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关键词:生态工业园区;稳定性;人工生态系统
中图分类号:F406.9 文献标志码:A 文章编号:1673-291X(2013)21-0289-04
一、人工生态系统稳定性
稳定性是生态系统结构和功能中一个至关重要的特性,直接决定了生态系统的存亡,是生态学中最受关注的焦点。关于稳定性,Pimm [1](1991)总结出生态系统的稳定性定义至少有45种之多,基本上都是从自然生态系统的角度出发的。
事实上,还有另外一类与工业生态系统更为接近的,即人工生态系统。人工生态系统是在人类频繁干预下形成的,具有明显的社会性、综合性和易变性等特点。(1)社会性是指人工生态系统与社会制度、经济条件及人类科学水平等密切相关,其结构与功能都要受到人类的干预。(2)综合性是指人工生态系统中自然因素和人为因素错综复杂、多种多样,导致其结构和功能是复杂的、综合的。(3)易变性是指人工生态系统的自我调控能力很差,容易受到环境因素及人类活动的影响,系统有很大的不稳定性;但新的平衡也很容易在人类的干预下再次形成。因此,人类对其稳定性进行调控是非常必要的。
冯耀宗 [2](2002)对于自然生态系统和人工生态系统的稳定性研究的侧重点做了总结,主要体现在以下三个方面:(1)人工生态系统是以人工播种、种植、栽培、管理直至收获这种连续不断的“动态”过程的反复进行来反应系统的稳定性,并非“静态”地保持在(或称恢复到)某一固定的平衡点。动态平衡是相对的、暂时的和有条件的,自然的或人为的因素都有可能打破这种平衡,产生一系列的连锁反应,直至新的平衡被建立。因此,“静态保持”和“动态反复”是自然生态系统和人工生态系统稳定性研究中最本质的区别之一。(2)自然生态系统稳定性的研究主要是针对系统结构的稳定;人工生态系统的结构,比如系统中种类的多少、种群密度和层次布局等,主要是受人的控制。所以,人工生态系统稳定性的研究,主要针对的不是系统的结构,而是系统的功能。人工生态系统对结构的研究,其出发点也是为了维护系统功能的正常发挥。(3)自然生态系统中稳定性的描述常用易变性、恢复力、脆弱性和可靠性等,这些概念不宜用来概括人工生态系统的稳定性。人工生态系统的稳定性概念应当要体现出动态的、发展的、整体的及因子间相互联系等主要特点,一般用系统运动效率、抗性、生物与非生物各要素之间相互作用等来描述系统动态平衡状况的综合特性。
出于人工生态系统与自然生态系统在稳定性上侧重点的不同,对人工生态系统稳定的考量指标也不同于自然生态系统的“抵抗力”和“恢复力”指标,而主要采取系统生产力动态、系统抗干扰能力和系统环境动态三个指标,分别体现人工生态系统的运动效率、抗性和生物与非生物各要素间相互作用的不同特性。
系统生产力动态指的是在一定时期内生产力的变动状况。人工生态系统的生产力是社会资源与自然资源的利用效率,不仅取决于资源的输入数量,还必须考虑资源的转化效率。生产力稳定或继续增长的评为高;基本稳定,时有下降情况的评为中;动荡不定且有明显下降的评为低。与自然生态系统有所不同的是,人工生态系统的生产力更侧重其经济价值,也称为“经济生产力”;经济生产力是人工生态系统中最有价值的生产力指标。
系统抗干扰能力指的是系统抵抗自然灾害的能力。几乎所有有关生态系统稳定性的研究中,都涉及到抗干扰这一指标。传统的干扰定义主要是指使生态系统的结构或功能特征产生突然变化,而对生态系统的平衡状态造成扰乱的非常规事件。一般与干扰相关的术语包括抵抗力、恢复力、弹性等,都是针对自然生态系统的。对于人工生态系统,更多的是采用在干扰前后生物量与生产力的变幅、种群数量的变动和多样性指数的变化等指标作为系统抗干扰能力的度量。
系统环境动态指的是系统内部的环境因系统结构的改变而改变的状态。如果向良性方向转变,说明系统稳定性高;如果向恶性方向转变,说明系统稳定性差。在已有的系统稳定性的研究工作中,极少有系统内部的环境状况和系统稳定性之间相互关系的研究。但是,从动态的、长期的角度来看,系统对环境的反作用可视为系统稳定性的一个重要方面。
二、生态工业园区的稳定性指标
生态工业园区是典型的人工生态系统,尽管其基本的理论基础源于自然生态系统的循环理念,但其建设与发展过程中人工的痕迹随处可见,甚至绝大部分生态工业园区完全就是人工设计下的产物。因此,生态工业园区的稳定性应更多地从人工生态系统的视角来考量。
首先,由人工规划、建设并在人工管理下运行的生态工业园区,其稳定性是通过园区不间断地运行以获取收益的动态过程来反应的,不可能以“静态”的状态保持在某一平衡点上。
其次,大多生态工业园区是新建或改造而来,园区中的企业数量与种类受人工控制,因此,其结构的稳定性并非生态工业园区的终极目标。相对于自然生态系统,生态工业园区的稳定性更多地体现在其功能的稳定性上,包括生产功能和环境功能等。
第三,生态工业园区区别于传统工业园区的最本质特点在于其对环境的不破坏,甚至是改善上,也即园区与环境之间的良性互动。
因而,生态工业园区的稳定性实际上是一类人工生态系统的稳定性的问题,除了一般所论及的抵抗力,经济生产力和系统的环境动态也是其稳定性极其重要的方面。
(一)抗干扰能力
生态工业园区的抗干扰能力,这一点几乎所有关于生态工业园区稳定性的研究中都有所体现,指的是生态工业园区在受到干扰后保持当前稳定状态的能力,主要是抵御各类风险的能力。尽管“干扰”有的时候并不都是负面的,比如新的激励措施出台和新技术出现等,可能会促进生态工业园区向更稳定的方向演进。但就目前来说,全世界的生态工业园区无论结构或功能都处于比较脆弱的初级演替阶段,所面临的更多的是受到干扰时生态工业园区中生态工业链运行不稳定甚至是整个园区可能遭受解体风险的情形。
生态工业园区的干扰主要来自两个方面,即来自政策的干扰和来自市场的干扰。
1.政策干扰。由于生态工业园区的发展不过二十余年的时间,还是新生事物。因而,针对生态工业园区的政策体系仍在不断的完善之中,对园区的发展也造成了程度不同的冲击。有的政策可能促进园区的稳定性,而有的政策可能适得其反。比如说,现行的政策体系中,大多生态工业园区为了维护环境效益而将污染性项目拒之门外,事实上,污染性项目往往可为下游企业提供大量的废弃物,成为构建生态工业链的主体企业,更能体现生态工业园区中废弃物减量化带来环境效益的含义。因此,“污染”这一概念在生态工业园区中的内涵与传统概念有所不同,现有的环境政策如排污收费、污染物配额分配等,可能适用于生态工业园区的建设初期,但因为对构建生态工业链可能产生障碍,所以不太适用于生态工业园区的成熟时期,即有可能阻碍生态工业园区向更稳定的方向演进。
2.市场干扰。生态工业园区无论是区内企业间的废弃物利用,或是区内与区外的企业间行为,都要受到市场的影响。区内企业间之所以通过废弃物利用结成生态工业链,大多出于成本或收益的考虑,受市场的引导;企业进行区外活动,也是为了在市场中实现其经济利益。因而,市场的波动很容易对园区内企业产生影响。若园区内企业是独立经营的,则市场的冲击仅限于企业本身;然而,园区内企业因着利润最大化的驱使,相互因废弃物或能量的利用结成了关系复杂的链网结构,位于生态工业链中的某一节点的区内企业受到冲击后,则这一冲击将沿着链条传递,导致整个工业链的不稳定[3]。尤其当生态工业园区内的主导企业受到市场的深度干扰时,园区的稳定性将受到严重的挑战。
所以,生态工业园区的“抗干扰能力”,是园区稳定性的一个非常重要的方面。
(二)经济生产力
经济生产力是各种有形要素与无形要素构成的经过复杂的非线性的相互作用和协同而构成的一个系统;这一系统是开放的具有动态属性的体系。生态工业园区中企业通过各种要素的结合和“资源—废弃物—再生资源”的周期式循环往复的动态生产模式下反复运行,不断获取收益,实现其功能。
一般说来,经济生产力系统的功能主要有四个方面[4]。首要的是经济功能,表现为推进企业、地区或全球经济能力提高、产品与劳务增长、经济结构优化或是产业升级等等;二是组织管理创新功能,即推进企业组织和社会组织形式的变化与发展;三是技术创新的功能,即能推进技术创新、研究与开发;四是社会,即能推进经济的民主化、社会化和大众化,改善社会关系。
对生态工业园区的定义,不同的学者在表征经济生产力上有不同的侧重点。
Lowe[5]的定义为:一个由制造业和服务业组成的企业生物群落,它通过包括能源、水、原材料这些基本要素在内的环境与资源方面的合作和管理,来实现生态环境与经济的双重优化和协调发展,最终使该企业群落寻求一种比每个公司优化个体表现就会实现的个体效益之和还要大得多的群体效益。Lowe的定义强调通过对环境与资源等方面的创新式组织和管理,使企业群落实现更大规模的效益。这种创新式管理模式,主要是基于能源、水、原材料等基本要素的合作,需要有技术方面的强而有力的支持,必然促进技术的创新、研究与开发,同时将促进产业结构基于技术进步而带来的优化,最终导致社会经济发展模式的变革。
R.Cote和 J.Hall[6]则认为生态工业园区是一个能保存自然与经济资源的工业系统,可减少生产、物质、能源、保险或赔偿及处理处置等成本费用及责任,并能改善营运效率、质量、工作人员健康及公众形象,且提供企业通过使用或贩卖废弃物,来增加企业收益的机会。Cote和Hall的定义更强调经济功能的实现,兼顾社会。
美国总统可持续发展委员会[7]将生态工业园区定义为:园区产业间彼此相互合作,并与地方小区有效率地分享资源(信息、物质、水、能量及公共建设等)与服务,以获得经济利益及环境质量,并提高人力资源对于当地商业与社会的公平性;园区通过规划来进行物质及能源交换,形成产业共生的系统;同时寻求能源及原料使用的最小化,并推动废弃物减量化等环保行动,来建立持续的经济、生态和社会的关系。这一定义对生态工业园区作为经济生产力系统的功能表述得相当完备,产业间的合作及园区与地方间的资源分享、能源与原料使用的最小化和废弃物减量化等,是为了获取更大的经济效益和改善环境质量,需要技术的支持,必然促进技术的研究与开发,推进技术创新;同时这一新的经济发展组织模式也必将对社会关系和观念等造成冲击,推进社会向前发展。
尽管生态工业园区的定义远不止上述所列,但无一例外地经济功能都是生态工业园区追求的首要目标。堪称典范的卡伦堡生态工业共生体系中,1995年因上游企业Asnaes 发电厂原材料的改变,导致下游企业GyProc石膏厂的利益受损,最终出现了不稳定迹象[8];直至Asnaes 发电厂改进其设备,使园区正常运行得以维持,才解决了这一问题,避免了更进一步危机的产生。可见,经济利益是生态工业园区稳定运行的首要驱动力。
提高经济能力、促使产品与劳务的增长是任何工业园区必然追求的基本经济功能,但有意识地将实现经济优化和产业升级当作主要经济功能来对待,是生态工业园区在寻求经济功能时区别于其他园区的重要特征。同样,在推进组织管理创新、技术创新及在社会的实现上,生态工业园区较之传统工业园区显然也具有更强的主动性及自觉性。在管理方面,生态工业园区的主要影响在于它对传统企业把全部精力集中在销售产品的管理方式提出了质疑;要求企业间不仅仅是竞争关系,还应该是伙伴关系,以保证资源最优化利用的管理合作,因而对传统的管理科学在企业间激烈竞争的背景下树立的相互竞争的信念提出了挑战。
如若生态工业园区能持续地实现其作为经济生产力系统的各项功能,则园区是稳定的;经济生产力是生态工业园区的最重要的衡量因素,“经济生产力”是这一人工生态系统中最有价值的指标之一。
(三)环境效益
任何经济系统都是开放的系统,系统从外界获取资源和能源,经过生产加工,向市场输出产品或服务,同时向环境输出废弃物和副产品。所谓环境效益,是指产品或服务的价值与环境影响(即原材料、能源的使用和废弃物的排放)的比值,也可定义为产品或服务价值的增加与环境影响的增加的比值,是对经济和环境状态的客观描述[9]。环境效益从经济盈余的角度来衡量环境绩效,强调提高经济效益的同时保证环境效益同步增长,是经济效益与环境效益协调发展的体现。
传统经济采取从外界大量获取资源与能源、向环境大量排放废弃物的发展模式,产品与服务的原料和能源消耗强度大,环境效益差,经济发展难以为继(如图1所示)。从熵理论的角度来看,传统经济发展模式一方面耗费大量的资源与能源,另一方面排放的废弃物和副产品又对环境造成巨大的破坏,经济与环境之间的矛盾日益加剧;系统与环境之间通过大量的物质与能量交换,引起系统熵的急剧增加,导致经济系统向崩析的方向演替。
生态工业园区是模仿自然生态系统,依据工业生态学原理和循环经济理念设计建立的一种新型工业园区。园区内企业众多,按照在整个工业生态系统中所起的作用不同,各企业群体可以分为资源生产者企业(生产者)、加工生产者企业(消费者)和分解者企业三种类型。生产者企业包括物质生产者和技术生产者。物质生产者是指用基本原料生产直接消费品或初级产品的企业;技术生产者指提供无形的技术支持,不以可见的物质产品为目标的企业。消费者企业指主要使用初级产品、其他企业生产过程的副产物或废弃物为原料,生产中间产品及最终产品的企业。分解者企业主要是对生产过程的副产物和废弃物进行加工,或从中提取有用物质,提供给其他企业作为原料。
生态工业园区采用从外界获取有限的资源与能量、向环境排放有限的废弃物与副产品的发展模式,物质与能量在系统内不断循环利用,以实现“物质减量化、能源梯级利用和废弃物最小化”,使经济与环境形成良性的动态过程,是可持续的发展模式;产品与服务的原料和能源消耗强度小,环境效益好(如图2所示)。尽管系统与环境之间的物质与能量交换也会使系统的熵增加,但生态工业园区的“物尽其用”的运营模式使得系统所增加的熵值远小于传统经济发展模式;同时,园区发展带来的经济增长、科技进步、技术创新等为解决环境问题提供了资金、技术和设备等物质条件,成为生态工业园区的负熵来源。当负熵流足够强,就能抵消园区内部的熵增加值,并使其向更高的稳定状态演替。
因而,环境效益是生态工业园区区别于一般园区的最重要指标,表征的是生态工业园区的“环境动态”,环境效益好,说明系统环境向良性方向转变,园区稳定性强;环境效益降低,说明系统环境向恶性方向转变,园区稳定性也降低。
综上所述,生态工业园区稳定性是指在一定时期内,系统在遭受干扰的情况下维持其经济生产力与环境效益的能力。区别于一般的生态工业园区稳定性的定义之处在于,此定义除了抗干扰能力之外,还以相对具体的“经济生产力”和 “环境效益”为指标,而非一个对 “回复到稳定状态”的抽象描述,因而具有更现实的指导意义。
参考文献:
[1] Pimm S.L.The Balance of Natural[M].Chicago:University of Chicago Press,1991.
[2] 冯耀宗.人工生态系统稳定性概念及其指标[J].生态学杂志,2002,(5):58-60.
[3] 李艳双,于树江,王军花.生态产业链稳定性因素分析及管理对策研究[J].河北工业大学学报,2008,(5):48-53.
[4] 王敏.现代生产力的系统性、运行机制及宏观调控[J].中国经贸导刊,2010,(3):84.
[5] Ernest A.Lowe,Laurence K.Evans,Industrial ecology and industrial ecosystems[J] ,Journal of Cleaner Production,1995,3(1-2):47-53.
[6] Cote R,Hall J.Industrial Parks as Ecosystems[J].Journal of Cleaner Production,1995 (3):1-2.
[7] US-PCSD.President’s Council on Sustainable Development,In:Eco-industrial Park Workshop Proceedings,Washington(DC),October,
1996:17-18.
关键词:生物;特点;记忆
“生物”从字面意思理解,“生”即为“活”,则生物即为有生命的、活的物体。那么,生物学这门课研究的即为自然界有生命的、活的物体。如何区分活物与死物呢?最根本的区别在于有无新陈代谢,即有无化学反应的发生。
“知己知彼,百战不殆。”生物学这门课有什么特点呢?因为生物学研究的是自然界中有生命的物体,且这些生物体特性不以人的意志为转移,是客观存在的。我们人类只能够去探索、发现、认识其特点,然后加以利用,所以我们学习时,只能去记忆,而不能臆想、创新,对生物体的一些特点随意捏造。例如,豆科主要特点为:叶常为羽状或三出复叶,有叶枕;花冠多为蝶形或假蝶形;雄蕊为二体、单体或分离,子房上位,荚果。而不是别的。
什么是记忆呢?记忆等同于背诵吗?背诵,是指将一些知识机械记住,而记忆是在背诵的基础上将杂乱无序的知识经过理解、联系、融会贯通,最终综合成为有序的知识框架。
那么,要如何记忆呢?
一、要反复看书
看书时,要特别注意书中的标题、蓝体字、黑体字间的相互关系。例如,必修3第五章《生态系统及其稳定性》下设五节内容,第一节《生态系统的结构》,第二节《生态系统的能量流动》,第三节《生态系统的物质循环》,第四节《生态系统的信息传递》,第五节《生态系统的稳定性》。第一节介绍生态系统结构,第二、三、四节介绍了生态系统的三个功能,即一至四节从结构和功能介绍了生态系统,第五节介绍了生态系统稳定性的维持,这样节的设置和章题目间关系就清楚了。再如,《生态系统的结构》这一节,蓝体字――生态系统的范围介绍生态系统的定义;黑体字――生态系统具有一定的结构下包括生态系统的组成成分和食物链、食物网两个标题。而我们知道,生态系统的结构包括生态系统的组成成分和营养结构(食物链、食物网),这样每节小标题的设置和节题目间关系就清楚了。
二、单纯从字面意思来理解记忆某些基本概念
例如,在减数分裂过程中,原细胞―初级母细胞―次级母细胞―/卵细胞/极体这几个概念,原细胞不具备减数分裂能力,经过间期后,形成能分裂的母细胞,这个细胞因为要经过两次分裂,才形成最终的子细胞/卵细胞/极体,所以此时的细胞相对于/卵细胞/极体而言是第一位母亲,减二时期是生成/卵细胞/极体的第二位母亲,即初母和次母。
三、利用流程图和“拍照”结合的方式来记忆
例如,有丝分裂和减数分裂过程,我们可以只看图片,观察图片中细胞中的结构,即可清楚各个时期特点和染色体、DNA、姐妹染色单体的数量变化。清楚之后,可以把这些图片像拍照片一样印在脑海里,需要哪张,就将哪张调出来。
四、利用比较分析的方法
例如,在上面的例子中,还可以将两种分裂方式放在一起进行比较分析,这样可以更加深印象。当然,上面的这些方法都和我们最基本的机械背诵分不开的,双管齐下,才可对课本知识有很好的把握。
如果要对知识有更深刻的记忆,就需要强化记忆。“知识运用得越多,记忆就越深刻”,主要是多做题,多总结,多积累。
为了有效地做题,对于选择题,每个选项都要弄明白,每个知识点不清楚的及时翻书;对于大题,一定要先思考和写,再对答案,力求表达标准、准确。做了很多题,要助理梳理、总结、积累。
对于大题,还要多记一些经典题目。因为大题是对某一块知识的综合,记一个经典题目,即可对此块知识有总体认识。
最后,需要学生的信心和恒心,只要持之以恒地坚持下去,一定可以把生物这门课学得很好。
参考文献:
外延种内关系的研究范围,个体之间既有种内互助,也有种内斗争,两者对立统一,共同维持种群的相对稳定种间关系的研究范围,由不同种群构成,其关系有互利共生、捕食、竞争、寄生,群落中的各个种群分别占有一定的生态位种群群落特征最重要的特征是种群密度,年龄组成、性别比例、出生率和死亡率以及迁入率和迁出率都会影响种群密度,决定种群的发展趋势物种丰富度、种间关系、优势种、群落结构(垂直结构和水平结构)、群落演替(初生演替和次生演替)等联系群落是占有一定空间的多个生物种群的集合体,这些不同生物种群彼此相互作用,保证群落内的每一个生物种群都比单独存在时更加稳定,群落是一个相对稳定的统一整体,群落结构的形成是长期进化的结果【名师点睛】种群必须具备“三同”,即同一时间、同一地点、同一物种。
二、辨析种群特征之间的关系
例2下列关于概念图中序号所表达的含义,说法错误的是()
A.序号1代表种群密度
B.迁入率由序号4或序号5代表
C.序号2代表出生率或死亡率
D.序号6、7依次代表年龄组成和性别比例
【解析】种群最基本的特征是种群密度,种群密度直接受出生率、死亡率、迁入率和迁出率等的影响。另外,年龄组成能通过影响出生率和死亡率来间接影响种群的数量;性别比例则通过影响出生率来间接影响种群的数量。因此,序号2代表出生率,序号3代表死亡率。故C项错误。
【答案】C
【核心突破】各数量特征之间的关系:
(1)图解:
(2)分析题图:
①最基本的数量特征――种群密度。
②决定种群密度的直接因素――出生率和死亡率、迁入率和迁出率。
③决定种群密度的间接因素――年龄组成和性别比例。
④预测种群数量的变化趋势――年龄组成。
增长型:出生率>死亡率增长
稳定型:出生率≈死亡率基本不变
衰退型:出生率
密度
三、种群密度的调查方法
例3标志重捕法和样方法是调查种群密度的两种常用方法。下列有关说法不正确的是()
A.随机取样方n个,每个样方的生物个体数量为X1、X2…Xn,则样方内生物个体数量的平均值为(X1+X2+…+Xn)/n
B.调查动物的种群密度时一般采用标志重捕法
C.计数时同种生物个体无论大小都要计数
D.标志重捕法中种群数量的估算公式是:第一次捕获个体数×重捕个体数/重捕个体数
【解析】标志重捕法中种群数量的估算公式是:标志个体数×重捕个体数÷重捕标志个体数。故D项错误。
【答案】D
【核心突破】探究种群密度的调查方法:
比较项目样方法标志重捕法调查对象植物或活动范围小的动物活动范围大的动物注意事项①随机取样
②样方大小适中
③样方数量不宜太少
④宜选用双子叶植物①标记个体与未标记个体在重捕时被捕的概率相同
②调查期间没有大规模的迁入和迁出,没有外界的强烈干扰【易错清单】使用样方法调查种群密度时的三点提醒:
①适用范围:样方法并非只适用于植物。对于活动能力弱、活动范围小的动物或某些昆虫卵也可用样方法调查其种群密度。
②计数原则:同种生物个体无论大小都要计数,若有正好在边界线上的,应遵循“计上不计下,计左不计右”的原则。即只记数相邻两边及顶角。
③样方面积:与调查的植物有关,如乔木的样方面积为100 m2,灌木为16 m2。
四、种群数量变化的曲线分析
例4种群在理想环境中呈“J”型曲线增长(如曲线甲);在有环境阻力条件下,呈“S”型曲线增长(如曲线乙)。下列有关种群增长曲线的叙述,正确的是()
A.若乙表示草履虫种群增长曲线,当种群数量达到e点后,种群中衰老个体将维持基本稳定
B.图中c点时,环境阻力最小,种群增长速率最快
C.若乙表示酵母菌种群增长曲线,通过镜检观察统计的结果比实际值低,因为其中有死亡的酵母菌个体
D.K值具有种的特异性,所以田鼠的种群增长曲线在不同环境下总是相同的
【解析】若乙表示草履虫种群增长曲线,则当种群数量达到e点后,种群中出生率和死亡率大致相等,衰老个体维持基本稳定,A项正确;图中的c点增长率最大,但是环境阻力不是最小,B项错误;通过镜检观察统计酵母菌数量的结果比实际值低,原因可能是取样时没有混合均匀,但不是由于酵母菌个体死亡导致的,C项错误;不同生存条件,环境容纳量不同,D项错误。
【答案】A
【核心突破】种群增长的“J”型和“S”型曲线:
曲线比较“J”型曲线“S”型曲线产生条件理想状态:
①食物和空间条件充裕
②气候适宜
③没有敌害和疾病现实状态:
①食物、空间有限
②各种生态因素综合作用环境容纳
量(K值)无K值有K值适用范围实验条件下或种群迁入新环境后的最初一段时间自然种群联系
两种增长曲线的差异主要是由于环境阻力的有无造成的
“J”型曲线环境阻力逐渐增大“S”型曲线【易错清单】(1)λ≠种群增长率:λ表示某时段结束时种群数量为初始数量的倍数,而非种群增长率。种群增长率=(末数-初数)/初数×100%=(N0λt+1-N0λt)/N0λt×100%=(λ-1)×100%。
【答案】D
【核心突破】碳循环过程:
(1)碳的存在形式及循环形式:
①碳在无机环境中的存在形式是二氧化碳和碳酸盐。
②碳在生物群落中的存在形式主要是有机物。
③碳循环的形式是二氧化碳。
(2)碳出入生物群落的途径:
①碳进入生物群落:生产者的光合作用或化能合成作用。
②碳排出生物群落动植物的呼吸作用
化石燃料的燃烧
分解者的分解作用
十一、生态系统的信息传递
例11下列关于信息传递的叙述,不正确的是()
A.蜜蜂找到蜜源后,通过跳圆圈舞向同伴传递信息,这属于物理信息
B.葡萄园内常利用荧光灯来诱杀害虫,灯光是一种物理信息
C.草原上狼能够依据兔留下的气味去猎捕兔,这属于化学信息
D.成年大熊猫经常用尿液在岩石或树干上进行标记,这属于化学信息
【解析】蜜蜂跳圆圈舞属于行为信息,A项错误;荧光灯产生的紫外线可以吸引害虫,灯光是一种物理信息,B项正确;特殊的气味属于化学信息,C项正确;尿液属于化学物质,应属于化学信息,D项正确。
【答案】A
【技巧归纳】判断生态系统信息传递种类的方法:
(1)从信息传播的途径判断。如涉及声音、颜色、温度等物理因素的,可判断为物理信息;涉及的信息载体为化学物质的,可判断为化学信息;涉及特殊行为的,可判断为行为信息。
(2)从文字表述的着重点判断。孔雀开屏如果是通过行为传递给对方,则属于行为信息;如果是通过羽毛的颜色等传递给对方,则属于物理信息。
十二、生态系统的稳定性及其调节和保护的综合考查
例12广州南沙区拥有200多公顷的湿地面积,是多种候鸟南下过冬的重要栖息地,被誉为广州的“南肾”。但是,近年来多项大型石油化工项目落户南沙,引起环保专家对南沙自然环境的关注。下列有关叙述正确的是()
A.湿地的破坏不会影响该生态系统生物多样性的间接价值
B.负反馈调节是湿地生态系统自我调节能力的基础
C.南沙湿地群落的物种丰富度会长时间保持不变
D.南沙湿地生态系统如果遭受严重破坏,物种会大量减少,抵抗力稳定性升高
【解析】湿地的破坏将影响该生态系统的生物多样性,从而影响生物多样性的间接价值,A项错误;多项大型石油化工项目落户南沙会使其物种丰富度降低,C项错误;如果南沙湿地生态系统遭受严重破坏,其抵抗力稳定性会降低,D项错误。
【答案】B
【核心突破】(1)生态系统稳定性的辨析:
①生态系统的稳定性主要与生物种类有关,还要考虑生物的个体数量。食物链数量越多越稳定;若食物链数量相同,则看生产者,生产者越多,稳定性越强。
②生态系统的稳定性不是恒定不变的,因为生态系统的自我调节能力具有一定的限度。
③抵抗力稳定性和恢复力稳定性的辨析:某一生态系统在彻底破坏之前,受到外界干扰,遭到一定程度的破坏而恢复的过程,应视为抵抗力稳定性,如河流轻度污染后的净化;若遭到彻底破坏,则其恢复过程应视为恢复力稳定性,如火灾后草原的恢复等。
(2)生物多样性及其保护的三点提醒:
①从不同角度分析生物多样性的原因:
②就地保护和易地保护两种方法中保护的对象不同:就地保护除了保护区域内的物种外,还应保护相应的生态环境,而在物种生存的环境遭到破坏,不再适于物种生存后,就只能实行易地保护。
③外来物种的入侵不一定会引起本地物种数量的增加,如果入侵的物种对本地物种的生存是不利的,则会引起本地物种数量锐减。
【同步训练】
1.下图表示种群的各个特征之间的关系,下列叙述正确的是()
A.甲为出生率和死亡率,乙为迁入率和迁出率
B.丙为性别比例,主要通过影响出生率来间接影响种群密度
C.丁为年龄组成,每种类型中包括幼年、青年和老年三个年龄期
D.种群密度是种群最基本的数量特征,调查方法有标志重捕法和取样器取样法
2.下列活动中所得数值与实际数值相比,可能偏小的是()
A.样方法调查草地中的蒲公英的种群密度时,样方线上的个体都被统计在内
B.调查土壤小动物丰富度时,用诱虫器采集小动物时没有打开电灯
C.标志重捕法调查池塘中鲤鱼的种群密度时,部分鲤鱼身上的标志物脱落
D.调查某遗传病的发病率时以患者家系为调查对象
3.近年来保定护城河发生严重水华现象,水体发绿发臭,对生态环境和居民生活造成影响。关于此次生态现象的说法不正确的是()
A.造成此次生态现象的主要原因是外来物种入侵
B.此次事件将对该水域的生物多样性造成严重破坏
C.从生态学角度分析,是水体富营养化导致藻类大量繁殖
D.在湖水中投放以藻类为食的动物将有利于提高该生态系统的抵抗力稳定性
4.关于“S”型曲线的叙述,有误的是()
A.t0~t1之间,种群数量小于K/2,由于资源和空间相对充裕,种群数量增长较快,增长率不断增加
B.t1~t2之间,由于资源和空间有限,当种群密度增大时,种内斗争加剧,天敌数量增加,种群增长速率下降
C.t2时,种群数量达到K值,此时出生率等于死亡率,种群增长速率为0
D.为有效防治蝗灾,应在t1前及时控制其种群密度
5.下图表示某生态系统的能量锥体图,P为生产者,Q1为初级消费者,Q2为次级消费者。现对图中的各营养级所含有的能量进行分类剖析,其中分析正确的是()
(注:图中a、a1、a2表示上一年留下来的能量,e、e1、e2表示呼吸消耗量)
A.a+b+c+d+e为本年度流入该生态系统的总能量
B.c1表示次级消费者中被三级消费者同化的能量
C.初级消费者产生的粪便中所含的能量包含在b或d中
D.c和e之一可代表生产者传递给分解者的能量
6.下列与生态系统的结构、功能及稳定性有关的叙述,正确的是()
A.生产者是生态系统中物质循环和能量流动的起点
B.生物种类越复杂,种群数量越多,生态系统的抵抗力稳定性就越高
C.通过植物的光合作用和动植物的呼吸作用就可完成碳的全球化循环
D.生态系统中的信息传递对捕食者都必然有利
7.随着城市化的发展,城市水污染问题日益突出。建立人工湿地公园是解决城市水污染的一种有效途径,下图是人工湿地处理城市污水的示意图。下列有关说法正确的是()
A.流经该生态系统的总能量要大于该系统生产者所固定的全部太阳能
B.挺水植物芦苇在湿地边沿随地势高低分布不同,属于群落的垂直结构
C.绿藻、黑藻可吸收城市污水中的有机物,并用于自身的光合作用
D.人工湿地净化污水体现了该湿地生态系统的恢复力稳定性
8.甲图是生态系统的碳循环示意图,乙图表示一个长期有效的生态系统中的食物网。请回答下列问题:
(1)甲图碳进入生物群落主要依赖于(填生理过程)。图中①②④过程与③过程中碳流动形式的不同点是。
(2)图甲中分解者通过(填生理过程)将碳释放回大气中。
(3)乙图食物网中的肉食动物是,通常数量较少,从能量角度分析,其原因是。若人们想通过此生态系统更多地得到种群X,理论上讲,能达到此目的的最有效手段是减少S种群和(填“G”或“Q”)种群的数量。
(4)若一个农田生态系统,若干年后该弃耕农田中长出小灌木丛,以至演替出森林,我们把这样的演替类型称为。植被优势种群的演替,从根本上体现了植被对的竞争能力不断增强。
【参考答案】
关键词:供应链 供应链金融 尖点突变 营运资金
随着市场经济的日益全球化,供应链管理已成为产业组织的主流模式,市场竞争的重要方式表现为不同供应链之间的整体竞争。随着供应链物流和信息流管理的日益完善,也对供应链财务层面的管理提出了新要求。供应链金融作为一种新型融资模式,受到了学术界和企业界广泛的关注。本文的研究目的是从供应链金融生态系统的稳定性视角,给出分析供应链金融的生态环境的一种路径,以从某种程度上丰富供应链金融的研究。
供应链金融
(一)供应链金融研究综述
供应链的概念是在价值链理论基础上进一步发展而来的,最早出现在20世纪80年代末。Christopher认为,供应链是一个组织网络,所涉及的组织从上游到下游,在不同的过程和活动中对交付给最终用户的产品或服务产生价值(Simon C,2000)。Allen N Berger(2004)等人最早提出了关于中小企业融资的一些新的设想及框架,初步提出了供应链金融的思想。
陈祥锋(2008)主要通过模型分析的方式研究了资金约束条件下,供应链外部融资服务和内部融资服务为供应链带来的收益,并认为供应链金融服务能有效地增加供应链的总体收益(闫俊宏等,2007)。邹武平(2009)分析了供应链金融的三种基本模式:应收账款融资模式、存货质押融资模式和预付账款融资模式,作为商业银行的业务创新,在一定程度上破解了中小企业的融资困境(胡跃飞等,2009)。
总体来看,国内对供应链金融的研究虽起步较晚,但发展较快。在我国近几年的供应链金融理论与实务研究中,关于供应链金融的概念界定、具体模式已基本取得了共识,基于银行视角、核心企业视角、物流视角等角度对供应链金融的研究也取得了丰富的研究成果。但是,基于金融生态系统的视角研究供应链金融系统的稳定性问题方面还存在不足,而这正是该领域值得进一步深入探讨的方向。
(二)供应链金融的国内实践
深圳发展银行是我国国内第一家提倡供应链金融的银行。基于供应链上中小企业迫切的融资需求,兴业银行、招商银行以及一些传统国有银行也都推出了此项服务。这些银行结合自身的实际情况,形成了各具特色的供应链金融品牌,获得了显著的成效。
2003年深发展在业内首次提出了“自偿性贸易融资”理念,率先推出了“1+N”的供应链融资业务模式。2005年提出发展供应链金融服务的转型策略。2006年深发展推出了“供应链金融”品牌,并在产品、流程等方面开展了深化创新。2007年兴业银行推出“金芝麻”系列服务产品,试图一站式解决企业面临的资金难题。招商银行是国内电子银行市场的领先者。2005年电子票据在招商银行面世,2008年招商银行全面推出了U-BANK6.0。国内商业银行推出的特色供应链融资服务,在很多大型、稳固的行业供应链中已得到应用,已成为金融机构、中小企业、物流公司共同关注的焦点。
根据国内对供应链金融的理论研究和应用实践,本文定义供应链金融是从整个产业链角度出发,将供应链上的所有成员企业联系在一起,将资金流整合到供应链管理中来,为所有成员企业(尤其是中小企业)提供系统性的融资安排。因此,企业可以借助它获得金融机构资金支持的机会,从而缓解营运资金短缺的问题。
供应链金融生态系统的涵义及构成
(一)供应链金融生态系统的涵义
现代经济社会的发展离不开金融的支持,而金融的良好运行更加需要一个良好的金融生态环境(杨晏忠,2007)。同样供应链金融要想实现健康、稳定的发展,也离不开一个良好的供应链金融生态环境的支持。金融生态系统的普遍特征也是供应链金融赖以生存的生态系统所具备的。因此,通过参照生态学的原理和方法以及学者对金融生态的定义,对“供应链金融生态系统”做一个系统的阐释。
本文将供应链金融生态系统划分为两部分:供应链金融参与主体和供应链金融生态环境。供应链金融生态系统是一个动态平衡系统,它是由供应链金融参与主体之间、参与主体与其外部生态环境之间相互作用、相互影响而形成的。在这个系统中,外部生态环境构成各参与主体行动选择的约束条件,而参与主体的创新活动又可以对已有的生态环境进行改善,并进而推动参与主体产生新的行动。
(二)供应链金融生态系统的构成
供应链金融实质上是对供应链金融资源的整合。它主要涉及以下参与主体:一是资金的需求主体,包括供应链核心企业、供应商等;二是资金的供给及支付结算服务的提供主体,主要是商业银行为代表的金融机构;三是环节外包主体,包括物流公司、仓储公司、保险公司等;四是监管机构,主要是指各级银监部门。
它的外部环境涉及以下内容:一是制度环境,首先是相关的法律法规,比如动产抵押登记原则、受偿的优先顺序等法律。其次是司法体系。另外还包括监管部门的业务监管制度;二是技术环境,包括金融技术和电子信息技术。
完整的供应链金融体系除了包括供应链金融参与主体和供应链金融生态环境以外,还应包括供应链金融产品以及供应链金融市场。供应链金融具体产品主要是指金融机构提供的信贷类产品,如存货质押贷款、保理、预付款融资等信贷产品。此外,金融机构还提供中间增值服务,如财务管理咨询、现金管理等服务。从供应链融资市场来看,它基本上属于短期的货币市场,从融资用途和期限的角度看,基本上可以归入广义的短期流动资金授信的范畴。
尖点突变模型的特点及原理
(一)尖点突变模型的特点
法国数学家雷内·托姆于1972年提出了突变理论,这是一门用来研究各种突变现象的新兴学科,主要方法是将各种现象归纳到不同类别的拓扑结构中,讨论各类临界点附近的非连续特性。雷内·托姆归纳出了七种初等突变模型,其中尖点突变是最简单最常用的模型(见图1)。它具有以下典型特点:
多模态性。对于控制变量的某些取值,系统可能出现多个不同的状态。
不可达性。中间皱褶部分有一个不稳定的平衡位置,系统不可能处于此位置。
滞后性。突变发生在分叉集线上,从上叶跳到下叶与从下叶跳到上叶发生的位置不一样。
突跳性。突跳性指的是系统从一叶到另一叶过渡时出现突跳现象。
(二)尖点突变模型的原理
尖点突变模型的势函数方程为:
v(x)=x4+ux2+vx+c (1)
其中,x是状态变量,u、v是控制变量。令v`(x)=0得出势函数的平衡曲面方程M:
4x3+2ux+v=0 (2)
由v``(x)=0求出势函数的奇点集S:
12x2+2u=0 (3)
联立v`(x)=0与v``(x)=0,消去状态变量,得到分叉集B:
8u3+27v2=0 (4)
平衡曲面是势函数所有临界点的集合,奇点集是所有在平衡曲面上有竖直切线的点的集合,分叉集B是所有使状态变量x产生突跳的控制变量的点的集合。
图1为尖点突变模型的突变流形和控制平面。平衡曲面由三层组成:上叶、下叶、中叶。分叉集B(b1Ob2)是奇点集S在控制变量所在平面的投影,是系统发生突变的临界位置。当控制变量没有越过分叉集时,(u,v)的平稳变化会引起x的平稳变化;越过分叉集时,x会产生不连续的变化,表现出状态的不稳定性。如图1所示,A1出发演化到A2,当接近中叶边缘时,只要控制变量有微小的变化,系统的状态就会发生突变。从C1到C2演化路径中,控制变量的连续变化引起状态变量的连续变化,从而系统是稳定的。
平衡曲面方程实际上是一个关于x的一元三次方程4x3+2ux+v=0,实根数目由判别式=8u3+27v2的符号决定。>0时,系统处于稳定状态;
供应链金融生态系统尖点突变模型的构建
(一)实证研究
1.公司概况及发展。ABC钢铁有限公司(以下简称ABC公司)成立于2001年,是一家中小型服务经销企业。国内钢铁供应链条是“铁矿石-钢铁生产-钢铁经销-各类用户”,ABC公司处于该链条的中游,扮演着经销商和采购商两个角色。它的上下游合作伙伴都是实力强大的大中型企业。
2001-2004年恰逢我国钢铁行业的产业升级阶段,国内高级板材缺乏,需求量持续增加。ABC公司把握发展机遇,得到了迅速发展。2002年底公司总资产2536万元,销售收入达到11534万元,实现净利润834万元。2003年底销售收入达到22796万元,净利润达到1757万元。但是销量的迅速增加也使ABC公司面临着巨大的营运资金压力(见表1)。
由表1可知,尽管公司流动资产从2002年的2 533万元迅速增加到2003年度的4 538万元。但其中绝大部分都是依赖于预付账款和应收账款的迅速增加,而货币资金却急剧减少。ABC公司在稳固的供应链交易关系下,短时间内虽然获得了迅速发展,但同时也带来了大量的应收账款和预付账款,面临着严重的流动资金缺口。
2.融资困境及其化解。ABC公司属于中小型企业,企业规模有限、财务制度不健全等原因,很难通过资本市场直接融资。它的融资困境表现在:自身信用水平较低,无法满足实现信用授信的条件;通过担保公司获得担保授信,会导致融资成本过高;固定资产在总资产中所占的比重很低,难以通过抵押授信解决资金缺口。因此,传统贷款方式不能帮助它破解流动资金周转不灵的困境。
EF商业银行根据ABC公司供应链和财务状况的特点,2004年,提供了采购阶段的“未来货权质押授信”融资产品,提供了 2000万授信额度。2006年,双方办理了销售阶段的“应收账款保理”融资,获得4600万元授信余额。
3.尖点突变模型的应用。阿伯丁大学“2008供应链金融市场的状态”的调查报告总结出四条与供应链金融有关的绩效指标:平均现金周期、过去一年现金周期的相对改进量、应付账款天数、应收账款天数。本文选用影响营运资金周转四项关键指标:应收账款余额、预付账款余额、货币资金余额和存货余额,通过对主要指标尖点突变模型的建立,分析当年各指标的数据是否发生了突变(见表2)。
利用尖点突变模型来分析2004-2008年间,ABC公司营运资金四项指标数据变化所隐含的突变信息。首先对预付账款余额进行尖点突变分析。考虑到尖点突变函数是四次函数,因而先用四次函数来拟合历史数据。取时间为自变量x(以2004年为基准,作为第一年,其他年度依此类推),取预付账款余额为函数y,用四次多项式以最小二乘法拟合表中的数据(见表3),得到的四次多项式为:
Y(x)=-64.5x4+842x3-3780x2+6706.5x-1810 (5)
从图2中可以看出,运用四次多项式拟合的结果非常好,相对误差极其小。实际应用中,通过对四次多项式进行初等变换得出尖点突变模型的势函数方程,设四次多项式为:
y(m)=a0+a1m+a2m2+a3m3+a4m4 (6)
为消去(6)式中的三次项,令m=x-n,n=a3/4a4,(6)式变为:
F(x)=b0+b1x+b2x2+b4x4 (7)
其中:
进行变量代换,令得:v(x)=x4+ux2+vx+c,得尖点突变模型的标准形式。
对(5)式进行初等变换,得:
n=a3/4a4=-13.05,b0=-557410.9,b1=911618.4,b2=-36721.8,b4=-64.5。
再进行变量代换,得u=569.33,v=-14133.62,c=8642.03,即尖点突变模型为v(x)=x4+569.33x2-14133.62x+
8642.03。
计算该尖点突变模型的分叉集:
B=8u3+27v2=8×(569.33)3+27×(-14133.62)2>o
同理,对应收账款余额、货币资金余额及存货余额进行突变分析,会发现分叉集也都大于0。分叉集>0时,系统处于稳定状态。
中小企业流动资金的占用主要为预付账款、应收账款、存货和货币资金,因此影响中小企业营运能力的主要因素可用这四个指标的余额来表示。运用主成分分析法对这四个变量进行处理,合成为两个综合指标。
u=0.825x1+0.282x2+0.897x3-0.484x4
v=-0.040x1+0.918x2+0.182x3+
0.805x4
主成分u、v解释了全部方差的83.115%,基本概括了原始数据的大部分信息。把u和v的表达式带入尖点突变模型的势函数方程,可得该模型的突变条件:
4[0.825x1+0.282x2+0.897x3-0.484x4]3+27[-0.040x1+0.918x2+
0.182x3+0.805x4]2
当企业营运资金的关键指标值满足公式(8)时,资金链条会面临断裂的危险,发生突变。由上述结果可以判断,2004-2008年间ABC公司的营运资金流转未发生突变。这与ABC公司利用供应链金融后的实际发展情况相符。ABC公司2004年获得融资后,有效解决了现金不足的压力。2005年末销售收入达到27396万元,资产规模稳步增长到6799万元。2006年获得融资后,应收账款的占用问题得到了较好的解决。2006年,公司的销售收入和资产规模继续稳步增长。
(二)供应链金融生态系统定性分析
本文运用定性的方法对供应链金融生态系统进行突变分析。平衡曲面是状态变量,代表供应链金融生态系统的总体状况,它受u(代表供应链金融生态环境质量水平)和v(代表供应链成员中小企业信用评级)两个控制变量的影响。
当
政府完善相关法律制度,鼓励银行开展供应链金融。外部生态环境得到改善后,有利于中小企业获得融资。此时,供应链成员企业会出现不同的行为。中小企业中信用较好的成员会有效利用这一工具发展产业,处在平衡曲面的平稳过渡部分。信用较差的企业会发生虚假交易、挪用资金等行为,引发资金流、产品流的中断,给其他参与成员造成不同程度的损失。
随着生态环境的逐步健全,系统会过渡到>0的状态。企业的行为受到生态环境的有效约束,系统状况会得到明显改善。供应链金融将中小企业变成和大企业风险水平相当而受益水平更高的客户群体,中小企业信用评级提高的同时也都会守信用,有利于整个供应链综合成本的降低。
结论及建议
本文通过实证研究与定性分析得出结论:一是供应链金融主要是解决企业短期资金缺口问题,当影响营运资金的四个关键指标满足公式(8),就会引起系统状态发生突变,企业面临经营困境或破产。二是灵活运用供应链金融有利于中小企业缓解资金压力,实现流动资金的良性循环,促进整条供应链各环节的顺畅合作。三是供应链金融生态环境的改善,可以有效约束企业的失信行为,从而提高整个供应链金融生态系统的质量,促进供应链金融生态的平衡与升级。供应链金融的实际应用中还存在不少问题,这就需要供应链金融各方参与主体共同努力。基于此,本文提出以下建议:中小企业应当努力达到供应链融资的准入条件;核心企业应有效利用供应链融资技术;商业银行加强供应链融资的风险管理;政府加强改善供应链金融生态环境,积极构建公共供应链金融服务平台。
参考文献:
1.Simon C.Supply chain management:an analytical framework for critical literature review[J].European Joural of Purchasing and Supply Management,2000(6)
2.Allen N.Berger,Gregory F.Udell.A More Complete Conceptual Framework for SME Finance.World Bank Conference on Small and Medium Enterprises:Overcoming Growth Constraints,2004(10)
3.闫俊宏,许祥秦.基于供应链金融的中小企业融资摸式分析[J].上海金融,2007(2)
4.胡跃飞,黄少卿.供应链金融:背景、创新与概念界定[J].财经问题研究,2009(8)
关键词: 建构模型 生态系统专题 生物学复习 概念模型 数学模型
模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所做的一种简化的概括性描述,这种描述可以是定性的,也可以是定量的。有的借助于具体的实物或其他形象化的手段,有的则通过抽象的形式表达[1]。高中生物新课程标准将模型和模型方法列入课程目标,要求学生领悟“建立模型”等科学思想和科学方法,学会运用相关的模型方法进行科学探究,因此,培养学生的建模思维和能力已成为高中生物学教学的一项重要内容,尤其在高三总复习中,教师若能充分发挥模型的作用,引导学生主动建模,在高三二轮复习中,如果学生头脑中呈现的不再是一堆概念、规律、错题,而是清清楚楚的几个模型,那么学生在高考中一定会有出色表现。
1.扩增核心概念模型,建立完善的知识网络
概念模型能将原本零碎的生物学知识归纳起来,构成彼此联系的知识网络,了解各知识点在知识体系中的具置,清楚各知识点之间的联系[2]。在构建概念的复习中,要求学生能明确概念的内涵和外延、相关概念间的关系。由于二轮复习采用“专题整合”的策略,将各章节中分散的“点”串成“线”,并进一步构成“网”,让学生独立建构如此庞大的知识网络有一定的难度,因此教师可以为学生提供脚手架,即该专题的核心概念模型(图1)。
在学生对该专题有了上述框架式的认识后,为了帮助学生进一步细化复习三个部分的内容,可以针对每一个部分提出若干问题让学生讨论,然后要求独立完善该概念图:①生态系统的结构:是指生态系统的组成?由什么构成?②生态系统的功能:侨光中学校园内物质能循环吗?物质循环的范围是什么?物质循环的方向是什么样?简述能量流动关于各营养级能量的去路,能量流动的特点是什么?研究能量流动有什么意义?说出信息传递的类型、方向、意义。③生态系统的稳定性:有哪两方面的表现?为什么能实现,原因是什么?影响该原因的因素是什么?抵抗力稳定性与什么因素有关?学生在讨论中,对这三个方面有了更为深入的理解。接着,以小组为单位,根据以上问题提示建构概念模型,由于不同学生对知识的掌握情况、理解能力各不同,概念模型的建构结果和完成速度可能差异较大,因此,对概念模型的建构可以采用先小组内合作再班级汇报的方式,修改和分析概念图,最后将修改后的概念图整合在一起,对原有的核心概念模型进行扩增,经过加工整理,建构如图2所示的综合概念图。通过这一过程,学生对生态系统的知识点建立起完善的知识网络,同时这个过程还拓展了学生思维。
2.构建数学模型,深化对易错知识的理解
数学模型是用字母、数字及其他数学符号建立起来的等式或不等式,以及图表、图像等描述客观事物的特征及内在特征的数学结构表达式[3]。教材中关于这个专题有大量的数学模型图,这些模型是对知识的高度浓缩,在高三总复习中如果能充分利用教材现有的模型图,则既能让学生加深对知识的理解,又能达到缩短复习时间的效果。在本专题中,“能量流动”是易错知识点,又是学生比较难理解清楚的内容,可以通过建构数学模型突破难点。
在复习“能量流动”中关于初级消费者同化量的去路时,可结合模式图(图3),引导学生思考:①初级消费者获得能量的方式是什么,其同化量的去路如果用两条路径表示,那么可以如何表示?②呼吸作用消耗的能量属于用于生长、发育繁殖的能量吗?用于生长、发育繁殖的能量有哪些去路?初级消费者的同化量如果用三条路径表示,可以如何表示?③如果按照定时定量的分析法,在调查的这段时间种群内,还有一些个体并没有死亡,也没被下一营养级摄食,那么,初级消费者的同化量又可以有几条去路?④初级消费者的粪便量属于其流向分解者的能量之一吗,为什么?如果不属于,那么该算哪个营养级的分解量?⑤请你用数学表达方式描述上述概念间的关系?
学生自主构建以下模型:消费者的摄入量=消费者的同化量+粪便中的能量;粪便中的能量是上一营养级同化量中的一部分;消费者的同化量=呼吸作用消耗量+用于生长发育繁殖的能量;消费者的同化量=呼吸作用消耗量+进入下一营养级的能量+分解者利用;消费者的同化量=呼吸作用消耗量+进入下一营养级的能量+分解者利用+未被利用(定时情况下)。通过上述数学模型的建构过程,学生不仅掌握了建构数学模型的方法,领悟、归纳出了规律,还深化了对易错知识的理解。
利用模型建构可以将知识具体化、简单化、系统化。因此,在高三总复习时,教师应该有意识地利用课本上各种模型、教参书和辅导书中相关的模型进行讲解,根据考试大纲的要求,指导学生用建模思维进行专题复习,先自主建构模型,将复杂的生物学知识整合为几个模型,然后师生共同补充、修改、完善模型,最后结合习题,让学生运用建构好的模型解决生物学问题。由于学生在建构模型的过程中运用了不同感官,这样不仅能加强对各知识点之间联系的认识,形成较深层次的认知分析,还能有效改变学生的认知方式,提高学生的自主学习能力,建模思维和能力得到了进一步发展,对教学产生明显的促进作用。
参考文献:
[1]朱正威,赵占良.普通高中课程标注实验书《生物3稳态与环境》教师用书.北京:人民教育出版社,2007,40.