生态系统的基本概念
2020-01-19 · 技术研发知识服务融合发展。
中地数媒
（一）食物链与营养级
食物链（food cycle），简单来说，就是一种生物以另一种生物为食，而另一种生物又以第三种生物为食……彼此就形成一个以食物为纽带的链锁关系。比如在草原中，兔子以草为食，而狐以兔子为食，狼又捕食狐，狼又被更凶猛的虎或狮子捕食，这就是一个食物链。实际上，在自然界食物链是一个很复杂的关系，生物与生物之间存在一个相互制约的关系，是制约一个群落稳定性的重要因素。
营养级（trophic level）是指食物链中的每一个环节。如绿色植物是一个营养级，兔子或食草动物是一个营养级，狼或食肉动物又是一个营养级（图13-4）。营养级实际上就是一个储存能量的一些生物组合，它可划分为第一个营养级（位于最低层，如绿色植物）、第二个营养级（如食草动物）、第三个营养级（食肉动物）……以此类推，还可以有第四个、第五个营养级。
（二）生态系统及其组成
生态系统（ecosystem）一词是由英国植物生态学家Tansley于1935年提出来的。现在的定义是指在一定时间和空间范围内，所有生物和非生物的总和（表13-2）。生态系统是一个复杂的综合体，生物与生物或与非生物之间借助于能量流动、物质循环和信息传递而相互联系、相互影响、相互依存，并形成具有自组织和自调节功能的复合体。
生态系统的范围可大可小，大到全球的生物圈，小到一个池塘等。无论大小如何，生态系统都应包括生产者、消费者、分解者和无机环境四个组成部分。
表13-2 生态系统的结构
（引自郝志功，1988）
无机环境即非生物的物质和能量，其中包括水、气体、土壤和阳光等，阳光是生物的最主要来源。生产者是生态系统中最积极的因素，它包括所有的绿色植物和某些细菌。它们通过光合作用，将二氧化碳和水等无机物转化成有机物，将太阳能储存起来，使生态系统获得能量。消费者是生态系统的消极因素，它不能为生态系统制造有机物和能量，而是直接或间接地依赖于生产者而生存，消费者包括各类动物。分解者也是生态系统的积极因素，是把生态系统中一些复杂的有机物逐步分解为简单的无机物，便于生产者吸收。它包括细菌、真菌、土壤原生动物等。
（三）生态系统中的能量流动和物质循环
生态系统的能量是处于不断的流动之中的。能量流动不仅使生态系统各个部分都能获得能量，保持稳定性，而且使生态系统中各种生物之间建立联系。生态系统中的能量流动是通过食物链来完成的（图13-4）。如绿色植物把太阳能转化成生态系统内部的能量，而食草动物又把绿色植物中的能量转移到第二营养级上，食肉动物又把能量转移到第三营养级。这样，生态系统中的能量就一级一级地流动下去。
生态系统中的能量流动是遵循能量守恒定律的，既不能产生，也不能消亡。由于生态系统是一个开放系统，能量流动是单向的不可逆过程，始终是从能量较丰富的低营养级流向高营养级。生态系统能量流动另一个原则是“十分之一”法则（图13-5），就是在能量流动过程中，前一个营养级的能量转移给后一个营养级的能量效率一般为10%左右，其他的能量通过散热或呼吸、排泄等形式输出生态系统。
图13-4 一个简化了的陆地生态系统及食物链
（引自王翊亭等，1985）
图13-5 生态系统能量传递的“十分之一”法则
（引自祝延成等，1993）
生态系统中的物质循环是指各种物质和元素从环境到生物，又从生物到环境的这种往返不停的运动。维持生命所必需的各种化学元素，通过食物链不停地在生产者、消费者和分解者之间循环反复利用，如氧、碳、氮、磷等元素。以碳为例，它以CO2 的形式，经光合作用被绿色植物或藻类固存，一些食草动物又把这部分碳转移到自己的体内，其中一部分又以CO2 的形式通过呼吸排出体外进入大气，又进行光合作用而循环，一部分以废物排出体外，被分解者分解之后又被植物吸收，余下的通过食物链转移到食肉动物体内。
（四）生态系统的分类
生态系统的分类有多种方案。如按生态系统的生物成分，可分为植物生态系统、动物生态系统、微生物生态系统、人类生态系统；若按生态系统的非生物成分和特征，从宏观上可分为陆地生态系统和水生生态系统；如果按照人类活动及其影响程度，可分为自然生态系统、半自然生态系统和人工复合生态系统。陆地生态系统的类型可简列如下表（表13-3）：
表13-3 陆地生态系统的类型
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