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生态系统稳定性

森林中老树的自然枯损或当林分受到而使林冠破开后,就会有天然的幼树发生弥补这一空间。但森林生态系统的这一自动调节的能力又有一定的限度,当外界的干扰超过系统所能负荷的能力,森林生态系统各成分间以及森林生态系统与其他系统间的平衡关系就遭到破坏,森林生态系统就会发生改变

生态系统在长期的发展与演化过程中,它的内部各个成分之间,以及它与其周围的环境间,出现一种动态平衡的关系。它们在天然的情况下能保持其结构与功能的基本稳定,当受到外力干扰时(包括天然的和人为的),具有产生负反馈作用的机制,减低干扰造成的影响和具有自动校正平衡的能力。通常一个天然生态系统的发展都要经过传布、定居、聚集、竞争、互助、侵占以及反应等一系列过程。其发展和演化的规律一般是由低级到高级,由简单到复杂,由不稳定向相对稳定的方向发展。最后发展到顶极群落阶段。此时物种虽然仍不停地进行着繁衍和发育,但物种的组成和群落的结构却能保持相对的稳定;生产者、消费者和还原者之间具有较稳定的食物链关系;物质与能量的输入与输出之间接近平衡;的生物量最大,但净第一性生产量与枯损量相互抵消,因此,群落的生产量接近于零。

稳定的森林生态系统具有一种自动调节的能力,例如在天然林中一种害虫大量发生时,它就会被天敌所控制;森林中老树的自然枯损或当林分受到而使林冠破开后,就会有天然的幼树发生弥补这一空间。但森林生态系统的这一自动调节的能力又有一定的限度,当外界的干扰超过系统所能负荷的能力,森林生态系统各成分间以及森林生态系统与其他系统间的平衡关系就遭到破坏,森林生态系统就会发生改变,甚至解体。这个负荷的界限称为阈限或阈值。阈限的大小决定着生态系统稳定性的高低。物种的多样性(见)、的类型以及群落结构的复杂性是决定生态系统稳定性的主要因素。在由多样的物种组成的生态系统中,环境或生物条件的任何变化往往只能损害生物群落中的某些种,而未受损害的种可以削弱这些变化对生态系统所造成的影响。同时,不同的物种和生活型的生物具有多种多样的功能和效益,它们相互制约,彼此补偿,使得系统对各种灾害有较强的抵抗力。反之,物种单纯、结构简单的生态系统(如人工栽培的单纯林),内部调节的能力就小,对剧烈的环境变化、病虫为害等的抵抗力就比较弱。通常在一个稳定的生态系统中幼龄个体的数量丰富,其他龄级的个体数量随龄级增大而减少,其减少的速率呈几何级数迅速下降。

此外,结构复杂的群落具有较高的热力学效率,也是增加群落稳定性的因素。在生态系统中,绿色植物捕获太阳能并将它们以潜在的化学能的形式贮存起来。这种潜在的化学能又在转化的过程中逐渐逸散。能量沿着不同途径流经一个生态系统,生物群落的结构愈复杂,能量传递的途径和阶段就愈多,单位能量从捕获到释放之间所需的时间就愈长,能量就能得到充分利用。影响生态系统稳定性的机制极为复杂,不可能用一个简单的模式来概括。例如稳定性随物种的多样性而增加的论断,可能主要适用于顶极群落间的对比。有时处于演替系列过程中的群落,尽管它不是稳定的,但其物种的丰富程度可以远远超过稳定性较高的顶级群落。又如热带雨林是以物种丰富和结构复杂而著称的,但是当热带森林遭到破坏后,其更新和恢复远较北方温带的森林困难。森林生态系统稳定性的研究不仅对了解森林的发生和演替具有重要的理论意义,同时对于决定森林经营,也有非常重要的实际意义。特别20世纪以来,随着人口的增长和科学技术的发展,人类对自然的冲击日益加剧。为了合理开发利用和保护现有的森林资源,创造优质、高产的人工森林生态系统,研究生态系统的稳定性规律,并能动地应用于生产实践尤为必要。