五 生态系统的稳定性
为了深入地研究生态系统的结构和功能，美国科学家于1984年开始兴建一个完全封闭的生态实验室。由于这个实验室是模拟生物圈的结构和功能而建造的，因此叫做“生物圈Ⅱ号”(如图)。这个实验室有半个足球场那么大，在巨大的玻璃罩里面，有微型的森林、沙漠、农田、海洋和溪流。1993年1月，八位科学家进入这个实验室。他们计划在完全与外界隔绝的情况下，自己生产食物，喝溪流中的水，吸收植物释放的氧，在这个实验室内生活二年。但是，仅仅过了一年多，这个实验室内的氧气含量大幅度减少，粮食也严重减产，这八位科学家只好提前撤出。“生物圈Ⅱ号”实验说明，在目前的技术条件下，人类要想在生物圈之外建造一个适于人类长期生活的生态系统是很困难的，原因就是这样的生态系统的结构和功能难以像真正的生物圈那样，长期保持相对稳定。
生态系统稳定性的概念
生态系统中的生物有出生和死亡，迁入和迁出；无机环境也在不断变化，因此，生态系统总是在发展变化的。生态系统发展到一定阶段，它的结构和功能能够保持相对稳定。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。例如，当气候干旱时，森林中的动植物种类和数量一般不会有太大的变化，这说明森林生态系统具有抵抗气候变化、保持自身相对稳定的能力。生态系统的稳定性包括抵抗力稳定性和恢复力稳定性等方面。
森林生态系统为什么具有抵抗气候变化的能力？
抵抗力稳定性抵抗力
稳定性是指生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构和功能保持原状的能力。比如前面讲到的森林生态系统对气候变化的抵抗能力，就属于抵抗力稳定性。生态系统之所以具有抵抗力稳定性，是因为生态系统内部具有一定的自动调节能力。例如，河流受到轻微的污染时，能通过物理沉降、化学分解和微生物的分解，很快消除污染，河流中生物的种类和数量不会受到明显的影响。再比如在森林中，当害虫数量增加时，食虫鸟类由于食物丰富，数量也会增多，这样害虫种群的增长就会受到抑制。这些只是用来说明生态系统具有自动调节能力的简化的例子，自然界的实际情况要比这复杂得多。
生态系统的自动调节能力有大有小，因此，抵抗力稳定性有高有低。一般地说，生态系统的成分越单纯，营养结构越简单，自动调节能力就越小，抵抗力稳定性就越低。例如，在北极苔原生态系统中(如图)，动植物种类稀少，营养结构简单，其中生产者主要是地衣，其他生物大都直接或间接地依靠地衣来维持生活。假如地衣受到大面积损伤，整个生态系统就会崩溃。相反，生态系统中各个营养级的生物种类越多，营养结构越复杂，自动调节能力就越大，抵抗力稳定性就越高。例如，在热带雨林生态系统中(如图)，动植物种类繁多，营养结构非常复杂，假如其中的某种植食性动物大量减少，它在食物网中的位置还可以由这个营养级的多种生物来代替，整个生态系统的结构和功能仍然能够维持在相对稳定的状态。但是，一个生态系统的自动调节能力无论多么强，也总有一定的限度，如果外来干扰超过了这个限度，生态系统的相对稳定状态就会遭到破坏。
恢复力稳定性
恢复力稳定性是指生态系统在遭到外界干扰因素的破坏以后恢复到原状的能力。河流被严重污染后，导致水生生物大量死亡，使河流生态系统的结构和功能遭到破坏。如果停止污染物的排放，河流生态系统通过自身的净化作用，还会恢复到接近原来的状态。这说明河流生态系统具有恢复自身相对稳定状态的能力。再比如，一片草地上发生火灾后，第二年就又长出茂密的草本植物，动物的种类和数量也能很快恢复。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。
生态系统稳定性的保护
你想过没有，假如整个生物圈也像“生物圈Ⅱ号”实验室那样，变得不再适合人类居住，人类将面临怎样的命运？这不是杞人忧天。人类的活动正在改变着自然界中各种生态系统的稳定性，导致出现了全球性的环境危机，如酸雨、温室效应等。人类在发展经济的同时，应当针对各种生态系统的稳定性特点，采取相应的保护对策，保护各种生态系统的相对稳定，这样才能使人与自然协调发展，才能避免自毁家园的恶运。例如，草原生态系统的抵抗力稳定性较低，在草原上适当栽种防护林，可以有效地防止风沙的侵蚀，提高草原生态系统的稳定性(如图)。再比如避免对森林过量砍伐，控制污染物的排放，等等，都是保护生态系统稳定性的有效措施。
一、判断题
1．森林生态系统比草原生态系统稳定性高。 ( )
2．抵抗力稳定性高的生态系统，恢复力稳定性往往比较低。 ( )
3．不同的生态系统，抵抗力稳定性和恢复力稳定性都是高低不同的。 ( )
二、分析说明题某地农业部门在防治棉铃虫问题上，提出两种方案：
一种方案是喷洒高效农药，以便在短期内迅速消灭棉铃虫；一种方案是放养棉铃虫的天敌——赤眼蜂，这样虽然不能彻底消灭棉铃虫，但是能将棉铃虫的种群数量控制在较低的水平，而且不会造成环境污染。你认为哪种方案有利于提高农田生态系统的稳定性？为什么？
三、简答题
为什么说生态系统中的生物种类越多，营养结构越复杂，这个生态系统的抵抗力稳定性就越高？试举例说明。参考答案
设计并制作小生态瓶，观察生态系统的稳定性
生态农业简介
随着工业的发展和科学技术的进步，许多国家的农业都走上了高投入、高产出的道路，也就是投入大量的能源、农业机械、化肥和农药等，以获得农业的高产。这种做法在实现了农业高产的同时，也造成了能源和资源的大量消耗以及严重的环境污染。怎样才能以较低的投入获得较高的产量，同时又避免或减少对环境的污染呢？就在这样的背景下，科学家们提出了发展生态农业的设想。生态农业是指运用生态学原理，在环境与经济协调发展的思想指导下，应用现代科学技术建立起来的多层次、多功能的综合农业生产体系。我国从80年代初期就开始了生态农业的建设，经过十多年的发展，已经取得了令人瞩目的成就，涌现出一批生态农场或生态村。位于北京市大兴县的留民营村，在发展生态农业之前，全村以种植业为主，主要依靠大量施用化肥来提高农作物产量，经济效益很低。该村农田每年生产的1000
t作物秸秆，除部分用作燃料外，大部分丢弃在田头路边，秸秆还田率很低。1983年，这个村开始发展生态农业，改变了过去以种植业为主的单一的生产结构，形成了具有多种物质循环关系和物质多级利用的农业生态系统。为了充分利用作物秸秆，这个村大力发展饲养业，建立了奶牛场、鸡场、鸭场、猪场和渔场，同时还建立了与种植业和饲养、养殖业相配套的加工业，如饲料加工厂、面粉加工厂、食品加工厂及农机修配厂等，并且开发了沼气等能源，形成了种、养、加工等多种经营的生产结构。 在留民营村，作物秸秆和粮食加工产生的米糠、麸皮作为饲料送到饲养场，牲畜的粪便和部分秸秆进入沼气池，产生的沼气供农民做饭和照明用。沼气池中产生的沼渣和沼液，一部分送到池塘养鱼，还有一部分送到农田作为肥料，一部分沼渣经过加工后成为猪的饲料。鱼塘的底泥又是农田和果园的好肥料。豆制品厂的下脚料用来喂奶牛和猪，鸡粪既可以用作肥料，经过发酵除臭后，又是猪的好饲料。就这样，通过对农业生态系统中物质的多级利用，使整个生态村的上述各业生产相互依存、相互促进，形成了一种良性循环。生态农业的建立不仅减少了化肥的用量，而且增加了经济效益，净化了环境，降低了人和家畜的发病率。像留民营村这样发展生态农业的实例，在我国还有很多。这些生态农业建设单位，不仅在国内起到了实验和示范作用，在国际上也赢得了很高的赞誉。联合国环境规划署曾先后授予我国北京市留民营村、浙江省萧山市山一村、浙江省奉化市滕头村、浙江省鄞县上李家村、江苏省泰县河横村、安徽省颖上县小张庄村、辽宁省大洼县西安生态养殖场等单位环境保护“全球500佳”的称号。生态农业在我国大地上方兴未艾。