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(五)生态系统
生态系统一词由英国生态学家(植物群落学家) A•G•坦斯利于1935年首先提出。生态系统指包括特定地段中的全部生物和物理环境的统一体。具体说:生态系统是一定空间内生物和非生物成分通过物质的循环、能量的流动和信息的交换而相互作用、相互 依存所构成的一个生态学功能单位。
地球上有无数大大小小的生态系统,大至整个生物圈、整个海洋、整个大陆;小到一片森林、一片草地、一个小池塘,都可以看成是→个生态系统。生态系统的边界有的是比较明确的,有的则是模糊、人为的,其大小和空间范围通常根据人们的研究对象、研究内 容、研究目的或地理条件等因素确定。
生态系统概念的提出,为研究生物与环境的关系提供了新的观点、基础及角度,对生 态系统的研究已成为生态学的一个最活跃的领域。
(六)生态系统的基本功能
生态系统的基本功能是由生态系统的生命物质一一生物群落来实现的
1.生物生产
生态系统中的生物生产包括初级生产和次级生产两个过程。 生态系统的初级生产是生产者(主要是绿色植物)把太阳能转为化学能的过程,其能量主要来自太阳辐射能,生产结果是太阳能转变成化学能,简单元机物(主要是水和二氧化碳)转变为复杂有机物。初级生产实质上是一个能量的转化和物质的积累过程, 是绿色植物的光合作用过程。
生态系统的次级生产是指消费者(主要是动物)和分解者(微生物)利用初级生产 物质进行同化作用建造自身和繁衍后代的过程。
2.能量流动
能量指物质做功的能力。生态系统的能量流动是指能量通过食物链和食物网在系统内的传递和耗散过程。生态系统的能量流动过程包括四个方面,其一为能量形式的转变 (由太阳能转变为化学能);其二为能量的转移(能量由植物转移到动物与微生物身上) ;其三为能量的利用,即能量提供了各类生物成长、繁衍之需;其因为能量的耗散,即生物的呼吸及排泄皆耗去了总能量的一部分(如生物的呼吸所消耗的能量是生物初级生产量的50%左右)。生态系统生物成员之间最重要、最本质的联系是通过营养关系即食物关系 实现的。
生态系统能量流动具有如下特点:
(1 )生产者(绿色植物)对太阳能的利用率很低,只有0.14% ;
(2)能量只能朝单一方向流动,是不可逆的。其流动方向为:太阳能一一绿色植物 一一食草动物一一食肉动物一一微生物;
(3)流动中能量逐渐减少,每经过一个营养级都有能量以热的形式散失掉;
(4)各级消费者之间能量的利用率不高,在4.5%~17%之间,平均约10% 。即每一个营养级上的消费者,最多只能把上一个营养级所提供的食物能量中的10%转化为自身 可利用的能量(亦即能量转化率为10% ),这即是著名的"十分之一定律",由美国生态 学家林德曼( R. 1. LLindeman)于1942年提出。
3.物质循环
生态系统中的物质主要指生物维持生命活动正常进行所必需的各种营养元素。包括近 30种化学元素,其中主要的是碳、氢、氧、氮和磷五种,它们构成全部原生质的97%以 上。这些营养物质存在于大气、水域及土壤中。
物质通过食物链各营养级传递和转化,完成生态系统的物质流动。 生态系统中各种营养物质经过分解者分解成可被生产者利用的形式归还环境中被重复利用,从而周而复始地循环,这个过程叫物质循环(material cycle) 。