《森林生态系统稳定机制问题研究4000字》

森林生态系统稳定机制研究进展摘要对于森林生态系统来说，自然生态系统和人工生态系统都是有机的。不同元素的有机组合是生态系统正常运行的保证，而结构是生态系统的基础。良良好的系统结构可以保持系统的相对稳定，而非常稳定的生态系统通常具有更合理的结构。稳定是生态系统结构和功能的一个重要特征，决定了生态系统的兴衰，一直是生态研究的中心。自20世纪50年代以来，MacArthur(1955)自从社群稳定的概念首次引入以来，稳定的概念开始在学术界传播开来。伴随着研究的不断深入和发展，对稳定性的理解也变得越来越复杂和透彻。学术界不断丰富稳定的内容和范围，这就解释了稳定概念的多样性。它在学术界引起了广泛的争议，到目前为止还没有达成共识。通常，不同的研究人员使用更适合他们特定对象的概念。同时，使用的稳定性指标体系也有所不同。关键词森林生态系统稳定性生态系统结构1引言国内外研究人员研究生态系统稳定性的指标体系和研究方法主要取决于他们研究的课题。生态系统有多种类型，包括农业生态系统、绿洲生态系统、铁路生态系统、流域生态系统、山区生态系统、区域农业生态系统、湖泊生态系统和草地生态系统。本文将集中讨论森林生态系统的稳定性及其解释。2生态稳定性的定义群落稳定性的概念最早是MacArthur在1955年提出的，这意味着群落的物种组成和种群数量保持不变。在进行群落研究时，他发现有些群落的物种保持不变，而其他群落则表现出显著的变异，因此他认为前者是稳定的群落，自然群落的稳定性取决于两个因素:物种数量和物种间相互作用的重要性，物种数量在稳定性中起着至关重要的作用，而物种间的相互作用只起着互补的作用。它还定义了一个计算群落稳定性的公式，该公式被认为过于粗略，没有任何实际意义。Elton于1958年也提出了与MacArthur类似的概念。他认为,一个相对简单的植物或动物体内的破坏性波动是最弱势人口少以及抵御外来物种的入侵,这意味着群落稳定,不太容易受到外来物种入侵和物种构成和人口规模仍然是常数。学者May的研究工作使生态系统稳定的概念具象化，它们将生态系统的稳定性定义为系统对扰动的反应，一方面是对外部扰动的抵抗力，另一方面是对生态系统在消除扰动后恢复到初始状态的弹性，这也是对生态系统稳定性的一个更传统的定义。到目前为止，关于生态系统稳定性的各种专家都倾向于赋予它许多不同的含义，其中，简而言之，稳定的概念有不同的含义:质量恒定、持久性、惯性、弹性、重复性、强度、可变性、变幅值;稳定范围包括:局部稳定、总体稳定、结构稳定、循环稳定、轨道稳定、相对稳定、绝对稳定等。根据Volker的统计，有163个相关的定义和70个不同的稳定性概念。相比之下，他认为稳定性不能直接定义，不能被视为一个术语，只能用其他概念来表示。张继义关于综合稳定性研究的报告将稳定性的概念概括为三个基本类别:（1）一旦群落或生态系统达到演替的顶峰，它们就会自我更新，并在一代人的时间内自我更新，在很长一段时间内，使群落或生态系统的结构和功能保持在相对较高水平的现象，其波动很小；（2）一个群落或生态系统维持其初始结构和功能状态并在扰动后抵抗扰动的能力被称为“抗扰动稳定性”；（3）群落或生态系统在扰动后恢复其原始状态的能力称为弹性稳定性。其中(1)稳定的概念主要与群落继承有关，称为连续稳定。稳定的概念(2)和(3)，主要关注群落或生态系统在扰动后的反应，现在被普遍接受为稳定的概念，由于它主要与扰动有关，所以它被称为扰动稳定性。3森林生态系统稳定性指标体系MacArthur首先提出用Shannon-Weaver指数将营养水平的多样性描述为稳定性的一个指标。OdumEP在7个领域，即群落能源、群落结构、营养循环和生命历史，提出了22项指标的稳定生态系统特征。在我国，许多研究人员提出了生态系统稳定性研究的指标和方法，下文将从非人工生态系统稳定性研究的指标和方法以及森林生态系统稳定性研究的指标和方法来描述这些指标和方法。3.1非人工森林生态系统稳定性研究指标与方法M.Godron的稳定性测定方法是根据所研究的植物群落中物种的数量和这些物种出现的频率来计算的。所研究的植物群落中不同物种的实测频率值首先按最大到最小的顺序排列，然后转换为相对频率，然后，整个群落中植物种类的总和被颠倒过来，植物种类的分类顺序也逐渐累积，结果显示了物种数量的相对累积频率。植物种类的百分比对应于累积的相对频率，散点图被标记，点之间用一条光滑的曲线连接，这条线与曲线的交点就是要找的点。根据这种方法，物种百分比与累积相对频率之比越接近20/80群落，则群落的比例越稳定。岳天祥热力学稳定性理论在生态系统研究中的应用为生态系统稳定性的研究提供了新的途径。李树人、赵勇等以河南省森林生态系统模型分类为基础，采用主要成分分析、模糊突变分类、逐步回归等多元统计方法，研究了河南省森林生态系统的稳定性。郑元润在生命生态学和生殖生态学研究的基础上，利用种群生态学的追溯调节原则，对沙质云杉种群的稳定性进行了研究。李旭光等采用动态种群模型，通过建立描述种群的幼苗、幼树和成年个体之间的定量覆盖关系，并引入各参数的值，分析大头茶种群的稳定性。吴明作等利用年龄动力学、数量动力学、生殖生态学和生命过程光谱分析等方法研究了短毛栎种群的动态稳定性。蔡博峰等将能量值理论应用于生态系统稳定性的研究，结合能量值的大小和能量值的转化率，对2型生态系统稳定性进行了全面评价，结论将更加科学、系统和可靠的指标,同时结合ii型对于生态系统的稳定性和指标为i型稳定等生态系统的物种多样性、族群的多样性,自然灾害的类型和强度，这是客观、准确地衡量生态系统稳定性的最终方向。3.2人工森林生态系统稳定性研究指标与方法学者马兴洲通过逐步回归和定量分析，将保留率、干粒率和森林密封性作为衡量刺槐豆种植稳定性的指标，结果表明，土壤质地和坡度对当地刺槐豆种植园的稳定性起着重要作用。曾德慧等在研究樟子松人工固定剂的稳定性时，认为森林人工林的稳定性应根据以下五个方面进行评估:（1）森林种植园的生存率；（2）能不能健康的生长起来；（3）寿命的长短；（4）对不良环境的抗御能力；（5）林分结构是否合理。王豁然关于外来物种种植园的稳定性，认为林分的稳定性主要取决于三个方面的合理利用和相互作用:遗传物质、场地环境和栽培实践。以生态、社会经济、环境和美学标准和指标被用作评价外来物种种植园稳定性的标准。冯耀宗(2002)以下是评估人工生态系统稳定性的具体操作方法：（1）系统生产力动态；（2）系统抗干扰能力；（3）系统的环境动力学被用来评价人工生态系统的稳定性。根据这些指标进行评分，综合评价稳定性。蒋凤琪等对科尔沁沙地主要人工固沙森林群落稳定性进行了评价，他们认为人工森林生态系统应该适用以下几种条件：（1）适合当地环境条件；（2）抗外界干扰和恢复能力；（3）正常生长发育和自我更新；（4）有较为完善的种群结构。尤文忠等提出了建立辽西水土保持林稳定林分结构模型的条件：良好的抗外扰动能力，良好的外扰动恢复能力，良好的生长发育状态，具有良好的自我更新能力和与周边环境的良好协同作用，为辽西稳定的林分结构指明了方向：第一个是人工诱导，第二个是准自然开发。刘增文等学者分析了森林生态系统稳定的原则，包括森林组成的变化、对干扰的反应、营养储备和径流，并对刺槐、兴安落叶松、油松和杉木4种人工林进行了典型分析。结果表明，刺槐豆人工林具有高吸收率、高再生、循环快、营养浪费等特点，它们的养分流速明显高于其他林地，这表明角豆树森林对轻微扰动的抵抗力更强，但当遇到严重干扰时，它的抵抗力较差。生物地球化学分类也是研究森林生态系统功能稳定性的重要手段。4结论综上所述，森林生态系统稳定性的研究方法可以分为两大类。第一种是生物生态学方法，利用野外调查数据分析生态系统的稳定性；另一个类别是数学生态学，它使用数学模型来分析植物群落的稳定性，例如，使用微分方程模型、食物网络模型等来确定系统的平衡点和稳定性，并分析森林生态系统的稳定性。参考文献[1]叶功富，张水松，黄传英等.木麻黄人工林地持续利用问题的探讨[J].林业科技开发，2015(4)：18-19.[2]孙儒泳．普通生态学[M]．北京：高等教育出版社，2015：197[3]冯尚友.生态系统结构,功能,演替及生态规律[J].水利电力科技，2015，20(2)：1-10.[4]PimmSL．Thecomplexityandstabilityofecosystems．Nature．2015，307，32l～327[5]姜璐，王德胜.系统科学新论[M].华夏出版社,2016:74-80[6]隆学武，杨冬生.试论森林生态系统的耗散结构性质[J].四川农业大学学报，2016，11(3)：434-438.[7]沈小峰．耗散结构论[M]．上海：上海人民出版社,2016．30[8]黄宝荣，欧阳志云，郑华等.生态系统完整性内涵及评价方法研究综述[J].应用生态学报，2016，17(11)：2196-2202.[9]史晓平.生态系统的耗散结构特征新探[J].科学新闻，2016(2)：39-40.[10]关峻.复杂生态系统的系统特性[J].武汉理工大学学报：信息与管理工程版，2016，28(10)：157-160.[11]赵星，曾光明，刘云国.耗散结构理论在湿地生态恢复中的应用[J].湖南文理学院学报：社会科学版，2017，30(4)：43-45.[12]刘文英，姜冬梅，陈云峰等.自组织理论与复合生态系统可持续发展[J].生态环境，2017，14(4)：596-600.[13]田广星，杨郁挺，刘平等.水土流失地区耗散结构分析[J].水土保持研究，2017，9(3)：251-253.[14]龙勤，胡晓.森林生态系统自然保护区可持续发展理论探析[J].西南林学院学报，2017，22(1)：43-46,53.[15]王谋.耗散结构理论的生态意义[J].山西高等学校社会科学学报，2017，13(9)：23-24.[16]严以绥，肖焰恒.耗散结构理论与绿洲人工生态系统的可持续发展[J].新疆农垦经济，2017(5)：44-46.[17]林德根.耗散结构与森林生态系统[J].福建林业科技，2017，23(1)：51-54.[18]严以绥，肖焰恒.干旱区人工生态系统的持续发展与耗散结构理论[J].生态农业研究，2017，5(3)：78-80.[19]严以绥,李豫新.耗散结构与生态系统演化的辨识：以石河子垦区为例[J].新疆环境保护，2017，16(4)：19-25.[20]严以绥.建设绿洲人工生态经济系统的思考——运用耗散结构理论剖析石河子垦区生态系统的演化[J].新疆农业科学，2018(2)：47-51.[21]MacArthurR.Fluctuationsofanimalpopulationsandameasureofcommunitystability．Ecology，1955．36：533～536．[22]May.RM.Willalargecomplexsystembestable.Nature,2018.238:4l3～414.[23]E1ton.CS.Theecologyofinvasionsbyanimalsandplants.London:ChapmanandHa11.2018.143～153.[24]MayRM.StabilityandComplexityinModelEcosystems.PrincetonUniversityPress.Princeton,2019.21～38.[25]OriansG.H.Diversity,stabilityandmaturityinnaturalecosystems．inW.H.VanDobbenetaleds.Unifying