浅析生态系统的反馈调节

秦四哥

反馈又称为回馈，是控制论的基本概念，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。在人教版高中生物学教材《稳态与环境》第5章5节“生态系统的稳定性”中就提到了反馈调节，本文就生态系统的反馈调节进行分析。

1反馈的概念及类型

生态系统的一个普遍特性是存在着反馈现象。当生态系统中某一成分发生变化的时候，它必然会引起其他成分出现一系列的相应变化，这些变化最终又反过来影响最初发生变化的那种成分，这个过程叫做反馈。反馈有两种类型，即负反馈和正反馈。负反馈的结果是抑制和减弱最初发生变化的那种成分所发生的变化；正反馈的结果是加速最初发生变化的成分所发生的变化。

2负反馈与正反馈的判断

由于反馈调节的过程比较复杂，学生往往错误地将生态系统的正反馈理解成就是促进种群数量的增加，而负反馈作用的结果就是使种群的数量减少。究其原因主要与反馈的概念较难理解有关，在实际教学中如果把反馈的概念换一个能让学生接受的通俗易懂的说法，无疑就会起到事半功倍的效果。可这样去解释反馈调节，即在一个系统中，系统本身的某种变化结果（老结果），反过来作为调节该系统变化的因素，使系统变化出现新结果的过程，这种调节方式叫做反馈调节。如果“新结果”跟“老结果”呈负相关，则为负反馈调节；如果“新结果”跟“老结果”呈正相关，则为正反馈调节。

3例析生态系统的负反馈调节

负反馈是比较常见的一种反馈，其作用是能够使生态系统达到和保持平衡或稳态，它是生态系统自我调节能力的基础。

3.1生物群落内部的负反馈调节

负反馈调节在生物群落内部是普遍存在的。例如，如果草原上的食草动物（兔）因为迁入而增加（老结果），兔的数量增加使得植物受到过度啃食而减少，植物数量减少以后，兔因饥饿死亡而出现数量的下降（新结果），因为“新结果”跟“老结果”呈负相关，所以为负反馈调节（图1）。通过生物群落内部的负反馈调节，使得该草原生态系统中的兔种群与植物种群的数量各自维持在一个相对稳定的范围内。

                              

再如，在森林中，当害虫数量增加时（老结果），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，出现数量的下降（新结果）。因为“新结果”跟“老结果”呈负相关，所以为负反馈调节（图2）。通过生物群落内部的负反馈调节，使得该森林生态系统中害虫的数量和鸟的数量各自维持在一个相对稳定的范围内。

3.2生物群落与无机环境之间的负反馈调节

生物群落与无机环境之间也存在负反馈调节。例如，一场火灾过后，森林中种群密度降低（老结果），但是由于阳光充沛,土壤中无机养料增多，许多种子萌发后，迅速长成新的植株（新结果），由于老结果是“密度降低”，新结果是“密度升高”，即新老结果呈负相关，所以是负反馈调节。

4例析生态系统的正反馈调节

正反馈是比较少见的，它的作用刚好与负反馈相反，即生态系统中某一成分的变化所引起的其他一系列变化，反过来不是抑制而是加速最初发生变化的成分所发生的变化，因此正反馈的作用常常使生态系统远离平衡状态或稳态。在自然生态系统中正反馈的实例不多，例如，一个湖泊受到了污染，鱼类的数量就会因为死亡而减少（老结果），鱼体死亡腐烂后又会进一步加重污染并引起更多鱼类死亡（新结果）。因为“新结果”跟“老结果”呈正相关，所以是正反馈调节（图3）。由于正反馈的作用，污染会越来越重，鱼类死亡速度也会越来越快，最终导致该生态系统彻底崩溃。

——王健.浅析生态系统的反馈调节.生物学教学.2011年第12期