农业生态学 自然调控机制.ppt

自然调控机制 农业生态系统的自然调控机制主要包括反馈 调控，多元重复补偿稳态调控，本能调控。自然调控机制是从自然生态系统中继承下来的生物本身，生物与生物，生物与环境之间的基本机制，如各类型的随动调控，优化调控，程序调控，稳态调控和光温对植物发育，昼夜节律对家畜行为的调节作用以及林木的自疏，功能组分冗余，反馈现象。相对于人工调控，自然调控更为经济，可靠和有效，往往也是人工调控的依据和基础。 （一）反馈调控 1.反馈机制 反馈又称回馈，是指将系统的输出返回到输入端并以某种方式改变输入，进而影响系统功能的过程。反馈有正反馈和负反馈之分。负反馈使输出起到与输入相反的作用，使系统输出与系统目标的误差减小，系统趋于稳定。正反馈使输出起到与输入相似的作用，系统偏差不断增大，并使系统振荡。 在自然生态系统中，生物常利用正反馈机制迅速接近“目标”，如达到一定种群密度；利用负反馈使系统在“目标”附近获得必要的稳定。 根据系统论的观点，开放系统如果具有调节其功能的反馈机制，该系统就成为控制系统。开放系统具有某种反馈机制特别是具有负反馈机制后，在一定程度上能控制系统的功能。这种系统称为控制论系统。但要使反馈系统充分产生控制作用，系统必须具备某种理想的状态或位置点。这个位置点是进行调节的基本依据。根据系统的复杂程度，反馈形式和途径可分为a，开放系统 b，具有一个反馈环的控制系统 c，具有一个位置点的控制系统 生态系统的反馈调节功能是有一定限度的。系统在不降低和破坏其自动调节能力的前提下所能忍受的最大限度的外界压力（临界值），称为生态阈值。 外界压力： 自然灾害、外界环境因子的强烈变化。 人类的获取，改造和破坏 2.反馈调控的层次水平 生态系统的不同正负反馈，能在个体，种群，群落和系统水平上行使功能控制。 （1）个体水平上的调控 个体水平上的调控是指生物个体通过生理与遗传变化去适应环境的变化。通过适应性，形成生活型，生态型，亚种，新种，使物种多样性和遗传基质的异质性得到加强，同时提高了对环境资源的利用效率。 （2）种群水平上的调控 种群水平上的调控是指通过个体间的相互作用和个体水平上的正负反馈，使得个体与环境，个体与群体之间保持一定的协调关系。 （3）群落水平上的调控 群落水平上的调控是指生物种间通过正负反馈作用而调节彼此间的种群数量，比例关系，同时受共同最大环境容纳量制约的一种调控作用。种群之间，捕食者与被捕食者之间的数量调节也是一种反馈机制。 （4）系统水平上的调控 系统水平上的调控是指生态系统通过交错的种群关系，分化的生态位，食物链量比关系而对系统稳定性产生的调控作用。系统的组分越多，相互关系越复杂，则系统 中所包含的正负反馈机制也越多，自我调控能力越强，系统的稳定性也就越大。 （二）多元重复补偿 是指在生态系统中，有一个以上的组分具有完全相同或相近的功能，或者说在网络中处在相同或相近生态位上的多个组成成分，在外来干扰使其中一个或两个组分破坏的情况下，另外一个或两个组分可以在功能上给予补偿，从而相对地保持系统的输出稳定不变。 　　这种多元重复有时也理解为生态系统结构上的功能组分冗余现象。 生态系统中生物以超过正常需要的组分量来完成特定功能的调控方式称为冗余调控。但多元重复补偿的调控多存在2条以上的途径，即不仅仅是通过超过正常量来完成特定功能。 （三）本能调控 由生物遗传特性所决定的生物自身的调控作用称为本能调控 1.程序调控 程序调控是指由生物遗传基因决定的有序调控。 例如：动物从卵开始的发育，成熟，死亡的过程 昆虫的变态过程 等 一般来讲，生物的进化程度越高，调控机制越完善，越复杂，其程序性也越强。 2.随动调控 随动调控是由生物本能决定的行为调控，是动植 物的运动过程能跟踪一些外界目标的现象。 例如：向日葵的花向太阳转动和植物根系向肥水几种的部分伸展均具有随动调控的特点。 3.最优调控 最优调控是生物在生存环境中达到与环境最适宜状态的调控。 例如：蜜蜂建成的六角形巢，其几何形状在教学上 被证明最节约材料。 旱生植物根系发达，而湿生植物通气组织发 达，这些都具有最优调控的特点