处处可见的动态平衡
在一个玻璃缸里铺一层干净的细沙,再丢几根水草进去,这件事既不花钱
又有趣。然后倒几桶水,把整个玻璃缸移到有阳光的窗台上,几天之后,水渐渐清了水草也开始生长,然后再放进几条小鱼;或者带个罐子、一张小网,跑到郊外的水塘边,用网在水里捞几下,装入罐中,你马上就可以带回家一大堆有趣的
生物了。
一个鱼缸就是一个世界,因为它就像是一个天然的池塘和湖泊,就像是我们住的星球,里面的动植物是在完全平衡的生态状况下生活在一起的。鱼缸里的世界涉及的只是动态平衡的一个方面——生态平衡,而在我们的生活中,还有许多状态都处于一种动态平衡中,例如生态平衡、人体体液的酸碱平衡、水平衡、化学平衡、物理平衡、贸易平衡、供求平衡等。因此,了解和学习有关动态平衡的知识将具有极其重要的意义。
生态平衡
在生态系统内部.生产者、消费者、分解者以及非生物环境之间,在一定条件下保持着能量与物质输入、输出的动态的相对稳定称为生态平衡。任何一个生态系统都遵循着由低级向高级,由简单向复杂的演变规律,因而形成有层次的相对稳定的动态平衡,它总是在不平衡—平衡—不平衡的发展过程中进行物质和能量的交换,推动自身的变化和发展。
生态系统有一种内部的自动调节的能力,以保持自己的平行稳定性,系统越成熟,组成种类越多营养结构趋复杂调节能力超大。一般在成分多样、能量流动和物质循环途径复杂的生态系统中,比较容易保持稳定,因为系统的一部分地发生机能障碍可以被其他都分的调节所补偿。相反,成分单纯、结构简单的生态系统的调节能力就小,对剧烈的生态改变适应性比较脆弱。例如北极的生态系统,如果地衣的生长受到损伤,整个系统就会用崩溃。因为那里所有的生物都直接或间接地依靠地衣而生存,不像温带或热带的系统中,替代食物较多,一个物种数量减少,不一定会危及到整个系统。
但是任何复杂的生态系统它内部的调节能力都是有限度的。目前世界上有两种强大的因素经常破坏生态系统的平衡。首先,人类对自然资源不合理的开发利用常常造成森林毁灭、水土流失、草原荒废、土地沙漠化、盐渍化等。其次,人类对自然环境的污染,也常常破坏生态系统,如工业废水、农药、化肥等污染物质排入湖泊,使湖泊中有机体因缺氧或受毒害而死亡,造成湖泊生态系统破坏。因此.人类利用自然的任何措施都必须全面、综合地考虑生态系统的平衡规律。当然,人类的生产活动也可打破旧的自然生态平衡系统,建立更合理的、生产力更高的新的生态系统,如高产农田生产系统、珠江三角洲及浙江等地的“桑基 鱼塘”等。 问题与活动
1、论述“桑基鱼塘”的生产原理。
2、如果你去公园或郊区,仔细观察一个树林或池塘生态系统,该系统中有哪些生物?每种生物在系统中的功能是什么?它们之间的营养关系怎样?
3、小实验: (1)、实验目的:通过平衡生态系统的建立实验,探索使小型生态系统保持平衡的条件;理解生态平衡的重要性。 (2)、实验材料、试剂和用具:螺蛳(或小鱼、小虾)、水草、
澄清池水、凡士林、镊子、30毫米×200毫米带塞大试管(或250毫升烧瓶)若干、大孔试管架。 (3)、实验步骤:
①取3支大试管,分别编号。
②在1号试管内加一支健壮的水草;在2号试管内加2只健壮的活螺蛳;在3号试管内加一支健壮的水草和2只健壮的螺蛳。然后向3在试管灌池水,直至液面离管口2厘米处,塞紧橡皮塞,并在瓶口涂上凡士林,以防漏气。 ③把装配好的3支试管插到试管架上,放到阳光充足的窗台上,但不要直接直接曝晒。以后每天定时观察一次,自己设计表格并记录试管中水草生活状况和颜色变化及螺蛳的活动情况。2—4周后,小结各试管中生物的活动现象。 问题:
①试管已密封,除阳光、热能外,任何物质都无法进入管内,管内动植物维持生存所必需的物质是怎样获得的? ②若在管内多增加些生产者,减少消费者能否使该系统保持稳定的时日更第些?
③根据上述实验步骤操作,允许用不同生物或按不同环境条件作对照测试,做好记录,再比较实验结果。
人体中的生理平衡
人体可以看成是一个庞大复杂的生物化学系统。人体中存在许多平衡系统,如水平衡、电解质平衡、酸碱平衡、体温的恒定等等。这些平衡系统维持人类的生命保证人体正常的生理活动,因此了解认识这些平衡就显得迫切和重要。 水被喻为“生命之源”。无论是水生动物还是陆生动物都需要水而且必须维持体内水的平衡。水在生命活动中地位重要,主要是因水有下列功能:(1)水是代谢物质的良好溶剂;(2)水是促进代谢反应的物质;(3)水参与生质结构的形成;(4)水有调节各种生理作用的劝能。水在人体内的含量约占体重的65%—75%,是相当恒定的。若由于某种原因致使人体失水超过2%,会出现口渴、尿少、无力及体温升高等现象如失水量达体重的6%以上,即产生脱水现象;如失水超过15%,可引起昏迷甚至死亡。相反若人体细胞自水过多将使细胞肿胀,严重时会出现呕吐、昏迷甚至死亡。总之,只有保持水分平衡,才能行使正常的生理功能。 电解质也是体液的主要成分在人体内的含量占身体干重的2%—5%。细胞外液中,阳离子以Na+为主,阴离子Cl-为主,其次是HCO32-等。细胞内液中,阳离子以K+为主阴离子以HPO4-为主。血浆中还含有少量的Mg2+。各种无机盐离子在体液中的浓度是相对稳定的,其主要作用有下列三个方面:(1)维持渗透压,溶解的各种无机盐的总浓度能调节水分的进入或移出细胞,对维持细胞的渗透压平衡起主要作用;(2)维持酸碱平衡;(3)不同的无机盐离子在细胞中各有其特殊的功能。
综上所述,水和电解质平衡均是错综复杂的全身性的生理过程,任何病理情况或任何器官疾病都会在不同程度上影响体液的变化从而造成水和电解质平衡的失调。
人体中的血液是一种复杂的生化体系,主要由血球和血浆组成。血浆是一种天然的生化缓冲溶液,能将PH值维持在7.35~7.45之间。从化学的角度看,血浆之所以是一种缓冲溶液,是因为其中含有多对缓冲体系如H2CO3—HCO3-、H2PO4-。-HPO42-、血浆蛋白、血红蛋白系统等,若血液pH值变化超过O.4,人体就有生命危险。临床记录表明:严重的糖尿病患者的血液pH值可能降低至6.8,这将
导致患者昏迷,甚至死亡。因此维持血液酸碱平白显得十分重要。
人体的体温是恒定的,一般情况下维持在36—37oC。正常体温的维持是机体产热过程和散热过程的动态平衡的结果。当体内外环境温度发生变化时,体温调节中枢接受来自温度感受器以及血液温度的信息通过产热和散热两过程进行调节。
只要认真观察,生物中处处可见生态平衡。大家要在平时的生活中多多留意,发现生活中科学的美。

