(一)生态系统及其特性、组成
1.生态系统及其特性
生态系统,是指在自然界的一定空间内,生物与环境构成的统一整体,在这个统一整体中,生物与环境之间相互影响、相互制约,不断演变,并在一定时期内处于相对稳定的动平衡状态。生态系统可用一个简单明了的公式表示为:生态系统=生物群落+非生物环境。中国的生态专家马世骏教授提出“生态系统是生命系统与环境系统在特定空间的组合”。对自然生态系统而言,生命系统是就是生物群落;对社会生态系统、城市生态系统、工业生态系统而言,生命系统就是人类。生态系统虽然有大和小、简单和复杂之分,但都具有以下共同特性。
1)在生态系统中,生物间以及生物与环境之间相互作用,不断进行着物质循环、能量流动和信息传递。
2)具有自我调节能力。生态系统受到外力的破坏,在一定限度内可以自行调节和恢复。系统内物种数目越多,结构越复杂,自我调节器的能力越强。
3)生态系统是一种动态系统。任何生态系统都具有其发生和发展的过程,经历着由简单到复杂、从幼年到成熟的阶段。
2.生态系统的组成
生态系统由两大部分、4种基本成分组成。两大部分是指非生物部分和生物部分,4种基本成分包括非生物环境和生产者、消费者与分解者。
(1)非生物部分
非生物部分是指生物生活的场所、物质和能量源泉,也是物质和能量交换的地方。具体包括:气候因子、无机物质、有机物质等。非生物成分生态系统中的作用,一方面是为各种生物提供必要的生存环境,另一方面是为各种生物提供必要的营养元素,可统称为生命支持系统。
(2)生物部分
生物部分由生产者、消费者和分解者构成。
生产者 生产者主要是绿色植物,包括一切能进行光合作的的高等植物、藻类和地衣。它们可利用太阳能把二氧化碳和水合成有机物,同时,放出氧气。还可利用太阳能和化学能把无机物转化为有机物的光能自养微生物和化能自养微生物。
消费者 消费者由动物组成,自己不能生产食物,只能直接或间接地依赖于生产者所制造的有机物获得能量。
分解者 亦称还原者,主要包括细菌、真菌、放线菌等微生物以及土壤原生动物和一些小型无脊椎动物。分解者在生态系统中把复杂的有机物质逐步分为解为简单的无机物回归到环境中,成为自养生物的营养物质。
以上构成了一个有机的统一整体。在这个有机体中,能量与物质在不断地流动,并在一定的条件下保持着相对平衡。
3.营养级和生态金字塔
生态系统中的各组成部分以营养为纽带,紧密地结合。一般把生态系统通过这种营养关系建立起来的链锁关系,称为“食物链”。食物链上的各个环节称营养级。一个营养级指处于食物链某一环节上的所有生物的总和。如作为生产者的绿色植物和所有自养生物都位于食物链的起点,共同构成第一营养级;所有以生产者为食的动物都属于第二营养级,即草食动物营养级;第三营养级包括所有以草食动物为食的肉食动物,依此类推。由于能流在通过营养级时会急剧减少,所以食物链就不可能太长,生态系统中的营养级一般只有四五级,很少超过六级。
能量通过营养级逐渐减少。在营养级序列上,上一营养级总是依赖于下一营养级,下一营养级只能满足上一营养级中少数消费者的需要,逐渐向上,营养级的物质、能量呈阶梯状递减,于是形成一个底部宽、上部窄的尖塔形,称为“生态金字塔”。生态金字塔可以是能量、生物量,也可以是数量。
(二)生态系统的功能
能量流动、物质循环和信息传递是生态系统的3个重要功能。
1.能量流动
能量是生态系统的动力,是一切生命活动的基础。能量有两种形式:动能和潜能。动能是生物及其环境之间以传导和对流的形式相互传递的各种能量,包括热和辐射;潜能是蕴藏在生物有机分子键内处于静态的能量,代表着一种做功的能力和做功的可能性,太阳能正是通过植物光合作用而转化为潜能并储存在有机分子键内的。
从太阳能到植物的潜能,然后通过食物链的联系,使能量在各级消费者之间流动,就构成了能流。能流是单向性的,每经过食物链的一个环节,能流都有不同程度的散失,食物链越长,散失的能量就必然越多。
2.物质循环
生命的维持不但需要能量,而且也依赖于各种化学元素的供应,如果说生态系统中的能量来源于太阳,那么物质则是由地球供应的。生态系统从大气、水体和土壤等环境中获得物质,通过绿色植物吸收,进入生态系统,被其他生物利用,最后再归还于环境中,此为物质循环,又称生物地球化学循环。生物地球化学循环有3种主要类型:
1)水循环:存在于大气圈、水圈、岩石圈的水,不断运动和相互转化的过程。
2)气体型循环:包括氮、氧和碳等的循环。其特点是,储存库主要是大气和海洋,循环性能完善,各物质易于均摊;气体型循环与大气、海洋密切相关,具有明显的全球性。
3)沉积型循环,包括磷、硫、钙等的循环。其特点是,储存库主要是岩石、沉积物、土壤等;循环过程缓慢,沉积物主要是通过岩石的风化作用和沉积物本身的分解作用,才能转变成可供生态系统利用的营养物质;循环是局部性的。
3.信息传递
生态系统中包括含各种各样的信息,大致可分为物理信息、化学信息、行为信息和营养信息。
物理信息及其传递 生态系统中以物理过程为传递的信息称为物理信息。生态系统中的各种声音、颜色、光、电等都是物理信息。
化学信息及其传递 生物以自身代谢产生的化学物质传递信息,传递信息的化学物质通称为信息素。如酶、生长素、性激素等。
行为信息 植物异常表现和动物异常行为传递的某种信息,统称为行为信息。如燕子在求偶时,雄燕会围绕雌燕在空中做出特殊的飞行形式。
营养信息 食物链就是一个生物的营养信息系统,各种生物通过营养信息关系联系成一个相互依存和相互制约的整体。食物链中的各级生物要求一定的比例关系,即生态金字塔规律,养活一只草食动物需要几倍于它的植物,养活一只肉食动物需要几倍数量的草食动物,前一个营养级的生物数量反映出后一营养级的生物数量。如在草原牧区,草原的载畜量必须根据牧草的生长量而定,超载过牧,使牲畜生长不良、草原不良化。
(三)生态平衡与可持续发展
1.生态平衡
经过大自然的长期作用,每个自然生态系统都在一定条件下保持着平衡关系,生物与生物,生物与环境,物质、能量的输入和输出都趋向稳定,变化的幅度不大,称为生态平衡。
生态平衡,是动态平衡。各组成成分按照一定的规律运动或变化,能量不断地流动,物质不断地循环,整个系统都处于动态之中。
2.可持续发展
可持续发展的概念来源于生态学,最初应用于林业和渔业,指的是对于资源的一种管理战略。在联合国环境规划署1987年4月发布的《我们共同的未来》中将可持续发展定义为“既满足当代人的需求,又不危及后代人并满足其需求的发展”。可持续发展具体表现在:工业应当高产低耗、能源应当清洁利用、粮食需要保障长期供给、人口与资源应当保持相对平衡、经济与社会应与环境协调发展等。
人是生态系统的一个成员,处于生态系统金字塔的塔顶,同时,人类活动影响着生态系统的各环节,直接影响生态系统的物质、能量和信息。当生态系统一级结构中某一组成成分破坏,甚至崩溃,则其上一级结构连锁反应,如加剧某些物种的消亡或某一物种的过量发展。一旦生态系统某一结构点发生崩溃、断裂,并超出其自修复能力,势必造成生态系统金字塔的崩塌,威胁处于生态金字塔顶的人类安全与持续发展。所以,在利用自然资源的过程中,保持生态系统的平衡稳定发展,是人类经济社会持续发展的基础。
本回答被网友采纳