本文目录导航：
生态系统的概念是什么？
生态系统（ecosystem）是生物与周围的自然环境构成的全体。
生态系统是指自然界必定空间的生物与环境之间相互作用、相互制约、始终演化，到达灵活平衡、相对稳固的一致全体。
生态系统是以生物群落占主导位置的系统，这是区别于其余系统的清楚特色。
生态系统是一个开明的机能系统，它始终地同外界启生物质、能量的替换和消息的传递。
生态系统的边界是依据钻研范畴而定的。
小至一个鱼塘，大至整个生物圈，都可以看作是一种生态系统。
名词解释：生态系统
生态系统： 1．生态系统的概念 在自然界，任何生物群落总是经过延续的能量—物质替换与其生活的自然环境无法宰割地相互咨询和相互作用着，独特构成一致的全体，这样的生态配置单位就是生态系统。
依照生态系统的上述定义，咱们既可以从类型下来了解，例如森林、草原、荒漠、冻原、沼泽、河流、陆地、湖泊、农田和市区等；也可以从区域上了解它，例如散布有森林、灌丛、草地和溪流的一个山地地域或是蕴含着农田、人工林、草地、河流、池塘和村落与城镇的一片平原地域都是生态系统。
生态系统是地球表层的基本组成单位，它的面积大小很迥异，从整个生物圈到一滴水及其中的微生物，都可看作是生态系统。
因此，整个地球表层就是由大大小小各种不同的生态系统镶嵌而成。
作为一个开明系统，生态系统并不是齐全主动地接受环境的影响，在反常状况下的必定限制内，其自身都具备反应机能，使它能够智能调理，逐渐修复与调整因外界搅扰而遭到的挫伤，维持反常的结构与配置，坚持其相对平衡形态。
因此，它又是一个管理系统或反应系统。
生态系统概念的提出，使咱们对生命自然界的意识提到了更高一级水平。
它的钻研为咱们观察剖析复杂的自然界提供了有力的手腕，并且成为处置现代人类所面临的环境污染、人口增长和自然资源的应用与包全等严重疑问的切实基础之一。
2．生态系统的组成成分 任何一个生态系统都可以分为两个局部：无生命物质——无机环境和有生命物质——生物群落（图10－6）。
无机环境包括作为系统能量起源的太阳辐射能；温度、水分、空气、岩石、土壤和各种营养元素等物理、化学环境条件；以及生物物质代谢的原料如CO2、H2O、O2、N2和无机盐类等，它们构成生物成长、发育的能量与物质基础，又称为生命允许系统。
生物群落是生态系统的外围，可以分为三大类群： 第一类为自养型生物，包括各种绿色植物和化能分解细菌，称为消费者。
绿色植物能够经过光协作用把排汇来的水、CO2和无机盐类转化成为初级产品——碳水化合物，并将其进一步分解成为脂肪和蛋白质等，用来建造自身，这样，太阳能便经过消费者的分解与转化源源始终地进入生态系统，成为其余生物类群的惟一食物与能量起源。
化能分解细菌也能将无机物分解为无机物，但它们应用的能量不是来自太阳，而是来自某些物质在出现化学变动时发生的能量。
例如，氮化细菌能将氨（NH3）氧化成亚硝酸和硝酸，应用这一氧化环节中放进去的能量把CO2和水分解为无机物。
第二类为异养型生物，包括草食生物和食肉生物，称为消费者。
望文生义，这些消费者不能直接应用太阳能来消费食物，只能经过直接或直接地以绿色植物为食取得能量。
依据不同的取食位置，又可以分为直接依赖植物的枝、叶、果实、种子和凋落物为生的一级消费者，如蝗虫、野兔、鹿、牛、马、羊等食草生物；以草食生物为食的肉食生物为二级消费者，如黄鼠狼、狐狸、青蛙等；肉食生物之间存在着以强凌弱的相关，其中的强人成为三级和四级消费者。
这些初级的消费者是生物群落中最厉害的肉食生物，如狮、虎、鹰和水域中的鲨鱼等。
有些生物既食植物又食生物，称为杂食生物，如某些鸟类和鱼类等。
第三类为异养型微生物，如细菌、真菌、土壤原生生物和一些小型无脊椎生物，它们靠分解动植物残体为生，称为分解者。
微生物散布宽泛，富含于土壤和水体的表层，空气中含量较少且少数为腐生的细菌和霉菌。
微生物是生物群落中数量最大的类群，据预计，1克肥瘠田壤中含有的微生物数量可达108个。
细菌和真菌关键靠排汇动植物残体内的可溶性无机物来生活，在消化环节中，把无机营养从无机物中监禁进去，出借给环境。
可见，微生物在生态系统中起着营养物质再循环的作用。
土壤中的小型无脊椎生物如线虫、蚯蚓等将植物残体粉碎，起着减速无机物在微生物作用下分解和转化的作用。
此外，这些土壤生物也能够在体内启动分解，将无机物转化成无机盐类，供植物再次排汇、应用（图10－6）。
3．生态系统的营养结构 生态系统的营养结构是指生态系统中的无机环境与生物群落之间和消费者、消费者与分解者之间，经过营养或食物传递构成的一种组织方式，它是生态系统最实质的结构特色。
生态系统各种组成成分之间的营养咨询是经过食物链和食物网来成功的。
食物链是生态系统内不同生物之间相似链条式的食物依存相关，食物链上的每一个环节称为营养级。
每个生物种群都处于必定的营养级，也有少数种兼处于两个营养级，如杂食生物。
生态系统中的食物链包括活食食物链和腐食食物链两个关键类型。
活食食物链从绿色植物固定太阳能、消费无机物质开局，它们属于第一营养级，食草生物属于第二营养级，各种食肉生物构成第三、第四及更高的营养级。
腐食食物链则从无机体的残体开局，经土壤生物的粉碎与分解和细菌、真菌的分解与转化，以无机物的方式出借给环境，供绿色植物再次排汇。
从营养级来划分，分解者处于第五或更高的营养级。
老鼠以谷物为食，鼬鼠以老鼠为食，鹰又以鼬鼠为食，鹰死后的残体被各种微生物分解成无机物质，便是便捷食物链的一个例子。
但是，自然界中的食物链并不是孤立存在的，一个易于了解的理想是，简直没有一种消费者是专以某一种植物或生物为食的，也没有一种植物或生物只是某一种消费者的食物，如老鼠吃各种谷物和种子，而谷物又是多种鸟类和昆虫的食物，昆虫被青蛙吃掉，青蛙又是蛇的食物，蛇最终被鹰捕捉为食；谷物的秸杆还是牛的食物，牛肉又成为人类的食物（图10－7）。
可见，食物链往往是相互交叉的，构成复杂的摄食相关网，称为食物网。
普通来说，一个生态系统的食物网结构愈复杂，该系统的稳固性水平愈大。
4．生态系统的配置 生态系统的配置关键体现为生物消费、能量流动和物质循环，它们是经过生态系统的外围局部——生物群落来成功的。
（1）生态系统的生物消费 生态系统的生物消费是指生物无机体在能量和物质代谢的环节中，将能量、物质从新组合，构成新的产物（碳水化合物、脂肪、蛋白质等）的环节。
绿色植物经过光协作用，排汇和固定太阳能，将无机物转化成无机物的消费环节称为植物性消费或初级消费；消费者应用初级消费的产品启动新陈代谢，经过异化作用构成异养生物自身物质的消费环节称为生物性消费或次级消费。
植物在单位面积、单位期间内，经过光协作用固定的太阳能量称为总初级消费量（GPP），单位是J·m-2·a-1或 g DW·m-2·a-1（DW为干重）。
总初级消费量减去植物因呼吸作用的消耗（R），剩下的无机物质即为净初级消费量（NPP）。
它们之间的相关为 NPP=GPP－R 与初级消费量相关的另一个概念是生物量，关于植物来说，它是指单位面积内植物的总重量，单位是km·m-2。
某一期间的植物生物量就是在此期间以前所积攒的初级消费量。
据预计，整个地球净初级消费量（干物质）为172.5×109t·a-1，生物量（干物质）为1841×109t，不同生态系统类型的消费量和生物量差异清楚（表10－1）。
应当指出，这种预计是十分粗略的，但关于了解世界生态系统初级消费量和生物量的大体数量特色，仍有必定的参考价值。
单位低空上植物光协作用累积的无机物质中所含的能量与照耀在同一低空上日光能量的比率称为光能应用率。
绿色植物的光能应用率平均为0.14％，在运用现代化耕作技术的农田生态系统的光能应用率也只要1.3％左右。
地球生态系统就是依托如此低的光能应用率消费的无机物质维持着生物界和人类的生活。
（2）生态系统的能量流动 生态系统的生物消费是从绿色植物固定太阳能开局的，太阳能经过植物的光协作用被转变为生物化学能，成为生态系统中可应用的基天性源。
生态系统各成分之间能量流动的一个关键特点是单向流，体现为能量的很大局部被各营养级的生物所应用，经过呼吸作用以热的方式消散，而这些消散到环境中的热能不能再回到生态系统中介入能量的流动，由于尚未发现以热能作为动力分解无机物的生物体，而用于构成较高营养级消费量的能量所占比例却很小（图10－8）。
生态系统内的能量传递和转化遵照热力学定律。
依据热力学第必定律，输入生态系统的能量总是与生物无机体贮存、转换的能量和监禁的热量相等，从而坚持生态系统内及其环境中的总能量值不变。
依据热力学第二定律，生态系统的能量随时都在启动转化和传递，当一种方式的能量转化成另一种方式的能量时，总有一局部能量以热能的方式消耗掉，这样，系统的熵便呈参与的趋向。
关于一个热力学非平衡的孤立系统来说，它的熵总是自发地趋于增大，从而使系统的有序水平越来越低，最后到达无序的凌乱形态，即热力学平衡态。
但是，地球生态系统所教训的却是一个与热力学第二定律雷同的开展环节，即从便捷到复杂，从无序到有序的退化环节。
依据非平衡态热力学的观念，一个远离平衡态的开明系统，可以经过从环境中引入负熵流，以对消系统外部所发生的熵参与，使系统从无序向有序转化。
生态系统是一个生物群落与其环境之间既启动能量替换，又启生物质替换的开明系统，经过能量和物质的输入，生态系统始终“吃进”负熵流，维持着一种高度有序的形态。
如前所述，每经过一个营养级，都有少量的能量损得到。
那么，生态系统能量转化的效率终究有多大呢？美国学者Lindeman测定了湖泊生态系统的能量转化效率，得出平均为10％的结果，即在能量从一个营养级流向另一个营养级的环节中，大概有90％的损失量，这就是驰名的“十分之必定律”（图10－9）。
比如，一团体若靠吃水产品参与0.5kg的体重，就得食用5kg的鱼，这5kg的鱼要以50kg的浮游生物为食，而50kg的浮游生物则需消耗约500kg的浮游植物。
由于这一“定律”得自对自然湖泊的钻研，所以比拟合乎水域生态系统的状况，并不实用于陆地生态系统。
普通来讲，陆地生态系统的能量转化效率要比水域生态系统低，由于陆地上的净消费量只要很少局部能够传递到上一个营养级，大局部则直接被传递给了分解者。
（3）生态系统的物质循环 生态系统的开展和变动除了须要必定的能量输入之外，实质上蕴含着作为能量载体的各种物质静止。
例如，当绿色植物经过光协作用，将太阳能以化学能的方式贮存在分解的无机物质之中时，能量和物质的静止就同时并存。
自然界的各种元素和化合物在生态系统中的静止为一种循环式的流动，称为生物地球化学循环。
介入无机体生命环节的化学元素大概有30～40种，依据它们在生命环节中的作用可以分为三类： ·能量元素，包括碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N），它们是构成蛋白质的基本元素和生命环节必需的元素； ·少量元素，包括钙（Ca）、镁（Mg）、磷（P）、钾（K）、硫（S）、钠（Na）等，它们是生命环节少量须要的元素； ·微量元素，包括铜（Cu）、锌（Zn）、硼（B）、锰（Mn）、钼（Mo）、钴（Co）、铁（Fe）、铝（Al）、铬（Cr）、氟（F）、碘（I）、溴（Br）、硒（Se）、硅（Si）、锶（Sr）、钛（Ti）、钒（V）、锡（Sn）、镓（Ga）等，它们虽然含量甚微，但却是生命环节中无法缺少的元素。
这些化学元素统称为生物性元素，无论缺少哪一种，生命环节都或许中止或发生意外。
例如碳水化合物是由水和CO2经光协作用构成的，但光协作用环节中还必定有氮、磷以及微量元素锌、钼等参与反响，同时还必定在酶的活性下启动，而酶自身又包括多种微量元素。
在自然环境中，每一种化学元素都存在于一个或多个贮存库中，元素在环境贮存库中的数量通常大大超越其联合在生命体贮存库中的数量。
例如，大气圈和生物圈区分是氮元素的贮存库，且在大气圈中氮的数量远远大于在生物圈中的数量。
元素在“库”与“库”之间的移动便构成物质的流动。
为了权衡生态系统中营养物质的周转状况，引入周转率和周转期间的概念。
周转率指单位期间内出入一个贮存库的营养物质流通量占库存营养物质总量的比例；周转期间是周转率的倒数，指移动贮存库中所有营养物质所需的期间。
可见，周转率愈大，周转期间愈短。
例如，大气圈中氮的周转期间约为100万年，陆地中硅的周转期间约为8000年。
在自然生物地球化学循环中，某种物质输入和输入各贮存库的数量应当处于大体平衡形态，使该物质在各贮存库内的存量坚持基本恒定。
假设一个贮存库的某种物质输入与输入失衡，使其存量参与或缩小，必将会对整个生态系统的配置发生一系列难以预料的影响。
由于人类熄灭化石燃料和砍伐森林，造成的大气贮存库中CO2浓度的参与、温室效应加剧和对流层气温升高，便是一个清楚的例子。
依据属性的不同，生物地球化学循环可分为三种关键类型：水循环，气体型循环和堆积型循环。
由于水循环和堆积型循环已区分在其余章节中触及，本节只引见气体型循环的内容。
气体型循环关键包括碳和氮的循环，这两个元素的贮存库关键是大气和陆地。
循环具世界性。
碳循环 碳是构成无机体的基本元素，占生活物质总量的25％。
在无机环境中，碳关键以CO2或许碳酸盐的方式存在。
生态系统中的碳循环基本上是随同着光协作用和能量流动环节启动的。
在有阳光的条件下，植物把大气中的CO2转化为碳水化合物，用以构老自身。
同时，植物经过呼吸环节发生的CO2被监禁到大气中，供植物再度应用，这是碳循环的最简单方式。
CO2在大气中的存留期间或周转期间大概为50～200年。
植物被生物采食后，碳水化合物转入生物体内，经消化、分解，由生物的呼吸排出CO2。
此外，生物排泄物和动、植物遗体中的碳，经微生物分解被前往大气中，供植物从新应用，这是碳循环的第二种方式。
陆地生物群中含有大概5 500×108t的碳，陆地生物群中含有大概30×108t的碳。
世界贮藏的矿物燃料中含有大概10×1012t的碳，人类经过熄灭煤、石油和自然气等监禁出少量CO2，它们也可以被植物应用，参与生态系统的碳循环中。
此外，在大气、土壤和陆地之间时辰都在启动着碳的替换，最终碳被堆积在深海中，进入更长期间尺度的循环。
这些环节构成了碳循环的第三种方式。
应当指出，上述三种碳循环的方式是对世界碳循环环节的一种简化，这些方式的碳循环环节是同时启动，彼此咨询的（图10－10）。
氮循环 氮是生态系统中的关键元素之一，由于氨基酸、蛋白质和核酸等生命物质关键由氮所组成。
大气中氮气的体积含量为78％，占一切大气成分的首位，但由于氮属于不沉闷元素，气态氮并不能直接被普通的绿色植物所应用。
氮只要被转变成氨离子、亚硝酸离子和硝酸离子的方式，能力被植物排汇，这种转变称为硝化作用。
能够成功这一转变的是一些不凡的微生物类群如固氮菌、蓝绿藻和根瘤菌等，即生物固氮；闪电、宇宙线辐射和火山优惠，也能把气态氮转变成氨，即高能固氮；此外，随着石油工业的开展，工业固氮也成为开发自然界氮素的一种关键路径。
自然界中的氮处于始终的循环环节中。
首先，进入生态系统的氮以氨或氨盐的方式被固定，经过硝化作用构成亚硝酸盐或硝酸盐，被绿色植物排汇并转化成为氨基酸，分解蛋白质；而后，食草生物应用植物蛋白质分解生物蛋白质；生物的排泄物和动植物残体经细菌的分解作用构成氨、CO2和水，排放到土壤中的氨又经细菌的硝化作用构成硝酸盐，被植物再次排汇、应用分解蛋白质。
这是氮在生物群落和土壤之间的循环。
由硝化作用构成的硝酸盐还可以被反硝化细菌恢复，经反硝化作用生成游离的氮，直接前往到大气中，这是氮在生物群落和大气之间的循环。
此外，硝酸盐还或许从土壤腐殖质中被淋溶，经过河流、湖泊，进入陆地生态系统。
水体中的蓝绿藻也能将氮转化成氨基酸，介入氮的循环，并为水域生态系统所应用。
至于火山岩的风化和火山优惠等环节发生的氨雷同进入氮循环，只是其数量较小（图10－11）。
当人类工业固氮之前，自然界中的硝化作用和反硝化作用大体处于平衡形态，随着工业固氮量的参与，这种平衡形态正在被扭转。
据预计，为了满足迅速增长的人口对食粮的需求，公元2000年的世界工业固氮量将或许超越108t，这将对世界氮循环发生怎么的影响，是值得钻研的关键迷信识题。
参考资料：
评论（0）