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生态系统的稳定性的概念样例十一篇

时间:2023-08-11 09:14:32

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生态系统的稳定性的概念

篇1

中图分类号 Q-49 文献标识码 E

生态系统稳定性表现在两个方面:一方面是生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构和功能保持原状(不受损害)的能力,叫做抵抗力稳定性。另一方面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,叫做恢复力稳定性。现在许多教辅资料上还在说生态系统抵抗力稳定性和恢复力稳定性是相反的关系,也常见到图1。

笔者认为这种分析是不合适的。虽然在人教版2001年的版本生物第二册书中确实有这样的原话:“对一个生态系统来说,抵抗力稳定性与恢复力稳定性之间往往存在着相反的关系。抵抗力稳定性较高的生态系统,恢复力稳定性就较低,反之亦然。例如,森林生态系统的抵抗力稳定性比草原生态系统的高,但是,它的恢复力稳定性要比草原生态系统低得多。热带雨林一旦遭到严重破坏(如乱砍滥伐),要想再恢复原状就非常困难了。”但这是以前的观点。

现在再来看这个观点,显然是不准确的。首先人教版2007年的版本生物第三册书中已没有上述一段话,其次在人教版2007年的版本生物必修三教师参考书中还明确指出:

生态系统的稳定性不仅与生态系统的结构、功能和进化特征有关,而且与外界干扰的强度和特征有关,是一个比较复杂的概念。生态系统的稳定性是指生态系统保持正常动态的能力,主要包括抵抗力稳定性和恢复力稳定性。

以往认为,抵抗力稳定性与恢复力稳定性是相关的,抵抗力稳定性高的生态系统,其恢复力稳定性低。也就是说,抵抗力稳定性与恢复力稳定性一般呈相反的关系。但是,这一看法并不完全合理。例如,热带雨林大都具有很强的抵抗力稳定性,因为它们的物种组成十分丰富,结构比较复杂;然而,在热带雨林受到一定强度的破坏后,也能较快地恢复。相反,对于极地苔原(冻原),由于其物种组分单一、结构简单,它的抵抗力稳定性很低,在遭到过度放牧、火灾等干扰后,恢复的时间也十分漫长。因此,直接将抵抗力稳定性与恢复力稳定性比较,可能这种分析本身就不合适。如果要对一个生态系统的两个方面进行说明,则必须强调它们所处的环境条件。环境条件好,生态系统的恢复力稳定性较高,反之亦然。”

对比可知,人教版2007年的版本生物第三册的说法显然更科学,也更严谨。而教辅资料上所说生态系统抵抗力稳定性和恢复力稳定性是相反的关系,是沿用人教版2001年的版本生物第二册中的说法。虽然实际中也有它适应的情况。这种说法是片面的、是不严谨的。

笔者认为只要对生态系统稳定性的示意图进行深入理解,就能对生态系统抵抗力稳定性和恢复力稳定性进行准确辨析。生态系统稳定性的示意图如图2所示,图中两条虚线之间的部分表示生态系统功能正常的作用范围。T表示一个外来干扰使之偏离正常范围的大小:偏离大小可以作为抵抗力稳定性的定量指标,偏离大说明抵抗力稳定性弱;反之,则强。S表示恢复到原状所需的时间:S越长,恢复力越弱;反之,越强。TS表示曲线与正常范围之间所围成的面积,可作为总稳定的定量指标:T与S越大,即这一面积越大,则总稳性越低;反之,TS越小,则总稳定性越强。

人教版2007年的版本生物必修三教师参考书教学策略中谈到:“请学生比较草原、北极苔原、森林生态系统,抵抗力稳定性谁强谁弱?恢复力稳定谁高谁低?引导学生认识:一方面,不同的生态系统表现出的稳定性是不一样的;另一方面,生态系统的稳定性也取决于外界因素的影响程度。”在教学中,基于对生态系统稳定性概念的理解,加之对生态系统稳定性示意图的准确把握,笔者引导学生将森林生态系统与草原生态系统稳定性的比较分两种情况进行讨论。

一种是同等强度干扰(图3):在外界干扰之前,森林生态系统和草原生态系统均维持在相对稳定的状态(曲线重合部分)。在同等强度的干扰下,森林生态系统(实线)偏离正常值较小,即T较小,恢复较快,即S较短;而草原生态系统(虚线)偏离正常值较多,即T较大,恢复较慢,即S较长。这些说明森林生态系统抵抗力稳定性强,恢复力稳定性也强;草原生态系统抵抗力稳定力弱,恢复力稳定性也弱,即森林生态系统的总稳定性比草原生态系统的总稳定性强。

另一种情况是森林生态系统和草原生态系统都破坏到3/4的程度(图4):在外界干扰之前,森林生态系统和草原生态系统均维持在相对稳定的状态(曲线重合部分),在不同强度的干扰下,两种生态系统偏离正常值的幅度相似,都破坏到3/4的程度。在这种情况下,因为草原生态系统(虚线)在相同时间内偏离正常值较大,即T较大,恢复到原状所需时间较短,即s较短,说明草原生态系统抵抗力稳定性弱,恢复力稳定性强;森林生态系统(实线)在相同时间内偏离正常值较小,即T较小,恢复到原状所需时间较长,即s较长,说明森林生态系统抵抗力稳定性强,恢复力稳定性弱。由此可见在这种情况下,抵抗力稳定性与恢复力稳定性之间存在相反的关系。

篇2

中图分类号:F406.9 文献标志码:A 文章编号:1673-291X(2013)21-0289-04

一、人工生态系统稳定性

稳定性是生态系统结构和功能中一个至关重要的特性,直接决定了生态系统的存亡,是生态学中最受关注的焦点。关于稳定性,Pimm [1](1991)总结出生态系统的稳定性定义至少有45种之多,基本上都是从自然生态系统的角度出发的。

事实上,还有另外一类与工业生态系统更为接近的,即人工生态系统。人工生态系统是在人类频繁干预下形成的,具有明显的社会性、综合性和易变性等特点。(1)社会性是指人工生态系统与社会制度、经济条件及人类科学水平等密切相关,其结构与功能都要受到人类的干预。(2)综合性是指人工生态系统中自然因素和人为因素错综复杂、多种多样,导致其结构和功能是复杂的、综合的。(3)易变性是指人工生态系统的自我调控能力很差,容易受到环境因素及人类活动的影响,系统有很大的不稳定性;但新的平衡也很容易在人类的干预下再次形成。因此,人类对其稳定性进行调控是非常必要的。

冯耀宗 [2](2002)对于自然生态系统和人工生态系统的稳定性研究的侧重点做了总结,主要体现在以下三个方面:(1)人工生态系统是以人工播种、种植、栽培、管理直至收获这种连续不断的“动态”过程的反复进行来反应系统的稳定性,并非“静态”地保持在(或称恢复到)某一固定的平衡点。动态平衡是相对的、暂时的和有条件的,自然的或人为的因素都有可能打破这种平衡,产生一系列的连锁反应,直至新的平衡被建立。因此,“静态保持”和“动态反复”是自然生态系统和人工生态系统稳定性研究中最本质的区别之一。(2)自然生态系统稳定性的研究主要是针对系统结构的稳定;人工生态系统的结构,比如系统中种类的多少、种群密度和层次布局等,主要是受人的控制。所以,人工生态系统稳定性的研究,主要针对的不是系统的结构,而是系统的功能。人工生态系统对结构的研究,其出发点也是为了维护系统功能的正常发挥。(3)自然生态系统中稳定性的描述常用易变性、恢复力、脆弱性和可靠性等,这些概念不宜用来概括人工生态系统的稳定性。人工生态系统的稳定性概念应当要体现出动态的、发展的、整体的及因子间相互联系等主要特点,一般用系统运动效率、抗性、生物与非生物各要素之间相互作用等来描述系统动态平衡状况的综合特性。

出于人工生态系统与自然生态系统在稳定性上侧重点的不同,对人工生态系统稳定的考量指标也不同于自然生态系统的“抵抗力”和“恢复力”指标,而主要采取系统生产力动态、系统抗干扰能力和系统环境动态三个指标,分别体现人工生态系统的运动效率、抗性和生物与非生物各要素间相互作用的不同特性。

系统生产力动态指的是在一定时期内生产力的变动状况。人工生态系统的生产力是社会资源与自然资源的利用效率,不仅取决于资源的输入数量,还必须考虑资源的转化效率。生产力稳定或继续增长的评为高;基本稳定,时有下降情况的评为中;动荡不定且有明显下降的评为低。与自然生态系统有所不同的是,人工生态系统的生产力更侧重其经济价值,也称为“经济生产力”;经济生产力是人工生态系统中最有价值的生产力指标。

系统抗干扰能力指的是系统抵抗自然灾害的能力。几乎所有有关生态系统稳定性的研究中,都涉及到抗干扰这一指标。传统的干扰定义主要是指使生态系统的结构或功能特征产生突然变化,而对生态系统的平衡状态造成扰乱的非常规事件。一般与干扰相关的术语包括抵抗力、恢复力、弹性等,都是针对自然生态系统的。对于人工生态系统,更多的是采用在干扰前后生物量与生产力的变幅、种群数量的变动和多样性指数的变化等指标作为系统抗干扰能力的度量。

系统环境动态指的是系统内部的环境因系统结构的改变而改变的状态。如果向良性方向转变,说明系统稳定性高;如果向恶性方向转变,说明系统稳定性差。在已有的系统稳定性的研究工作中,极少有系统内部的环境状况和系统稳定性之间相互关系的研究。但是,从动态的、长期的角度来看,系统对环境的反作用可视为系统稳定性的一个重要方面。

二、生态工业园区的稳定性指标

生态工业园区是典型的人工生态系统,尽管其基本的理论基础源于自然生态系统的循环理念,但其建设与发展过程中人工的痕迹随处可见,甚至绝大部分生态工业园区完全就是人工设计下的产物。因此,生态工业园区的稳定性应更多地从人工生态系统的视角来考量。

首先,由人工规划、建设并在人工管理下运行的生态工业园区,其稳定性是通过园区不间断地运行以获取收益的动态过程来反应的,不可能以“静态”的状态保持在某一平衡点上。

其次,大多生态工业园区是新建或改造而来,园区中的企业数量与种类受人工控制,因此,其结构的稳定性并非生态工业园区的终极目标。相对于自然生态系统,生态工业园区的稳定性更多地体现在其功能的稳定性上,包括生产功能和环境功能等。

第三,生态工业园区区别于传统工业园区的最本质特点在于其对环境的不破坏,甚至是改善上,也即园区与环境之间的良性互动。

因而,生态工业园区的稳定性实际上是一类人工生态系统的稳定性的问题,除了一般所论及的抵抗力,经济生产力和系统的环境动态也是其稳定性极其重要的方面。

(一)抗干扰能力

生态工业园区的抗干扰能力,这一点几乎所有关于生态工业园区稳定性的研究中都有所体现,指的是生态工业园区在受到干扰后保持当前稳定状态的能力,主要是抵御各类风险的能力。尽管“干扰”有的时候并不都是负面的,比如新的激励措施出台和新技术出现等,可能会促进生态工业园区向更稳定的方向演进。但就目前来说,全世界的生态工业园区无论结构或功能都处于比较脆弱的初级演替阶段,所面临的更多的是受到干扰时生态工业园区中生态工业链运行不稳定甚至是整个园区可能遭受解体风险的情形。

生态工业园区的干扰主要来自两个方面,即来自政策的干扰和来自市场的干扰。

1.政策干扰。由于生态工业园区的发展不过二十余年的时间,还是新生事物。因而,针对生态工业园区的政策体系仍在不断的完善之中,对园区的发展也造成了程度不同的冲击。有的政策可能促进园区的稳定性,而有的政策可能适得其反。比如说,现行的政策体系中,大多生态工业园区为了维护环境效益而将污染性项目拒之门外,事实上,污染性项目往往可为下游企业提供大量的废弃物,成为构建生态工业链的主体企业,更能体现生态工业园区中废弃物减量化带来环境效益的含义。因此,“污染”这一概念在生态工业园区中的内涵与传统概念有所不同,现有的环境政策如排污收费、污染物配额分配等,可能适用于生态工业园区的建设初期,但因为对构建生态工业链可能产生障碍,所以不太适用于生态工业园区的成熟时期,即有可能阻碍生态工业园区向更稳定的方向演进。

2.市场干扰。生态工业园区无论是区内企业间的废弃物利用,或是区内与区外的企业间行为,都要受到市场的影响。区内企业间之所以通过废弃物利用结成生态工业链,大多出于成本或收益的考虑,受市场的引导;企业进行区外活动,也是为了在市场中实现其经济利益。因而,市场的波动很容易对园区内企业产生影响。若园区内企业是独立经营的,则市场的冲击仅限于企业本身;然而,园区内企业因着利润最大化的驱使,相互因废弃物或能量的利用结成了关系复杂的链网结构,位于生态工业链中的某一节点的区内企业受到冲击后,则这一冲击将沿着链条传递,导致整个工业链的不稳定[3]。尤其当生态工业园区内的主导企业受到市场的深度干扰时,园区的稳定性将受到严重的挑战。

所以,生态工业园区的“抗干扰能力”,是园区稳定性的一个非常重要的方面。

(二)经济生产力

经济生产力是各种有形要素与无形要素构成的经过复杂的非线性的相互作用和协同而构成的一个系统;这一系统是开放的具有动态属性的体系。生态工业园区中企业通过各种要素的结合和“资源—废弃物—再生资源”的周期式循环往复的动态生产模式下反复运行,不断获取收益,实现其功能。

一般说来,经济生产力系统的功能主要有四个方面[4]。首要的是经济功能,表现为推进企业、地区或全球经济能力提高、产品与劳务增长、经济结构优化或是产业升级等等;二是组织管理创新功能,即推进企业组织和社会组织形式的变化与发展;三是技术创新的功能,即能推进技术创新、研究与开发;四是社会,即能推进经济的民主化、社会化和大众化,改善社会关系。

对生态工业园区的定义,不同的学者在表征经济生产力上有不同的侧重点。

Lowe[5]的定义为:一个由制造业和服务业组成的企业生物群落,它通过包括能源、水、原材料这些基本要素在内的环境与资源方面的合作和管理,来实现生态环境与经济的双重优化和协调发展,最终使该企业群落寻求一种比每个公司优化个体表现就会实现的个体效益之和还要大得多的群体效益。Lowe的定义强调通过对环境与资源等方面的创新式组织和管理,使企业群落实现更大规模的效益。这种创新式管理模式,主要是基于能源、水、原材料等基本要素的合作,需要有技术方面的强而有力的支持,必然促进技术的创新、研究与开发,同时将促进产业结构基于技术进步而带来的优化,最终导致社会经济发展模式的变革。

R.Cote和 J.Hall[6]则认为生态工业园区是一个能保存自然与经济资源的工业系统,可减少生产、物质、能源、保险或赔偿及处理处置等成本费用及责任,并能改善营运效率、质量、工作人员健康及公众形象,且提供企业通过使用或贩卖废弃物,来增加企业收益的机会。Cote和Hall的定义更强调经济功能的实现,兼顾社会。

美国总统可持续发展委员会[7]将生态工业园区定义为:园区产业间彼此相互合作,并与地方小区有效率地分享资源(信息、物质、水、能量及公共建设等)与服务,以获得经济利益及环境质量,并提高人力资源对于当地商业与社会的公平性;园区通过规划来进行物质及能源交换,形成产业共生的系统;同时寻求能源及原料使用的最小化,并推动废弃物减量化等环保行动,来建立持续的经济、生态和社会的关系。这一定义对生态工业园区作为经济生产力系统的功能表述得相当完备,产业间的合作及园区与地方间的资源分享、能源与原料使用的最小化和废弃物减量化等,是为了获取更大的经济效益和改善环境质量,需要技术的支持,必然促进技术的研究与开发,推进技术创新;同时这一新的经济发展组织模式也必将对社会关系和观念等造成冲击,推进社会向前发展。

尽管生态工业园区的定义远不止上述所列,但无一例外地经济功能都是生态工业园区追求的首要目标。堪称典范的卡伦堡生态工业共生体系中,1995年因上游企业Asnaes 发电厂原材料的改变,导致下游企业GyProc石膏厂的利益受损,最终出现了不稳定迹象[8];直至Asnaes 发电厂改进其设备,使园区正常运行得以维持,才解决了这一问题,避免了更进一步危机的产生。可见,经济利益是生态工业园区稳定运行的首要驱动力。

提高经济能力、促使产品与劳务的增长是任何工业园区必然追求的基本经济功能,但有意识地将实现经济优化和产业升级当作主要经济功能来对待,是生态工业园区在寻求经济功能时区别于其他园区的重要特征。同样,在推进组织管理创新、技术创新及在社会的实现上,生态工业园区较之传统工业园区显然也具有更强的主动性及自觉性。在管理方面,生态工业园区的主要影响在于它对传统企业把全部精力集中在销售产品的管理方式提出了质疑;要求企业间不仅仅是竞争关系,还应该是伙伴关系,以保证资源最优化利用的管理合作,因而对传统的管理科学在企业间激烈竞争的背景下树立的相互竞争的信念提出了挑战。

如若生态工业园区能持续地实现其作为经济生产力系统的各项功能,则园区是稳定的;经济生产力是生态工业园区的最重要的衡量因素,“经济生产力”是这一人工生态系统中最有价值的指标之一。

(三)环境效益

任何经济系统都是开放的系统,系统从外界获取资源和能源,经过生产加工,向市场输出产品或服务,同时向环境输出废弃物和副产品。所谓环境效益,是指产品或服务的价值与环境影响(即原材料、能源的使用和废弃物的排放)的比值,也可定义为产品或服务价值的增加与环境影响的增加的比值,是对经济和环境状态的客观描述[9]。环境效益从经济盈余的角度来衡量环境绩效,强调提高经济效益的同时保证环境效益同步增长,是经济效益与环境效益协调发展的体现。

传统经济采取从外界大量获取资源与能源、向环境大量排放废弃物的发展模式,产品与服务的原料和能源消耗强度大,环境效益差,经济发展难以为继(如图1所示)。从熵理论的角度来看,传统经济发展模式一方面耗费大量的资源与能源,另一方面排放的废弃物和副产品又对环境造成巨大的破坏,经济与环境之间的矛盾日益加剧;系统与环境之间通过大量的物质与能量交换,引起系统熵的急剧增加,导致经济系统向崩析的方向演替。

生态工业园区是模仿自然生态系统,依据工业生态学原理和循环经济理念设计建立的一种新型工业园区。园区内企业众多,按照在整个工业生态系统中所起的作用不同,各企业群体可以分为资源生产者企业(生产者)、加工生产者企业(消费者)和分解者企业三种类型。生产者企业包括物质生产者和技术生产者。物质生产者是指用基本原料生产直接消费品或初级产品的企业;技术生产者指提供无形的技术支持,不以可见的物质产品为目标的企业。消费者企业指主要使用初级产品、其他企业生产过程的副产物或废弃物为原料,生产中间产品及最终产品的企业。分解者企业主要是对生产过程的副产物和废弃物进行加工,或从中提取有用物质,提供给其他企业作为原料。

生态工业园区采用从外界获取有限的资源与能量、向环境排放有限的废弃物与副产品的发展模式,物质与能量在系统内不断循环利用,以实现“物质减量化、能源梯级利用和废弃物最小化”,使经济与环境形成良性的动态过程,是可持续的发展模式;产品与服务的原料和能源消耗强度小,环境效益好(如图2所示)。尽管系统与环境之间的物质与能量交换也会使系统的熵增加,但生态工业园区的“物尽其用”的运营模式使得系统所增加的熵值远小于传统经济发展模式;同时,园区发展带来的经济增长、科技进步、技术创新等为解决环境问题提供了资金、技术和设备等物质条件,成为生态工业园区的负熵来源。当负熵流足够强,就能抵消园区内部的熵增加值,并使其向更高的稳定状态演替。

因而,环境效益是生态工业园区区别于一般园区的最重要指标,表征的是生态工业园区的“环境动态”,环境效益好,说明系统环境向良性方向转变,园区稳定性强;环境效益降低,说明系统环境向恶性方向转变,园区稳定性也降低。

综上所述,生态工业园区稳定性是指在一定时期内,系统在遭受干扰的情况下维持其经济生产力与环境效益的能力。区别于一般的生态工业园区稳定性的定义之处在于,此定义除了抗干扰能力之外,还以相对具体的“经济生产力”和 “环境效益”为指标,而非一个对 “回复到稳定状态”的抽象描述,因而具有更现实的指导意义。

参考文献:

[1] Pimm S.L.The Balance of Natural[M].Chicago:University of Chicago Press,1991.

[2] 冯耀宗.人工生态系统稳定性概念及其指标[J].生态学杂志,2002,(5):58-60.

[3] 李艳双,于树江,王军花.生态产业链稳定性因素分析及管理对策研究[J].河北工业大学学报,2008,(5):48-53.

[4] 王敏.现代生产力的系统性、运行机制及宏观调控[J].中国经贸导刊,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,

篇3

水是人类生存之源,而湖荡被称为地球之“肾”,与人类的生存和发展息息相关。湖荡系统是一个相对独立的水环境生态系统,系统内的水量、水质和生物三者相互联系,相互制约,共同构成了湖荡生态系统的主体。长期以来,人们对湖泊脆弱性认识的不足,使人们在向湖泊索取的同时,忽视了对湖泊资源的有效保护,大面积的围湖造田、破坏植被等导致湖泊资源不断减少,水质不断下降。不仅使得湖内生态平衡遭到破坏,同时使其周边生态系统也受到了极大的破坏[1]。

从发展的角度看,湖荡生态系统恢复效益由社会效益、经济效益和生态效益组成,其中生态效益是湖荡生态系统恢复效益的重要组成部分,而生态系统的稳定性正是衡量生态效益的一个客观尺度。对生态系统稳定性的理解可以归纳为两个方面:一方面生态系统因受外界干扰而产生的耐久性、抵抗性;另一方面生态系统受到内部扰动后,回归到原始状态的能力,即还原恢复性。

鉴于湖荡生态系统所遭破坏的严重性,从生态系统可持续发展的角度出发,在对其进行保护同时,应对已受损害的湖荡生态系统给予足够的重视,加强湖荡生态系统的恢复与重建。

1湖荡生态系统稳定性分析

1.1湖荡生态系统稳定性的制约因素1.1.1动物对生态系统的作用动物在生态系统中的作用是多方面的,它不仅有利于提高生态系统中物质循环的效率、效益和稳定性,而且还影响着生态系统的组成和结构,并在生态系统协同进化体系中占有极为重要的地位,发挥着重要的作用。

1.1.2人类活动对于湖荡生态系统的胁迫人类活动对于生态系统造成的不利影响,在生态学中被称为胁迫。对于湖荡生态系统的胁迫主要包括以下五个方面:(1)工农业及生活污染物质造成包括氮磷等营养物和有机物的污染;(2)超量引水,使得其本身流量无法满足生态用水的最低需要;(3)通过对湖泊及其滩地的围垦挤占水域面积以及上游毁林造成水土流失,导致湖泊、湿地的退化;(4)不适当地引入外来物种造成生物人侵,使乡土种消失和生态系统水平的退化;(5)城市化以及水利工程建设对于生态系统的胁迫。

水利工程对生态系统的胁迫。水利工程在不同程度上造成河流形态的均一化和不连续化导致生物群落多样性的下降,是水利工程对于生态系统胁迫的主要原因。

1.1.3自然条件与区位特征的影响平原湖荡湿地处于的水系位置;肩负的缓洪滞沥作用程度;上游流域面积、湖荡直接汇水面积、湖荡湿地水域组成及之间的连接河网、来水水量与水质等水文条件;行政区划,村落位置,人口,工农产业格局及经济发展趋势,以及包括流域内城市的工业废水生活污水等的入湖河流带来的污染物。对生态功能有重要影响。

1.2湖荡生态系统的稳定性影响机制1.2.1制约因素对湖荡生态系统结构的影响[2]制约因素对湖荡生态系统时间结构的影响表现在,由于湖荡生态系统是一个动态的系统,因此系统的结构和外貌会随时间发生有规律的变化。

制约因素对湖荡生态系统营养结构的影响,湖荡生态系统各个生物成分间,通过食物网和食物链发生直接和间接的联系,保存结构和功能的稳定性。

1.2.2制约因素对湖荡生态系统功能的影响制约因素对湖荡生态系统水文调节功能的影响。自然和人为的因素对水文调节功能的影响非常显著,湖荡系统面积数量上的减少和功能质量上的下降导致蓄水减少,调蓄洪水能力下降,土壤风化。改变了水分养分的循环过程。

制约因素对湖荡生态系统生物多样性的影响。生物多样性的丧失是环境恶化的基本特征。

湖荡生态系统的结构和功能取决于生物多样性的状态。遗传多样性降低,能降低生物生存能力,物种灭绝使得生物多样性降低。

制约因素对湖荡生态系统生物地球化学循环的影响。人为和自然因素改变了原有物理化学循环过程,改变了各元素的循环模式。会造成能源的浪费和环境的污染。

制约因素对湖荡生态系统小气候的影响。多水的自然体中,发生大量的大气、植被、土壤的辐射、感热和潜热交换、土壤热传导和土壤孔隙的热量传输,发生在水文过程中的大气降水和地表地下径流的输入、表面的腾发、水汽凝结、液态水的流动与渗透都直接或间接的影响到气候环境。

1.3湖荡生态系统稳定性的平衡机制与临界特征1.3.1湖荡生态系统的平衡机制[3]生态系统的平衡反映了系统内生物间、各环境要素之间以及生物与各个环境要素之间的一种稳定的关系。生态系统内部各组成成分之间相互作用的必然规律性就是生态系统的平衡的机制。

生态平衡的调节机制,主要通过系统的自然调控和人工调控来实现。由于具有自我调控和自我修复能力,才使淡水生态系统具有相对的稳定性。所谓稳定性具有两层含意,一是指对于外界干扰的适应力或称为弹性,二是在受到干扰后回到原平衡态的恢复能力。需要指出的是,生态系统的稳定性是相对的,其适应性也是有限的。

1.3.2湖荡生态系统的临界特征[4]当系统演化超过某种临界点以后,会突然出现状态跃迁,但由于环境演化极其复杂,这种经济学中常用的优化方法可能并不适用于环境系统演化的临界性,环境演化有可能超过临界范围。

所以,研究环境演化状态跃迁的产生机制,分析环境演化在临界点附近的特殊行为就变得非常重要。

1.3.3湖荡生态系统的稳定性失调的临界标志湖荡生态系统的稳定性失调的临界标志主要有两个方面:一方面,结构上的标志,结构缺损造成湖荡生态系统的某一组成成分消失,引起功能和效益的变化。另一方面,功能上的标志,包括能量循环受阻和物质循环中断两方面。

2湖荡生态系统的稳定性评价

从发展的角度看,湖荡生态系统恢复效益由社会效益、经济效益和生态效益组成,从生态平衡的角度出发,由生态系统的稳定性着手,分析湖荡生态系统恢复的生态效益,提出湖荡生态系统的稳定性评价体系[1]。

2.1系统整体稳定性及评价指标

湖荡系统稳定程度可以从多方面进行说明,结合湖荡生态系统建设的需要,可以从重建和恢复后生物的多样性程度、自然保护区所占的比重以及自然灾害的等级三个方面出发,对湖荡生态恢复的生态效益进行评价。

2.2系统结构稳定性与能值分析

系统的结构稳定性是从生态系统物种之间的作用强度入手,以物种之间的能量流作为研究对象,研究过程涉及能值理论与方法。能值分析理论就是将能值为统一度量标准,将系统内各种生态流转化为能量来计算。能值分析湖荡生态系统结构稳定性的步骤是衡量湖荡生态恢复与重建工作成功与否的尺度之一,能值分析的步骤可以分为四步:(1)收集各种数据资料,并对其进行整理分类,用于评定的原始数据主要来自于实地调查和近年的考察资料;(2)绘制湿地能量系统图解,以期对湿地生态系统有一个整体的认识;(3)编制能值系统评价表,列出湿地系统的主要能源;(4)查取资料获得各种资源相应的能值转化率,求出各种能值转化率的数学平均值,得到生态系统的结构稳定性指数。

3湖荡水生态系统稳定性保护管理3.1原则与策略3.1.1以生物多样性保护为核心原则湖荡生态系统具有物种多样性和脆弱性的特征。因为生态稳定性原理,物种越丰富,生态系统越稳定。抗干扰能力就越强,功能越易发挥。

3.1.2注重湖荡生态恢复与重建

生态恢复和重建工作对于整个湖滨生态系统来说产生巨大的影响。这种影响主要表现为以下几个方面。首先削弱或减少剧烈的水土流失,防止湖滨区域内大量表层肥沃的土地受到冲刷,保护湖滨土地的肥力,提高周边土地的生产潜力。

其次,起到对湖滨生态系统的自身保护作用,恢复岸边植被直接保护了该地区的生物多样性,减少流域内人为因素或自然因素对种群数量或种群结构的影响。第三,湖荡生态系统的重建和恢复有效提高了湿地的蓄洪能力,减少湖滨周边地区旱涝灾害出现的频率,增强整个生态系统的抗灾能力。第四,由于水土流失影响力的削弱,同时对湖滨生态系统的保护措施的实施,生态恢复使区域生态环境朝着有利方面发展,湖滨生态系统出现良性循环,这种良性循环保证了湖泊内物质和能量的输出和输入平衡,减少了进入湖区主河道的淤积,提高了整个水系的环境质量。

3.1.3注重湖荡生态恢复与生态系统稳定性之间的关系湖荡是个动态的生态系统,与周边环境不断地进行物质、能量和信息的交流,是从一个群落经过一系列的演变成为一个新的群落,历经很多短暂性的稳定和变换,直到相对稳定。实践证明,对湖荡采取必要的恢复和重建,有力地维护和支持了整个生态系统的稳定性。

3.1.4处理好水利工程的生态胁迫问题在研究水利工程满足人的需求的同时,兼顾水域生态系统健康性与稳定性需求。水利工程要尽最大可能保护和恢复湖荡形态的多样性,采取必要的补偿工程措施和生物措施。

3.2湖荡保护区管理

保护区所占比重即自然保护区所占的国土面积与湖荡的总面积的比值。建立各种湖荡类型的自然保护区是保护湖荡生态系统和资源最为有效的措施之一,同时也是湖滨湿地生态恢复与重建工作中的重要组成。同时,保护区所占比重因此成为评价生态系统稳定性的指标之一。为了加强湖泊保护,有效发挥湖泊功能,合理利用湖泊资源,维护湖泊生态环境,防治水害,保障湖泊的可持续管理,必须在调查湖泊基本情况、开发利用状况及存在问题的基础上,根据湖泊的自然条件和经济社会可持续发展对湖泊的要求,编制湖泊保护规划,确定湖泊管理的范围及湖泊保护的目标、对策与总体布局方案,以促进流域人口、资源、环境和经济的协调发展。

3.3湖荡生态系统的可持续管理对策法律体制与宣传教育机制。完善的政策和法律体系是有效保护湖荡生态系统和实现湖荡资源可持续开发利用的关键问题。

1)深入调查研究与全面监测。要加强湖荡生态保护区的水文监测管理、物种多样性监测管理和水环境监测管理。

因地制宜与分层的管理策略。对湖荡生态系统,其特征和功能随时间的变化而变化,在不同的发展阶段采用不同的措施,同时它还是等级系统,不同层次上的系统具有不同的特征和功能,其管理目标也不尽相同。要求我们对湖荡生态系统的功能和特征进行实时的监测和评估,并且随生态系统状况的变化不断调整管理目标与管理对策。

2)社区参与式管理模式。为建立湖荡保护区经济利益与物种多样性保护的结合机制,让保护区变为社区群众在经济活动中的主动持久行为,就要得到群众的理解和支持,采纳建议,吸取经验,应用公众知识,最好要引入参与式管理机制。

3)科学处理人与人、人与自然的关系。采取二者并重的原则,生态系统的保护与管理涉及多部门多学科,利益主体较多,应统一决策、统一领导,避免多头管理,建立综合管理机制,协调各部门利益关系。

4小结

近年来,水环境的保护与修复已成为我国经济持续发展亟待解决的重大环境问题,只有修复湖泊良性生态系统,湖泊富营养化才能真正得到控制。

根据生态系统稳定性原理,许多现存湖泊生态系统的结构和功能都不很完善,甚至接近或已经达到临界状态,需要进一步开展和实施对水生态保护与修复规划方案制定,尽早实施生态系统稳定性维护措施。参考文献[1]柳新伟,周厚诚,李萍等.生态系统稳定性定义剖析[J]生态学报.2004(11).

篇4

例1为了合理利用水域资源,某调查小组对一个开放性水库的生态系统进行了初步调查,部分数据如表1所示:

(1)浮游藻类属于该生态系统成分中的――,它处于生态系统营养结构中的――;

(2)浮游藻类数量少,能从一个方面反映水质状况好。调查数据分析表明:该水体具有一定的――能力;

(3)浮游藻类所需的矿质营养可来自细菌、真菌等生物的――,生活在水库淤泥中的细菌代谢类型主要为――;

(4)该水库对游人开放一段时间后,检测发现水体已被氮、磷污染。为确定污染源是否来自游人,应检测―――――处浮游藻类的种类和数量。

分析:本题结合实际问题考查同学们对生态系统的成分及其功能、营养结构的掌握情况。水域生态系统的生产者以浮游植物为主,浮游藻类是该水库生态系统的主要成员;分解者主要由存在于水库淤泥中腐生生活的细菌和真菌组成,它们在缺氧的环境中生活,通过厌氧发酵分解有机物,其中一些有机分解会产生N、P等矿质营养。自然界的任何一个生态系统在受到轻度的污染或破坏后都会通过自身的物理、化学和生物的调节作用,维持其结构和功能的相对稳定,即生态系统都具有一定的自动调节能力。

答案:(1)生产者第一营养级(2)自动调节(或自净化)(3)分解作用异养厌氧型(4)入水口

例2 表2是对某水生生态系统营养级和能量流动情况的调查结果,表中A、B、C、D分别表示不同的营养级,E为分解者。Pg表示生物同化作用所固定能量的总量,Pn表示生物体所贮存的能量,R表示生物呼吸所消耗的能量。[单位:102kJ/(m3年)]

试分析回答:

(1)能量流动是从A、B、C、D中的哪个营养级开始的?为什么?

(2)该生态系统中能量从第三营养级传递到第四营养级的效率是多少?

(3)从能量的输入和输出角度看,该生态系统的总能量是否增加?为什么?

分析:本题主要考查同学们从图表中提取信息、处理数据以及解决问题的能力。生态系统的能量流动是从生产者固定太阳能开始的,生产者所固定太阳能的总量是流经该生态系统的总能量。生物同化作用所固定的总能量为pg,其中一部分通过呼吸作用而消耗掉(R),剩下的部分就以有机物的形式贮存在生物体中(Pn)。故三者的关系是:pg=Pn+R,同时能量传递必然逐级递减。能量传递效率是指某一营养级同化的能量与上一营养级同化的能量的比率。判断该生态系统的总能量是否增加,可以通过比较总输入和总消耗得出结论。

答案:(1)B。B营养级所含能量最多,是生产者。(2)5.7%。(3)增加。因为该生态系统输入的总能量大于所有生物消耗能量之和,即pg(生产者的)>R(所有生物的呼吸消耗)。

例3 为观察生态系统的稳定性,设计四个密闭、透明的生态瓶,各瓶内的组成和条件如表3所示。经过一段时间的培养和观测后,发现甲瓶是最稳定的生态系统。请回答以下问题:

(1)乙瓶中,藻类的种群密度变化趋势为――,原因是――――。

(2)丙瓶与甲瓶相比,有较多的有机物,其原因是――――。

(3)丁瓶与甲瓶相比,氧气含量――,原因是――――。

篇5

“生物”从字面意思理解,“生”即为“活”,则生物即为有生命的、活的物体。那么,生物学这门课研究的即为自然界有生命的、活的物体。如何区分活物与死物呢?最根本的区别在于有无新陈代谢,即有无化学反应的发生。

“知己知彼,百战不殆。”生物学这门课有什么特点呢?因为生物学研究的是自然界中有生命的物体,且这些生物体特性不以人的意志为转移,是客观存在的。我们人类只能够去探索、发现、认识其特点,然后加以利用,所以我们学习时,只能去记忆,而不能臆想、创新,对生物体的一些特点随意捏造。例如,豆科主要特点为:叶常为羽状或三出复叶,有叶枕;花冠多为蝶形或假蝶形;雄蕊为二体、单体或分离,子房上位,荚果。而不是别的。

什么是记忆呢?记忆等同于背诵吗?背诵,是指将一些知识机械记住,而记忆是在背诵的基础上将杂乱无序的知识经过理解、联系、融会贯通,最终综合成为有序的知识框架。

那么,要如何记忆呢?

一、要反复看书

看书时,要特别注意书中的标题、蓝体字、黑体字间的相互关系。例如,必修3第五章《生态系统及其稳定性》下设五节内容,第一节《生态系统的结构》,第二节《生态系统的能量流动》,第三节《生态系统的物质循环》,第四节《生态系统的信息传递》,第五节《生态系统的稳定性》。第一节介绍生态系统结构,第二、三、四节介绍了生态系统的三个功能,即一至四节从结构和功能介绍了生态系统,第五节介绍了生态系统稳定性的维持,这样节的设置和章题目间关系就清楚了。再如,《生态系统的结构》这一节,蓝体字――生态系统的范围介绍生态系统的定义;黑体字――生态系统具有一定的结构下包括生态系统的组成成分和食物链、食物网两个标题。而我们知道,生态系统的结构包括生态系统的组成成分和营养结构(食物链、食物网),这样每节小标题的设置和节题目间关系就清楚了。

二、单纯从字面意思来理解记忆某些基本概念

例如,在减数分裂过程中,原细胞―初级母细胞―次级母细胞―/卵细胞/极体这几个概念,原细胞不具备减数分裂能力,经过间期后,形成能分裂的母细胞,这个细胞因为要经过两次分裂,才形成最终的子细胞/卵细胞/极体,所以此时的细胞相对于/卵细胞/极体而言是第一位母亲,减二时期是生成/卵细胞/极体的第二位母亲,即初母和次母。

三、利用流程图和“拍照”结合的方式来记忆

例如,有丝分裂和减数分裂过程,我们可以只看图片,观察图片中细胞中的结构,即可清楚各个时期特点和染色体、DNA、姐妹染色单体的数量变化。清楚之后,可以把这些图片像拍照片一样印在脑海里,需要哪张,就将哪张调出来。

四、利用比较分析的方法

例如,在上面的例子中,还可以将两种分裂方式放在一起进行比较分析,这样可以更加深印象。当然,上面的这些方法都和我们最基本的机械背诵分不开的,双管齐下,才可对课本知识有很好的把握。

如果要对知识有更深刻的记忆,就需要强化记忆。“知识运用得越多,记忆就越深刻”,主要是多做题,多总结,多积累。

为了有效地做题,对于选择题,每个选项都要弄明白,每个知识点不清楚的及时翻书;对于大题,一定要先思考和写,再对答案,力求表达标准、准确。做了很多题,要助理梳理、总结、积累。

对于大题,还要多记一些经典题目。因为大题是对某一块知识的综合,记一个经典题目,即可对此块知识有总体认识。

最后,需要学生的信心和恒心,只要持之以恒地坚持下去,一定可以把生物这门课学得很好。

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【中图分类号】 G633.91 【文献标识码】 A 【文章编号】 1992-7711(2014)01-104-01

一、教材分析

本节是苏教版《稳态与环境》第四章第二节《生态系统的稳态》中的重点内容。以“生态系统的结构”为基础,起着承上启下的作用,同时也可以与光合作用、呼吸作用等知识建立联系,其又直接关系到物质循环和生态系统稳定性的学习。

二、教学目标

1. 知识与技能。⑴理解生态系统能量流动的概念。⑵分析生态系统能量流动的过程和特点。⑶概述研究生态系统能量流动的意义。

2. 过程与方法。⑴引导学生用数据来分析能量流动的特点,让学生在归纳总结的基础上,阐述出生态系统能量流动具有的两个特点。⑵指导学生构建能量流动的概念模型、数学模型、物理模型。⑶对生态系统中能量的流入和流出加以分析,培养知识迁移和运用能力。

3. 情感态度与价值观。⑴通过小组分工与自主性学习相结合,培训同学发现问题解决问题以及与他人合作交流的能力。⑵注重生态学观点的培养,同时关注农业的发展和生态农业的建设。⑶培养学生具有可持续发展观和环境保护意识。

三、教学重点与难点

1. 重点。(1)生态系统能量的输入、传递和散失。(2)生态系统能量流动的过程和特点。

2. 难点。生态系统能量流动的过程和特点。

四、教学思路

该课直接从教材中“问题探讨”提供的素材引入,让学生设计相关的食物链(网),激发学生学习的兴趣,建立能量在食物链中流动的感性认识。接下来从学生熟悉的生物在个体水平分析出能量流动的来源和去路。提出“能量流动的研究对象是什么?”再从生态系统水平(个体->种群->营养级)总结能量流动过程的图解,并从中概括出能量流动的概念,同时构建新的能量流动的概念模型。然后利用多媒体展示林德曼的研究资料,引导学生利用表格进行分析,探讨能量流动过程的特点,并学会计算能量的传递效率。然后让学生根据能量流动的特点构建数学模型与物理模型(能量金字塔)。最后利用典型的习题来加强对知识的理解,并投影出整节课的知识要点体系,以便帮助学生形成系统的认识。

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一、引言

如何使农业发展进入一个良性循环的轨道,对其稳定可持续发展进行定量评价一直是农业生态系统研究的前沿和热点问题之一。稳定性是农业长期发展和演替而达到一个相对平衡的结果。在农业这个系统中,由于人类管理和其他社会经济活动的干预,系统变得复杂起来,影响其稳定性的因素也变得更加错综复杂,探究其成因至关重要。从系统本身的特性来看,人类需要建立一个长期稳定的最大化生产力生态系统(曹文志,1998)。所以,建立一个可持续发展的农业,实质是建立一个生产力较高、长期处于相对稳定的农业生态系统。

本文从发展动态的角度出发,以可持续发展理论作为实证的理论指导,对新疆绿洲农业发展的稳定性进行了评价,进而结合实证分析结果提出一些对策建议。

二、指标体系的建立

本文借鉴评价指标体系的前提下,紧密结合新疆绿洲农业发展的实际特点,从经济、社会、生态三个方面考虑,建立了绿洲农业发展稳定性评价指标体系。其指标如下:1.反映经济系统的指标:人均农业GDPX1,农业劳动生产率(X2),土地生产率(X3),林草业与农业比率(X4),耕地平均农业机械总动力(X5),人均财政收入(X6),支农支出占财政支出比重(X7);2.反映社会系统的指标:人口密度(X8),人口自然增长率(X9),社会公平度(X10),农村居民人均纯收入(X11),每万人农业劳动力拥有的农业科技人员(X12),农民恩格尔系数(X13),高等学校学校在校学生人数(X14),垦殖指数(X15);3.反映生态系统指标:农业抗灾指数(X16),灌溉有效率(X17),人均水资源量(X18),森林覆盖率(X19),化肥使用强度(X20),盐渍化程度(X21),农民人均耕地面积(X22),当年的造林面积(X23),干燥度(X24)。

三、新疆绿洲农业发展稳定性评价实证分析

(一)方法和模型的选择

文中采用了模糊数学评价法。其基本思想:1.首先确定模糊子集合,即一个模糊性概念就是一个模糊子集,如U={极差、差、中等、好、很好}是一个模糊集合,其子集(模糊性概念)称为模糊子集合,模糊子集取值自0至1中间任一数值(包括两端的0与1),分别对应极差、差、中等、好、很好。2.隶属度,描述元素属于这个模糊性概念的程度。完全符合该模糊性函数是隶属度为1,不完全符对合时隶属度为0,介于二者之间取0到1的中间值。3.确定隶属函数。运用模糊数学方法时,最为关键的一步就是隶属函数的确定,隶属函数确定的好坏直接关系着评价结果的正确性。

本文将根据专家经验法,即专家根据实际经验给出的相应权数数值来确定隶属函数。 我们在大多数情况下,首先大致确定粗略的隶属函数,然后归纳结果反馈给专家,再次给出他们自己的意见,反复多次后,使得隶属函数逐步修改和完善。

(二)基于AHP层次分析法确定各指标权重

层次分析法(AHP)的基本思想是把研究的对象看成一个系统,对系统内多个指标进行分析,弄清各个指标在系统中的地位和相互关系,给出各指标有关联的有序层次,然后由专家对每个层次的各指标进行客观比较,定量地给出每个指标的相对重要性,并计算出每一层次所有指标的相对权重。

根据新疆绿洲农业的基本特征,在参考了大量关于绿洲农业的文献资料,结合新疆的特点之后,本文运用层次分析法求出了指标层的权重并进行了一致性检验。检验结果看出,评价体系总体上具有较好的一致性,且全面地包括绿洲农业稳定性的指标,保持了指标的相对独立和完整性。可见,利用该指标体系来衡量新疆绿洲农业发展稳定性是可行的。

(三)隶属函数的确定

文中选取1985-2008年作为评价新疆绿洲农业发展稳定性的时间段,根据模糊数学的理论,将选取的评价指标和绿洲农业发展稳定的关系分为直线型函数、对数型函数、指数型函数、戒上型函数、戒下型函数和峰值型函数6种类型的隶属函数。对于这6种类型我们采用特尔斐法对各个指标的实际值给出相应的一组隶属度,此隶属度由专家给出,然后根据这两组数据来拟合隶属函数。根据新疆绿洲农业实际情况和对绿洲农业稳定性的影响,确定各指标的函数类型。

(四)新疆绿洲农业发展稳定总体评价结果

我们使用加权线性方法来完成各个指标的合成,根据本文的数据,将构成24×24矩阵,经过隶属函数变换后得到隶属度,矩阵的行列数不变,因此绿洲农业系统发展稳定性评价结果用Aj表示,其模型为:。

其中Aj为第j年绿洲农业发展稳定性总得分,Dij为第 j年第i个指标经过隶属函数变换后所对应的隶属度,即单个指标因子对农业发展稳定性的贡献,Wi 为第i指标的权重。

由SAS9.1软件进行矩阵运算,新疆绿洲农业1985-2008年发展稳定性总得分见表1。

绿洲农业发展稳定性的评价结果主要根据文中选取指标的数据来确定。为了判断绿洲农业发展稳定性的程度,本文参考了界定可持续发展状态的标准,在此基础上,绿洲农业发展稳定性的标准见表2。

表2绿洲农业发展稳定性具体标准度量

从表2可以看出,近20几年来,新疆绿洲农业发展稳定性结果在0.3092—0.5464之间。稳定性处于较差的年份是1985年、1986年、1987年、1988年、1989年、1990年、1991年、1992年、1993年和1997年。处于中等偏下的年份是1998年、1999年、2000年、2001年、2002年、2003年和2006年,处于中等偏上的年份是2004年、2005年、2007年和2008年,由此说明,新疆绿洲农业总体的发展稳定性趋势是由较差程度逐步向着好的方向变化。 2008年农业发展稳定达到0.5464,处于中等偏上的程度,其评价结果较为准确地反映了新疆绿洲农业在时间尺度上发展稳定性的状况。为此,我们可以得出新疆绿洲农业在上世纪80年代到90年代中期是稳定较弱的阶段,农业发展能力有所欠缺;90年代中期到现今,农业是处于一个中等发展稳定阶段,其稳定性程度有待提高,农业发展能力需要进一步提高。

四、政策建议

(一)转变思想,加强可持续发展意识

传统农业一般表现为自给自足的特点,具有一定的封闭性,不利于区域农业之间资源的合理配置。为此,各级政府需要培养和树立协调发展的新观念,合理调节人口、资源、环境与经济、社会之间的协调度。这对于地处干旱区的新疆绿洲农业的稳定发展显得至关重要。

(二)调整农业结构,加快推进农业产业化

要有效推动结构升级,除继续发展种植业外,还应大力发展畜牧业和特色林果业。把畜牧业作为重中之重,使其成为新疆农业经济的一个增长点。林果业方面要借助独特的资源优势,大力发展质量优异、特色鲜明、市场需求大的名牌产品。在此基础上形成一条良性循环的产业链条,进一步拓展农产品加工层次和深度,使农产品加工业逐步成为农村经济发展的主导产业,改善农村经济的区域差异。

(三)合理利用水资源,发展节水农业

在地下水越来越深的严峻现实面前,合理利用水资源和节水技术显得尤其重要。自治区政府和各级政府要制定节水灌溉的整体规划,新疆的南疆地区水资源极缺,从全局出发,合理规划耕地面积和耗水作物的规模,划定出节水灌溉的重点区域,并在此基础上大力推广先进的节水技术。

(四)防沙化、盐碱化,优化土壤质量

合理规划绿洲的土地开垦规模,有步骤地做好天然林保护和耕地治理工程,做好土壤培肥养地,有条件的全部使用生物肥,采取增施有机肥、秸秆还田、翻压绿肥等措施,改善土壤的可耕性。

(五)大力发展农村教育,特别是南疆农村教育

少数民族地区要确保九年义务教育的普及,要适当增加落后地区的教育投入,拨专款用于基础设施建设,改善教学条件和提高教师待遇。同时,还要结合当地实际采取多种形式、多种途径发展农村职业教育。

参考文献

[1]丁建丽.干旱区绿洲稳定性评价体系构建及应用分析[J].干旱区资源与环境, 2008(2).

[2]温晓南.半干旱区地区农业可持续发展的制约因素与对策[J].经济纵横,2008(5).

[3]袁榴艳等.新疆绿洲可持续发展评估研究[J].西北农林科技大学学报,2004(6).

篇8

二、辨析种群特征之间的关系

例2下列关于概念图中序号所表达的含义,说法错误的是()

A.序号1代表种群密度

B.迁入率由序号4或序号5代表

C.序号2代表出生率或死亡率

D.序号6、7依次代表年龄组成和性别比例

【解析】种群最基本的特征是种群密度,种群密度直接受出生率、死亡率、迁入率和迁出率等的影响。另外,年龄组成能通过影响出生率和死亡率来间接影响种群的数量;性别比例则通过影响出生率来间接影响种群的数量。因此,序号2代表出生率,序号3代表死亡率。故C项错误。

【答案】C

【核心突破】各数量特征之间的关系:

(1)图解:

(2)分析题图:

①最基本的数量特征――种群密度。

②决定种群密度的直接因素――出生率和死亡率、迁入率和迁出率。

③决定种群密度的间接因素――年龄组成和性别比例。

④预测种群数量的变化趋势――年龄组成。

增长型:出生率>死亡率增长

稳定型:出生率≈死亡率基本不变

衰退型:出生率

密度

三、种群密度的调查方法

例3标志重捕法和样方法是调查种群密度的两种常用方法。下列有关说法不正确的是()

A.随机取样方n个,每个样方的生物个体数量为X1、X2…Xn,则样方内生物个体数量的平均值为(X1+X2+…+Xn)/n

B.调查动物的种群密度时一般采用标志重捕法

C.计数时同种生物个体无论大小都要计数

D.标志重捕法中种群数量的估算公式是:第一次捕获个体数×重捕个体数/重捕个体数

【解析】标志重捕法中种群数量的估算公式是:标志个体数×重捕个体数÷重捕标志个体数。故D项错误。

【答案】D

【核心突破】探究种群密度的调查方法:

比较项目样方法标志重捕法调查对象植物或活动范围小的动物活动范围大的动物注意事项①随机取样

②样方大小适中

③样方数量不宜太少

④宜选用双子叶植物①标记个体与未标记个体在重捕时被捕的概率相同

②调查期间没有大规模的迁入和迁出,没有外界的强烈干扰【易错清单】使用样方法调查种群密度时的三点提醒:

①适用范围:样方法并非只适用于植物。对于活动能力弱、活动范围小的动物或某些昆虫卵也可用样方法调查其种群密度。

②计数原则:同种生物个体无论大小都要计数,若有正好在边界线上的,应遵循“计上不计下,计左不计右”的原则。即只记数相邻两边及顶角。

③样方面积:与调查的植物有关,如乔木的样方面积为100 m2,灌木为16 m2。

四、种群数量变化的曲线分析

例4种群在理想环境中呈“J”型曲线增长(如曲线甲);在有环境阻力条件下,呈“S”型曲线增长(如曲线乙)。下列有关种群增长曲线的叙述,正确的是()

A.若乙表示草履虫种群增长曲线,当种群数量达到e点后,种群中衰老个体将维持基本稳定

B.图中c点时,环境阻力最小,种群增长速率最快

C.若乙表示酵母菌种群增长曲线,通过镜检观察统计的结果比实际值低,因为其中有死亡的酵母菌个体

D.K值具有种的特异性,所以田鼠的种群增长曲线在不同环境下总是相同的

【解析】若乙表示草履虫种群增长曲线,则当种群数量达到e点后,种群中出生率和死亡率大致相等,衰老个体维持基本稳定,A项正确;图中的c点增长率最大,但是环境阻力不是最小,B项错误;通过镜检观察统计酵母菌数量的结果比实际值低,原因可能是取样时没有混合均匀,但不是由于酵母菌个体死亡导致的,C项错误;不同生存条件,环境容纳量不同,D项错误。

【答案】A

【核心突破】种群增长的“J”型和“S”型曲线:

曲线比较“J”型曲线“S”型曲线产生条件理想状态:

①食物和空间条件充裕

②气候适宜

③没有敌害和疾病现实状态:

①食物、空间有限

②各种生态因素综合作用环境容纳

量(K值)无K值有K值适用范围实验条件下或种群迁入新环境后的最初一段时间自然种群联系

两种增长曲线的差异主要是由于环境阻力的有无造成的

“J”型曲线环境阻力逐渐增大“S”型曲线【易错清单】(1)λ≠种群增长率:λ表示某时段结束时种群数量为初始数量的倍数,而非种群增长率。种群增长率=(末数-初数)/初数×100%=(N0λt+1-N0λt)/N0λt×100%=(λ-1)×100%。

【答案】D

【核心突破】碳循环过程:

(1)碳的存在形式及循环形式:

①碳在无机环境中的存在形式是二氧化碳和碳酸盐。

②碳在生物群落中的存在形式主要是有机物。

③碳循环的形式是二氧化碳。

(2)碳出入生物群落的途径:

①碳进入生物群落:生产者的光合作用或化能合成作用。

②碳排出生物群落动植物的呼吸作用

化石燃料的燃烧

分解者的分解作用

十一、生态系统的信息传递

例11下列关于信息传递的叙述,不正确的是()

A.蜜蜂找到蜜源后,通过跳圆圈舞向同伴传递信息,这属于物理信息

B.葡萄园内常利用荧光灯来诱杀害虫,灯光是一种物理信息

C.草原上狼能够依据兔留下的气味去猎捕兔,这属于化学信息

D.成年大熊猫经常用尿液在岩石或树干上进行标记,这属于化学信息

【解析】蜜蜂跳圆圈舞属于行为信息,A项错误;荧光灯产生的紫外线可以吸引害虫,灯光是一种物理信息,B项正确;特殊的气味属于化学信息,C项正确;尿液属于化学物质,应属于化学信息,D项正确。

【答案】A

【技巧归纳】判断生态系统信息传递种类的方法:

(1)从信息传播的途径判断。如涉及声音、颜色、温度等物理因素的,可判断为物理信息;涉及的信息载体为化学物质的,可判断为化学信息;涉及特殊行为的,可判断为行为信息。

(2)从文字表述的着重点判断。孔雀开屏如果是通过行为传递给对方,则属于行为信息;如果是通过羽毛的颜色等传递给对方,则属于物理信息。

十二、生态系统的稳定性及其调节和保护的综合考查

例12广州南沙区拥有200多公顷的湿地面积,是多种候鸟南下过冬的重要栖息地,被誉为广州的“南肾”。但是,近年来多项大型石油化工项目落户南沙,引起环保专家对南沙自然环境的关注。下列有关叙述正确的是()

A.湿地的破坏不会影响该生态系统生物多样性的间接价值

B.负反馈调节是湿地生态系统自我调节能力的基础

C.南沙湿地群落的物种丰富度会长时间保持不变

D.南沙湿地生态系统如果遭受严重破坏,物种会大量减少,抵抗力稳定性升高

【解析】湿地的破坏将影响该生态系统的生物多样性,从而影响生物多样性的间接价值,A项错误;多项大型石油化工项目落户南沙会使其物种丰富度降低,C项错误;如果南沙湿地生态系统遭受严重破坏,其抵抗力稳定性会降低,D项错误。

【答案】B

【核心突破】(1)生态系统稳定性的辨析:

①生态系统的稳定性主要与生物种类有关,还要考虑生物的个体数量。食物链数量越多越稳定;若食物链数量相同,则看生产者,生产者越多,稳定性越强。

②生态系统的稳定性不是恒定不变的,因为生态系统的自我调节能力具有一定的限度。

③抵抗力稳定性和恢复力稳定性的辨析:某一生态系统在彻底破坏之前,受到外界干扰,遭到一定程度的破坏而恢复的过程,应视为抵抗力稳定性,如河流轻度污染后的净化;若遭到彻底破坏,则其恢复过程应视为恢复力稳定性,如火灾后草原的恢复等。

(2)生物多样性及其保护的三点提醒:

①从不同角度分析生物多样性的原因:

②就地保护和易地保护两种方法中保护的对象不同:就地保护除了保护区域内的物种外,还应保护相应的生态环境,而在物种生存的环境遭到破坏,不再适于物种生存后,就只能实行易地保护。

③外来物种的入侵不一定会引起本地物种数量的增加,如果入侵的物种对本地物种的生存是不利的,则会引起本地物种数量锐减。

【同步训练】

1.下图表示种群的各个特征之间的关系,下列叙述正确的是()

A.甲为出生率和死亡率,乙为迁入率和迁出率

B.丙为性别比例,主要通过影响出生率来间接影响种群密度

C.丁为年龄组成,每种类型中包括幼年、青年和老年三个年龄期

D.种群密度是种群最基本的数量特征,调查方法有标志重捕法和取样器取样法

2.下列活动中所得数值与实际数值相比,可能偏小的是()

A.样方法调查草地中的蒲公英的种群密度时,样方线上的个体都被统计在内

B.调查土壤小动物丰富度时,用诱虫器采集小动物时没有打开电灯

C.标志重捕法调查池塘中鲤鱼的种群密度时,部分鲤鱼身上的标志物脱落

D.调查某遗传病的发病率时以患者家系为调查对象

3.近年来保定护城河发生严重水华现象,水体发绿发臭,对生态环境和居民生活造成影响。关于此次生态现象的说法不正确的是()

A.造成此次生态现象的主要原因是外来物种入侵

B.此次事件将对该水域的生物多样性造成严重破坏

C.从生态学角度分析,是水体富营养化导致藻类大量繁殖

D.在湖水中投放以藻类为食的动物将有利于提高该生态系统的抵抗力稳定性

4.关于“S”型曲线的叙述,有误的是()

A.t0~t1之间,种群数量小于K/2,由于资源和空间相对充裕,种群数量增长较快,增长率不断增加

B.t1~t2之间,由于资源和空间有限,当种群密度增大时,种内斗争加剧,天敌数量增加,种群增长速率下降

C.t2时,种群数量达到K值,此时出生率等于死亡率,种群增长速率为0

D.为有效防治蝗灾,应在t1前及时控制其种群密度

5.下图表示某生态系统的能量锥体图,P为生产者,Q1为初级消费者,Q2为次级消费者。现对图中的各营养级所含有的能量进行分类剖析,其中分析正确的是()

(注:图中a、a1、a2表示上一年留下来的能量,e、e1、e2表示呼吸消耗量)

A.a+b+c+d+e为本年度流入该生态系统的总能量

B.c1表示次级消费者中被三级消费者同化的能量

C.初级消费者产生的粪便中所含的能量包含在b或d中

D.c和e之一可代表生产者传递给分解者的能量

6.下列与生态系统的结构、功能及稳定性有关的叙述,正确的是()

A.生产者是生态系统中物质循环和能量流动的起点

B.生物种类越复杂,种群数量越多,生态系统的抵抗力稳定性就越高

C.通过植物的光合作用和动植物的呼吸作用就可完成碳的全球化循环

D.生态系统中的信息传递对捕食者都必然有利

7.随着城市化的发展,城市水污染问题日益突出。建立人工湿地公园是解决城市水污染的一种有效途径,下图是人工湿地处理城市污水的示意图。下列有关说法正确的是()

A.流经该生态系统的总能量要大于该系统生产者所固定的全部太阳能

B.挺水植物芦苇在湿地边沿随地势高低分布不同,属于群落的垂直结构

C.绿藻、黑藻可吸收城市污水中的有机物,并用于自身的光合作用

D.人工湿地净化污水体现了该湿地生态系统的恢复力稳定性

8.甲图是生态系统的碳循环示意图,乙图表示一个长期有效的生态系统中的食物网。请回答下列问题:

(1)甲图碳进入生物群落主要依赖于(填生理过程)。图中①②④过程与③过程中碳流动形式的不同点是。

(2)图甲中分解者通过(填生理过程)将碳释放回大气中。

(3)乙图食物网中的肉食动物是,通常数量较少,从能量角度分析,其原因是。若人们想通过此生态系统更多地得到种群X,理论上讲,能达到此目的的最有效手段是减少S种群和(填“G”或“Q”)种群的数量。

(4)若一个农田生态系统,若干年后该弃耕农田中长出小灌木丛,以至演替出森林,我们把这样的演替类型称为。植被优势种群的演替,从根本上体现了植被对的竞争能力不断增强。

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处于生命系统的同一层次,往往在组成,结构和功能方面会具有明显的相同和相似性。比如,同一个体中不同结构和功能的细胞,遗传物质的组成却是完全相同的;不同种群,可能具有相同或相似的特征及完全相同的数量变化趋势;不同群落,都具有相同的结构特点和演替趋势;不同生态系统,都具有相同或相似的组成结构、营养结构和基本功能。

另一方面,在生命系统的同一层次,也存在着结构和功能上的多样性。既然同中存异,我们就应该学会去同中质异。比如:在细胞层次,动植物细胞之间,原核真核细胞之间,在结构和功能上都存在明显的差异;即便是同一生物体的细胞,也由于细胞分化导致了结构和功能的不同。同样的,在种群水平,同一物种不同种群的数量变化特点可能不同。在群落水平,不同类型的群落其垂直结构和水平结构特点各异。在生态系统水平,不同类型的生态系统其营养结构、稳定性大小也有明显的不同。

2.要注意寻求生命系统不同层次间的联系

在已经学习了细胞的结构特点和功能的基础上,无论是个体、种群、群落还是生态系统,统属生命系统的不同层次,都可以加以合理的联系和比较,让学生充分认识到各个生命层次的相同相似性。例如:体内细胞的正常生命生理活动离不开内环境的稳定,而内环境的稳定也需要细胞的参与。如果上升到生态系统水平,生物群落同样离不开相对稳定的生存环境,环境选择生物,反过来生物的活动也会影响环境。整个生态系统的稳定性的维持依靠其自我调节能力,该能力来自于生物群落。在讲到种群增长曲线时,可以把S型曲线联系细胞的接触抑制,J型曲线联系癌细胞的无限增殖。在讲到生态系统的基本功能物质循环、能量流动、信息传递时,可以联系细胞与其他细胞或外界环境间的物质、能量、信息联系。由生态系统中生物群落的组成包括生产者、分解者、消费者,合理联系细胞中的叶绿体、线粒体及其它细胞器。由生态系统的抵抗力稳定性和恢复力稳定性,联系人体稳态的神经调节、体液调节和免疫调节。由细胞的发生、分化、衰老和死亡联系种群的数量变化规律、群落的演替和生态系统的动态变化。以信息传递为研究对象,可以联系细胞膜表面的或细胞内的特异性受体参与的信息传递,细胞内部、亲子代细胞间遗传信息的传递,组织间器官间的信息传递,种内关系和种间关系中所反映出来的同种或不同种生物个体间的信息传递,生态系统的信息传递。……

3. 选题命题中要注意体现生命系统方面的信息

在平时给学生提供练习时, 无论是选择题目组卷还是自主命题,都要注意在题目中适量、适当地体现出有关生命系统方面的信息,尤其是要能够反映不同生命系统的联系。让学生能够在解题中多次遇到生命系统的相关知识点,他们就会在学习过程中有意识地主动加以总结和归纳。下面几道题目就充分反映了生命系统的相关信息:

(1)下列各项组合中,能体现生命系统由简单到复杂的正确层次的是:

①核酸 ②肌纤维 ③呼吸道的上皮 ④病毒 ⑤皮肤 ⑥野猪 ⑦同一片森林中的所有野猪 ⑧亚热带常绿阔叶林 ⑨一个池塘中所有鱼类 ⑩一个池塘中的所有生物

A.①④②③⑤⑥⑦⑨⑩⑧

B.②③⑤⑥⑦⑩⑧

C.①④③⑤⑥⑦⑧⑨⑩

D.①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩

(参考答案:B)

(2)下列关于种群、群落和生态系统的描述,正确的是:

A.群落演替的根本原因是群落内部因素的变化

B.研究海洋鱼类种群数量变化规律有利于确定合理的捕捞量

C.种群水平的研究主要是了解种群的数量变动

D.农田生态系统对太阳能的利用率高于森林生态系统

(参考答案:ABC)

(3)下面关于生命系统不同层次的描述正确的是:

A 甲状腺激素分泌的分级调节属于负反馈调节

B 负反馈调节是生态系统自我调节的基础

C 种群数量变化受到环境阻力的调节属于负反馈调节

D 胰岛素和胰高血糖素间的相互调节属于负反馈调节

(参考答案:ABCD)

(4)下列关于信息传递的描述,正确的是:

A 雌性昆虫释放的性外激素属于化学信息

B DNA的遗传信息通过mRNA的传递得以控制生物的性状

C 激素通过和靶细胞受体的结合来传递调节信息

D 神经细胞间的信息传递涉及到电信号―化学信号―电信号的转变

篇10

景观(landscape)一词,在不同的学科范围内有着不同的定义。地理学家把景观作为一个科学名词,定义为一种地表景象或综合自然地理区,或为一种类型单位的通称,如城市景观、森林景观等;艺术界和设计师把景观作为表现与再现的对象,类似于风景;生态学家把景观定义为生态系统或生态系统的系统。

随着人类社会的快速发展,生态环境日益恶化,人们开始重建对自然界的新观念和价值理想,并倚重生态科学来使人与自然回归和谐。作为景观规划设计的一个重要内容,如何将景观生态学及景观美学的理论运用于实践,使规划更趋于合理,以求得人类与自然的长期和谐共存,是景观设计师们迫切需要解决的问题。异质性是景观生态学的重点内容之一,是景观稳定的源泉,也是提高景观美感的重要途径。

一、景观异质性的概念与产生机理

景观异质性是指在一个区域里(景观或生态系统)对一个生物种类或更高级的生物组织的存在起决定作用的资源或某种性状在空间或时间上的变异程度或强度。其理论内涵是景观组分或要素如基质﹑廊道﹑动物﹑植物﹑生物量﹑热能﹑水分﹑空间矿质养分等在空间中的不均匀分布。当代人类活动对生态环境的影响日益扩大,对于某些地区景观的变化更是起到了控制性的作用,对生物多样性产生了很大的影响,现在景观规划设计在生物多样性保护中的意义已引起生物学家的高度重视,用Wilson的话说:“作为一个发展中的专业,景观设计(LandscapeDesign)将在(生物多样性)保护中起着决定性的作用,在环境日益人工化的情况下,仍然可以通过林地、绿带、水系、水库和人工池塘及湖泊的巧妙布置来使生物多样性保持在很高的程度。总体规划不但考虑经济效益和美,同时考虑生物种类的保护。”

景观异质性可降低稀有内部物种的丰度,增加需要两个或两个以上景观要素及边缘物种和动物的丰度,因此可增强总体物种共存的潜在能力。对景观视觉吸收来说,景观的实质承载力提供了发展及维持其原有视觉特性,视觉穿透力和景观的复杂性程度影响这种承载力。有两种景观的吸收能力的主要因素分别为视觉穿透力之程度和景观的复杂性。视觉穿透力(即你可于一处观看景观中的远景)受植被和地形影响。穿透力越高,景观之视觉吸收发展力及维持其原有视觉特性之能力越低。同样,景观中视觉复杂性越高,视觉吸收力越大。视觉品质即视觉的重要性,给予景观一个以文化价值与景观本体物质性的判决。当许多因子贡献于一个视觉品质时,可以将之整合成三个标题——生动性、完整性和统一性。

近年来,景观生态学家在探讨景观异质性的发生、发展、维持机理以及温度方法上做了大量的工作,取得了大量的研究成果;但是,由于景观异质性研究本身所具有的复杂性、不确定性等特点,使得当前景观异质性研究中仍然存在着很多问题,需对此做进一步研究。

二、景观异质性的特点

景观异质性是景观生态学的重要属性。人类和动物均需要两种以上景观要素的事实也证明了异质性存在的重要性。因此,有必要对景观异质性的特点进行系统分析。

(一)景观异质性的时空特点

目前,景观生态学研究对于异质性的关注主要集中在景观及景观要素的空间结构上,如对于空间组成(生态系统类型﹑数量及面积比例)的统计;空间型(各生态系统的空间分布﹑斑块大小﹑景观对比度)及空间相关性(各生态系统的空间关联程度﹑整体或参数的关联程度﹑空间梯度和趋势度)的计算和分析等。然而,景观异质性不仅体现在景观及其组分的空间结构变化上,而且还体现在它们的时空动态上,即空间异质性(在空间中的不均匀分布)和时间异质性(时间分布的不均匀性)。对于空间异质性而言,多数指二维平面空间异质性,如城市中的建筑物﹑河流﹑湖面﹑街道绿地的平面分布。其实,在垂直方向上也存在着空间异质性,例如,建筑物在垂直方向上的参差不齐,城市大气中的尘埃﹑二氧化碳﹑有害金属离子含量随高度的变化,植物的高低层次等。以上二者相结合,就形成了三维立体空间异质性。同时,由于时间与空间的耦合作用而产生了时空耦合异质性。在景观规划设计中,仅仅考虑二维平面上的异质性是不够的,目前,许多景观设计人员还存在着过于注重平面形式的错误观念,对于景观素材尤其是植物在时间与空间上的差异及动态变化的考虑和运用还不够充分。

(二)景观异质性的尺度效应

空间尺度通常是指观察或研究的物体或过程的空间的分辨度。从生态学角度来看,空间尺度指的是作为研究对象的生态系统的面积大小。尺度越大,分辨率越低,反之亦然。异质性与尺度是紧密相关的,尺度越大,景观的细节分辨率就降低,看起来就越模糊,景观就越趋于同质,也就是说,对于一异质的景观或景观要素,如在更大一级的尺度上去观察,它就成为同质的;相反,对某一尺度下的同质的景观或景观要素,如在更小一级的尺度上去观察,则为异质的。因此,异质性取决于尺度大小,也就是说异质性是绝对的,同质性是相对的。例如在对城市绿地的研究中,如果从大尺度的角度来讲,各类绿地可看作是同质的,各类绿地以不同的大小、形状分布于城市的每个角落,但是,如果从小一级的尺度来分析,作为绿地的斑块,由于种植布局的不同,它们所形成的景观是有差异的,也就是有异质性的存在,比如疏林﹑密林和草坪,或是由于植物种类不同,它们在形态和功能及美学特征上也都是存在着差异的。

三、景观异质性与景观几种特性的关系

景观本质上就是—个异质系统,正是因为异质性才形成了景观内部的物质流、能量流、信息流和价值流,才导致了景观的演化、发展与动态平衡。因此,了解景观异质性与景观其他特性之间的关系是十分必要的。笔者认为,景观异质性对景观美感的塑造、景观稳定性的增强及景观多样性的维护均有着重要的意义。

(一)景观异质性与景观美感

对于“景观”一词的意义,主要可以从三个方面来理解:第一种是美学上的概念,与“风景”同义;第二种是地理学上的理解,将景观作为地球表面气候﹑土壤﹑地貌﹑生物等各种成分的综合体,这样理解时,景观的概念就很接近于生态系统或生物地理群落这些术语;第三种是景观生态学中对景观的理解,景观在这里是指空间上不同生态系统的聚合。从“景观”的三方面含义来看,景观美感是景观不可缺少的特性,也就是说,提高景观的美学价值,是景观规划设计的重要目的之一。从美学角度来看,美的形式有其一定的法则:如对称与均衡﹑比例与匀称﹑节奏与韵律等;然而,美的最高法则则是多样统一(又称“和谐”)。“多样”是指构成整体的各部分形成一致的差异性,“统一”是指这种差异性的彼此协调,其中包括各部分之间的对称﹑均衡﹑比例﹑均匀﹑节奏等,“多样统一”体现了自然界和社会生活中对立统一的规律。从景观生态学的角度来看,景观的异质性越高,其内部生境的多样化程度越高,必然带来生物的丰富多样,从而形成景观的多样性,也使景观更趋于稳定;稳定也就是秩序,通过秩序,景观也就达到了自身的和谐。可见,异质性与景观美感的形成有着最直接的联系。

(二)景观异质性与景观稳定性

景观稳定性是一种有规律地绕中心波动的过程,反映了一个景观抵抗和适应干扰的能力。景观异质性与景观稳定性之间也是一种相互依存、相互影响的关系。生物正负反馈不稳定性可导致种群区域隔离,增加景观异质性,从而减少干扰的传播;反过来则有利于景观的稳定。另外,资源斑块的内在异质性有利于吸收环境的干扰,提供一种抗干扰的可塑性,而均质性一般可促进干扰的蔓延,不利于景观的稳定,促使景观发生变化。另外,景观异质性是保证景观稳定的源泉。实际观察和模拟研究均显示:景观异质性有利于景观的稳定。尽管表面看来异质使景观显得好像是杂乱无章,但这种状态和交替恰好抹去了景观中的剧烈性变化,而使之趋向一种动态稳定的状态。

(三)景观异质性与景观多样性

生物多样性是现代生态学研究的三大热点之一,它反映在景观生态学中即是景观多样性。景观多样性和景观异质性之间既存在着紧密的联系,又是两个不同的概念。二者均是自然干扰、人类活动和植被内源演替的结果,对物质、能量、物种和信息在景观中的流动均有重要的影响。但景观多样性描述的是景观结构、功能、动态的多样性和复杂性,而景观异质性是指景观类型的差异,类似于景观类型的多样性,代表的是景观镶嵌的空间复杂性,是土地镶嵌固有的特征,存在于任何尺度上,可以被认为是生物多样性发展的结构基质。

景观异质性的存在决定了景观空间格局的多样性和斑块多样性。异质性创造了边界和边缘,因此可以增加边缘种,但却相对减少了内部种,而且还直接影响着动物的迁移、植物种子的传播等过程,进而影响着生物多样性。一般来说,景观异质化程度愈高,愈有利于保持景观中的生物多样性。维持良好的景观异质性,能够提高景观的多样性与复杂性,有利于景观的持续发展,反过来讲,景观多样性的保存也有利于景观异质性的维持,由于多样性造成的不同斑块间的差别创造了新的生态过程,影响到物质、能量和信息的流动,物质、能量和信息流动进而又会对异质性产生促进或抑制。

四、景观异质性在风景名胜区特色构建中的重要性体现

景观异质性研究是景观类型划分的基础,也是自然保护区区划的基本原则之一。景观生态学研究的最终目的就是在对景观的异质性有了足够了解的基础上,对景观要素的数量、比例及时空配置进行有效的规划、调整和管理,使景观中资源组合在结构和功能上接近或达到优化;而且景观异质性是形成不同景观结构和功能的基础,直接影响到资源的分配、干扰的传播以及景观的稳定性和多样性,对景观整体功能及生态过程有着重要的控制作用。所以景观设计、规划和管理应是为发展和维持优化的景观异质的,即景观异质性的发展、维持和管理应该是景观设计、规划与管理的基础和前提,也是其考虑的重要原则之一。

风景名胜区是风景名胜资源集中,自然环境优美,具有一定规模和游览条件,可供人游览、观赏、休息和进行科学文化活动的地域。一些大型的风景名胜区由于幅员辽阔,所占地域包含了多个相邻城镇,因而在历史演化进程中,依托各城镇自身特点逐步发展形成了地缘相近邻、景观风貌相类似、地域文脉相关联而又相互独立的子一级风景名胜区。在该类风景名胜区的规划、保护和建设过程中,准确把握其发展定位,突出风景名胜区的特色,对于区域风景资源开发和整合、区域经济实力提升及各风景名胜区的可持续发展都具有举足轻重的意义和作用。

对于地缘相邻的风景名胜区而言,为突显风景区资源优势,构建风景区自身特色,“同中求异”是关键所在。因此,必须对风景区内各类景观资源要素进行异质性对比分析,即通过对风景区内不同类型景观资源分布及分级对比分析,挖掘地缘相邻风景区之间的本质区别特征,从而科学提取风景区典型景观风貌特征,为风景区特色定位的确立提供有利的依据。

五、小结

景观生态学发展到现在,虽然在广度和深度上均取得了大量的研究成果,但仍存在许多尚未解决的问题。笔者通过对景观异质性的基本属性的分析,探讨了它与景观的几种特性的关系,结合风景名胜区特色构建,深入地分析了景观异质性在实践中的应用及对规划的影响。景观异质性的发展是在生态理论研究的初期,它还不够成熟,不能被广泛地接受和使用,因此还有待于我们去进一步的发展和完善。

参考文献:

[1]俞孔坚.景观的含义[J].时代建筑,2002(1):1417.

[2]姜艳,陈超.景观设计的“四维”价值体系探讨[J].南京林业大学学报:人文社会科学版,2006(2):8791.

[3]肖笃宁,布仁仓,李秀珍.生态空间理论与景观异质性[J].生态学报,1997(5):453461.

篇11

随着市场经济的日益全球化,供应链管理已成为产业组织的主流模式,市场竞争的重要方式表现为不同供应链之间的整体竞争。随着供应链物流和信息流管理的日益完善,也对供应链财务层面的管理提出了新要求。供应链金融作为一种新型融资模式,受到了学术界和企业界广泛的关注。本文的研究目的是从供应链金融生态系统的稳定性视角,给出分析供应链金融的生态环境的一种路径,以从某种程度上丰富供应链金融的研究。

供应链金融

(一)供应链金融研究综述

供应链的概念是在价值链理论基础上进一步发展而来的,最早出现在20世纪80年代末。Christopher认为,供应链是一个组织网络,所涉及的组织从上游到下游,在不同的过程和活动中对交付给最终用户的产品或服务产生价值(Simon C,2000)。Allen N Berger(2004)等人最早提出了关于中小企业融资的一些新的设想及框架,初步提出了供应链金融的思想。

陈祥锋(2008)主要通过模型分析的方式研究了资金约束条件下,供应链外部融资服务和内部融资服务为供应链带来的收益,并认为供应链金融服务能有效地增加供应链的总体收益(闫俊宏等,2007)。邹武平(2009)分析了供应链金融的三种基本模式:应收账款融资模式、存货质押融资模式和预付账款融资模式,作为商业银行的业务创新,在一定程度上破解了中小企业的融资困境(胡跃飞等,2009)。

总体来看,国内对供应链金融的研究虽起步较晚,但发展较快。在我国近几年的供应链金融理论与实务研究中,关于供应链金融的概念界定、具体模式已基本取得了共识,基于银行视角、核心企业视角、物流视角等角度对供应链金融的研究也取得了丰富的研究成果。但是,基于金融生态系统的视角研究供应链金融系统的稳定性问题方面还存在不足,而这正是该领域值得进一步深入探讨的方向。

(二)供应链金融的国内实践

深圳发展银行是我国国内第一家提倡供应链金融的银行。基于供应链上中小企业迫切的融资需求,兴业银行、招商银行以及一些传统国有银行也都推出了此项服务。这些银行结合自身的实际情况,形成了各具特色的供应链金融品牌,获得了显著的成效。

2003年深发展在业内首次提出了“自偿性贸易融资”理念,率先推出了“1+N”的供应链融资业务模式。2005年提出发展供应链金融服务的转型策略。2006年深发展推出了“供应链金融”品牌,并在产品、流程等方面开展了深化创新。2007年兴业银行推出“金芝麻”系列服务产品,试图一站式解决企业面临的资金难题。招商银行是国内电子银行市场的领先者。2005年电子票据在招商银行面世,2008年招商银行全面推出了U-BANK6.0。国内商业银行推出的特色供应链融资服务,在很多大型、稳固的行业供应链中已得到应用,已成为金融机构、中小企业、物流公司共同关注的焦点。

根据国内对供应链金融的理论研究和应用实践,本文定义供应链金融是从整个产业链角度出发,将供应链上的所有成员企业联系在一起,将资金流整合到供应链管理中来,为所有成员企业(尤其是中小企业)提供系统性的融资安排。因此,企业可以借助它获得金融机构资金支持的机会,从而缓解营运资金短缺的问题。

供应链金融生态系统的涵义及构成

(一)供应链金融生态系统的涵义

现代经济社会的发展离不开金融的支持,而金融的良好运行更加需要一个良好的金融生态环境(杨晏忠,2007)。同样供应链金融要想实现健康、稳定的发展,也离不开一个良好的供应链金融生态环境的支持。金融生态系统的普遍特征也是供应链金融赖以生存的生态系统所具备的。因此,通过参照生态学的原理和方法以及学者对金融生态的定义,对“供应链金融生态系统”做一个系统的阐释。

本文将供应链金融生态系统划分为两部分:供应链金融参与主体和供应链金融生态环境。供应链金融生态系统是一个动态平衡系统,它是由供应链金融参与主体之间、参与主体与其外部生态环境之间相互作用、相互影响而形成的。在这个系统中,外部生态环境构成各参与主体行动选择的约束条件,而参与主体的创新活动又可以对已有的生态环境进行改善,并进而推动参与主体产生新的行动。

(二)供应链金融生态系统的构成

供应链金融实质上是对供应链金融资源的整合。它主要涉及以下参与主体:一是资金的需求主体,包括供应链核心企业、供应商等;二是资金的供给及支付结算服务的提供主体,主要是商业银行为代表的金融机构;三是环节外包主体,包括物流公司、仓储公司、保险公司等;四是监管机构,主要是指各级银监部门。

它的外部环境涉及以下内容:一是制度环境,首先是相关的法律法规,比如动产抵押登记原则、受偿的优先顺序等法律。其次是司法体系。另外还包括监管部门的业务监管制度;二是技术环境,包括金融技术和电子信息技术。

完整的供应链金融体系除了包括供应链金融参与主体和供应链金融生态环境以外,还应包括供应链金融产品以及供应链金融市场。供应链金融具体产品主要是指金融机构提供的信贷类产品,如存货质押贷款、保理、预付款融资等信贷产品。此外,金融机构还提供中间增值服务,如财务管理咨询、现金管理等服务。从供应链融资市场来看,它基本上属于短期的货币市场,从融资用途和期限的角度看,基本上可以归入广义的短期流动资金授信的范畴。

尖点突变模型的特点及原理

(一)尖点突变模型的特点

法国数学家雷内·托姆于1972年提出了突变理论,这是一门用来研究各种突变现象的新兴学科,主要方法是将各种现象归纳到不同类别的拓扑结构中,讨论各类临界点附近的非连续特性。雷内·托姆归纳出了七种初等突变模型,其中尖点突变是最简单最常用的模型(见图1)。它具有以下典型特点:

多模态性。对于控制变量的某些取值,系统可能出现多个不同的状态。

不可达性。中间皱褶部分有一个不稳定的平衡位置,系统不可能处于此位置。

滞后性。突变发生在分叉集线上,从上叶跳到下叶与从下叶跳到上叶发生的位置不一样。

突跳性。突跳性指的是系统从一叶到另一叶过渡时出现突跳现象。

(二)尖点突变模型的原理

尖点突变模型的势函数方程为:

v(x)=x4+ux2+vx+c (1)

其中,x是状态变量,u、v是控制变量。令v`(x)=0得出势函数的平衡曲面方程M:

4x3+2ux+v=0 (2)

由v``(x)=0求出势函数的奇点集S:

12x2+2u=0 (3)

联立v`(x)=0与v``(x)=0,消去状态变量,得到分叉集B:

8u3+27v2=0 (4)

平衡曲面是势函数所有临界点的集合,奇点集是所有在平衡曲面上有竖直切线的点的集合,分叉集B是所有使状态变量x产生突跳的控制变量的点的集合。

图1为尖点突变模型的突变流形和控制平面。平衡曲面由三层组成:上叶、下叶、中叶。分叉集B(b1Ob2)是奇点集S在控制变量所在平面的投影,是系统发生突变的临界位置。当控制变量没有越过分叉集时,(u,v)的平稳变化会引起x的平稳变化;越过分叉集时,x会产生不连续的变化,表现出状态的不稳定性。如图1所示,A1出发演化到A2,当接近中叶边缘时,只要控制变量有微小的变化,系统的状态就会发生突变。从C1到C2演化路径中,控制变量的连续变化引起状态变量的连续变化,从而系统是稳定的。

平衡曲面方程实际上是一个关于x的一元三次方程4x3+2ux+v=0,实根数目由判别式=8u3+27v2的符号决定。>0时,系统处于稳定状态;

供应链金融生态系统尖点突变模型的构建

(一)实证研究

1.公司概况及发展。ABC钢铁有限公司(以下简称ABC公司)成立于2001年,是一家中小型服务经销企业。国内钢铁供应链条是“铁矿石-钢铁生产-钢铁经销-各类用户”,ABC公司处于该链条的中游,扮演着经销商和采购商两个角色。它的上下游合作伙伴都是实力强大的大中型企业。

2001-2004年恰逢我国钢铁行业的产业升级阶段,国内高级板材缺乏,需求量持续增加。ABC公司把握发展机遇,得到了迅速发展。2002年底公司总资产2536万元,销售收入达到11534万元,实现净利润834万元。2003年底销售收入达到22796万元,净利润达到1757万元。但是销量的迅速增加也使ABC公司面临着巨大的营运资金压力(见表1)。

由表1可知,尽管公司流动资产从2002年的2 533万元迅速增加到2003年度的4 538万元。但其中绝大部分都是依赖于预付账款和应收账款的迅速增加,而货币资金却急剧减少。ABC公司在稳固的供应链交易关系下,短时间内虽然获得了迅速发展,但同时也带来了大量的应收账款和预付账款,面临着严重的流动资金缺口。

2.融资困境及其化解。ABC公司属于中小型企业,企业规模有限、财务制度不健全等原因,很难通过资本市场直接融资。它的融资困境表现在:自身信用水平较低,无法满足实现信用授信的条件;通过担保公司获得担保授信,会导致融资成本过高;固定资产在总资产中所占的比重很低,难以通过抵押授信解决资金缺口。因此,传统贷款方式不能帮助它破解流动资金周转不灵的困境。

EF商业银行根据ABC公司供应链和财务状况的特点,2004年,提供了采购阶段的“未来货权质押授信”融资产品,提供了 2000万授信额度。2006年,双方办理了销售阶段的“应收账款保理”融资,获得4600万元授信余额。

3.尖点突变模型的应用。阿伯丁大学“2008供应链金融市场的状态”的调查报告总结出四条与供应链金融有关的绩效指标:平均现金周期、过去一年现金周期的相对改进量、应付账款天数、应收账款天数。本文选用影响营运资金周转四项关键指标:应收账款余额、预付账款余额、货币资金余额和存货余额,通过对主要指标尖点突变模型的建立,分析当年各指标的数据是否发生了突变(见表2)。

利用尖点突变模型来分析2004-2008年间,ABC公司营运资金四项指标数据变化所隐含的突变信息。首先对预付账款余额进行尖点突变分析。考虑到尖点突变函数是四次函数,因而先用四次函数来拟合历史数据。取时间为自变量x(以2004年为基准,作为第一年,其他年度依此类推),取预付账款余额为函数y,用四次多项式以最小二乘法拟合表中的数据(见表3),得到的四次多项式为:

Y(x)=-64.5x4+842x3-3780x2+6706.5x-1810 (5)

从图2中可以看出,运用四次多项式拟合的结果非常好,相对误差极其小。实际应用中,通过对四次多项式进行初等变换得出尖点突变模型的势函数方程,设四次多项式为:

y(m)=a0+a1m+a2m2+a3m3+a4m4 (6)

为消去(6)式中的三次项,令m=x-n,n=a3/4a4,(6)式变为:

F(x)=b0+b1x+b2x2+b4x4 (7)

其中:

进行变量代换,令得:v(x)=x4+ux2+vx+c,得尖点突变模型的标准形式。

对(5)式进行初等变换,得:

n=a3/4a4=-13.05,b0=-557410.9,b1=911618.4,b2=-36721.8,b4=-64.5。

再进行变量代换,得u=569.33,v=-14133.62,c=8642.03,即尖点突变模型为v(x)=x4+569.33x2-14133.62x+

8642.03。

计算该尖点突变模型的分叉集:

B=8u3+27v2=8×(569.33)3+27×(-14133.62)2>o

同理,对应收账款余额、货币资金余额及存货余额进行突变分析,会发现分叉集也都大于0。分叉集>0时,系统处于稳定状态。

中小企业流动资金的占用主要为预付账款、应收账款、存货和货币资金,因此影响中小企业营运能力的主要因素可用这四个指标的余额来表示。运用主成分分析法对这四个变量进行处理,合成为两个综合指标。

u=0.825x1+0.282x2+0.897x3-0.484x4

v=-0.040x1+0.918x2+0.182x3+

0.805x4

主成分u、v解释了全部方差的83.115%,基本概括了原始数据的大部分信息。把u和v的表达式带入尖点突变模型的势函数方程,可得该模型的突变条件:

4[0.825x1+0.282x2+0.897x3-0.484x4]3+27[-0.040x1+0.918x2+

0.182x3+0.805x4]2

当企业营运资金的关键指标值满足公式(8)时,资金链条会面临断裂的危险,发生突变。由上述结果可以判断,2004-2008年间ABC公司的营运资金流转未发生突变。这与ABC公司利用供应链金融后的实际发展情况相符。ABC公司2004年获得融资后,有效解决了现金不足的压力。2005年末销售收入达到27396万元,资产规模稳步增长到6799万元。2006年获得融资后,应收账款的占用问题得到了较好的解决。2006年,公司的销售收入和资产规模继续稳步增长。

(二)供应链金融生态系统定性分析

本文运用定性的方法对供应链金融生态系统进行突变分析。平衡曲面是状态变量,代表供应链金融生态系统的总体状况,它受u(代表供应链金融生态环境质量水平)和v(代表供应链成员中小企业信用评级)两个控制变量的影响。

政府完善相关法律制度,鼓励银行开展供应链金融。外部生态环境得到改善后,有利于中小企业获得融资。此时,供应链成员企业会出现不同的行为。中小企业中信用较好的成员会有效利用这一工具发展产业,处在平衡曲面的平稳过渡部分。信用较差的企业会发生虚假交易、挪用资金等行为,引发资金流、产品流的中断,给其他参与成员造成不同程度的损失。

随着生态环境的逐步健全,系统会过渡到>0的状态。企业的行为受到生态环境的有效约束,系统状况会得到明显改善。供应链金融将中小企业变成和大企业风险水平相当而受益水平更高的客户群体,中小企业信用评级提高的同时也都会守信用,有利于整个供应链综合成本的降低。

结论及建议

本文通过实证研究与定性分析得出结论:一是供应链金融主要是解决企业短期资金缺口问题,当影响营运资金的四个关键指标满足公式(8),就会引起系统状态发生突变,企业面临经营困境或破产。二是灵活运用供应链金融有利于中小企业缓解资金压力,实现流动资金的良性循环,促进整条供应链各环节的顺畅合作。三是供应链金融生态环境的改善,可以有效约束企业的失信行为,从而提高整个供应链金融生态系统的质量,促进供应链金融生态的平衡与升级。供应链金融的实际应用中还存在不少问题,这就需要供应链金融各方参与主体共同努力。基于此,本文提出以下建议:中小企业应当努力达到供应链融资的准入条件;核心企业应有效利用供应链融资技术;商业银行加强供应链融资的风险管理;政府加强改善供应链金融生态环境,积极构建公共供应链金融服务平台。

参考文献:

1.Simon C.Supply chain management:an analytical framework for critical literature review[J].European Joural of Purchasing and Supply Management,2000(6)

2.Allen N.Berger,Gregory F.Udell.A More Complete Conceptual Framework for SME Finance.World Bank Conference on Small and Medium Enterprises:Overcoming Growth Constraints,2004(10)

3.闫俊宏,许祥秦.基于供应链金融的中小企业融资摸式分析[J].上海金融,2007(2)