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“生态系统的稳定性”与“生态平衡”比较分析

时间:2024-06-03

李永加

(吉林省蛟河市第一中学校 蛟河 132500)

人教版高中生物学教材必修3《稳态与环境》第5章第5节为“生态系统的稳定性”,教学内容主要有生态系统的稳定性、生态系统的自我调节能力、抵抗力稳定性和恢复力稳定性,以及提高生态系统稳定性。笔者在多次听评课中发现,很多教师经常将“生态系统的稳定性”与“生态平衡”混为一谈或分割孤立。现作比较分析并提出相关教学建议。

1 “生态系统的稳定性”与“生态平衡”的定义阐释

1.1 生态系统的稳定性 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,叫做生态系统的稳定性。依据“保持”和“恢复”的能力表现,划分为两个方面: 一是抵抗力稳定性,也叫抗变稳定性,指的是生态系统抵抗外界干扰并使自身结构与功能保持原状(不受损害)的能力;另一方面是恢复力稳定性,也叫弹性稳定性,指的是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[1]。

1.2 生态平衡 “生态平衡”一词是美国学者威廉·福格特在1949年出版的《生存之路》一书中正式提出[2],是指自然环境没有遭受人类严重干扰的天然状态。直到目前为止,生态学的各种理论体系中还没有对“生态平衡”做一个比较统一的论述和界定,各种看法分歧较多。但中国学者的观点相对比较统一。

生态学家马世骏认为,生态平衡是生态系统在长期发展过程中,各因素或各成分之间建立起了相互协调与补偿关系,使整个自然界保持一定限度的稳定状态。

生态学家曲仲湘则认为,生态平衡指在一个生态系统中,生物种类组成、种群数量、食物链营养级结构彼此协调,组合正常,能量和物质的输入率和输出率基本相等,物质贮存相对恒定,信息传递畅通,环境质量由于生物群落影响而保持良好,使环境与生物群落高度相互适应,整个系统处于协调和统一状态。

生态学家孙儒泳等人编写的《基础生态学(第3版)》一书中指出,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,它包括结构上的稳定、功能上的稳定和能量输入输出上的稳定[3]。

综上所述,可以认为生态平衡是指在一定的时间内,生态系统各部分的结构和功能均处于相互适应与协调的动态平衡,是生态系统的一种良好的状态。

2 “生态系统的稳定性”与“生态平衡”的关系辨析

2.1 两者既有区别又有联系 通过含义的比较,我们可以得出“生态系统的稳定性”描述的是生态系统所具有的能力,而“生态平衡”描述的是生态系统在一定的时间所处的一种具体状态。前者强调“能力”,后者强调“状态”,这是两者的主要区别。

能力决定状态。对于一个生态系统来说,生态平衡应该是在其稳定性作用下所表现出的相应结果,良好的稳定性决定良好的生态平衡。“生态系统的稳定性”与“生态平衡”都基于生态系统的结构和功能的完整,生态系统的自我调节能力是生态系统稳定性和生态平衡的共同基础,都依赖于生物多样性。这是两者比较直接的联系。

2.2 两者都具有“相对性” 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。生态系统的自我调节能力是具有一定的限度的,当外界干扰因素超过一定限度时,生态系统的自我调节能力会迅速丧失,稳态即遭到破坏且难以恢复;生态系统时刻在运动和发展中,是运动着的平衡状态,所以,生态平衡也是相对的、整体的动态平衡。生态平衡的系统,是处于相对稳定的状态,作为开放的系统,物质和能量的输入和输出,始终在正常进行之中。以整个生物圈为研究范围,局部的、小范围的破坏或扰动可通过系统调控机制进行调节和补偿,局部的变动或不平衡不影响整体的平衡。因此说,生态系统的稳定性与生态平衡都是处于动态变化中的稳定与平衡,两者都具有“相对性”。

3 “提高生态系统的稳定性”与“保护生态平衡”的相关解读

3.1 坚持可持续发展,实现人与自然的和谐统一 “提高生态系统的稳定性”与“保护生态平衡”以追求可持续发展为目的。提高生态系统的稳定性,要控制对生态系统干扰的程度,适度利用生态系统,不应超过生态系统的自我调节能力。同时,对利用强度较大的生态系统应予以相应的物质和能量的投入,以保证生态系统内部结构与功能的协调,从而使生态系统能够保持持续更新的能力。人类在征服和改造自然的过程中,不可避免对生态系统造成负面的影响,会打破原有的生态平衡,保护生态平衡就必须以提高生态系统稳定性的具体措施来追求可持续发展,最终目的是实现人与自然的和谐统一。

3.2 通过提高生态系统的稳定性来保护(或恢复)原有的生态平衡 由于生态系统中的能量流动和物质循环总是在不停地进行,生物群落在不断地演替更新,物种丰富度也在发生着变化,所以“生态平衡”必然是一种动态平衡。那么,保护生态平衡是保护当前的还是原有的生态平衡?

这就要分析当前的生态平衡是否处于最佳平衡状态。例如,原本处于稳定的森林生态系统,由于多种原因退化为草原生态系统。前后两个不同生态系统都具有各自的平衡状态,后者相对于前者表现的是低一级的生态平衡,这意味着稳态的削弱。对于类似这样的逆行演替,不可能仅限于保护“当前”的平衡。我们通常所说的“保护生态平衡”往往都是指某一生态系统所具有的最佳状态。例如,我国政府明确提出退耕还林、还草、还湖,退牧还草,颁布《退耕还林条例》等举措,目的就是保护、恢复原有的最佳生态平衡状态。为了有效遏制生态系统的退化,恢复生态系统的正常功能,维持生态系统的生产,保证人类生存环境的稳定,人们会采用恢复生态学的理论和技术、利用演替规律来重建某一区域历史上曾有的植物和动物群落,使这一区域生态系统的结构与功能恢复到(或接近)受干扰前的状态[4]。使生态系统从受损的退化状态恢复到正常的健康状态,这就是保护和恢复原有的生态平衡。从区域生态系统的平衡,最终实现生物圈的平衡,这应成为全人类追求的目标。

人类只是生物圈的一员,是人类改造和利用自然资源的各项活动破坏了生物圈的稳定性和生态平衡,所以人类有责任去进行保护和恢复环境的稳态与平衡,最终实现可持续发展。

4 教学建议

准确辨析生物学概念之间的联系与区别是生物学教师的基本素养,是培养学生学科核心素养的基础。课堂教学问题的生成基于对概念的理解和运用,处理好概念的理解和辨析,有助于教学目标的达成。

“生态系统的稳定性”与“生态平衡”是生物学中的大概念,两个概念中体现出具体化的生命观念,如结构与功能观、稳态与平衡观、物质与能量观等。生命观念既是一种认知结论,也是一种认知方式[5],生命观念作为核心素养的要素,既是科学思维的产物,也是认识生命世界和解释生命现象的工具。按照新课程标准的要求,生物学教学应该让学生在较好地理解了生物学概念性知识的基础上形成生命观念,并能够用生命观念认识生命世界、解释生命现象。深入理解“生态系统的稳定性”与“生态平衡”,还有助于激发学生保护生态环境的责任意识,进而落实“社会责任”这一核心素养的培养目标。

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