn)者，生產(chǎn)者越多，穩(wěn)定性越強(qiáng)。
②生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性不是恒定不變的，因?yàn)樯鷳B(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力具有一定的限度。
③抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性的辨析：某一生態(tài)系統(tǒng)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(fù)的過程，應(yīng)視為抵抗力穩(wěn)定性，如河流輕度污染后的凈化；若遭到徹底破壞，則其恢復(fù)過程應(yīng)視為恢復(fù)力穩(wěn)定性，如火災(zāi)后草原的恢復(fù)等。
（2）生物多樣性及其保護(hù)的三點(diǎn)提醒：
①從不同角度分析生物多樣性的原因：
②就地保護(hù)和易地保護(hù)兩種方法中保護(hù)的對(duì)象不同：就地保護(hù)除了保護(hù)區(qū)域內(nèi)的物種外，還應(yīng)保護(hù)相應(yīng)的生態(tài)環(huán)境，而在物種生存的環(huán)境遭到破壞，不再適于物種生存后，就只能實(shí)行易地保護(hù)。
③外來物種的入侵不一定會(huì)引起本地物種數(shù)量的增加，如果入侵的物種對(duì)本地物種的生存是不利的，則會(huì)引起本地物種數(shù)量銳減。
【同步訓(xùn)練】
1.下圖表示種群的各個(gè)特征之間的關(guān)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(gè)年齡期
D.種群密度是種群最基本的數(shù)量特征，調(diào)查方法有標(biāo)志重捕法和取樣器取樣法
2.下列活動(dòng)中所得數(shù)值與實(shí)際數(shù)值相比，可能偏小的是（）
A.樣方法調(diào)查草地中的蒲公英的種群密度時(shí)，樣方線上的個(gè)體都被統(tǒng)計(jì)在內(nèi)
B.調(diào)查土壤小動(dòng)物豐富度時(shí)，用誘蟲器采集小動(dòng)物時(shí)沒有打開電燈
C.標(biāo)志重捕法調(diào)查池塘中鯉魚的種群密度時(shí)，部分鯉魚身上的標(biāo)志物脫落
D.調(diào)查某遺傳病的發(fā)病率時(shí)以患者家系為調(diào)查對(duì)象
3.近年來保定護(hù)城河發(fā)生嚴(yán)重水華現(xiàn)象，水體發(fā)綠發(fā)臭，對(duì)生態(tài)環(huán)境和居民生活造成影響。關(guān)于此次生態(tài)現(xiàn)象的說法不正確的是（）
A.造成此次生態(tài)現(xiàn)象的主要原因是外來物種入侵
B.此次事件將對(duì)該水域的生物多樣性造成嚴(yán)重破壞
C.從生態(tài)學(xué)角度分析，是水體富營(yíng)養(yǎng)化導(dǎo)致藻類大量繁殖
D.在湖水中投放以藻類為食的動(dòng)物將有利于提高該生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性
4.關(guān)于“S”型曲線的敘述，有誤的是（）
A.t0～t1之間，種群數(shù)量小于K/2，由于資源和空間相對(duì)充裕，種群數(shù)量增長(zhǎng)較快，增長(zhǎng)率不斷增加
B.t1～t2之間，由于資源和空間有限，當(dāng)種群密度增大時(shí)，種內(nèi)斗爭(zhēng)加劇，天敵數(shù)量增加，種群增長(zhǎng)速率下降
C.t2時(shí)，種群數(shù)量達(dá)到K值，此時(shí)出生率等于死亡率，種群增長(zhǎng)速率為0
D.為有效防治蝗災(zāi)，應(yīng)在t1前及時(shí)控制其種群密度
5.下圖表示某生態(tài)系統(tǒng)的能量錐體圖，P為生產(chǎn)者，Q1為初級(jí)消費(fèi)者，Q2為次級(jí)消費(fèi)者?，F(xiàn)對(duì)圖中的各營(yíng)養(yǎng)級(jí)所含有的能量進(jìn)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(tài)系統(tǒng)的總能量
B.c1表示次級(jí)消費(fèi)者中被三級(jí)消費(fèi)者同化的能量
C.初級(jí)消費(fèi)者產(chǎn)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(chǎn)者傳遞給分解者的能量
6.下列與生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能及穩(wěn)定性有關(guān)的敘述，正確的是（）
A.生產(chǎn)者是生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的起點(diǎn)
B.生物種類越復(fù)雜，種群數(shù)量越多，生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性就越高
C.通過植物的光合作用和動(dòng)植物的呼吸作用就可完成碳的全球化循環(huán)
D.生態(tài)系統(tǒng)中的信息傳遞對(duì)捕食者都必然有利
7.隨著城市化的發(fā)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(guān)說法正確的是（）
A.流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)的總能量要大于該系統(tǒng)生產(chǎn)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(shì)高低分布不同，屬于群落的垂直結(jié)構(gòu)
C.綠藻、黑藻可吸收城市污水中的有機(jī)物，并用于自身的光合作用
D.人工濕地凈化污水體現(xiàn)了該濕地生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)力穩(wěn)定性
8.甲圖是生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)示意圖，乙圖表示一個(gè)長(zhǎng)期有效的生態(tài)系統(tǒng)中的食物網(wǎng)。請(qǐng)回答下列問題：
（1）甲圖碳進(jìn)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(dòng)形式的不同點(diǎn)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(wǎng)中的肉食動(dòng)物是，通常數(shù)量較少，從能量角度分析，其原因是。若人們想通過此生態(tài)系統(tǒng)更多地得到種群X，理論上講，能達(dá)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(shù)量。
（4）若一個(gè)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，若干年后該棄耕農(nóng)田中長(zhǎng)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(yōu)勢(shì)種群的演替，從根本上體現(xiàn)了植被對(duì)的競(jìng)爭(zhēng)能力不斷增強(qiáng)。
【參考答案】
我國(guó)草地面積約4億hm2,占世界草地面積的12.5%,占國(guó)土面積的41.7%,是我國(guó)耕地面積的3倍多[3]。草地資源是我國(guó)重要的國(guó)土資源,是維持食物安全和改善膳食結(jié)構(gòu)的重要物質(zhì)財(cái)富,是維持國(guó)家生態(tài)安全的主要陣地。當(dāng)前我國(guó)草地環(huán)境面臨的問題主要表現(xiàn)在以下3個(gè)方面。
1.1草地生產(chǎn)力低下
我國(guó)草原牧草平均產(chǎn)量不足450kg?hm-2,其中優(yōu)良牧草比重不足20%,灌叢化趨勢(shì)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(yīng)。而在退牧、禁牧的國(guó)家政策下,傳統(tǒng)自由放牧正在轉(zhuǎn)向舍飼、半舍飼,以及全年放牧到季節(jié)性放牧的轉(zhuǎn)變。因此,草地生產(chǎn)力低和可收獲性差就成為今后限制我國(guó)草地畜牧業(yè)發(fā)展的短板和瓶頸。另一方面,人工草地保有面積小。我國(guó)嚴(yán)格意義上的多年生人工草地的實(shí)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(chǔ)備不足,嚴(yán)重缺乏抵御自然災(zāi)害的能力。
1.2生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性差
草地生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性差是我國(guó)草地畜牧業(yè)面臨的另一突出問題。主要體現(xiàn)在:牧草產(chǎn)量年度波動(dòng)大、生物多樣性降低、功能類群計(jì)量關(guān)系失衡和難以以草定畜。牧草產(chǎn)量年變化率一般在30%~80%,優(yōu)良牧草年變化率高達(dá)60%~180%。中科院內(nèi)蒙古草原生態(tài)系統(tǒng)定位站1979-2010年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析結(jié)果顯示,封育30年、保護(hù)最為完好的羊草(Leymuschinensis)草原,其牧草產(chǎn)量年變化率也高達(dá)36%。夏季干旱是當(dāng)前影響草地生產(chǎn)穩(wěn)定性最主要的自然災(zāi)害類型。
1.3土壤固持能力減退
隨著過去10年西部大開發(fā)“退牧還草”和“圍封轉(zhuǎn)移”戰(zhàn)略的實(shí)施,我國(guó)草地生態(tài)環(huán)境趨于好轉(zhuǎn)。但必須看到,這種恢復(fù)僅是植被結(jié)構(gòu)與功能的部分恢復(fù)。例如,植被覆蓋度和高度有所提高,但產(chǎn)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(tài)系統(tǒng)整體功能依然未有根本改觀。就草地生態(tài)系統(tǒng)功能的主體土壤系統(tǒng)而言,天然草地土壤貧瘠、沙化依然嚴(yán)重,地下生產(chǎn)力低下;土壤有機(jī)碳貯量整體沒有明顯變化,而土壤N庫則整體繼續(xù)下降,有效P養(yǎng)分供應(yīng)明顯不足;植物根系進(jìn)一步表層化,細(xì)根比重增加,死亡周轉(zhuǎn)加快。研究表明,土壤固持能力的恢復(fù)尚需要30~50年的時(shí)間。
2世界草地科學(xué)的新理念與新趨勢(shì)
占世界陸地面積52.2%的草地生態(tài)系統(tǒng)是物質(zhì)生產(chǎn)和生態(tài)服務(wù)最主要的陸地生物圈與人類活動(dòng)圈,對(duì)于人類社會(huì)的生存與發(fā)展發(fā)揮著越來越大的作用。無論是現(xiàn)代草地生態(tài)學(xué)的發(fā)展趨勢(shì),還是全球環(huán)境問題和中國(guó)的現(xiàn)實(shí)狀況,都要求草地生態(tài)學(xué)研究與草地畜牧業(yè)實(shí)踐都要在可持續(xù)性科學(xué)的大框架下繼續(xù)發(fā)展,即在可持續(xù)發(fā)展的前提下,不斷提高草地的物質(zhì)生產(chǎn)和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能力。人類要想獲得更廣闊的可持續(xù)發(fā)展空間,必須樹立人工生態(tài)設(shè)計(jì)和定向干預(yù)的理念,而不能一味被動(dòng)地適應(yīng)自然[4,5]。因此,無論是健康的、還是退化的草地生態(tài)系統(tǒng),“進(jìn)一步提高草地生產(chǎn)力,維持草地穩(wěn)定性和提升草地固持能力”是當(dāng)前人類社會(huì)面臨的重大科學(xué)命題。
2.1草地生產(chǎn)力調(diào)控
生態(tài)系統(tǒng)中存在著各種計(jì)量關(guān)系。例如,生命物質(zhì)的化學(xué)生態(tài)計(jì)量比、土壤C/N比與機(jī)械組成比、植物根冠比、植物功能群組成比,乃至整個(gè)區(qū)域的土地利用類型比、畜牧業(yè)的草畜比等等。生態(tài)系統(tǒng)調(diào)控的實(shí)質(zhì)就是對(duì)上述各種計(jì)量關(guān)系進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)前,草地生產(chǎn)力調(diào)控研究的重點(diǎn)是:如何提高牧草的總產(chǎn)量?如何增加優(yōu)良牧草比重?以及如何增強(qiáng)草地抵御自然災(zāi)害的能力?長(zhǎng)期以來,“圍欄封育,依靠自然力恢復(fù)”一直是全世界普遍采用的一種恢復(fù)退化草地和提高草地生產(chǎn)力的技術(shù)措施[6]。然而,越來越多的證據(jù)表明,長(zhǎng)期封育的草地,其生產(chǎn)力提高的幅度不到其最大潛力的46%,主要是由于植物萌發(fā)受到阻礙并導(dǎo)致植被更新困難等[7]。由于缺少動(dòng)物采食,生態(tài)系統(tǒng)物200質(zhì)循環(huán)和自我調(diào)節(jié)功能喪失。此外,其恢復(fù)速度緩慢,容易產(chǎn)生火災(zāi),浪費(fèi)生物量[8,9]。面對(duì)當(dāng)前全球人口不斷增長(zhǎng)和社會(huì)物質(zhì)產(chǎn)品需求的壓力,這樣的生產(chǎn)力調(diào)控方式顯然是不切實(shí)際的。因此,亟待尋求高度人工設(shè)計(jì)和定向干預(yù)的草地生產(chǎn)力調(diào)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(qiáng)度下,牧草產(chǎn)量通?？梢蕴岣?0%~80%[11]。國(guó)內(nèi)外研究結(jié)果均表明,長(zhǎng)期少量施N可以顯著增加禾本科優(yōu)良牧草的比例,能夠定向調(diào)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(yīng)對(duì)策[12,13],以及提高優(yōu)良牧草(例如羊草)的結(jié)實(shí)率。天然草地大面積施肥的可行性一直受到學(xué)術(shù)界和管理人員的高度質(zhì)疑,主要是經(jīng)濟(jì)上的投入-產(chǎn)出比和實(shí)際操作的可行性?；A(chǔ)割草場(chǎng)的雨季施肥是一個(gè)值得研究的草地生產(chǎn)力調(diào)控途徑,其在冬季雪災(zāi)年份發(fā)揮的作用和產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益是顯而易見的。然而,這方面的研究在國(guó)內(nèi)外都極其有限。通過淺耕翻、松土補(bǔ)播優(yōu)良牧草,能夠顯著增加天然草地中優(yōu)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(shí)施的經(jīng)營(yíng)理念和技術(shù)細(xì)節(jié)上的問題。目前,國(guó)際上提出了適應(yīng)性草地管理的科學(xué)概念[14],并進(jìn)一步提出了將精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展思路引入到天然草地管理、退化草地恢復(fù)和草地生產(chǎn)力調(diào)控的實(shí)踐中[9]。長(zhǎng)期以來,國(guó)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(dāng)前在全球變化背景下,需要對(duì)灌叢的生態(tài)系統(tǒng)功能重新加以認(rèn)識(shí)。由于灌叢地下根系生物量大,木質(zhì)素含量高,具有超強(qiáng)的固碳功能;另一方面,灌叢類多屬于固N(yùn)植物,根系深、吸收地下深層水能力強(qiáng),在嚴(yán)重干旱年份仍然能夠保持一定的地上生產(chǎn)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(guó)長(zhǎng)期以來,一直通過保持一定比例的灌木、半灌木種類來增強(qiáng)草地抵御冬季雪災(zāi)的能力,特別是對(duì)于野生動(dòng)物[15]。人工和半人工草地是生產(chǎn)力提升的主體。在我國(guó)農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)發(fā)展人工草地、加強(qiáng)全年飼草儲(chǔ)備,可以極大地緩解天然草地應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害(干旱、雪、沙塵暴)的飼草供應(yīng)壓力,發(fā)展高效優(yōu)質(zhì)的集約化草地畜牧業(yè)[1]。通過在不同區(qū)域建立國(guó)家戰(zhàn)略飼草貯備基地,進(jìn)行區(qū)域間、不同季節(jié)間飼草調(diào)配,能夠從根本上解決草地應(yīng)對(duì)災(zāi)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(chǎn)能力能夠超過溫帶天然草原[9]。在當(dāng)前科技手段和綜合國(guó)力明顯強(qiáng)盛的情況下,在半干旱區(qū)大規(guī)模調(diào)水工程實(shí)施的可能性越來越大。因此需要在傳統(tǒng)經(jīng)營(yíng)理念的基礎(chǔ)上,提出具有中國(guó)特色的創(chuàng)新草地發(fā)展思維。由于全球人口的激增,對(duì)食物的需求將在未來50年翻番,這對(duì)食物生產(chǎn)和生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能將形成嚴(yán)峻挑戰(zhàn)[17]。從被動(dòng)適應(yīng)和改善自然到主動(dòng)的人工生態(tài)系統(tǒng)設(shè)計(jì),是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性生物圈、增加地球承載力的必由之路[5]。通過人工設(shè)計(jì),形成具有結(jié)構(gòu)完善、功能穩(wěn)定、信息完整及調(diào)控有效的生態(tài)系統(tǒng),保證系統(tǒng)的健康運(yùn)行和良好發(fā)展并不斷調(diào)整使之日臻完善[18]。應(yīng)用人工生態(tài)設(shè)計(jì)的原理與方法,進(jìn)行生態(tài)-生產(chǎn)功能區(qū)優(yōu)化布局是實(shí)現(xiàn)區(qū)域生態(tài)-經(jīng)濟(jì)-社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展的新途徑[19]。當(dāng)前的發(fā)展趨勢(shì)是通過大量的野外控制實(shí)驗(yàn),研究高度人工設(shè)計(jì)和定向干預(yù)的草地生產(chǎn)力調(diào)控途徑,為草地的可持續(xù)發(fā)展提供具體的研究實(shí)例,豐富其理論基礎(chǔ)、完善其理論框架。
2.2草地生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性維持
生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性主要通過對(duì)其物質(zhì)生產(chǎn)和生態(tài)服務(wù)功能的時(shí)間和空間格局與過程的波動(dòng)程度來考察。就草地生態(tài)系統(tǒng)而言,主要是考察地上凈初級(jí)生產(chǎn)力和生物多樣性的季節(jié)變化和年度變化,以及群落之間、地域間以及區(qū)域間隨氣候和環(huán)境要素變化的波動(dòng)程度和穩(wěn)定性[20]。由于物種與功能群之間存在著補(bǔ)償效應(yīng),乃至群落之間、地域間以及區(qū)域間通過人為調(diào)控可以形成的補(bǔ)償性,構(gòu)成了草地的穩(wěn)定性維持機(jī)制[21]。生物多樣性對(duì)生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力及其穩(wěn)定性具有正效應(yīng)的機(jī)制歸納為互補(bǔ)效應(yīng)和選擇效應(yīng),其中,互補(bǔ)效應(yīng)包括生態(tài)位分化和互利效應(yīng)[22];將多樣性導(dǎo)致穩(wěn)定性機(jī)制歸結(jié)于平均效應(yīng)、負(fù)協(xié)方差效應(yīng)和保險(xiǎn)效應(yīng)[23]。國(guó)內(nèi)外研究均表明,草地生物多樣性導(dǎo)致群落的穩(wěn)定性[23~25]。長(zhǎng)期封育的草地將導(dǎo)致生物多樣性的下降[24]。長(zhǎng)期少量施N會(huì)導(dǎo)致植物豐富度的損失,使凈初級(jí)生產(chǎn)力的年度波動(dòng)增加[13,26]。放牧、刈割、火燒和少量施N能夠定向調(diào)控草地生態(tài)系統(tǒng)的物種組成與功能類群計(jì)量關(guān)系[11]。土壤生物多樣性是生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性維持的根本。目前,對(duì)保持穩(wěn)定性的草地地下生態(tài)學(xué)過程及其調(diào)控途徑尚不清楚,其長(zhǎng)期被作為一個(gè)“黑箱”來對(duì)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(yǎng)的。對(duì)于土壤中C和N轉(zhuǎn)化微生物功能類群多樣性僅具有初步了解,而對(duì)于完整的土壤生物鏈、營(yíng)養(yǎng)級(jí)構(gòu)成及其多樣性特征基本上一無所知[27,28]。草地土壤動(dòng)物在穩(wěn)定性維持中的作用相當(dāng)關(guān)鍵,但這方面的研究開展極少[25,29]。
